带过冷冷却剂沸腾的加速电动车辆充电的制作方法

1.本公开涉及可以在机动车辆充电站/设备中使用以促进加速充电的充电技术。


背景技术：

2.随着全球范围内对电动车辆部署的兴趣增加，应解决一些基本障碍。首先，车辆的电动充电可能需要沿着高速公路和道路部署充电站网络。其次，使用当前的充电技术，充电时间对于普通消费者来说可能太长。


技术实现要素：

3.一种充电站包括：充电电缆，所述充电电缆在其中限定腔体，所述充电电缆在介电冷却剂中包含电导体，所述介电冷却剂完全围绕所述电导体并与所述电导体直接接触；以及控制器。所述控制器响应于数据指示所述电导体的表面温度和所述介电冷却剂的饱和温度的差值超过临界热通量阈值，增加所述介电冷却剂通过所述充电电缆的流率以维持与所述电导体直接接触的所述介电冷却剂的成核沸腾。
4.一种用于控制充电站的方法包括通过控制器改变流过由包含电导体的充电电缆限定的腔体的冷却剂的入口温度以随着所述电导体的表面温度改变而维持与所述电导体直接接触的所述冷却剂的成核沸腾，所述充电电缆被配置为传送电荷。
5.一种充电系统包括充电电缆，所述充电电缆包含循环通过其中的冷却剂和浸没在所述冷却剂中并与所述冷却剂直接接触的导线。所述充电系统还包括控制器，所述控制器改变所述充电电缆内的所述冷却剂的压力以在经由所述导线传递电荷期间随着所述导线的表面温度改变而维持所述冷却剂的成核沸腾。
附图说明
6.图1是示出可利用不同的冷却剂和冷却配置获得的热传递系数的条形图。
7.图2是壁面热通量对表面过热温度的曲线图。
8.图3示出了图2中的三种沸腾状态。
9.图4是车辆和充电站的示意图。
10.图5是闭流回路冷却系统的示意图。
11.图6是充电站的示意图。
12.图7是导体线在各个轴向位置、冷却剂和环境空气下的温度对时间的曲线图。
13.图8是充电电缆的透视图。
具体实施方式
14.本文中描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可以呈现各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为
限制性的，而仅应解释为用于教导本领域技术人员以不同方式采用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任一者示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。所示特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实施方式，可能期望与本公开的教导一致的对特征的各种组合和修改。
15.除非上下文另外明确指明，否则如说明书和所附权利要求中所使用，单数形式“一个/种(a/an)”和“所述”包括复数个指示物。例如，以单数形式提及部件意图包括多个部件。
16.术语“基本上”或“约”可以在本文中用于描述所公开或要求保护的实施例。术语“基本上”或“约”可以修改本公开中公开或要求保护的值或相对特性。在这种情况下，“基本上”或“约”可以表示其修改的值或相对特性在所述值或者相对特性的
±
0％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％或10％内。
17.充电时间可能太长，部分原因是用于向车辆供应电流的常规充电电缆(“电缆”或“端口”或“充电电缆”)无法在不产生热量的情况下输送加速充电所需的足够大的电流负载。换句话说，充电时间与供应给车辆的电流量成负相关。因此，随着供应给车辆的电流量的增加，充电时间减少。然而，供应给车辆的电流量与产生的热量直接相关。供应给车辆的电流量越大，产生的热量就越多。因而，由于需要大电流传递以缩短充电时间，因此对“超快速充电”的限制是产生过多热量。
