ES2991794T3 - Estación de carga para un vehículo eléctrico o híbrido - Google Patents

Estación de carga para un vehículo eléctrico o híbrido Download PDF

Info

Publication number
ES2991794T3
ES2991794T3 ES22212955T ES22212955T ES2991794T3 ES 2991794 T3 ES2991794 T3 ES 2991794T3 ES 22212955 T ES22212955 T ES 22212955T ES 22212955 T ES22212955 T ES 22212955T ES 2991794 T3 ES2991794 T3 ES 2991794T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
space
cooling agent
heat
reservoir
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES22212955T
Other languages
English (en)
Inventor
Raoul Heyne
Thomas Speidel
Matthias Bohner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ADS TEC Energy GmbH
Original Assignee
ADS TEC Energy GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ADS TEC Energy GmbH filed Critical ADS TEC Energy GmbH
Application granted granted Critical
Publication of ES2991794T3 publication Critical patent/ES2991794T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/31—Charging columns specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/302—Cooling of charging equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/53—Batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/27—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by heating
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/70—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2270/00—Problem solutions or means not otherwise provided for
    • B60L2270/44—Heat storages, e.g. for cabin heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2270/00—Problem solutions or means not otherwise provided for
    • B60L2270/46—Heat pumps, e.g. for cabin heating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

Una estación de carga (100) para un vehículo eléctrico o híbrido comprende al menos una unidad de almacenamiento de batería (102), una electrónica de carga/descarga (104), al menos una conexión (106) a una conexión de carga del vehículo y un dispositivo de aire acondicionado (110) para calentar y enfriar al menos la unidad de almacenamiento de batería (102). El dispositivo de aire acondicionado (110) tiene un circuito de refrigerante (120) para conducir un refrigerante y un circuito de refrigerante (140) para conducir un refrigerante. Una unidad de control del dispositivo de aire acondicionado (110) está diseñada para producir un cortocircuito térmico del circuito de refrigerante (140) entre un depósito de calor (154) y un depósito de frío (161) y para operar un motor (122) de un compresor (124) del circuito de refrigerante (120) hasta que la pérdida de calor del motor (122) conectado fluidamente a un espacio (170) que rodea al dispositivo de almacenamiento de batería (102) haya provocado un aumento de temperatura en el espacio (170) hasta o por encima de un valor predeterminado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Estación de carga para un vehículo eléctrico o híbrido
La presente invención se refiere a una estación de carga para un vehículo eléctrico o híbrido, en particular una estación de carga con un dispositivo para climatizar componentes de la estación de carga, así como un procedimiento para controlar el dispositivo de climatización.
Antecedentes
Las baterías de los vehículos eléctricos e híbridos, en particular los así llamados híbridos enchufables, cuyas baterías pueden cargarse con energía eléctrica suministrada externamente, almacenan preferentemente una gran cantidad de energía eléctrica para permitir una gran autonomía eléctrica.
Para cargar las baterías en poco tiempo, las estaciones de carga deben ofrecer una gran capacidad de carga. Mientras que las capacidades de carga de hasta 100 kW pueden alcanzarse con corriente alterna trifásica, las capacidades de carga superiores, de hasta 350 kW, actualmente sólo pueden lograrse cargando con corriente continua. Para la carga en corriente continua, en particular, se pueden utilizar unidades de almacenamiento de batería para almacenar la energía eléctrica localmente y suministrarla al vehículo que se va a cargar sin necesidad de conexiones especialmente complejas a la red eléctrica.
Cuando las baterías de una unidad de almacenamiento se cargan y descargan, se calientan debido a la resistencia interna y a las reacciones químicas. Como las tensiones de celda de las baterías y las corrientes máximas de carga y descarga dependen de la temperatura, el acumulador de batería debe estar climatizado, en particular en climas extremos, para poder suministrar siempre la máxima potencia de carga posible a los vehículos que se van a cargar y evitar dañar las baterías del acumulador de batería. Sin embargo, los climas extremos no sólo incluyen temperaturas especialmente altas, sino también especialmente bajas.
