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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】特表2021-524226(P2021-524226A)
(43)【公表日】2021年9月9日
(54)【発明の名称】電気車両充電システム
(51)【国際特許分類】
B60L 58/26 20190101AFI20210813BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20210813BHJP
B60L 58/27 20190101ALI20210813BHJP
B60L 53/16 20190101ALI20210813BHJP
B60L 53/66 20190101ALI20210813BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20210813BHJP
H01M 10/625 20140101ALI20210813BHJP
H01M 10/615 20140101ALI20210813BHJP
H01M 10/6568 20140101ALI20210813BHJP
H01M 10/6556 20140101ALI20210813BHJP
H01M 10/46 20060101ALI20210813BHJP
H01M 10/48 20060101ALI20210813BHJP
【ＦＩ】
B60L58/26
H02J7/00 P
H02J7/00 301B
B60L58/27
B60L53/16
B60L53/66
H01M10/613
H01M10/625
H01M10/615
H01M10/6568
H01M10/6556
H01M10/46 101
H01M10/48 301
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】19
(21)【出願番号】特願2021-513365(P2021-513365)
(86)(22)【出願日】2019年5月7日
(85)【翻訳文提出日】2021年1月5日
(86)【国際出願番号】US2019031149
(87)【国際公開番号】WO2019217442
(87)【国際公開日】20191114
(31)【優先権主張番号】62/668,239
(32)【優先日】2018年5月7日
(33)【優先権主張国】US
(81)【指定国】
AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】520434466
【氏名又は名称】チャージポイント インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【識別番号】100109335
【弁理士】
【氏名又は名称】上杉 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(72)【発明者】
【氏名】ゲラ ポール バロン
(72)【発明者】
【氏名】マシューズ ダミアン エス
(72)【発明者】
【氏名】ロマノ パスクァーレ
(72)【発明者】
【氏名】バクスター デヴィッド
【テーマコード（参考）】
5G503
5H030
5H031
5H125
【Ｆターム（参考）】
5G503AA01
5G503BA01
5G503BB01
5G503CB11
5G503FA03
5G503FA06
5H030AS08
5H030DD21
5H030FF22
5H031AA09
5H031HH06
5H031KK08
5H125AA01
5H125AC12
5H125AC24
5H125CC06
5H125CD03
5H125CD06
5H125CD09
5H125DD02
5H125EE25
5H125FF12
5H125FF14
5H125FF24
5H125FF27
(57)【要約】
外部電気車両電池熱管理システムが説明される。電気車両熱システムは電気車両の内部電池熱システムに外部冷却剤を提供する。内部電池熱システムは電気車両の電池の組を冷却または加熱するための液体−液体熱交換機を含む。外部冷却剤は熱交換機の第一の側部を通じてポンプ輸送され、熱交換機の第二の側部を通じてポンプ輸送される内部冷却剤を冷却または加熱するための供給源として役立つ。外部冷却剤と内部冷却剤とは混合しない。【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
方法であって、
電気車両の電池管理システムから、前記電気車両の電池の温度を変化させるために外部冷却剤のリクエストを受信することと、
前記電気車両に設置された液体−液体熱交換機の第一の側部の第一の熱ループを通じてポンプ輸送するために電気車両熱システムの低温タンクに格納された低温の冷却剤の質量流量を決定することであって、前記液体−液体熱交換機の前記第一の側部の前記第一の熱ループは前記電気車両に設置された前記液体−液体熱交換機の第二の側部の第二の熱ループの内部冷却剤と混合しない、決定することと、
外部冷却剤の質量流量の決定された量を前記液体−液体熱交換機の前記第一の側部の前記熱ループを通じてポンプ輸送することと、
少なくとも前記低温タンクに格納された低温の冷却剤の水位および高温タンクに格納された高温の冷却剤の水位に基づいて、第一の熱ループからの戻り冷却剤を冷却して前記低温タンクに格納するか、または加熱して高温タンクに格納するかどうかを決定することと、
決定に従って前記戻り冷却剤を冷却するかまたは加熱することと、
を含む、方法。
電気車両の電池管理システムから、前記電気車両の電池の温度を変化させるために外部冷却剤のリクエストを受信することと、
前記電気車両に設置された液体−液体熱交換機の第一の側部の第一の熱ループを通じてポンプ輸送するために電気車両熱システムの低温タンクに格納された低温の冷却剤の質量流量を決定することであって、前記液体−液体熱交換機の前記第一の側部の前記第一の熱ループは前記電気車両に設置された前記液体−液体熱交換機の第二の側部の第二の熱ループの内部冷却剤と混合しない、決定することと、