18.换句话说，与“快速充电”相关联的问题可能是电流通过任何导体导致产生有限热量，电流负载越高，产生的热量就越多。如果产生的热量超过特定量，则取决于所使用的导体的类型，通常包括导线束的导体可能开始熔化(“烧毁”)。为了补偿这种限制并允许供应更大量电流，可能需要具有更大导线束的导体。自然地，这种较大的导线束显著增加了传递较大电流量所需的充电电缆的尺寸。实际上，工业中用于设置导体线尺寸的标准(“线规”)是基于电流(通常以安培为单位)需求，同时考虑到所使用的电绝缘材料和散热要求。例如，由于温度限制，用于常规的350安培“快速充电”系统的充电电缆需要相当大的导体尺寸，使得充电电缆相当重并且不便于客户操纵。另外，液体冷却剂通常用于从这种充电电缆中去除热量。除了需要大的充电连接器之外，这种液体冷却剂的重量也加剧了这种重量和机动性问题。
19.随着汽车工业当前努力向“超快速充电”转变，应增加导体输送电流的能力。例如，将电流从350安培增加到1400安培可以将大型商用电动车辆的充电时间减少到可接受的五分钟目标。然而，这种较高的电流负载可能会使产生的热量增加远超过一个数量级，由此需要大量增加导体尺寸和所需的冷却液量，这进而会由于上述重量和机动性问题而影响这种系统的可行性。
20.这种对有效散热技术的需求并非汽车行业所独有。许多现代技术的发展越来越依赖于从越来越紧凑的空间中去除大量热量的能力。这种趋势在很大程度上是由计算机、数据中心、混合动力和电动车辆以及航空航天和防御应用中的电子和电力装置的快速发展所推动的。尽管追求更密集的系统架构已经导致显著的性能改进，但是它也促进了散热的稳定增加。
21.三十多年前，通过使用到发热零件的表面的各种翅片附接件来满足这些挑战，所述翅片附接件通过停滞或强制气流来冷却。但是随着发热密度的不断增加，注意力越来越
集中在液体冷却方案上，与空气相比，所述液体冷却方案依赖于液体的优异冷却性质。然而，随着发热密度随时间的进一步增加，即使是液体方案也开始不能维持可接受的系统温度。近年来，这迫使设计人员从利用纯液体的冷却系统转变为依赖于液体到蒸气相变(沸腾)的那些冷却系统。液体到蒸气相变依赖于冷却剂在被冷却表面上的沸腾，并且在表面温度超过流体的沸点之后发生。使用相变可以实现高热通量，使得这种现象在需要从相对较小空间传递大量热量的情况下是有价值的。
22.纯液体冷却方案与液体到蒸气相变冷却方案之间的主要区别如下。在纯液体冷却的情况下，冷却剂捕获热量并引起温度升高(通常称为“显热”)。然后将冷却剂引导到远程热交换器，在那里热量被排出，从而使液体温度恢复到初始值以便开始新的冷却循环。但是，在液体到蒸气相变冷却方案的情况下，最初处于液态的冷却剂除了其显热之外还通过主要利用将液体转化为蒸气相所需的每单位质量能量(通常称为“汽化潜热”)来捕获热量。这允许液体到蒸气相变方案去除相对较大量的热量，同时维持较低的系统温度。
23.图1示出了空气冷却、纯液体冷却和液体到蒸气相变冷却方案之间的冷却效果的差异。所示的效果度量是热传递系数，所述热传递系数是热量去除速率除以散热面积和表面与冷却剂温度差的乘积。图1还展示了效果由所使用的冷却剂配置和类型两者决定。
24.示出了三种冷却配置：1)自然对流，其中通过温度引起的密度梯度实现温和的冷却剂运动；2)强制对流，其中通过机械源(诸如风扇或泵)实现冷却剂运动；以及3)相变。图1还展示了相变相对于强制对流和自然对流两者的优越性。
