陆地车辆行驶路径或陆地车辆泊车空间处电流转换器操作的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于操作电流转换器(1)特别是逆变器的装置，其中：-转换器(1)安置在陆地车辆的行驶路径(8)处或陆地车辆的泊车空间处，转换器(1)配置为支持至少一辆车辆的操作，-转换器(1)与冷却设备(3)接合，冷却设备(3)配置为在操作中冷却转换器(1)，-冷却设备(3)设计为采用热传输介质以将热量远离转换器(1)地传递，-所述装置包括也安置在行驶路径(8)处或泊车空间处的至少一个柱(13)和/或至少一个支撑结构，-柱(13)和/或支撑结构从大地向上延伸，-所述装置包括传导件(14)，用于输送热传输介质，以及-传导件(14)从冷却设备(3)至柱(13)和/或至支撑结构地延伸，并且还在柱(13)内和/或支撑结构内延伸，由此使得热量可从柱(13)内和/或支撑结构内的热传输介质传递至环境。
【专利说明】陆地车辆行驶路径或陆地车辆泊车空间处电流转换器操作
【技术领域】
[0001]本申请涉及一种用于操作转换器特别是逆变器的装置，其中转换器安置在陆地车辆的行驶路径处或陆地车辆的泊车空间处。本申请还涉及一种操作电流转换器特别是逆变器的方法，该转换器在陆地车辆的行驶路径处或陆地车辆的泊车空间处被操作。
【背景技术】
[0002]特别地，本申请涉及转换器的操作，特别是高功率转换器，用于将电能输送至陆地车辆，如轨道车辆、卡车、公共汽车或汽车。依据一种具体应用，电能通过输入线路输送至转换器，转换器将穿过输入线路的电流转换(例如，转换器将直流电流转换为交流电流)，转换后的电流用于生成磁场，并且磁场在车辆相应的接收设备中感应出电压。这种具体应用的示例描述在W02010/031595A1中。
[0003]本领域所知晓的是，转换器特别是高功率转换器，在操作中产生热量。本申请具体地涉及高功率转换器，该转换器在传递超过IkW的额定功率时将电流转换。在交通应用中，如这种在驾驶时或停止时将能量传递至车辆(例如在不同行驶路径的交叉处)，或传递至停泊的车辆的应用，一个转换器或数个转换器可被至少部分地埋在地下。转换器和冷却系统的相应的装置示例在W02011/076434A1中给出。将转换器埋在地下的一个原因在于被埋的转换器不会破坏场景的美学外观。然而，转换器还因为安全因素被埋地下。将转换器埋在地下的缺点在于将转换器产生的热量传递至环境中会特别困难。
【发明内容】
[0004]本申请优选的实施例包括转换器，该转换器被埋在地下以使得转换器的任一部分均没有从地面向上突起。由此，将热量从转换器传递至环境非常困难。例如，转换器可被设置在公交车站，或者设置于在行驶路径上行驶的车辆的不同停车处(如在交通灯处)，或者设置在轨道车辆如电车的车站处。然而，转换器还可设置在陆地车辆行驶路径或陆地车辆的泊车空间的其它位置处。特别地，如上述所述，陆地车辆可在行驶中(即当速度不为零时)通过感应被提供以电能，并且因此，几个转换器可被分配在行驶路径上。例如，每个转换器与用于产生磁场的装置的一个分段结合在一起。所述装置的每段沿着行驶路径的相应段延伸。
[0005]本发明的目的在于提供一种用于操作转换器的装置，其中，尽管该转换器可能在陆地车辆的行驶路径处或者在陆地车辆的泊车空间处被埋在地下，但是转换器在操作中会被有效地冷却。本发明进一步的目的在于提供一种操作转换器的方法。
[0006]根据本发明的基本思路，热量采用热传输介质从转换器传导出去，并且热交换器集成在柱和/或支撑结构中，该柱和/或支撑结构也被安置在行驶路径处或泊车空间处。然而，柱和/或支撑结构至行驶路径或泊车空间的距离可随着转换器至行驶路径或泊车空间的距离的变化而不同，或柱和/或支撑结构至行驶路径或泊车空间的距离与转换器至行驶路径或泊车空间的距离不同。特别地，转换器可被埋在行驶路径或泊车空间下方。热传输介质从转换器输送至热交换器，并且借助于热交换器，热量从热传输介质传递至环境。
[0007]特别地，热传输介质是液体介质，如水和防冻保护剂的混合物。然而，其它的液体或流体可替代地用作热传输介质。