Los dispositivos de climatización para enfriar baterías y componentes electrónicos en regiones calurosas ya son estándar en muchas instalaciones de carga. También suele ser posible calentar la estación de carga. Para ello, los dispositivos de climatización convencionales diseñados para calentar y enfriar presentan un circuito de agente de enfriamiento para conducir un agente de enfriamiento al elemento cuya temperatura va a regularse y un circuito de refrigerante para conducir un refrigerante, como se describe en el documento US 10913369 B2 a modo de ejemplo. Típicamente, un circuito de refrigerante comprende un compresor para comprimir el refrigerante, un condensador para transferir el refrigerante de un estado gaseoso a un estado líquido y una válvula de expansión para expandir el refrigerante, en donde el circuito de agente de enfriamiento y el circuito de refrigerante suelen estar diseñados para poner en contacto térmico el refrigerante y el agente de enfriamiento entre la válvula de expansión y el compresor con el fin de regular la temperatura del agente de enfriamiento y así llevar el elemento cuya temperatura va a regularse a una temperatura deseada o mantenerlo a una temperatura deseada. Si se desea calentar el elemento cuya temperatura va a regularse, se activa un elemento calefactor dispuesto sobre o en el circuito de agente de enfriamiento y se desactiva el circuito de refrigerante.
En particular en instalaciones de carga compactas y estandarizadas como la Charge Box diseñada y desarrollada conjuntamente por Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG y ads-tec Holding GmbH, la instalación de elementos calefactores para regiones frías es compleja y, por tanto, cara debido al limitado espacio disponible. Además, otra variante de la instalación de carga creada como resultado tendría que someterse a una nueva certificación, entre otras cosas porque la radiación de interferencias electromagnéticas a través del aire y el acoplamiento de interferencias electromagnéticas en una red de suministro eléctrico podrían cambiar como resultado de la estructura modificada.
Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es indicar una estación de carga para un vehículo eléctrico o híbrido equipada con un dispositivo de climatización para enfriamiento, que pueda calentar un acumulador de batería dispuesto en el mismo a bajas temperaturas sin un elemento calefactor adicional.
Descripción de la invención
Este objetivo se resuelve mediante la estación de carga indicada en la reivindicación 1 y el procedimiento indicado en la reivindicación 3. Las realizaciones ventajosas y perfeccionamientos se describen en las reivindicaciones dependientes.
Una estación de carga de acuerdo con la invención para un vehículo eléctrico o híbrido comprende al menos un acumulador de batería, un sistema electrónico de carga/descarga, al menos una conexión a un conector de carga de vehículo y un dispositivo de climatización para calentar y enfriar al menos el acumulador de batería.
El dispositivo de climatización presenta un circuito de refrigerante para conducir un refrigerante y un circuito de agente de enfriamiento para conducir un agente de enfriamiento. El circuito de enfriamiento presenta un depósito de frío conectado a un depósito de calor a través de un conducto de rebose. El depósito de calor y el depósito de frío también pueden estar conectados mediante válvulas regulables a al menos un primer intercambiador de calor dispuesto en un espacio que rodea el acumulador de batería.
El circuito de refrigerante presenta un compresor que funciona por motor para comprimir el refrigerante, un condensador para transferir el refrigerante de un estado gaseoso a un estado líquido, una válvula de expansión para expandir o descomprimir el refrigerante y un evaporador para transferir el refrigerante de un estado líquido a un estado gaseoso. En el evaporador, el refrigerante está en contacto térmico con el agente de enfriamiento sin mezclarse y extrae calor del líquido de enfriamiento procedente del depósito de refrigerante antes de volver al depósito de refrigerante. A este respecto, el refrigerante se enfría aún más. En el condensador, el refrigerante también está en contacto térmico con el agente de enfriamiento sin mezclarse y le suministra calor antes de que el agente de enfriamiento calentado vuelva al depósito de calor. Esto significa que sólo se intercambia calor en el condensador y en el evaporador; los fluidos no se intercambian.
El condensador y el depósito de calor pertenecen a un primer subcircuito del circuito de agente de enfriamiento, mientras que el evaporador y el depósito de frío pertenecen a un segundo subcircuito del circuito de agente de enfriamiento.
Una unidad de control del dispositivo de climatización está configurada para controlar las válvulas regulables y al menos una bomba dispuesta en el circuito de agente de enfriamiento de manera que un agente de enfriamiento situado en el circuito de agente de enfriamiento se transporta simultáneamente desde el depósito de frío y el depósito de calor al al menos un primer intercambiador de calor y desde el primer intercambiador de calor de nuevo al depósito de frío, a fin de establecer un cortocircuito térmico del circuito de agente de enfriamiento entre el depósito de calor y el depósito de frío y hacer funcionar el motor del compresor hasta que la pérdida de calor del motor en conexión de fluido y/o por convección con el espacio que rodea el acumulador de batería haya provocado un aumento de la temperatura en el espacio hasta un valor predeterminado.