25.图2显示了表示热通量对表面过热的变化的沸腾曲线。热通量被定义为热速率除以表面积，并且表面过热被定义为加热表面温度减去沸点(或饱和液体温度)。图2还示出了热通量增加时遇到的不同沸腾状态和状态之间的转变点。所示的沸腾曲线包括四个状态：(1)单相液体状态，其仅对应于低热通量，(2)成核沸腾状态，其与在表面处和离开表面的气泡的成核(形成)相关联，(3)转变沸腾状态，其中表面的部分遇到气泡成核，而其他区域被蒸气覆盖；以及(4)薄膜沸腾状态，其对应于在整个表面上引起蒸气覆盖的高表面温度。因此，成核沸腾状态在沸腾开始与临界热通量之间。对于给定的冷却剂，发生沸腾开始的温度通常是预先已知的。例如，它可以由制造商针对给定压力等定义。实现临界热通量时的温度可以经由测试或模拟来预先确定，因为它对应于壁面热通量在沸腾开始之后实现第一最大值时的表面过热温度。
26.这四个状态由三个转变点划定：(i)沸腾的开始，其对应于表面上的第一次气泡形成，(ii)临界热通量，其中成核沸腾中的气泡成核被跨表面合并在一起的局部蒸气层取代，以及(iii)最小热通量，其对应于当壁面热通量因薄膜沸腾而降低时连续蒸气层的破裂的开始。这些转变点标记状态之间的热传递效果的变化，其中成核沸腾状态提供最高热传递系数，而薄膜沸腾状态提供最低热传递系数。
27.图3例示了在浸没于液体冷却剂池中的载流导线上沸腾的沸腾曲线状态之间的冷却行为的巨大差异。在成核沸腾状态(图3中的上部图像)中，蒸气气泡形成，生长并离开表面，从而以高频将大量液体吸向表面，这连同随后的潜热和显热交换一起大幅提高了冷却效果，从而允许与表面温度的仅适度升高相对应的宽范围的热通量消散。为了维持该状态内的冷却效果，蒸气-液体交换过程需要不间断的液体进入表面。然而，表面的气泡覆盖的增加最终将导致气泡之间显著聚结并开始限制液体进入表面。一旦气液交换过程中断，热
量将不再被排出，并且表面温度开始不受控制地升高。在图3的中间图像中描绘的这种状况是与临界热通量相对应的成核沸腾状态的最高热通量极限。
28.图3中的下部图像示出了与超过临界热通量发生的非常高的表面温度相对应的薄膜沸腾状态内的状况。在这些情况下，薄膜沸腾的表面通过连续的蒸气层与液体完全隔离。热量通过跨该几乎绝缘的蒸气层的传导以及通过辐射传递到液体。与组合的传导/辐射相关联的不良热传递系数解释了与薄膜沸腾相对应的高表面温度。
29.图4展示了与“快速充电”相关联的上述问题。尽管该图描绘了车辆充电站，但是与“快速充电”相关联的问题和所公开的解决方案都不限于车辆充电站。具体地，图4示出了联接到充电站12的车辆10。车辆10包括电池14、电动马达16和充电入口18。充电站12包括充电电缆20和插头22。插头22还包括充电连接器24。充电电缆20还包括导线束26。
30.在充电期间，充电电缆20可以通过导线束26和充电连接器24与车辆充电入口18联接。然后可以从充电站12向车辆10供应电流。然后可以将该电流输送到车辆10的内部电池14，所述内部电池进而可以用于为电动马达16供电。电流通过导线束26导致产生有限热量，电流负载越高，产生的热量就越多。为了促进供应更大量电流，可能需要更大导线束。这种尺寸增加导致容纳导线束26的充电电缆20的尺寸增加。
31.这种尺寸增加还可能使充电电缆20非常重，并且不便于客户操纵联接到车辆10。此外，为了从导线束26中去除热量，通常，液体冷却剂可以通过容纳在充电电缆20内的导管28。
32.为了解决这些潜在问题，提出了两相冷却系统。更具体地，该两相冷却系统可以应用于充电站以促进加速充电。在一个或多个实施例中，该两相冷却系统应用于车辆充电站，以通过去除在输送更多电流时不可避免地产生的更大量的热量来加速充电。