[0008]—个或数个柱和/或支撑结构在行驶路径或泊车空间的区域内从大地向上延伸。由此，柱和/或支撑结构的至少一部分或一段置于大地上方，并且由此，热量可借助热交换器从热传输介质至环境地被有效地传递。优选地，热交换器的主要部分或整个热交换器设置在大地上方。
[0009]在许多情况下，对于从转换器至环境的热量传递，单个柱或支撑结构是足够的。然而，一个以上柱、一个以上支撑结构、和/或至少一个柱和至少一个支撑结构可被用以将热量从相同的转换器至环境。优选地，分开的引导回路用于将热传输介质、并且借此将热量传输至柱和/或支撑结构内的分开的热交换器。然而，分开的引导回路可选择地在与转换器结合的共用冷却设备处分支。例如，所述共用冷却设备可具有几个分支连接，以用于引导回路的各自的向前段和返回段。
[0010]独立于引导回路的数量，即相同的装置可应用于这样的实施例:该实施例中，装置包括单个引导回路，回路的向前段和回路的返回段均连接转换器或冷却设备，冷却设备与转换器结合，在柱或支撑结构中具有热交换器。在引导回路的操作中，热传输介质从转换器或冷却设备循环穿过向前段、热交换器、返回段并返回至转换器或冷却设备。
[0011]特别地，柱或支撑结构安置在陆地车辆的行驶路径的侧方。优选地，柱或支撑结构不仅具有从转换器至环境地传输热量的功能，而且还具有第二功能。该第二功能可为下述的一个或一个以上:
[0012]-信号。例如，信号杆通常置于村庄或城镇之外的用于汽车的道路的侧方。信号杆的表面可依据各国的交通规章设计。例如，光反射区可设置于信号杆的表面上。至少一个信号杆可使用，以将热量从转换器传递至环境。
[0013]-交通标志。柱或支撑结构可为交通标志和/或带有交通标志，如指示车辆具有先行权的让车标志。可替代地，柱和/或支撑结构可为或可带有其它任何的交通标志。
[0014]-支撑和/或带有其它部件。柱或支撑结构可支撑和/或带有任何其它的一个部件或多个部件。特别地，支撑结构或柱可为任何机械装置的一部分，例如公交车站或轨道车辆车站的乘客保护装置。基于热量将通过热传输介质如液体被传递至柱或支撑结构这样一个事实，因此柱或支撑结构的位置设置是非常灵活的。由此，许多其它的功能和/或位置均是可能的。
[0015]特别地，以下提出:一种用于操作电流转换器特别是逆变器的装置，其中:
[0016]-转换器安置在陆地车辆的行驶路径处或陆地车辆的泊车空间处，转换器I配置为支持至少一辆车辆的操作，
[0017]-转换器与冷却设备接合，冷却设备配置为在操作中冷却转换器，
[0018]-冷却设备设计为采用热传输介质以将热量远离转换器地传递，
[0019]-所述装置包括也安置在行驶路径处或泊车空间处的至少一个柱和/或至少一个支撑结构，
[0020]-柱和/或支撑结构从大地向上延伸，
[0021]-所述装置包括传导件，用于输送热传输介质，以及
[0022]-传导件从冷却设备至柱和/或至支撑结构延伸，并且还在柱内和/或支撑结构内延伸，由此使得热量可从柱内和/或支撑结构内的热传输介质传递至环境。
[0023]更进一步地，提出一种操作电流转换器特别是逆变器的方法，其中
[0024]-在陆地车辆的行驶路径处或陆地车辆的泊车空间处操作转换器，转换器配置为支持至少一辆车辆的操作，
[0025]-用冷却设备在操作中冷却转换器，
[0026]-使用冷却设备将热量远离转换器传递的热传输介质，
[0027]-将至少一个柱和/或至少一个支撑结构也安置于行驶路径或泊车空间处，用于在将转换器操作中产生的热量传递至环境中，
[0028]-利用传导件将热传输介质从冷却设备输送至柱和/或至支撑结构，
[0029]-将热传输介质输送穿过柱内和/或支撑结构内的传导件的一段，由此热量从柱内和/或支撑结构内的热传输介质传递至环境。
[0030]用于冷却转换器的转换器和冷却设备的结合是本领域已知晓的。例如，冷却设备可为热交换器。依据特定的实施例，转换器包括半导体开关(如IGBT，绝缘栅双极晶体管)，该半导体开关包含在至少一个套件中，其中该套件具有与热交换器的机械接触，该热交换器包括至少一个流体通道，热传输介质可在转换器的操作中流动穿过该流体通道。特别地，冷却设备如热交换器可集成在转换器的壳体中。然而，依据替代实施例，冷却设备如热交换器可附结至转换器的壳体的外侧。