El motor funciona de forma continua y/o a alta potencia. El cortocircuito térmico hace que el depósito de frío y el depósito de calor estén en conexión de fluido y que las temperaturas de ambos depósitos se aproximen o no se alejen significativamente debido al funcionamiento del circuito de refrigerante, como ocurriría en un funcionamiento normal.
Para crear el cortocircuito térmico entre el depósito de calor y el depósito de frío, las válvulas regulables y al menos una bomba dispuesta en el circuito de agente de enfriamiento se controlan de tal manera que el agente de enfriamiento situado en el circuito de agente de enfriamiento se transporta simultáneamente desde el depósito de frío y el depósito de calor hasta el al menos un primer intercambiador de calor. La temperatura en el depósito de frío, en el que se conduce el agente de enfriamiento procedente del primer intercambiador de calor, no aumenta significativamente como consecuencia de ello, ya que en este modo de funcionamiento el depósito de calor no ha almacenado una cantidad suficiente de calor para calentarse. Si el depósito de calor ha almacenado cierta cantidad de calor, esta puede suministrarse primero al espacio que rodea el acumulador de batería a través del segundo intercambiador de calor en un modo de calefacción antes de que se ponga en funcionamiento el equipo de climatización de la estación de carga.
La conexión de fluido y/o por convección entre el motor y el espacio que rodea el acumulador de batería puede crearse, por ejemplo, a través de un conducto de aire o a través de aberturas en la pared del espacio que rodea el acumulador de batería a un espacio en el que se encuentra el motor. También es posible disponer el motor en el espacio que rodea el acumulador de batería. Un ventilador colocado en el espacio que rodea el acumulador de batería provoca una corriente de aire en dirección al motor para que la pérdida de potencia del motor que va a disiparse como calor pueda circular en el espacio y calentarlo. El ventilador también puede provocar un flujo de aire en la dirección del primer intercambiador de calor, de modo que en un funcionamiento de enfriamiento un flujo de aire con aire caliente se conduce hacia el segundo intercambiador de calor. Al mismo tiempo, el calor residual del motor puede disiparse en un modo de funcionamiento en el que el circuito de refrigeración no está cortocircuitado térmicamente.
Un procedimiento de acuerdo con la invención para controlar un dispositivo de climatización descrito anteriormente para una estación de carga para vehículos eléctricos e híbridos en un funcionamiento de calefacción de acuerdo con la invención comprende conmutar válvulas regulables y/o controlables y controlar al menos una bomba de un circuito de agente de enfriamiento, de modo que el agente de enfriamiento de un depósito de calor y de un depósito de frío llegue simultáneamente a un primer intercambiador de calor dispuesto en un espacio que rodea un acumulador de batería. A continuación, el agente de enfriamiento llega hasta el depósito de frío desde el intercambiador de calor. Al mismo tiempo se hace funcionar el motor de un compresor de un circuito de refrigerante, que está en contacto térmico con el circuito de agente de enfriamiento a través de un condensador y un evaporador, y la pérdida de potencia que se produce como calor de la conexión de fluido /o por convección con el motor conectado al espacio que rodea el acumulador de batería se utiliza para calentar el espacio y, por tanto, el acumulador de batería situado en él. Para lograr una mejor circulación del aire calentado por el motor en el espacio que rodea el acumulador de batería, puede hacerse funcionar un ventilador situado en el espacio. En cuanto la temperatura, que se mide periódica o continuamente al menos en modo de calefacción en el espacio que rodea el acumulador de batería y/o este, haya alcanzado o superado un valor definido, la batería puede cargarse o descargarse a la máxima potencia de carga o descarga. El cortocircuito térmico puede anularse ahora de nuevo y el dispositivo de climatización puede hacerse funcionar de nuevo en un modo de funcionamiento normal para alimentar la pérdida de calor que se produce en el acumulador de batería y en el sistema electrónico de carga o descarga al depósito de calor a través del circuito de agente de enfriamiento y del circuito de refrigerante o para disiparla al aire ambiente.
Una unidad de control de un dispositivo de climatización de acuerdo con la invención comprende un microprocesador, memoria volátil y no volátil, así como entradas de sensor y salidas de control. La memoria no volátil contiene instrucciones de programa informático que, cuando son ejecutadas por el microprocesador en la memoria volátil, configuran el dispositivo de control para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con la invención y para hacer funcionar el dispositivo de climatización en el funcionamiento de calefacción de acuerdo con la invención. Las instrucciones del programa informático representan un producto de programa informático independiente.