33.图5示出了闭流回路冷却系统的示例性示意图。如本文所公开的闭流回路是指与环境空气隔绝的冷却剂输送系统。在所示实施例中，将利用介电(非导电)冷却剂32的闭流回路冷却系统30应用于车辆充电站。在该实施例中，闭流回路冷却系统30可以包括冷却剂贮存器34、泵36、流量控制器38、蓄积器40、过滤器42和热交换器44。可以使用泵36将冷却剂32从冷却剂贮存器34发送到流量控制器38。然后，流量控制器38可以调节冷却剂32的流率和压力两者。然后，冷却剂32可以被发送到蓄积器40，所述蓄积器可以用于补偿由于液体中的蒸气形成而引起的冷却剂32体积的变化和/或帮助减少压力振荡。然后，冷却剂32可以流到过滤器42以在前进到导体充电电缆48之前去除任何微粒或杂质。
34.随后，冷却剂32可以流过容纳在充电电缆48内的导管46，以捕获由于电流通过电导体线50而产生的热量。在一个实施例中，冷却剂32可以通过部分地将相变为蒸气从而产生液体-蒸气混合物来捕获来自电导体线50的热量。然后，该液体-蒸气混合物可以返回到热交换器44，所述热交换器通过将热量排出到环境空气来将蒸气转换回其液体状态。然后，冷却剂32可以在基本上类似于其初始温度的温度下返回到贮存器34。
35.图5所示的框图(或示意图)仅仅是设备及其布置的示例性实施例。本公开并不限于该特定实施例，因为特定部件和/或状况当然可以不同。例如，在一些实施例中，可以使用多个泵来维持整个回路中的冷却剂的流率和压力，使得冷却剂保持在成核沸腾状态，但低于临界热通量。在其他实施例中，除了一个或多个压力调节器之外，可能还需要一个或多个泵来维持整个回路中的冷却剂的流率和压力，使得冷却剂保持在成核沸腾状态，但低于临
界热通量以促进从电导体线的最佳热量去除。为了将冷却剂维持在成核沸腾状态，电导体线的温度必须足够高以在其表面上形成蒸气泡，所述蒸气泡可能在自由冷却剂表面之前或在自由冷却剂表面处破裂、上升和冷凝。为了将冷却剂维持在临界热通量以下，应避免电导体线的更高温度，因为在这种更高的温度下，可能会在电导体线周围形成蒸气膜，这可能对热传递起到相当大的阻力。
36.在一个或多个实施例中，控制器(或处理器)52可以用于从标准传感器54(例如，温度传感器、压力传感器、流率传感器等)收集冷却剂32的诸如温度、压力和流率等输入。对于给定的冷却剂(例如，介电冷却剂)，控制器52可以接收关于各种参数的输入信号。在一些实施例中，控制器接收关于沿着回路的各个点处的冷却剂的温度、流率和压力的输入信号。在一些实施例中，控制器52还从标准传感器54接收关于发热导体50的表面温度的输入信号。然后，控制器52可以将这些测量值与一组特定的预定值(经由测试、模拟等获得)进行比较，并且主动地改变操作参数以在整个回路中维持冷却剂的温度和压力，使得当与导体50直接接触时，冷却剂32保持在成核沸腾状态并且低于临界热通量。例如，对于给定的冷却剂，控制器52可以评估电导体50的表面温度与充电电缆48中的冷却剂32的饱和温度(下文“表面过热”)之间的差值，并且增加或减小流率以将冷却剂32维持在成核沸腾状态。
37.在一个实施例中，响应于来自标准传感器54的输入，控制器52通过向沿着回路定位的一个或多个泵发送信号56来主动地改变冷却剂的流率。在另一个实施例中，响应于来自标准传感器54的输入，控制器52通过向沿着回路定位的一个或多个压力调节器发送信号56来主动地改变冷却剂的流率。在又一实施例中，响应于来自标准传感器54的输入，控制器52使用泵和压力调节器两者来确保与导体50的加热后表面直接接触的冷却剂32保持在成核沸腾状态。类似地，在一些实施例中，响应于来自标准传感器54的输入，控制器52通过向与热交换器44结合使用的一个或多个鼓风机(例如，离心式风扇)发送信号56来主动地改变热交换器44的空气流率。如上所述，图5仅仅是示例性实施例。应当理解，由控制器52接收、处理和发送的输入和输出信号的本质可以基于沿着回路的标准传感器的位置和所使用的设备的类型而变化。例如，在使用壳管式交换器而不是所描绘的热交换器的实施例中，输入信号56可以与用于降低冷却剂32的温度的液体的流率有关。