外部冷却剤の質量流量の決定された量を前記液体−液体熱交換機の前記第一の側部の前記熱ループを通じてポンプ輸送することと、
少なくとも前記低温タンクに格納された低温の冷却剤の水位および高温タンクに格納された高温の冷却剤の水位に基づいて、第一の熱ループからの戻り冷却剤を冷却して前記低温タンクに格納するか、または加熱して高温タンクに格納するかどうかを決定することと、
決定に従って前記戻り冷却剤を冷却するかまたは加熱することと、
を含む、方法。
【請求項2】
外部冷却剤の前記リクエストは前記電池の現在の温度を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
外部冷却剤の前記リクエストは前記電池のリクエストされた温度を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記液体−液体熱交換機の前記第一の側部の前記第一の熱ループを通じてポンプ輸送するために前記電気車両熱システムの前記高温タンクに格納された高温の冷却剤の質量流量を決定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記外部冷却剤は電気車両供給設備（ＥＶＳＥ）を前記電気車両に接続するコネクタを通じて搬送される、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記コネクタは前記ＥＶＳＥを通じて前記電気車両の前記電池を充電するために電力を搬送するための一または二以上の電力接続の組を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
電気車両であって、
一または二以上の電池の組と、
電池熱システムであって、
外部電気車両熱システムから外部冷却剤を液体−液体熱交換機の第一の側部で受け取るため、および内部冷却剤を前記液体−液体熱交換機の第二の側部で受け取るためのものである液体−液体熱交換機であって、前記液体−液体熱交換機の前記第一の側部を通って流れる前記外部冷却剤は前記液体−液体熱交換機の前記第二の側部を通って流れる前記内部冷却剤の温度を変化させ、前記外部冷却剤と前記内部冷却剤とは混合せず、前記外部冷却剤は前記電池の組と直接インターフェースをとらない、液体−液体熱交換機と、
前記電池の組を通じて前記液体−液体熱交換機の前記第二の側部から出力される前記内部冷却剤をポンプ輸送するためのポンプと、
を含む、電池熱システムと、
を備える、電気車両。
一または二以上の電池の組と、
電池熱システムであって、
外部電気車両熱システムから外部冷却剤を液体−液体熱交換機の第一の側部で受け取るため、および内部冷却剤を前記液体−液体熱交換機の第二の側部で受け取るためのものである液体−液体熱交換機であって、前記液体−液体熱交換機の前記第一の側部を通って流れる前記外部冷却剤は前記液体−液体熱交換機の前記第二の側部を通って流れる前記内部冷却剤の温度を変化させ、前記外部冷却剤と前記内部冷却剤とは混合せず、前記外部冷却剤は前記電池の組と直接インターフェースをとらない、液体−液体熱交換機と、
前記電池の組を通じて前記液体−液体熱交換機の前記第二の側部から出力される前記内部冷却剤をポンプ輸送するためのポンプと、
を含む、電池熱システムと、
を備える、電気車両。
【請求項8】
前記電池の組に結合され、前記電気車両の外部の電池熱コントローラに通信可能に結合された電池管理システムであって、前記電池管理システムは前外部冷却剤の前記電池熱コントローラにリクエストを送信するためのものである、電池管理システム
をさらに備える、請求項７に記載の電気車両。
をさらに備える、請求項７に記載の電気車両。
【請求項9】
前記リクエストは前記電池の組の現在の温度の表示を含む、請求項８に記載の電気車両。
【請求項10】
前記リクエストは前記電池の組のリクエストされた温度の表示を含む、請求項８に記載の電気車両。
【請求項11】
電気車両供給設備（ＥＶＳＥ）のコネクタと嵌合するためのコネクタ差込口であって、前記コネクタ差込口は前記外部電気車両熱システムから前記外部冷却剤を受け取るための第一のポートおよび前記外部電気車両熱システムに戻り冷却剤を搬送するための第二のポートを含むためのものである、コネクタ差込口
をさらに含む、請求項８のいずれかに記載の電気車両。
をさらに含む、請求項８のいずれかに記載の電気車両。
【請求項12】
請求項コネクタ差込口は前記ＥＶＳＥを通じて前記電池の組を充電するために電力を引き込むための一または二以上の電力接続をさらに含む、請求項１２に記載の電気車両。
【請求項13】
電気車両用コネクタであって、
前記コネクタと車両コネクタ差込口との結合を補助するための動力付き挿入および引込み補助と、
前記コネクタの適切な方向を提供するために車両コネクタ差込口の隆起した部分にフィットするように構成されたカットアウトガイド機構と、
ステータス表示を提供するためのライトリングと、
電気車両の電池に電流を供給するために対応するピンと嵌合するための複数のソケットと、
液体冷却剤を前記電気車両と交換するための迅速な切断フィッテイングのための複数の液体ポートと、
を備える、電気車両用コネクタ。
前記コネクタと車両コネクタ差込口との結合を補助するための動力付き挿入および引込み補助と、
前記コネクタの適切な方向を提供するために車両コネクタ差込口の隆起した部分にフィットするように構成されたカットアウトガイド機構と、
ステータス表示を提供するためのライトリングと、
電気車両の電池に電流を供給するために対応するピンと嵌合するための複数のソケットと、
液体冷却剤を前記電気車両と交換するための迅速な切断フィッテイングのための複数の液体ポートと、
を備える、電気車両用コネクタ。
【請求項14】
前記ライトリングは異なるステータスを表示するために異なる色の光で照らすためのものであり、前記ステータスは、現在充電しているかどうか、エラーがあるかどうか、および充電が終了したかどうかのうち一または二以上を含む、請求項１３に記載のコネクタ。