[0031]转换器可与进一步的电子和/或电设备结合，如半导体开关、电感、电容。可能的是，这些附加的电子和/或电设备的操作中产生的热量以与转换器操作中产生的热量的相同的方式被传递至环境中。
[0032]“安置在行驶路径上”和“安置在泊车空间中”特别地意味着转换器、柱或支撑结构邻接行驶路径或泊车空间安置。而不意味着行驶路径或泊车空间被转换器、柱或支撑结构阻挡。
[0033]连接冷却设备与柱和/或支撑结构的传导件可为本领域已知晓的输送热传输介质的任何传导件。例如，传导件或传导件的至少一段可为管或软管。任何适宜的材料可被用于传导件壁。在许多情况下，传导件不需要阻挡热量损失的绝缘性。例如，如果被热传输介质所传递的热量的一部分穿过传导件壁地传导至地下，则转换器的冷却性能得提高。然而，向环境所传递的热的热量的主要部分(如至少50%，优选地至少70% )是通过至少一个柱和/或支撑结构实现的。
[0034]特别地，在转换器被埋在地下的情况下，优选的是，传导件从冷却设备至柱和/或至支撑结构延伸穿过大地和/或地面。在传导件延伸穿过地、并且在转换器被埋在地下的情况下，装置的唯一可视部分为柱和/或支撑结构。更进一步地，在柱和/或支撑结构还被用作向环境传递热量之外的其它目的，装置的任何部件将均不会被观察者看见。另一方面，所述柱和/或支撑结构允许从转换器至环境的有效的热量传递。
[0035]优选地，转换器配置为在比转换器周围环境中可能出现的通常的气温更高的温度下连续操作。例如，与转换器结合的冷却设备可在高达接近60°C的温度下操作，这意味着转换器的局部温度可能更高。由此，热传输介质将具有60°C左右或更低的温度。即使在温带气候区，环境气温也通常低于这些热传输介质温度。由此，至环境空气的有效的热量传递是可能的。
[0036]特别地，柱和/或支撑结构包括数个冷却体，该冷却体在柱内和/或支撑结构内远离传导件表面地延伸，用于远离传导件穿过冷却体材料地传导热量，其中柱和/或支撑结构还包括至少一个空气通道，所述至少一个空气通道从柱和/或支撑结构的空气进口向上延伸至柱和/或支撑结构的空气出口，并且其中至少一个冷却体形成至少一个空气通道的壁的至少一部分。
[0037]冷却体可被设置为肋或翅片的形式，更一般地讲，这意味着单个冷却体沿着传导件的表面在长度方向上延伸(特别地平行于热传输介质的流动方向)，并且还在横向于传导件表面的方向上远离所述表面地延伸。优选地，如果考虑横向方向上的延伸，那么冷却体的厚度小于在横向上远离传导件表面的延伸的长度。更进一步地，优选的是，至少一个冷却体从传导件表面延伸至集成传导件的柱或支撑结构的外壁。
[0038]依据优选的实施例，至少两冷却体以相互具有间距地远离传导件表面地延伸，由此使得来自环境的空气可流动穿过两个冷却体之间的空间。依据最优选的实施例，两个以上冷却体以这样的方式远离传导件表面地延伸:一个以上空气通道形成在传导件外侧，其中每个空气通道由至少两个冷却体所限定。如上所述，空气通道还可由有柱和/或支撑结构的外壁界定，由此使得考虑空气通道的横截面的话，每个空气通道被外壁、冷却体和可供选择地传导件壁完全封围。根据替代实施方案，传导件壁的一部分还可为柱或支撑结构外壁的一部分。
[0039]方法的实施方案遵循装置的实施方案。例如，依据方法实施方案，热传输介质在传导件内穿过大地和/或地面地从冷却设备至柱和/或至支撑结构地被输送。
[0040]依据方法的进一步可能的实施方案，来自柱内和/或支撑结构内的传导件的热量在柱内和/或支撑结构内远离传导件表面穿过至少一个冷却体的材料地被传导，其中当环境空气从柱和/或支撑结构的空气进口向上流动至柱和/或支撑结构的空气出口时，热量从至少一个冷却体传导出去，并传递至空气通道内的环境空气，所述至少一个冷却体形成柱内和/或支撑结构内的至少一个空气通道的壁的至少一部分。
[0041]由于柱和/或支撑结构包括空气进口和位于进口上方的空气出口，自然对流能够发生，其中空气进口和空气出口被至少一个空气通道连接。然而，还可能的是，环境空气借助强制对流沿着传导件的表面和/或沿着至少一个冷却体的表面地被输送。