38.在一个实施例中，控制器利用反馈回路。查找表可以用于将冷却剂温度维持在成核沸腾状态。例如，控制器可以从沿着回路定位的一个或多个温度传感器接收冷却剂和发热表面温度测量信号。然后，控制器可以通过评估两者之间的温度差来计算表面过热。然后，控制器可以将表面过热与沸腾开始和临界热通量的预存储值进行比较，以确保该值保持在可接受的范围内以使热通量最大化。如果表面过热温度超过某个值(经由测试、模拟等识别)，则控制器可以使用泵和/或压力调节器来增加流率。然而，如果表面过热温度下降到低于某个值(经由测试、模拟等识别)，则控制器可以使用泵和/或压力调节器来减小流率。在另一个实施例中，控制器可以基于期望的冷却剂的入口温度来增加或减少到热交换器的空气流量以去除更多或更少的热量。
39.在一个实施例中，控制器52可以被编程为使得响应于数据指示电导体50的表面温度和冷却剂32的饱和温度的差值超过临界热通量阈值，增加冷却剂32通过充电电缆48的流率以维持与电导体50直接接触的冷却剂32的成核沸腾。控制器52可以还被编程为使得响应于数据指示电导体50的表面温度和冷却剂32的饱和温度的差值小于沸腾阈值，减小流率以
发起冷却剂32的成核沸腾。
40.类似地，控制器52可以还被编程为使得响应于数据指示电导体50的表面温度和冷却剂32的饱和温度的差值超过临界热通量阈值，降低冷却剂32的入口温度。在又一实施例中，控制器52可以还被编程为使得响应于数据指示电导体50的表面温度和冷却剂32的饱和温度的差值小于沸腾阈值，升高冷却剂32的入口温度。
41.控制器52还可以被编程为使得响应于数据指示电导体50的表面温度和冷却剂32的饱和温度的差值超过临界热通量阈值，降低冷却剂32的压力。并且，控制器52可以还被编程为使得响应于数据指示电导体50的表面温度和冷却剂32的饱和温度的差值小于沸腾阈值，升高冷却剂32的压力。
42.冷却剂32可以被配置为循环通过与电导体线50直接接触的充电电缆48，使得电导体线50可以部分地或完全地浸没在冷却剂32中。控制器52可以被编程为改变充电电缆48内的冷却剂32的压力以在经由导线50传递电荷期间随着导线50的表面温度改变而维持冷却剂32的成核沸腾。在一个实施例中，控制器52可以响应于数据指示电导体50的表面温度和冷却剂32的饱和温度的差值超过临界热通量阈值，降低冷却剂32的压力。控制器52还可以响应于数据指示导线50的表面温度和冷却剂32的饱和温度的差值小于沸腾阈值，升高冷却剂32的压力。
43.在一个或多个实施例中，结合图5讨论的设备的布置可以是不同的。例如，在一个实施例中，在从充电导体线50去除热量之后，可以将蓄积器40放置在冷却剂返回管线中。在其他实施例中，设备类型可以变化。例如，在一个实施例中，用于将蒸气转换回其液态的热交换器可以是冷凝器。在另一个实施例中，沿着冷却剂返回管线使用的热交换器可以是壳管式交换器。实际上，为了使效率最大化，从电导体线捕获的热量可以用于不同的应用。例如，在一个实施例中，所捕获的热量可以用于操作用于产生电能的热力循环。在另一个实施例中，所产生的热量可以用于供应加热站。
44.图6是限定腔体62以促进冷却剂64的流动的充电电缆60的特写图。冷却剂64可以与电导体线66直接接触地流动，以去除由于电流通过而产生的热量。该图展示了冷却剂64在从电导体线66捕获热量时的状态。更具体地，该图描绘了可以如何使用液体到蒸气相变冷却方案来捕获由于电流通过导体线产生的热量。在这种方案中，最初处于液态的冷却剂可以经由汽化潜热以及显热两者来去除热量。这两种机制的组合允许液体到蒸气相变方案去除相对较大量的热量，同时维持较低的系统温度。