El producto de programa informático puede almacenarse en un medio legible por ordenador o soporte de datos. El medio o soporte de datos puede estar materializado físicamente, por ejemplo, en forma de disco duro, CD, DVD, memoria flash o similar, pero el medio o soporte de datos también puede comprender una señal eléctrica, electromagnética u óptica modulada que puede ser recibida por un ordenador mediante un receptor correspondiente y almacenada en la memoria del ordenador.
Breve descripción del dibujo
A continuación, la invención se describe a modo de ejemplo con referencia al dibujo. En el dibujo muestra
figura 1 es una representación esquemática de una estación de carga de acuerdo con la invención para un vehículo eléctrico o híbrido,
la figura 2 un diagrama de circuitos esquemático de un dispositivo de climatización de acuerdo con la invención de una estación de carga para un vehículo eléctrico o híbrido, y
la figura 3 un diagrama de flujo de un procedimiento a modo de ejemplo para controlar un dispositivo de climatización de acuerdo con la invención de una estación de carga para un vehículo eléctrico o híbrido.
Los elementos idénticos o similares pueden referenciarse en el dibujo con los mismos símbolos de referencia.
Descripción de ejemplos de realización
La figura 1 muestra una representación esquemática de una estación de carga 100 de acuerdo con la invención para un vehículo eléctrico o híbrido. La estación de carga 100 comprende una carcasa 101 en la que se encuentra un acumulador de batería 102, un sistema electrónico de carga/descarga 104, al menos una conexión 106 a un conector de carga de vehículo y un dispositivo de climatización 110 para calentar y enfriar al menos el acumulador de batería 102. El acumulador de batería 102, el sistema electrónico de carga/descarga 104 y la al menos una conexión 106 a un conector de carga de vehículo están conectados eléctricamente entre sí, indicado por las líneas de conexión simples. El dispositivo de climatización 110 está conectado térmicamente con al menos el sistema electrónico de carga/descarga 104 y a un espacio 170 en el que está dispuesto el acumulador de batería. La conexión térmica puede diseñarse para calentar o enfriar mediante convección. Un motor 122 perteneciente al dispositivo de climatización 110, que acciona un compresor del dispositivo de climatización 110 no representado en la figura, está en conexión de fluido con el espacio 170. En la figura, el motor está dispuesto en el espacio 170, aunque son posibles otros tipos de conexiones de fluido, por ejemplo, conductos de aire o similares. El motor 122 está dispuesto preferentemente debajo del acumulador de batería 102, de modo que la pérdida de potencia del motor 122, que aparece en forma de calor que asciende mediante convección hacia arriba, pueda calentar el acumulador de batería 102 o, dado el caso, disiparse a través de la conexión térmica del espacio con el dispositivo de climatización 110.
La figura 2 muestra un diagrama de circuitos esquemático de un dispositivo de climatización 110 de acuerdo con la invención de una estación de carga 100 para un vehículo eléctrico o híbrido. El dispositivo de climatización 110 comprende un circuito de refrigerante 120 para conducir un refrigerante y un circuito de agente de enfriamiento 140 para conducir un agente de enfriamiento. El circuito refrigerante 120 comprende un compresor 124 que funciona por motor 122 para comprimir el refrigerante. El refrigerante calentado por compresión llega primero a un condensador 126, que está en intercambio de calor con un primer subcircuito 150 del circuito de agente de enfriamiento 140 y suministra calor a este primer subcircuito 150. El intercambio de calor en el condensador 126 se realiza haciendo pasar el refrigerante y el agente de enfriamiento del circuito de agente de enfriamiento 140 sin mezclarlos. El refrigerante condensado y enfriado, procedente del condensador 126, llega a una válvula de expansión 128. Puede disponerse un colector 127 antes de la válvula de expansión que recoge el condensado presurizado. La válvula de expansión 128 descomprime o expande el refrigerante, haciendo que se enfríe aún más. El refrigerante enfriado, descomprimido se alimenta a un evaporador 130, que intercambia calor con un segundo subcircuito 160 del circuito de agente de enfriamiento 140 y absorbe calor de este segundo subcircuito 160. El refrigerante, ahora recalentado se conduce de vuelta al compresor 124, donde se repite el ciclo.