【請求項15】
前記車両コネクタ差込口を照らすためのライトを含むためのライトポートと、
前記コネクタを前記車両コネクタ差込口に接続する際に自律システムにより使用される前記車両コネクタ差込口の特徴を認識するためのカメラを含むためのカメラポートと、
をさらに備える、請求項１３に記載のコネクタ。
前記コネクタを前記車両コネクタ差込口に接続する際に自律システムにより使用される前記車両コネクタ差込口の特徴を認識するためのカメラを含むためのカメラポートと、
をさらに備える、請求項１３に記載のコネクタ。
【請求項16】
前記車両コネクタ差込口の対応する高速データ通信ピンと嵌合するように構成された高速データ通信ソケット
をさらに備える、請求項１３に記載のコネクタ。
をさらに備える、請求項１３に記載のコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［関連出願の相互参照］本出願は２０１８年５月７日に出願された米国仮特許出願第６２／６６８，２３９号に基づく優先権の利益を主張するものであり、参照により本明細書に組み入れられる。
【0002】
［技術分野］本発明の実施形態は電気車両の充電の分野に関連し、特には、電気車両充電システムに関連する。
【背景技術】
【0003】
電気車両（例えば、完全電池駆動車両、ガソリン／電気電池駆動車両ハイブリッド、等）は一または二以上の電池または定期的に充電する必要のある他のエネルギーストレージデバイスの組を含む。電池の性能および寿命は（熱すぎるかまたは冷たすぎる）最適でない温度による影響を受ける。例えば、電池が熱くなりすぎた場合、電池セルの寿命が減少し得るか、または極端なケースでは、電池の燃焼等の壊滅的な故障が発生し得る。発熱は充電および放電の間に発生する。充電の際、過剰な発熱の発生は電池の性能および寿命と充電の効率に悪影響を及ぼす可能性がある。例えば、電池の温度が閾値を超えた場合、電池の損傷を防ぐために温度が閾値を下回るまで充電は中断され得る。電池の充電が速いほど、より多くの熱が生成される。
【0004】
いくつかの電気車両は電池を冷却するための冷却システムを含む。冷却システムはファンおよびラジエータを含むことがあり、典型的に電池の表面または外部を冷却するために使用される。これらの冷却システムはしばしば騒々しく（ファンは厄介な可能性のある大きな音を発する）、車両に余分な重量が必要になる。
【0005】
電池が高速で充電されている場合には電池の表面または外部のみを冷却する冷却技術では不十分である。例えば、いくつかの電気車両供給設備（ＥＶＳＥ）は電気車両に４００ｋＷを提供し得る。高速充電の場合、いくつかの冷却システムは電池セルを直接冷却するために冷却剤が電池の内部チャネルを通過する液体冷却システムを使用する。冷却剤は電気車両の体積および重量を低減させるために外部供給源により電池に提供され得る。
【0006】
電動垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機等の未来の電気車両は、比較的短い時間で供給される実質的により多くの量の電力（例えば、６００ｋＷ−２０００ｋＷ）が必要になり得る。
【発明の概要】
【0007】
外部電気車両の電池熱管理システムが説明される。電気車両の熱システムは電気車両の内部電池熱システムに外部冷却剤を提供する。内部電池熱システムは電気車両の電池の組を冷却または加熱するための液体−液体熱交換機を含む。外部冷却剤は熱交換機の第一の側部を通じてポンプ輸送（ｐｕｍｐ）され、熱交換機の第二の側部を通じてポンプ輸送される内部冷却剤を冷却または加熱するための供給源として役立つ。外部冷却剤と内部冷却剤とは混合しない。
【0008】
電気車両用のコネクタが説明される。コネクタは電気車両の電池に電流を供給するための電力接点を含み得る。コネクタは液体冷却剤を電気車両と交換するために迅速な切断フィッテイングのための複数の液体ポートを含み得る。コネクタはコネクタの適切な向きを提供するために車両コネクタ差込口の隆起した部分にフィットさせるためのカットアウトガイド機構を含み得る。コネクタはコネクタと車両コネクタ差込口との結合を補助するための動力付きの挿入および引込み補助を含み得る。コネクタはステータス情報を提供するためのライトリングを含み得る。
【0009】
本発明は本発明の実施形態を例示するために使用される以下の説明および添付図面を参照することにより最もよく理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】ある実施形態による、電気車両の電池熱管理システムを含む電気車両充電システムの一例を示す。
【図2】ある実施形態による、ＥＶ熱システムにより電気車両に提供される熱システムの一例を示す。
【図3】ある実施形態における、電気車両の電池システムのための外部熱管理を提供するための例示的な工程を示すフローダイアグラムである。
【図4】ある実施形態による、例示的なコネクタおよび車両コネクタ差込口の図を示す。
【図6】コネクタの斜視図を示す。
【図7】コネクタの正面図を示す。
【図8】コネクタ差込口の斜視図を示す。
【図9】コネクタ差込口の正面図を示す。
【図10】ある実施形態による、掛かり部を掴むための掛かりの付いたドローバ機構の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0011】
電気車両充電システムが説明される。ある実施形態では、電気車両供給設備（ＥＶＳＥ）は電気車両の電池システムのための外部熱管理を提供する。電気車両は電気車両の電池システムを冷却および／または加熱するための電池熱システムの一部として液体−液体熱交換機を含む。ＥＶＳＥは液体冷却剤に液体−液体熱交換機の第二の側部において液体冷却剤に冷却または加熱を供給するための供給源として役立つ液体−液体熱交換機の第一の側部を通じてポンプ輸送し得る。液体−液体熱交換機の第一の側部を通じて提供される冷却剤は液体−液体熱交換機の第二の側部を通って流れる電気車両の冷却剤と混合しない。冷却剤はＥＶＳＥを電気車両に接続するコネクタを通じて提供することができ、電力もまたそのコネクタを通じて電気車両に供給される。
