本公開總體上涉及一種用于電動車輛的充電系統(tǒng)，并且更具體地說，涉及一種用于電動車輛的冷凍壓縮空氣充電系統(tǒng)，以及一種用于對電動車輛(ev)快速充電電纜進行冷卻的方法。
背景技術：
1、電動車輛依靠車載電池中存儲的電池電力運行。電池使用從電網(wǎng)供應的電力進行充電。充電有多個“級別”。1級充電使用標準電壓，例如，住宅電力(120v)，其可能需要數(shù)小時才能將車輛的電池充滿電。2級充電使用220-204v，并且通?？稍谧≌潆娬尽⒘闶鄢潆娬竞娃k公室充電站找到。2級充電可在工作日或夜間將車輛充滿電。最高效的充電是使用“快速充電器”的3級充電，該快速充電器可在約30分鐘內(nèi)將車輛充電至80％或更多，并在約60分鐘內(nèi)將車輛充滿電。
2、然而，應當理解，快速充電器以高功率水平運行，這需要對充電站與車輛之間的電纜進行冷卻。傳統(tǒng)的快速充電系統(tǒng)依靠流體冷卻管對電纜和連接器(電纜與車輛之間的連接器)進行冷卻，因為電力汲取會產(chǎn)生熱量。這允許電纜在充電期間被人“觸摸(handled)”。已知的冷卻系統(tǒng)是基于乙二醇的系統(tǒng)，這是復雜且維護成本高的系統(tǒng)。此外，乙二醇系統(tǒng)不一定環(huán)保。
3、此外，隨著對電力的需求的增加，電纜的直徑也必須增加以適應增加的電力需求。然而，電纜直徑受到當前連接器設計的限制。因此，冷卻至關重要。
4、冷卻要求根據(jù)許多因素而變化。一個因素是電纜所承載的電流。另一個因素是用于用戶觸摸的電纜和連接器的期望溫度的上限。還有一個因素是環(huán)境因素。也就是說，在較冷氣候中，可能需要較少的冷卻，而在較溫暖氣候中，可能需要更多的冷卻。無論氣候因素如何，電纜和任何相關聯(lián)的部件的期望溫度不超過約140℉。盡管如此，再次地，由于電纜所承載的電力的增加，冷卻仍然是必需的。
5、授予shoshani等人的已轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人的標題為“非流體冷卻電動車輛快速充電電纜(non-fluid?cooled?electric?vehicle?fast-charging?cable)”的美國專利公開號2022/0242260公開了電纜的實施例，其可用于快速充電系統(tǒng)且無需使用液體冷卻流體即可工作。
6、因此，需要一種用于對ev進行快速充電的系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用氣態(tài)冷卻介質(zhì)。令人期望地，此類系統(tǒng)使用強制空氣作為冷卻介質(zhì)。更令人期望地，此類系統(tǒng)是靈活的，并且可包括每個部件的倍數(shù)以適應不同的和各種的環(huán)境因素并達到預定的電纜和連接器外部溫度以便于觸摸。
技術實現(xiàn)思路
1、本公開的各方面涉及一種用于電動車輛充電電纜的空氣冷卻系統(tǒng)，該空氣冷卻系統(tǒng)包括：壓縮空氣源；至少一個過濾器；至少一個干燥器；以及用于對來自壓縮空氣源的壓縮空氣進行冷凍的過冷器子系統(tǒng)。在充電電纜上的耦接器向充電電纜供應冷凍的壓縮空氣。該系統(tǒng)被配置為在車輛充電期間保持充電電纜的外部表面低于預定溫度。例如，該系統(tǒng)被配置為通過強制冷凍的和干燥的空氣通過在快速充電電纜中的冷卻通道以及用于充電電纜的連接器手柄，將ev快速充電電纜和相關聯(lián)的部件的表面溫度降低至小于約140℉。