El primer subcircuito 150 del circuito de agente de enfriamiento 140 comprende un segundo intercambiador de calor 151 que intercambia calor con el aire ambiente de una carcasa de la estación de carga 100. El agente de enfriamiento calentado en el condensador 126 se conduce a través del segundo intercambiador de calor 151, donde puede suministrar calor al aire ambiente. Dado que la circulación de aire provocada por la convección pura por regla general no es suficiente, el intercambio de calor puede mejorarse mediante uno o varios sopladores o ventiladores 152, que fuerzan un flujo de aire dirigido hacia el segundo intercambiador de calor 151 en función de las necesidades. Desde el segundo intercambiador de calor 151, el agente de enfriamiento se conduce a través de una válvula de cierre 153 hasta un depósito de calor 154, en el que puede acumularse el agente de enfriamiento aún calentado. Desde el depósito de calor 154, el agente de enfriamiento se devuelve al condensador 126 a través de una bomba 155 y una válvula de cierre 156. El agente de enfriamiento puede circular por este primer subcircuito 150. Alternativamente, una parte del agente de enfriamiento del primer subcircuito 150 puede dirigirse a través de una válvula controlable 142 a un primer intercambiador de calor 144, que intercambia calor con un espacio 170 que encierra un acumulador de batería para calentar el espacio 170 que encierra el acumulador de batería 102. El intercambio de calor puede mejorarse mediante uno o más sopladores o ventiladores 172, que fuerzan un flujo de aire a lo largo del primer intercambiador de calor 144 cuando es necesario.
Desde el primer intercambiador de calor 144, el agente de enfriamiento llega a un depósito de frío 161 del segundo subcircuito 160 del circuito de agente de enfriamiento 140. El agente de enfriamiento se conduce desde el depósito de frío 161 mediante una bomba 162 y a través de una válvula de cierre 163 a un tercer intercambiador de calor 164, que intercambia calor con los componentes electrónicos de la estación de carga 100 para enfriarlos según sea necesario. Desde el tercer intercambiador de calor 164, el agente de enfriamiento calentado se conduce a través del evaporador 130, donde suministra calor al refrigerante del circuito de refrigerante. Opcionalmente, una válvula de derivación 165 desvía la válvula de cierre 163 y el tercer intercambiador de calor 164. Otro conducto guía desde la bomba 162 a una válvula regulable 148, de modo que al primer intercambiador de calor 144 pueda aplicarse selectivamente agente de enfriamiento frío procedente del depósito de frío, con el fin de enfriar el espacio 170 que rodea el acumulador de batería 102. El depósito de frío 161 también está en conexión de fluido con el depósito de calor 154 a través de un conducto de rebose 146.
A temperaturas exteriores muy bajas y cuando la estación de carga 100 no se utiliza durante un periodo de varias horas, el depósito de calor 154 puede haberse enfriado porque los componentes electrónicos no han generado calor que debería haberse disipado a través del tercer intercambiador de calor 164. Por lo tanto, ya no es posible calentar el espacio 170 que rodea el acumulador de batería 102 utilizando únicamente el calor almacenado en el depósito de calor 154. En consecuencia, la temperatura del acumulador de batería 102 puede situarse fuera de un rango de temperatura de funcionamiento óptimo en el que pueda suministrarse la mayor potencia posible. Dado que no está previsto ningún elemento calefactor independiente para el espacio 170 que rodea el acumulador de batería 102, el calor necesario debe generarse por otros medios.
De acuerdo con la invención, el motor 122 que acciona el compresor 124 está conectado al espacio 170 que rodea el acumulador de batería 102 mediante una conexión de fluido y/o por convección. Esta conexión puede lograrse mediante un conducto de aire 180 a través del cual el aire procedente del espacio 170 se guía pasando por el motor 122 y así se calienta, o simplemente disponiendo el motor 122 en el espacio 170 y haciendo que el aire contenido en él fluya alrededor. El motor puede suministrar una pérdida de potencia en forma de calor del orden de varios kW. Como el espacio 170 sólo tiene unos pocos metros cúbicos, el aire del espacio puede calentarse rápidamente cuando el motor funciona a plena potencia. El aire calentado también calienta en consecuencia el acumulador de batería 102 dispuesto en el espacio 170.
Sin embargo, dado que el motor 122 está controlado por una regulación de temperatura, que debe provocar principalmente un enfriamiento de componentes electrónicos y del acumulador de batería 102, pero no se desea más enfriamiento en este momento, se requiere un modo de calentamiento especial de acuerdo con la invención.