【0012】
ＥＶＳＥは電気車両の電池熱システムの内部冷却剤を冷却または加熱する供給源として役立つ外部冷却剤の供給を管理する電池熱コントローラを含む。外部冷却剤は電気車両の電池熱システムの液体−液体熱交換機を通じて内部冷却剤を冷却または加熱する。電池熱コントローラは電気車両の電池管理システム（ＢＭＳ）に通信可能に接続され得る。ＢＭＳは電気車両の電池システムの電池の温度を知覚する。ＢＭＳは外部冷却剤用の電池熱コントローラにリクエストを送信することができる。このリクエストは電池の現在の温度および／または電池の所望の温度を表示する。電池熱コントローラは所定の期間にわたる冷却剤の予期される量、冷却剤の予期される温度、および／または冷却剤を提供した後の電池の予期される温度を示すリクエストに対する応答を送信し得る。電池熱コントローラとＢＭＳとの間の通信はＥＶＳＥと電気車両との間のデータ通信接続を通じて提供され得る。
【0013】
電池熱コントローラは電気車両の電池熱システムの内部冷却剤を冷却または加熱するための外部冷却剤を供給する電気車両（ＥＶ）熱システムに結合される。ＥＶ熱システムはＥＶＳＥ内に設置されてもよく、またはＥＶＳＥの外部に設置されてもよい。電池熱コントローラはＥＶ熱システムに所定の温度で冷却剤を提供させる。
【0014】
図１は、ある実施形態による、電気車両の電池熱管理システムを含む電気車両充電システムの一例を示している。本システムは電源システム１００、ＥＶ熱システム１０５、ＥＶＳＥ１１０、および電気車両１５０を含む。電源システム１００はＥＶＳＥ１１０が接続され、充電のために電気車両１５０に供給する電源を説明するために本明細書において使用される。ＥＶＳＥ１１０は電源システム１００からＡＣまたはＤＣ電力を受け取り得る。ある実施形態では、ＡＣ主電源はＥＶＳＥ１１０に結合された一または二以上の電源モジュールによりＤＣ電源に変換される。
【0015】
ＥＶＳＥ１１０は電気車両１５０等の電気車両を充電するため、および電気車両に熱管理を提供するために使用される。ＥＶＳＥ１１０はケーブル１３８のコネクタ１４０および電気車両１５０の車両コネクタ差込口１５５を通じて電気車両１５０に接続する。電気車両１５０は車両の推進力に電力を供給する再充電可能な電池を含む車両である。電気車両１５０は一または二以上の電気モータを使用し、それらの電力を電池システムのみから得る完全電気車両であり得る。電気車両１５０は推進力のためにガソリンエンジンおよび電気モータを使用することのできるプラグインハイブリッド電気車両であり得る。電気車両１５０の例示的な形態は自動車、トラック、バス、電車、航空機、船、および戦車を含む。
【0016】
ＥＶＳＥ１１０は電気車両１５０の電池１５２を充電するためにケーブル１３８を通じて電力を供給する。例えば、ＥＶＳＥ１１０は電気車両１５０の電池１５２の充電を管理する充電機器１２５を含む。本明細書における電池という用語の使用は、特に断りのない限り一または二以上の電池を指す。充電機器１２５はスイッチ／リレー、メータ、および電気車両の充電を管理するための他の電子機器を含み得る。以下で詳細に説明されるように、充電機器１２５は異なる電流レートまたは電圧で同時に、かつ恐らくは電気車両１５０の複数の電池を充電するための複数の電力接点を含み得る。充電電流はコネクタ１４０および車両コネクタ差込口１５５を通じて作成される充電接続を通じて提供される。
【0017】
ＥＶＳＥ１１０は電気車両１５０と通信する。例えば、ＥＶＳＥ１１０はＥＶＳＥ１１０が充電パラメータおよびステータスを電気車両１５０と通信することを可能にする車両／充電器通信１２０を含む。例えば、車両／充電器通信１２０はＪ１７７２規格、ＣＨＡｄｅＭＯ規格、または他の通信規格に従う通信に対処し得る。ＥＶＳＥ１１０は充電の管理に関連させる必要のない電気車両１５０のデータを交換するために使用され得る高速データ通信１１５も含む。例えば、電気車両１５０は地図、フライトプラン等のナビゲーション情報を送信し得る。高速データ通信１１５はサーバに対してパススルーとして振る舞い得る。高速データ通信１１５はコネクタ１４０およびコネクタ差込口１５５を通じて作成されるイーサネット（登録商標）接続であり得る。
【0018】
ある実施形態では、ケーブル１３８は液冷ケーブルである。このような実施形態では、ＥＶＳＥ１１０は液冷ケーブルを冷却するためのケーブル冷却１３０を含む。ケーブル冷却１３０は液体−気体熱交換機を含み得る。液冷ケーブル内の液体は不凍剤または不凍剤と水との組合せであり得る。液冷ケーブル内の液体はコネクタ１４０およびコネクタ差込口１５５のコネクタ接点も冷却する。
【0019】
ＥＶＳＥ１１０は電池熱コントローラ１３５を含む。電池熱コントローラ１３５は電池熱システム１６０の内部冷却剤の熱管理のための外部冷却剤の供給を管理する。電池熱コントローラ１３５は電気車両１５０の電池管理システム（ＢＭＳ）１５４に通信可能に接続される。ＢＭＳ１５４は電池１５２の温度を含む電池１５２のステータスを知覚する。ＢＭＳ１５４は電池１５２の温度を変化させるためにその内部冷却剤の温度を変化させるための外部冷却剤について電池熱コントローラ１３５にリクエストを送信する。このリクエストは電池１５２の現在の温度および／または電池１５２の所望の温度を表示し得る。電池熱コントローラ１３５は所定の期間にわたって外部冷却剤を提供した後の冷却剤の予期される量、冷却剤の予期される温度、および／または電池１５２の予期される温度を表示するリクエストに応答して送信し得る。電池熱コントローラ１３５とＢＭＳ１５４との間の通信はケーブル１３８を介して搬送されるデータ通信接続を通じて提供され得る。
【0020】