在各種實施例中，為了實現(xiàn)此目的，在期望流速下的干燥的和壓縮的空氣被冷凍并被供應至在充電電纜中的冷卻通道。在各種實施例中，該系統(tǒng)進一步包括路由結構，該路徑結構引導冷凍的壓縮空氣回流至充電站以保持充電電纜處于不超過預定溫度的溫度。在一些實施例中，該系統(tǒng)可被配置為以基于地理氣候帶的閉環(huán)模式運行。本文還公開了一種用于對電動車輛充電電纜進行空氣冷卻的方法。
2、在各種實施例中，過冷器子系統(tǒng)包括制冷劑循環(huán)。空氣冷凍系統(tǒng)可進一步包括熱交換器。在此類實施例中，熱交換器包括制冷劑側(cè)和空氣側(cè)。熱交換器可在過冷器子系統(tǒng)內(nèi)。
3、在各種實施例中，空氣冷卻系統(tǒng)的過濾器可包括碳氫化合物過濾器，并且干燥器可包括干燥劑干燥器。該系統(tǒng)可包括多個過濾器和/或干燥器。
4、在一些實施例中，空氣冷凍電動車輛充電電纜和系統(tǒng)可包括第一和第二電動車輛充電電纜部分。每個電纜部分可包括承載在護套中的絕緣導體。護套可包括壁，該壁具有內(nèi)表面并在護套與絕緣導體之間限定沿著充電電纜縱向延伸的冷卻通道。
5、在各種實施例中，該系統(tǒng)可包括：壓縮空氣源；一個或多個過濾器；一個或多個干燥器；以及過冷器子系統(tǒng)。該系統(tǒng)進一步包括在每個充電電纜部分上的用于向充電電纜部分的空氣通道供應冷凍空氣的耦接器。在一些實施例中，充電電纜冷卻通道可以為一系列冷卻通道。在一些實施例中，該一系列冷卻通道可由從內(nèi)表面向內(nèi)延伸的一系列向內(nèi)延伸指狀物形成。指狀物可被配置為使絕緣體與護套壁隔開。在一些實施例中，向內(nèi)延伸指狀物彼此隔開以在指狀物之間限定沿著電纜縱向延伸的空氣通道。
6、在一些實施例中，充電電纜可進一步包括連接器手柄，并且第一和第二充電電纜部分終止于連接器手柄。排氣通風口可形成在連接器手柄中以用于從充電電纜部分的空氣通道排放冷凍空氣。排氣通風口可以為固定的或可移動的。
7、在又一方面，公開了一種用于對電動車輛充電電纜進行空氣冷卻的方法。此類電纜具有第一和第二電動車輛充電電纜部分，每個部分包括承載在護套中的絕緣導體，護套具有壁，該壁具有內(nèi)表面并在護套與絕緣導體之間限定沿著充電電纜縱向延伸的冷卻通道。
8、該方法包括：將空氣壓縮至預定壓力；對壓縮空氣進行過濾；對壓縮的和過濾的空氣進行干燥；以及在過冷器中對壓縮的、過濾的和干燥的空氣進行冷凍，該過冷器具有制冷劑循環(huán)。壓縮的、過濾的、干燥的和冷凍的空氣被引入到電纜冷卻通道中?？諝馐窃谶B接器手柄處從冷卻通道排放的。在方法中，空氣被壓縮至這樣的壓力，使得離開排氣裝置或通風口的空氣處于不超過約-65db的噪聲水平。
9、該方法進一步包括在連接器手柄的路由結構處引導壓縮的、過濾的、干燥的和冷卻的空氣回流至充電站以保持充電電纜處于不超過預定溫度的溫度。該方法進一步包括根據(jù)連接器手柄的防護等級要求將空氣從車輛排離。
10、在參考附圖考慮以下描述和所附權利要求后，本文公開的本發(fā)明這些和其他目的、特征和特性將變得更加明顯，所有附圖形成本說明書的一部分，其中相同的附圖標記在各圖中指代對應的部分。然而，應明確理解，附圖僅出于說明和描述的目的，并不旨在作為對本發(fā)明的限制的定義。如在說明書和權利要求中所用的，除非上下文另外清楚地指明，否則單數(shù)形式“一個(a)”、“一種(an)”和“所述(the)”包括復數(shù)指示物。