En este funcionamiento de calefacción especial, las bombas 155 y 162 transportan simultáneamente agente de enfriamiento desde el depósito de calor 154 y el depósito de frío 161 a través de las válvulas regulables 142 y 148 abiertas simultáneamente hasta el primer intercambiador de calor 144, que está dispuesto en el espacio 170 que rodea el acumulador de batería 102. Dado que no se suministra potencia a un vehículo que se va a cargar, es decir, que los componentes electrónicos no generan calor, esta rama del segundo subcircuito 160 del circuito de agente de enfriamiento 140 se cierra mediante una válvula de cierre 163 y se cortocircuita mediante una válvula de derivación 165. Una mezcla de agente de enfriamiento frío y todavía caliente fluye ahora hacia el primer intercambiador de calor 144, que no es suficiente para calentar eficazmente el espacio 170. El agente de enfriamiento procedente del primer intercambiador de calor 144 llega al depósito de frío 161. De este modo, el circuito de agente de enfriamiento 140 se hace funcionar en una especie de cortocircuito térmico.
El control del dispositivo de climatización intentará ahora establecer una diferencia de temperatura entre el depósito de frío 161 y el depósito de calor 154, y para ello hará funcionar el circuito de refrigerante 120 a plena potencia. En primer lugar, esto significa que el motor 122 se hace funcionar continuamente y su pérdida de potencia se suministra al aire que circula en el espacio 170. Los ventiladores 172 dispuestos en el espacio 170, que generan un flujo de aire dirigido al primer intercambiador de calor 144, pueden mejorar la circulación del aire calentado por la pérdida de calor del motor 122, de modo que se calienten todas las zonas del espacio 170, así como el acumulador de batería 102 dispuesto en el mismo. El ventilador 152, que en el funcionamiento normal está destinado a disipar el exceso de calor del primer subcircuito 150 del circuito de agente de enfriamiento 140 al aire ambiente de la estación de carga 100, no funciona durante este tiempo, de modo que el enfriamiento del en el primer subcircuito 150 del circuito de agente de enfriamiento 140 se mantiene bajo.
Tan pronto como el acumulador de batería 102 haya alcanzado una temperatura a la que se puede suministrar suficiente potencia de carga o descarga, se anula de nuevo el cortocircuito térmico del circuito refrigerante 120. Las bombas 155 y 162 vuelven a funcionar alternativamente según sea necesario, y las válvulas regulables 142 y 148 se abren alternativamente según sea necesario. La válvula de derivación 165 se cierra, y la pérdida de calor generada en los componentes electrónicos durante la carga o descarga se disipa a través del tercer intercambiador de calor 164 que está conectado al segundo subcircuito 160 del circuito de agente de enfriamiento 140 a través de la válvula de cierre 163, que ahora está abierta de nuevo. Si la temperatura en el espacio 170 aún no es lo suficientemente alta, el ventilador 152 puede permanecer fuera de servicio para que el depósito de calor 154 pueda alcanzar una temperatura lo suficientemente alta para seguir calentando el espacio 170.
La figura 3 muestra un diagrama de flujo de un procedimiento 200 a modo de ejemplo para controlar un dispositivo de climatización 110 de acuerdo con la invención de una estación de carga 100 para un vehículo eléctrico o híbrido en un modo de calefacción. En la etapa 202 se controlan válvulas controlables y/o regulables 142, 148 y al menos una de las bombas 155, 162 del circuito de agente de enfriamiento 140 de tal manera que el agente de enfriamiento procedente de un depósito de calor 154 y de un depósito de frío 161 del circuito de agente de enfriamiento 140 llega simultáneamente a un primer intercambiador de calor 144 dispuesto en un espacio 170 que rodea un acumulador de batería 102 y desde el primer intercambiador de calor 144 de vuelta al depósito de frío 161. Además, en la etapa 204, se hace funcionar un motor 122 en conexión de fluido con el espacio 170 que rodea al acumulador de batería 102, de un compresor 124 de un circuito de refrigerante 120 conectado térmicamente al circuito de agente de enfriamiento 140. En la etapa 206, se mide cíclica o continuamente la temperatura del acumulador de batería 102 y/o la del espacio 170 que lo rodea. Este funcionamiento de calefacción se mantiene al menos hasta que la temperatura medida haya alcanzado o superado un valor predeterminado. En la etapa 210 se realiza la comprobación correspondiente. Un ventilador 172 dispuesto en el espacio 170 que rodea el acumulador de batería 102 puede hacerse funcionar en paralelo para generar una corriente de aire en el espacio 170, etapa 208. Además, en la etapa 212, se puede generar una señal suministrada a un sistema electrónico de carga o descarga, que representa la temperatura medida o el alcance o superación del valor de temperatura predeterminado. Si la temperatura medida ha alcanzado o superado un valor especificado, se puede activar la máxima potencia de carga o descarga posible de la estación de carga. Dado que la carga o descarga del acumulador de batería 102 produce pérdidas de potencia en la propia unidad de almacenamiento de batería 102 y en el sistema electrónico de carga/descarga, que deben disiparse, el dispositivo de climatización puede hacerse funcionar ahora de nuevo en un funcionamiento de enfriamiento o calefacción convencional, y el cortocircuito térmico del circuito de agente de enfriamiento puede anularse, etapa 214.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Estación de carga (100) para un vehículo eléctrico o híbrido,