45.在一个或多个实施例中，可以在低于冷却剂的沸点的温度下将冷却剂引入到充电电缆中。通常，温度低于其正常沸点的液体被称为过冷的。类似地，温度远低于其正常沸点的液体可以被称为高度过冷的。在一个或多个实施例中，被引入充电电缆的冷却剂可以处于远低于冷却剂的沸点的温度(即，高度过冷)。例如，高度过冷的液体可以在系统的入口处具有在低于饱和/沸腾温度15摄氏度至高于冷冻温度15摄氏度之间、在低于饱和/沸腾温度10摄氏度至高于冷冻温度10摄氏度之间或者在低于饱和/沸腾温度5摄氏度至高于冷冻温度5摄氏度之间的温度范围。可以通过诸如充电电流、冷却剂流率、电缆导体温度和冷却剂导管压力等参数来确定/控制高度过冷的冷却剂温度以维持成核沸腾状态。
46.将高度过冷的冷却剂引入到充电线中并在与导体线接触时维持成核沸腾温度具有若干优点。首先，它可以允许从导体线去除非常高的热通量，同时维持低的导线温度。在
一个或多个实施例中，这种热通量去除可能比纯液体冷却好若干数量级。其次，它可以改善临界热通量值，由此在耗散高电流时防止烧毁。第三，尽管在充电电缆中形成蒸气，但是由于高度过冷状态，冷却剂维持大部分液态，与在接近沸点的温度下引入的冷却剂相比，这大幅简化了冷却剂流和沿着回路的处理。
47.该系统的去除热量效率对于需要在短时间段内进行大电流输送的应用是特别有利的。由于电流与热量产生直接相关，并且上述系统在去除热量方面是高效的，因此可以采用具有传递较大电流负载的能力的充电电缆以促进更快的充电。更具体地，这种新发现的热量去除效率可以减少对大量冷却剂的需求，由此减小充电电缆的尺寸。这种尺寸的减小可以大幅减轻充电电缆的重量并增强其机动性。
48.图7描绘了过冷沸腾系统的效果。具体地，图7示出了过冷沸腾系统使用0.71加仑/分钟的介电冷却剂(例如，hfe-7100)流率从携带1944安培的导线去除热量的效果。这种以及其他适当的介电冷却剂在电缆导体/导线与冷却剂本身之间具有低接触角(是可润湿的)。低接触角意味着小于90度角。低接触角允许冷却剂在任何翅片附接毂(下面讨论)与导体线之间的复杂空间内深入渗透，由此增强热量去除。这与标准翅片根本不同，所述标准翅片要求导体与冷却剂之间没有任何接触。
49.图7还示出了不同轴向位置处的导体线温度的时间记录。该图描绘了冷却剂的入口温度为34摄氏度，其远低于该冷却剂的沸点(64摄氏度)，其中电导体线携带1944安培。
50.取决于应用需要，仍然可以使用翅片来提高过冷沸腾系统的热量去除效率。考虑到限定每单位面积热通量，通过使用到导体线的外部的翅片附接件可以有显著的改进。简而言之，将翅片间歇地附接到导体线的外部增加了与冷却剂接触的导线的外表面积，从而允许去除更多热量，由此针对给定的冷却剂流率去除更高的电流(高于图7中指示的1944安培)，或者替代地使得能够针对给定的电流使用较小的导线直径(因此，较轻的电缆)。
51.图8示出了包括具有第一端104和第二端106的绝缘壳102的充电电缆100。充电电缆100可以还包括导体线108。在一些实施例中，导体线108可以仅收集在一起。为了便于参考，该导线集合一起被称为外壳。在一些实施例中，导体线108可以一起收集在壳体112内。尽管充电电缆100和外壳/壳体112都可以采用任何形状，但是它们通常是基本上圆形的，使得绝缘外壳的直径ds大于壳的直径do或壳体的直径dh。这种直径差异形成冷却导管(或“腔体”)114，其促进冷却剂116的流动。冷却剂116行进经过外壳110或壳体112，从而降低其温度。在一个实施例中，冷却剂116可以在由在一起的导体线108的集合限定空隙区域中的流动。