[0042]优选地，柱和/或支撑结构内的传导件的一个或多个壁的材料、以及至少一个冷却体的材料具有相对高的热量传导性。例如，传导件的一个或多个壁和至少一个冷却体由金属形成，尤其为铝。优选地，柱或支撑结构至少沿着柱或支撑结构的一段上，包括相同的横截面形状。更进一步地，至少包括恒定横截面形状的这一段可通过实施挤出工艺形成。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]本发明的示例和进一步可能的特征将参考所附附图被描述。附图示出为:
[0044]图1示意性的示出了一种布置装置的侧视图或剖视图；
[0045]图2是柱或支撑结构的剖视图。
【具体实施方式】
[0046]图1示出了埋在地下的转换器I。附图标记5指代地面。转换器I设置于具有多个壁4和盖7的腔体2。例如，盖7沿着与地面5相同的高度水平线延伸。
[0047]在图1的左手侧，地面5梯级下降至较低的高度水平，该高度水平的上表面5由用于卡车、汽车和/或公交车的道路8 (即行驶路径)的材料形成。可替代地，被附图标记8指代的区域可为用于陆地车辆的泊车空间或轨道车辆的轨道。在道路8、泊车空间或轨道的表面的下方，具有电导体的装置10，该装置在操作中生成交变电磁场，由此通过感应将能量传递至车辆。转换器I生成交变电流，该交变电流通过电连接线19a、19b被传输至装置10。进一步地，转换器I的电连接，如连接至输入线路，没有示出在图1中。更进一步地，额外的电子和/或电装置还可安置在腔体2中，特别地，安置在与容置转换器I的相同的壳体中。
[0048]图1示意性地示出了冷却设备3与转换器I结合在一起。传导件的向前段14a从冷却设备3延伸至柱13，并且进一步在柱13内延伸至柱13的顶部。在柱13的顶部的连接段14c处，向前段14a连接至传导件的返回段14b，该返回段延伸穿过柱13和大地并返回冷却设备3。向前段14a、连接段14c以及返回段14b形成引导回路，热传输介质如液体运输媒体，可在操作中流过该引导回路。优选地，冷却设备3包括泵或类似部件，用于驱使热传输介质流过引导回路。在示出的示例中，柱13采用地下的基座12而建立，以出于稳定因素。
[0049]柱13的外壁包括至少一个空气进口 17a和至少一个空气出口 17b。至少一个空气通道16从空气进口 17a延伸至空气出口 17b。如两个箭头所指示的，环境空气可通过空气进口 17a进入空气通道，可流过至少一个空气通道16并且可通过空气出口 17b离开柱13的内部。由此，借助引导回路内的热传输介质从冷却设备3远离转换器I地传输的热量，可在柱13内被传递至流过至少一个空气通道16的空气。转换器的冷却据此被改进。
[0050]图2示出了柱23的剖面的特定实施例，举例而言，该柱23可被用于图1的柱13，或与本发明相关的任何其它的柱或支撑结构。举例而言，如果柱23在竖直方向上从大地向上延伸的话，图2所示的横截面为水平横截面。
[0051]柱23包括四个平行的传导件部21a、21b、21c、21d，该四个传导件部具有圆形形状。例如，传导件部21中的两个可为向前段，并且两个可为返回段。由此生成的引导回路可为平行的回路，这意味着热传输介质的同一粒子在它们返回转换器处的冷却设备前，不流动经过两个引导回路。
[0052]传导件部21形成在柱横截面的中心区。中心区的中心包括腔体25，由此减小重量，并且由此节省材料(例如金属，如铝)。可选择地，中心腔体25还可用作空气通道，环境空气可穿过该通道。
[0053]多个冷却体24从中心区延伸至柱23的外壁28。在图2示出的特定实施例中，总共具有15个冷却体24。它们中的一些由附图标记24a-24f所指代。这些冷却体24大致在径向方向上从图2所示的横截面的中心区延伸。在特定实施例中，外壁28在绕着中心区的圆周上延伸。更一般地讲,外壁绕着中心区延伸。由此,外壁28和每两个相邻的冷却体24界定出一个空气通道22，该空气通道在横截面上具有大致的三角形形状。在特定实施例中，存在14个空气通道22，对应于15个冷却体。附图标记22a-22e指代空气通道中的一部分。
[0054]中心区内的传导件部的数量、在径向上延伸的冷却体的数量以及据此生成的由每对相邻冷却体界定出的空气通道的数量可改变。