en donde la estación de carga (100) comprende al menos un acumulador de batería (102), un sistema electrónico de carga/descarga (104), al menos una conexión (106) a un conector carga de vehículo y a un dispositivo de climatización (110) para calentar y enfriar al menos el acumulador de batería (102),
en donde el dispositivo de climatización (110) comprende un circuito de refrigerante (120) para conducir un refrigerante y un circuito de agente de enfriamiento (140) para conducir un agente de enfriamiento,
en donde el circuito de refrigerante (120) presenta un compresor (124) que funciona mediante un motor (122) para comprimir el refrigerante, un condensador (126) para transferir el refrigerante de un estado gaseoso a uno líquido, una válvula de expansión (128) para expandir o descomprimir el refrigerante y un evaporador (130) para transferir el refrigerante de un estado líquido a uno gaseoso,
en donde el circuito de agente de enfriamiento (140) presenta un depósito de frío (161) conectado a un depósito de calor (154) a través de un conducto de rebose (146), en donde el depósito de calor (154) y el depósito de frío (161) pueden conectarse a través de válvulas regulables (142, 148) respectivas con al menos un primer intercambiador de calor (144) dispuesto en un espacio (170) que encierra el acumulador de batería (102), en donde el condensador (126) y el depósito de calor (154) pertenecen a un primer subcircuito (150) del circuito de agente de enfriamiento (140),
y en donde el evaporador (130) y el depósito de frío (161) pertenecen a un segundo subcircuito (160) del circuito de agente de enfriamiento (140), en donde una unidad de control del dispositivo de climatización (110) está configurada para
controlar las válvulas regulables (142, 148), así como al menos una bomba (155, 162) dispuesta en el circuito de agente de enfriamiento (140) de manera que un agente de enfriamiento situado en el circuito de agente de enfriamiento (140) se transporta simultáneamente desde el depósito de frío (161) y el depósito de calor (154) al al menos un primer intercambiador de calor (144), y desde el primer intercambiador de calor (144) de vuelta al depósito de frío (161) para crear un cortocircuito térmico del circuito de agente de enfriamiento (140) entre el depósito de calor (154) y el depósito de frío (161),
y hacer funcionar el motor (122) del compresor (124) hasta que la pérdida de calor del motor (122) en conexión de fluido y/o mediante convección con el espacio (170) que rodea el acumulador de batería (102) haya provocado un aumento de temperatura en el espacio (170) hasta o por encima de un valor predeterminado.
2. Estación de carga según la reivindicación 1, en donde un ventilador (172) dispuesto en el espacio (170) que rodea el acumulador de batería (102) transporta un flujo de aire en la dirección del motor (122), donde el aire absorbe calor residual del motor (122), y hacia el espacio (170) que rodea el acumulador de batería (102).
3. Procedimiento (200) para hacer funcionar un dispositivo de climatización (110) de una estación de carga (100) según la reivindicación 1 o 2 en un modo de calefacción, que comprende:
- controlar (202) válvulas controlables y/o regulables (142, 148) y al menos una bomba (155, 162) de un circuito de agente de enfriamiento (140) de tal manera que el agente de enfriamiento procedente de un depósito de calor (154) y de un depósito de frío (161) del circuito de agente de enfriamiento (140) llega simultáneamente a un primer intercambiador de calor (144) dispuesto en un espacio (170) que rodea un acumulador de batería (102) y desde el primer intercambiador de calor (144) de vuelta al depósito de frío (161),
- hacer funcionar (204) un motor (122), llenado en conexión de fluido y/o por convección con el espacio (170) que rodea el acumulador de batería (102), de un compresor (124) de un circuito de refrigerante (120) conectado térmicamente al circuito de agente de enfriamiento (140) y
- medir (206) la temperatura del acumulador de batería (102) y/o del espacio (170) que lo rodea,
en donde el funcionamiento de calefacción se mantiene al menos hasta que la temperatura medida haya alcanzado o superado un valor predeterminado.