電池熱コントローラ１３５は電池熱システム１６０の内部冷却剤の温度を変化させるために外部冷却剤を供給するＥＶ熱システム１０５と結合される。事実上、ＥＶ熱システム１０５は電池１５２を冷却または加熱するための熱貯蔵部として振る舞う。ＥＶ熱システム１０５はＥＶＳＥ１０の外部に設置されるように示されているが、ある実施形態では、ＥＶＳＥ１１０の内部に設置されてもよい。外部冷却剤および内部冷却剤は不凍剤と水との組合せ（例えば、プロピレングリコールと水との混合）であり得る。ＥＶ熱システム１０５は複数のＥＶＳＥと接続された複数の電気車両のための冷却剤を供給し得る。
【0021】
電気車両１５０はコネクタ１４０に接続する車両コネクタ差込口１５５を含む。コネクタ１４０および車両コネクタ差込口１５５の一例が本明細書において以下でさらに詳細に説明される。電気車両１５０は電池１５２の熱管理を管理する電池熱システム１６０を含む。
【0022】
図２は、ある実施形態による、ＥＶ熱システム１０５により電気車両１５０に提供される熱管理の一例を示している。図２に示されるように、点線は論理通信接続を表示する。矢印は冷却剤の流れの方向を表示する。
【0023】
電気車両１５０は電池１５２の熱管理のための内部電池熱システム１６０を含む。電池熱システム１６０の熱ループ２６２は液体−液体熱交換機２６５とインターフェースをとる閉じたループであり、ＥＶ熱システム１０５の熱ループ２４８と混合しない。熱ループ２６２の内部冷却剤は液体−液体熱交換機２６５の外部でＥＶ熱システム１０５により液体−液体熱交換機２６５に供給される外部冷却剤により冷却または加熱される。液体−液体熱交換機２６５を通って流れる冷却剤は混合せず、そのため汚染物質を通過させない。したがって、ＥＶ熱システム１０５の外部冷却剤は電池１５２と直接インターフェースをとらない。ポンプ２８６は電池１５２を冷却または加熱するために電池１５２を通じて熱ループ２６２の内部冷却剤をポンプ輸送する。冷却剤貯蔵部２８８は電池１５２を通じて内部冷却剤がポンプ輸送されると内部冷却剤を格納する。冷却剤貯蔵部２８８は低温タンク２３０および高温タンク２３５の大きさよりも著しく小さい。図２に示されていないものの、電池熱システム１６０は熱ループ２６２の内部冷却剤の熱管理のためのヒータまたは冷却装置を含み得る。
【0024】
電気車両１５０の電池熱システム１６０はそれ自体では電池１５２を適時に冷却または加熱するのに十分な効率でない。しかしながら、熱ループ２６２の内部冷却剤を冷却または加熱するために液体−液体熱交換機２６５に外部冷却剤を提供することにより、電池１５２は効率的に冷却または加熱されることができる。熱ループ２６２の内部冷却剤の温度が電気車両１５０から外部から供給される冷却剤により修正されるため、電池熱システム１６０の重量および搭載された体積は最少に維持されることができる。したがって、電気車両１５０の重量および体積の要件を増加させることになる内部冷却剤を冷却するための大型のエアーコンディショナーを有する電気車両１５０の代わりに、冷却剤が外部ＥＶ熱システム１０５により外部から供給される。さらに、ＥＶ熱システム１０５により提供される外部冷却剤が電池１５２と直接インターフェースをとらないため、ＥＶ熱システム１０５の外部冷却剤に含まれる任意の汚染物質は電池１５２に伝達されないこととなる。電池熱システム１６０は外部冷却剤が電池１５２と直接インターフェースをとった場合よりも汚染物質が少ない傾向がある。このシステムはＶＴＯＬ航空機等のラジエータを含まない電気車両にも適している。
【0025】
上述のように、電池熱コントローラ１３５は電気車両１５０の電池熱システム１６０の内部冷却剤を冷却または加熱する供給源として役立つ外部冷却剤の供給を管理する。例えば、電池熱コントローラ１３５は、ＥＶ熱システム１０５に、液体−液体熱交換機２６５の第二の側部において内部冷却剤に対して冷却または加熱を供給するために電池熱システム１６０の液体−液体熱交換機２６５の第一の側部にコネクタ１４０および車両コネクタ差込口１５５を通じて冷却剤をポンプ輸送する。
【0026】
ＥＶ熱システム１０５はヒートポンプシステム２２０、低温タンク２３０、高温タンク２３５、ポンプ２４０、およびフィルタ２４５を含む。低温タンク２３０は低温の冷却剤を格納し、高温タンク２３５は高温の冷却剤を格納する。低温タンク２３０と高温タンク２３５はいずれも独立し得る。低温タンク２３０および高温タンク２３５の体積は充電環境に依存する。一例として、低温タンク２３０の体積は９００リットルでもよく、高温タンク２３５の体積はそれより小さくてもよい。制御バルブ２３１は低温の冷却剤２５１が解放されることを可能にするために開き、制御バルブ２３６は高温の冷却剤２５３が解放されることを可能にするために開く。センサは低温タンク２３０の水位を測定してもよく、センサは高温タンク２３５の水位を測定してもよい。低温および／または高温の冷却剤はポンプ２４０によりポンプ輸送される高温／低温の冷却剤２５４に表されるように混合される。ポンプ２４０は液体−液体熱交換機２６５の一つの側部を通り、コネクタ１４０およびコネクタ差込口１５５を通じて高温／低温の冷却剤出力２５５をポンプ輸送する。外部冷却剤がポンプ輸送されるレートは毎秒およそ１リットルであり得る。
【0027】
電池熱コントローラ１３５は制御バルブ２３１および制御バルブ２３６を制御する。電池熱コントローラ１３５は制御バルブ２３１および制御バルブ２３６を通る流路の大きさを変えることにより低温タンク２３０および高温タンク２３５からの冷却剤の流れを制御する。制御バルブ２３１および２３６は完全に開いた状態と完全に閉じた状態との間の任意の位置に設定され得る。制御バルブ２３１および２３６を制御することにより、電池熱コントローラ１３５はポンプ２４０により電気車両１５０にポンプ輸送される外部冷却剤の流量、圧力、および温度を制御する。
【0028】