1.一種用于電動車輛充電電纜的空氣冷卻系統(tǒng)，其包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的空氣冷卻系統(tǒng)，其中所述過冷器子系統(tǒng)包括制冷劑循環(huán)。
3.根據(jù)權利要求2所述的空氣冷卻系統(tǒng)，其進一步包括熱交換器。
4.根據(jù)權利要求3所述的空氣冷卻系統(tǒng)，其中所述熱交換器包括制冷劑側(cè)和空氣側(cè)。
5.根據(jù)權利要求4所述的空氣冷卻系統(tǒng)，其中所述熱交換器在所述過冷器子系統(tǒng)內(nèi)。
6.根據(jù)權利要求1所述的空氣冷卻系統(tǒng)，其中所述過濾器是碳氫化合物過濾器。
7.根據(jù)權利要求1所述的空氣冷卻系統(tǒng)，其中所述干燥器是干燥劑干燥器。
8.根據(jù)權利要求1所述的空氣冷卻系統(tǒng)，其中所述充電電纜的與所述空氣冷卻系統(tǒng)相反的一端終止于連接器手柄，所述連接器手柄被配置為將所述充電電纜連接到電動車輛。
9.根據(jù)權利要求8所述的空氣冷卻系統(tǒng)，其中所述連接器手柄包括路由結構，所述路由結構被配置為將到達所述連接器手柄處的所述冷凍的壓縮空氣重新引導回到所述空氣冷卻系統(tǒng)。
10.一種空氣冷卻電動車輛充電電纜和系統(tǒng)，其包括：
11.根據(jù)權利要求10所述的空氣冷卻電動車輛充電電纜和系統(tǒng)，其中所述冷卻通道是一系列冷卻通道。
12.根據(jù)權利要求11所述的空氣冷卻電動車輛充電電纜和系統(tǒng)，其中所述一系列冷卻通道由從所述內(nèi)表面向內(nèi)延伸的一系列向內(nèi)延伸指狀物形成，所述指狀物使絕緣體與護套壁隔開，所述向內(nèi)延伸指狀物彼此隔開以在所述指狀物之間限定沿著所述電纜縱向延伸的空氣通道。
13.根據(jù)權利要求10所述的空氣冷卻電動車輛充電電纜和系統(tǒng)，其進一步包括連接器手柄，其中所述第一和第二充電電纜部分終止于所述連接器手柄。
14.根據(jù)權利要求13所述的空氣冷卻電動車輛充電電纜和系統(tǒng)，其進一步包括形成在所述連接器手柄中的用于排放來自所述充電電纜部分的空氣通道的所述冷凍空氣的排氣通風口。
15.根據(jù)權利要求14所述的空氣冷卻電動車輛充電電纜和系統(tǒng)，其中所述排氣通風口是固定的。
16.根據(jù)權利要求13所述的空氣冷卻電動車輛充電電纜和系統(tǒng)，其中所述連接器手柄包括路由結構，所述路由結構被配置為將到達所述連接器手柄處的所述冷凍空氣通過所述電纜重新引導回來。
17.一種用于對電動車輛充電電纜進行空氣冷卻的方法，所述電纜具有第一和第二電動車輛充電電纜部分，每個部分包括承載在護套中的絕緣導體，所述護套具有壁，所述壁具有內(nèi)表面并在所述護套與所述絕緣導體之間限定沿著所述充電電纜縱向延伸的冷卻通道，所述方法包括：
18.根據(jù)權利要求17所述的方法，其進一步包括在連接器手柄處排放來自所述冷卻通道的所述空氣。
19.根據(jù)權利要求17所述的方法，其進一步包括將到達連接器手柄處的所述冷凍的壓縮空氣通過所述電纜朝向所述空氣冷卻系統(tǒng)重新引導回來。
20.根據(jù)權利要求17所述的方法，其進一步包括根據(jù)所述連接器手柄的防護等級要求將所述空氣從所述車輛排離。