4. Procedimiento (200) según la reivindicación 3, que comprende además:
- hacer funcionar (208) un ventilador (172) dispuesto en el espacio (170) que rodea el acumulador de batería (102) para generar una corriente de aire en el espacio (170).
5. Procedimiento (200) según la reivindicación 3 o 4, que comprende además:
- generar (212) una señal suministrada al sistema electrónico de carga o descarga, que representa la temperatura medida o el alcance o superación del valor de temperatura predeterminado.
6. Producto de programa informático que comprende instrucciones de programa informático ejecutables por un microprocesador que, cuando las instrucciones de programa informático se ejecutan mediante una unidad de control de un dispositivo de climatización (110) de una estación de carga (100) según la reivindicación 1 o 2, configuran o hacen que se ejecuten las etapas respectivas del procedimiento (200) según una de las reivindicaciones 4 o 5.
ES22212955T 2021-12-14 2022-12-12 Estación de carga para un vehículo eléctrico o híbrido Active ES2991794T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021133042.4A DE102021133042B4 (de) 2021-12-14 2021-12-14 Ladestation für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug und Verfahren zum Betrieb einer Klimatisierungsvorrichtung einer Ladestation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2991794T3 true ES2991794T3 (es) 2024-12-04

Family

ID=84519873

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES22212955T Active ES2991794T3 (es) 2021-12-14 2022-12-12 Estación de carga para un vehículo eléctrico o híbrido

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230182595A1 (es)
EP (1) EP4197851B1 (es)
DE (1) DE102021133042B4 (es)
ES (1) ES2991794T3 (es)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023118660A1 (de) * 2023-07-13 2025-01-16 Ads-tec Energy GmbH Verfahren zum Betreiben einer Ladestation, Steuervorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens und Ladestation mit einer solchen Steuervorrichtung
CN120382809A (zh) * 2025-01-20 2025-07-29 超聚变数字技术有限公司 散热装置、充电桩及充电设备

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9527403B2 (en) 2014-04-29 2016-12-27 Tesla Motors, Inc. Charging station providing thermal conditioning of electric vehicle during charging session
US10913369B2 (en) 2017-02-16 2021-02-09 Ford Global Technologies, Llc Charging energy recapture assembly and method
DE102017104730A1 (de) * 2017-03-07 2018-09-13 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Ladestation
DE102017010342A1 (de) * 2017-11-08 2019-05-09 Daimler Ag Ladestation zum Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, Verfahren zum Betreiben einer Ladestation sowie Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs
DE102018213614B4 (de) * 2018-08-13 2024-02-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Mobile Ladesäule, Verfahren zum Betreiben einer mobilen Ladesäule
US11590855B2 (en) 2019-04-26 2023-02-28 Hanon Systems Electric vehicle fast charging and battery cooling system using a charger cooled fluid-to-battery cooled fluid heat exchange device

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021133042B4 (de) 2024-02-22
EP4197851A1 (de) 2023-06-21
EP4197851B1 (de) 2024-07-31
US20230182595A1 (en) 2023-06-15
DE102021133042A1 (de) 2023-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120085512A1 (en) Vehicle cooling system
CN102271939B (zh) 用于冷却尤其是电动车辆的电池的装置和具有该装置的车辆
US8336319B2 (en) Thermal management system with dual mode coolant loops
CN102271940B (zh) 用于冷却电动车辆的电池的装置和具有该装置的车辆
US20160023532A1 (en) EV Integrated Temperature Control System
ES2991794T3 (es) Estación de carga para un vehículo eléctrico o híbrido
US7789176B2 (en) Electric vehicle thermal management system
ES2395859T3 (es) Procedimiento y dispositivo de regulación térmica de una batería recargable de almacenamiento de energía electrica.
JP6879122B2 (ja) 電池温調装置
US9327577B2 (en) Vehicle heat pump system and method utilizing thermal storage
KR20200142617A (ko) 차량용 열관리시스템
JP6079417B2 (ja) 温度調整システム
CN102686423A (zh) 机动车辆冷却系统
KR101961796B1 (ko) 이차전지의 냉각 및 히팅 시스템
CN105070974A (zh) 一种电池组温度调节系统
US20240017585A1 (en) Thermal management system for electric vehicle and electric vehicle
CN115723542A (zh) 用于车辆的换热系统以及车辆
US20230001763A1 (en) Air conditioning system for electric vehicle
US10903536B2 (en) Battery and a battery thermal arrangement
US12522050B2 (en) Thermal management system
CN119159957B (zh) 基于十二通阀的热管理系统
JP2006084131A (ja) 不凍液蓄熱冷房装置