電池熱コントローラ１３５は電気車両１５０にポンプ輸送される外部冷却剤の所望の温度を決定し、所望の温度を達成するためにバルブ２３１および２３６に設定点まで開かせる。ある実施形態では、電池熱コントローラ１３５はＢＭＳ１５４からリクエストされた温度に基づいて外部冷却剤の所望の温度を決定する。例えば、電池熱コントローラ１３５は電池１５２の現在の温度および／または電池１５２の所望の温度を表示するＢＭＳ１５４からのリクエストを受信し得る。電池熱コントローラ１３５はリクエストが許可されることができるかどうかを決定する。許可できる場合、電池熱コントローラ１３５はリクエストに適合するために制御バルブ２３１および２３６に設定点まで開かせる。電池熱コントローラ１３５は所定の期間にわたって外部冷却剤を提供した後、冷却剤の予期される量、冷却剤の予期される温度、および／または電池１５２の予期される温度を表示するリクエストに対する応答を送信し得る。電池熱コントローラ１３５がリクエストは許可されることができないと決定した場合、電池熱コントローラ１３５は実行されることのできる所定の期間にわたって外部冷却剤を提供した後、冷却剤の予期される量、冷却剤の予期される温度、および／または電池１５２の予期される温度を表示するリクエストに対する応答を送信し得る。
【0029】
液体−液体熱交換機２６５からコネクタ１４０を通じて戻る戻り冷却剤（高温／低温の入力２６４）はフィルタ２４５によりフィルタリングされる。フィルタ２４５は電気車両１５０から戻ってくる冷却剤から汚染物質を除去する。フィルタ２４５は冷却剤がヒートポンプシステム２２０に戻る前にあるように示されているものの、フィルタ２４５はＥＶ熱システム１０５のループ２４８内のどこにあってもよい。
【0030】
ヒートポンプシステム２２０は戻り冷却剤に冷却されて低温タンク２３０に格納し、加熱されて高温タンク２３５に格納する。例えば、ヒートポンプシステム２２０は高温の冷却剤２５７を高温タンク２３５に格納するためにフィルタリングされた高温／低温の冷却剤２５７を加熱するための高温のコイルを含んでもよく、低温の冷却剤２５０を低温タンク２３０に格納するためにフィルタリングされた高温／低温の冷却剤２５７を冷却するための低温のコイルを含んでもよい。より多くの低温の冷却剤が必要な場合、冷却剤は低温のコイル上を通って低温タンク２３０に入る。より多くの高温の冷却剤が必要な場合、冷却剤は高温のコイル上を通って高温タンク２３５に入る。ヒートポンプシステム２２０は過剰な熱を環境に飛ばすための換気扇を含み得る。
【0031】
ある実施形態では、電池熱コントローラ１３５はフィルタリングされた高温／低温の冷却剤２５７から高温の冷却剤または低温の冷却剤を作成するかどうかをヒートポンプシステム２２０に指示する。電池熱コントローラ１３５は低温タンク２３０に格納された低温の冷却剤の水位および高温タンク２３５に格納された高温の冷却剤の水位に基づいてこの決定をし得る。この決定は予期または推定される必要性にさらに基づき得る。例えば、ＥＶＳＥ１１０に接続される前に直ちに動作する電気車両は冷却される必要のあり得る高温の電池１５２を有する傾向があり、ＥＶＳＥ１１０に接続される前に直ちに動作しない電気車両は加熱される必要のあり得る低温の電池１５２を有する傾向がある。ＥＶＳＥ１１０はいつ高温または低温の冷却剤が必要であるかの履歴情報へのアクセスを有し得る。さらに、またはあるいは、ＥＶＳＥ１１０はＥＶＳＥの予定された使用へのアクセスを有し得る。
【0032】
図２は電気車両１５０から外部冷却剤を排出するのを助けるためのリターンライン上のポンプを示していないものの、ある実施形態では、ＥＶ熱システム１０５は電気車両１５０から外部冷却剤を排出するのを助けるためにリターンライン上に追加のポンプを含み得る。
【0033】
図３は、ある実施形態での、電気車両の電池システムのための外部熱管理を提供するための例示的な工程を示すフローダイアグラムである。図３の工程は電池熱コントローラ１３５により実行されるように、そうでなければ図２および１を参照して説明される。電池熱コントローラ１３５は図３のこれら工程のさらなる、異なる、またはより少ない工程を実行することができ、図３の工程は電池熱コントローラ１３５とは異なる実施形態により実行されることができる。
【0034】
工程３１０において、電池熱コントローラ１３５は電気車両１５０のＢＭＳ１５４から外部冷却剤のリクエストを受信する。外部冷却剤は電気車両１５０の電池１５２（低温または高温の電池のいずれか）の温度を変化させるために電気車両１５０により使用される内部冷却剤の温度を変化させるために使用されると予期される。リクエストは電池１５２の現在の温度および／または電池１５２の所望の温度を表示し得る。リクエストは電池の温度を特定することなく外部冷却剤を提供するためのリクエストであってもよい。電池熱コントローラ１３５がリクエストを許可することができないと決定した場合、例えば、決定された温度において十分な冷却剤を提供できない場合、電池熱コントローラ１３５は所定の期間にわたって外部冷却剤を提供した後、冷却剤の予期される量、冷却剤の予期される温度、および／または電池１５２の予期される温度を表示するリクエストに対する応答を送信し得る。
【0035】
次に、工程３１５において、電池熱コントローラ１３５は、液体−液体熱交換機２６５の第一の側部の熱ループを通じてポンプ輸送するために、低温タンク２３０から解放するための冷却剤の質量流量、および／または高温タンク２３５から解放するための冷却剤の質量流量を決定する。この決定は電気車両１５０に提供される外部冷却剤の決定された温度および電気車両１５０の熱的要件に少なくとも部分的に基づく。
【0036】
次に、工程３２０において、電池熱コントローラ１３５は決定された冷却剤の質量流量を液体−液体熱交換機２６５の第一の側部の熱ループを通じてポンプ輸送する。例えば、電池熱コントローラ１３５は決定された温度を達成するために制御バルブ２３１および／または制御バルブ２３６に設定点まで開かせ、ポンプ２４０に液体−液体熱交換機２６５の第一の側部の熱ループを通じて外部冷却剤をポンプ輸送する。電池熱コントローラ１３５はポンプのレートを制御し得る。
【0037】