[0055]在图2所示的特定实施例中，在图2的左手边上，空间26被设置，该空间可用于在空间26中放置电缆。可移除的盖27遮盖住空间26。盖27遵循柱23的圆形轮廓。在其它实施例中，空间26和盖27可被省略。
[0056]图2所示的横截面优选为恒定的，至少在垂直于图2图像平面的方向上柱的延伸的主要部分中。长度延伸的主要部分指的是，例如，柱的全部长度延伸的50%并且优选地大于70%。然而，类似于图1所示的开口 17的空气进口和空气出口形成在柱23的壁28中于期待位置处。这些进口和出口没有示出在图2中。
【权利要求】
1.一种用于操作电流转换器(I)特别是逆变器的装置，其中: -转换器(I)安置在陆地车辆的行驶路径(8)处或陆地车辆的泊车空间处，转换器(I)配置为支持至少一辆车辆的操作， -转换器(I)与冷却设备(3)接合，冷却设备(3)配置为在操作中冷却转换器(1)， -冷却设备(3)设计为采用热传输介质以将热量远离转换器(I)地传递， -所述装置包括也安置在行驶路径(8)处或泊车空间处的至少一个柱(13)和/或至少一个支撑结构， -柱(13)和/或支撑结构从大地向上延伸， -所述装置包括传导件(14)，用于输送热传输介质，以及 -传导件(14)从冷却设备(3)至柱(13)和/或至支撑结构延伸，并且还在柱(13)内和/或支撑结构内延伸，由此使得热量可从柱(13)内和/或支撑结构内的热传输介质传递至环境。
2.根据权利要求1所述的装置，其中传导件(14)穿过大地或地面(5)，从冷却设备(3)延伸至柱(13)和/或至支撑结构。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中柱(13)和/或支撑结构包括数个冷却体(24)，该冷却体在柱(13)内和/或支撑结构内远离传导件(14)表面地延伸，以穿过冷却体(24)的材料将热量从传导件(14)输送出去，其中柱(13)和/或支撑结构还包括至少一个空气通道(22)，该空气通道(22)从柱(13)和/或支撑结构的空气进口(17a)向上延伸至柱(13)和/或支撑结构的空气出口(17b)，并且其中冷却体(24)的至少一个形成至少一个空气通道(22)的壁的至少一部分。
4.一种操作电流转换器(I)特别是逆变器的方法，其中 -在陆地车辆的行驶路径(8)处或陆地车辆的泊车空间处操作转换器(1)，转换器(I)配置为支持至少一辆车辆的操作， -用冷却设备⑶在操作中冷却转换器(1)， -使用冷却设备(3)将热量远离转换器(I)传递的热传输介质， -将至少一个柱(13)和/或至少一个支撑结构也安置于行驶路径(8)或泊车空间处，用于在将转换器(I)操作中产生的热量传递至环境中， -利用传导件(14)将热传输介质从冷却设备⑶输送至柱(13)和/或至支撑结构，并且 -将热传输介质输送穿过传导件(14)在柱(13)内和/或支撑结构内的一段，由此热量从柱(13)内和/或支撑结构内的热传输介质传递至环境。
5.根据权利要求4所述的方法，其中热传输介质在传导件(14)内穿过大地和/或地面(5)地从冷却设备(3)输送至柱(13)和/或至支撑结构。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中来自柱(13)内和/或支撑结构内的传导件(14)的热量被远离柱(13)内和/或支撑结构内的传导件(14)的表面且穿过至少一个冷却体(24)的材料地输送，其中在环境空气从柱(13)和/或支撑结构的空气进口(17a)向上流至柱(13)和/或支撑结构的空气出口(17b)的同时，热量从至少一个冷却体(24)传递至空气通道(22)内的环境空气，该至少一个冷却体(24)形成柱(13)内和/或支撑结构内的至少一个空气通道(22)的壁的至少一部分。
【文档编号】B60L5/00GK104136265SQ201380011657
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年3月22日 优先权日:2012年3月27日
【发明者】M·岑格勒, H-H·赖默斯 申请人:庞巴迪运输有限公司