次に、工程３２５において、電池熱コントローラ１３５は、少なくとも低温タンク２３０内の低温の冷却剤の水位および高温タンク２３５内の高温の冷却剤の水位に基づいて、熱ループからの戻り冷却剤を冷却して低温タンク２３０に格納するか、または加熱して高温タンク２３５に格納するかどうかを決定する。この決定は予期または推定される必要性にさらに基づき得る。例えば、ＥＶＳＥ１１０に接続する前に直ちに動作する電気車両は冷却される必要のある高温の電池１５２を有する傾向があり、ＥＶＳＥ１１０に接続する（寒い日にＥＶＳＥ１１０にドッキングされる）前に直ちに動作しない電気車両は温められる必要のあり得る低温の電池１５２を有し得る。ＥＶＳＥ１１０はいつ高温または低温の冷却剤が必要であるかの履歴情報へのアクセスを有し得る。さらに、またはあるいは、ＥＶＳＥ１１０はＥＶＳＥ１１０の予定された使用へのアクセスを有し得る。
【0038】
次に、工程３３０において、電池熱コントローラ１３５は戻り冷却剤を適宜冷却または加熱する。例えば、電池熱コントローラ１３５はヒートポンプシステム２２０に戻り冷却剤を適宜冷却または加熱するように指示する。
【0039】
上述のように、コネクタ１４０は電池１５２を充電するための接続および液体−液体熱交換機２６５への供給源として提供される外部冷却剤のための接続を含む。図４は、ある実施形態による、例示的なコネクタ１４０および車両コネクタ差込口１５５の図を示している。車両コネクタ差込口１５５は電気車両１５０に固定され、コネクタ１４０に嵌合するように構成される。図４は車両コネクタ差込口１５５に嵌合されていない状態のコネクタ１４０を示している。図５は車両コネクタ差込口１５５に嵌合した状態のコネクタ１４０を示している。
【0040】
コネクタ１４０はコネクタ１４０からカットアウトされ、車両コネクタ差込口１５５の隆起した部分４１２がコネクタ１４０のカットアウト部分にフィットすることを可能にするように構成されたガイド機構４１０を含む。これはコネクタ１４０の適切な向きを保証することを助け、そのため、例えばコネクタ１４０は逆さまに挿入することができない。コネクタはコネクタ１４０を車両コネクタ差込口１５５に挿入する際に使用するための第一のハンドル部分５１２および第二のハンドル部分５１６を含む。
【0041】
コネクタ１４０はステータス表示を提供するライトリング５１４を含む。例えば、ライトリング５１４は異なるステータスを表示するために異なる色の光で照らされ得る。ステータスの例には、ＥＶＳＥ１１０が利用可能かどうか、ＥＶＳＥ１１０が現在電気車両１５０を充電しているかどうか、エラーがあるかどうか、電気車両１５０の充電が終了したかどうか、等を含み得る。
【0042】
ケーブル１３８が示されていないものの、コネクタ１４０はケーブルエントリーポイント５１８を含む。コネクタ１４０は電池熱システムホースのうち一つのためのホース接続点５２０も含む。コネクタ１４０の反対側には、電池熱システムホースのうち別の一つのための同様のホース接続点がある。ある実施形態では、電池熱システムホースはケーブル１３８に束ねられるが、ケーブル１３８のカバーの内側にない。別の実施形態では、電池熱システムホースはケーブル１３８のカバーの内側にある。
【0043】
コネクタ１４０の特徴は落下防止のためのゴム製のオーバーモールド表面を含み得る。例えば、落下の際に地面または他の表面に当たる可能性のある特徴はゴム製のオーバーモールド表面を含み得る。例えば、第一のハンドル部分５１２の外部および第二のハンドル部分５１６の外部はゴム製のオーバーモールド表面を含み得る。ホース接続点の外部はゴム製のオーバーモールド表面を含み得る。
【0044】
コネクタ１４０はコネクタ差込口１５５へのコネクタ１４０の動力付き挿入補助およびコネクタ差込口１５５からコネクタ１４０を引き込むための動力付き引込み補助を制御するために使用される正方向および逆方向ボタン５１０を含む。動力付き挿入補助はコネクタ１４０をコネクタ差込口１５５に接続するための高い挿入力を克服するために使用される。
【0046】
コネクタ１４０は電流を電池１５２に供給するための八組のソケットを含む。例えば、コネクタ１４０はＤＣ＋１ ６３０ソケット、ＤＣ＋２ ６３２ソケット、ＤＣ＋３ ６３４ソケット、ＤＣ＋４ ６３６ソケット、ＤＣ−１ ６４０ソケット、ＤＣ−２ ６４２ソケット、ＤＣ−３ ６４４ソケット、およびＤＣ−４ ６４６ソケットを含む。ソケットはコネクタ差込口１５５の対応するピンと嵌合するように構成される。したがって、ソケット６３０、６３２、６３４、６３６、６４０、６４２、６４４、および６４６はコネクタ差込口１５５のピン８３０、８３２、８３４、８３６、８４０、８４２、８４４、および８４６とそれぞれ嵌合する。八組のソケット／ピンが示されているものの、より多くの、またはより少ないソケット／ピンが電気車両１５０の電力要件に応じて使用され得る。示されている例では、システムが最大四つの別々の電池パック（電池パックごとに二つの電力ソケット／ピン）を有する電気車両１５０で使用されるように設計されているため、八組のソケット／ピンがある。任意の所与の時間において、別々の電池パックは異なる充電要件（例えば、異なる電流レートおよび／または電圧）を有し得る。コネクタ差込口１５５のピン８３０、８３２、８３４、８３６、８４０、８４２、８４４、および８４６は８ｍｍの高電圧ピンであり得る。ソケット／ピンは５００ａｍｐｓのレートであり得る。
【0047】
コネクタ１４０は動力付き挿入補助のためのアライメント点として役立つガイドピンソケット６５０を含む。順方向および逆方向ボタン５１０の順方向の位置の作動を通じて可能にされた動力付き挿入補助は、モータにコネクタ差込口１５５の掛かり部８５０を掴ませ、コネクタ１４０をコネクタ差込口１５５に引っ張らせる。図１０は掛かり部８５０を掴むための掛かりの付いたドローバ機構を使用する動力付き挿入補助の一例を示している。ドローバ１０１０は、コネクタ１４０をコネクタ差込口１５５に引っ張らせるために、ガイドピンソケット６５０から延在し、フック機構１０１５を備える掛かり部８５０をしっかりと掴み、親ねじを用いてフックを引き戻す。別の実施形態では、コネクタ１４０はねじ付ドローバにねじ山を付け、モータの使用を通じてコネクタ差込口１５５にねじで留められる。
【0048】
コネクタ１４０は液体−液体熱交換機２６５を冷却または加熱するためのループの外部冷却剤を搬送するための冷却剤ポート８２０および８２５に接続する冷却剤ポート６２０および６２５を含む。示されていないものの、迅速な切断は冷却剤ポート６２０および６２５を冷却剤ポート８２０および８２５にそれぞれ結合させるために使用され得る。冷却剤ポートの一方は電気車両１５０に出力するためのものであり、他方のポートは電気車両１５０からの戻り冷却剤のためのものである。
【0049】
コネクタはカメラポート９６０およびライトポート６６２を含む。ある実施形態では、コネクタ１４０は自律システムを通じてコネクタ差込口１５５に接続される。このようなシステムでは、ライトはコネクタ差込口１５５を照らし、カメラはコネクタ１４０をコネクタ差込口１５５にガイドするためにコネクタ差込口１５５の特徴を認識する。
【0050】
コネクタ１４０はコネクタ差込口１５５の対応するピン９２０−９２７と嵌合するように構成されたデータ通信ソケット７２０−７２７を含む。コネクタ１４０はコネクタ差込口１５５の対応するピン９２８および９２９にそれぞれ嵌合するように構成されたグラウンドソケット７２８および７２９を含む。データ通信ソケット／ピンはＥＶＳＥ１１０と電気車両１５０との間の通信のために使用される。示されている例示的なコネクタは最大四つの別々の電池パック（電池パックごとに二つのデータ通信ソケットの組）を有する電気車両１５０で使用されるように設計されているため、八つのデータ通信ソケットの組を含む。通信は、例えば電池パックに利用可能な電流のネゴシエーションを含み得る。通信は電池熱コントローラ１３５とＢＭＳ１５４との間の情報を含み得る。
【0051】
コネクタ１４０はコネクタ差込口１５５の対応する高速データ通信ピン７１０および７１５にそれぞれ嵌合するように構成された高速データ通信ソケット７１０および７１５を含む。高速データ通信接続は充電の管理に必ずしも関係しない電気車両１５０のデータを交換するために使用され得る。例えば、電気車両１５０は地図、フライトプラン等のナビゲーション情報を送信し得る。
【0052】
電池は同一のケーブルで提供され得るかまたは電池の充電を提供するケーブルを用いて束ねられ得ることが説明されてきたが、ある実施形態では、冷却剤は電池の充電のための充電ケーブルを用いて束ねられない別々のケーブルを通じて提供される。このような実施形態では、充電は別々の充電ケーブルを通じて提供され得るか、および／または誘導充電を通じてワイヤレスに実行され得る。
【0053】
前述の説明では冷却剤は単一の電池熱システムホースにおいて電気車両の電池熱システムに提供されることが説明されたが、ある実施形態では、外部冷却剤は複数の電池熱システムホースにおいて提供され得る。例えば、電気車両の複数の電池のための複数の電池熱システムのための（可能性のある異なる温度の）冷却剤を提供する複数の電池熱システムホースがあり得る。
【0054】
前述の説明では、制御構造、ゲートレベル回路およびフルソフトウェア命令シーケンスは本発明を曖昧にすることのないように詳細を示さなかった。当業者においては、含まれる説明と共に、必要以上の実験を行うことなく適切な機能性を実施することができるであろう。
【0055】
「一実施形態」、「ある実施形態」、「例示的な実施形態」等の明細書における参照は説明される実施形態が特定の機能、構造、または特性を含み得るが、全ての実施形態が必ずしも特定の機能、構造、または特性を含み得ないことを示している。その上、このような句は必ずしも同一の実施形態を指さない。さらに、特定の機能、構造、または特性がある実施形態に関連させて説明される場合、明示的に記載されているかどうかにかかわらず、他の実施形態に関連してそのような特徴、構造、または特性に影響を及ぼすことは当業者の知識の範囲内であることが提示される。
【0056】
図面中に示される技術は一または二以上の電子デバイス（例えば、ＥＶＳＥ、サーバ、電気車両）に格納されるかまたはそこで実行されるコードまたはデータを使用して実施されることができる。このような電子デバイスは、非一時的な機械可読ストレージ媒体（例えば、磁気ディスク、光学ディスク、ランダムアクセスメモリ、読取り専用メモリ、フラッシュメモリデバイス、相変化メモリ）および一次的な機械可読通信媒体（例えば、−搬送波、赤外信号、デジタル信号等の−電気、光学、音響または他の形態の伝搬信号）等の、機械可読媒体を使用してコードおよびデータを格納および（内部で、および／またはネットワークを介して他の電子デバイスと）通信する。加えて、このような電子デバイスは典型的に一または二以上のストレージデバイス（非一時的な機械可読ストレージ媒体）、ユーザ入力／出力デバイス（例えば、キーボード、タッチスクリーン、および／またはディスプレイ）、ならびにネットワーク接続等の、一または二以上の他の機器に結合された一または二以上のプロセッサの組を含む。プロセッサの組と他の機器との結合は典型的に一または二以上のバスおよびブリッジ（バスコントローラとも呼ばれる）を通じて行われる。したがって、所与の電子デバイスのストレージデバイスは典型的にその電子デバイスの一または二以上のプロセッサの組で実行するためのコードおよび／またはデータを格納する。言うまでもなく、本発明の実施形態の一または二以上の部分はソフトウェア、ファームウェア、および／またはハードウェアの異なる組合せを使用して実施され得る。
【0057】
図中のフローダイアグラムは本発明の所定の実施形態により実行される工程の特定の順序を示しているが、このような順序は例示的なものであることを理解されるべきである（例えば、別の実施形態は異なる順序で工程を実行してもよく、所定の工程を組合せてもよく、所定の工程を重ね合わせてもよい、等）。
【0058】
本発明はいくつかの実施形態の観点から説明されたが、当業者においては、本発明は説明された実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲の精神および範囲で修正および変更を伴って実施することができることを認識されたい。本説明はしたがって限定するものではなく例示的なものとみなされるべきである。
【国際調査報告】