52.尽管术语第一、第二、第三等可用于描述各种元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应受这些术语限制。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一个区域、层或区段区分开来。除非上下文明确指出，否则诸如“第一”、“第二”及其他数字术语等术语在本文使用时并不意味着顺序或次序。因此，在不脱离示例性实施例的教导的情况下，下文讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可被称为第二元件、部件、区域、层或区段。
53.在一些实施例中，外壳110可以悬浮在绝缘壳102内的冷却剂116中。在一个实施例中，外壳110可以基本上位于绝缘壳102的中心。类似地，在一些实施例中，壳体112可以悬浮在绝缘壳102内的冷却剂116中。在一个实施例中，壳体112可以基本上位于绝缘壳102的中
心。
54.在一些实施例中，翅片118附接到导线108的外表面(为了便于参考外壳)。在一个实施例中，翅片118围绕电线108压接。在其他实施例中，多个翅片118附接到壳体112的外表面。翅片118增加了与冷却剂116接触的表面积，由此允许去除更多热量。随着翅片118的尺寸/数量的增加，表面积增加，从而允许去除更多热量。因此，翅片118的数量和此类翅片118的尺寸取决于需要去除的热量。
55.当一个元件或层被称为“在另一个元件或层上”、“接合到”另一个元件或层、“连接到”另一个元件或层、“联接到”另一个元件或层时，它可以直接在另一个元件或层上、接合、连接或联接到另一个元件或层，或者可以存在中间元件或中间层。相比之下，当元件被称为“在另一个元件或层正上方”、“直接接合到”另一个元件或层、“直接连接到”另一个元件或层或“直接联接到”另一个元件或层时，可能不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词语应以类似方式解译(例如，“在
……
之间”与“直接在
……
之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一者或多者的任何和所有组合。
56.图8示出了包括翅片118的本公开的实施例。本公开不限于这种实施例。取决于热量去除需要，充电电缆100可以不包括翅片118。类似地，图8示出了包括壳体112的本公开的实施例。本公开不限于这种实施例。而是，取决于热量去除需要，导体线108可以仅收集在一起以限定如上所述的外壳，而不是壳体112。在一些实施例中，冷却剂116可以跨过充电电缆100的长度流过外壳或壳体112，从而降低其温度。tw可以表示外壳或壳体112的温度，而tf可以表示冷却剂温度。tw大于tf，限定径向方向上的温度梯度。
57.用于控制充电站的方法可以包括通过控制器改变流过由包含电导体的充电电缆限定的腔体的冷却剂的入口温度以维持与所述电导体直接接触的所述冷却剂的成核沸腾，所述充电电缆被配置为传送电荷。在一些实施例中，控制所述充电站的方法可以响应于数据指示所述电导体的表面温度和所述冷却剂的饱和温度的差值超过临界热通量阈值而降低所述冷却剂的所述入口温度。在其他实施例中，控制所述充电站的方法可以响应于数据指示所述电导体的表面温度和所述冷却剂的饱和温度的差值小于沸腾阈值而升高所述入口温度。
58.用于控制充电站的方法还可以包括通过控制器改变冷却剂的流率以维持所述冷却剂的成核沸腾。在一个实施例中，用于控制充电站的方法还可以包括通过所述控制器改变所述冷却剂的压力以维持所述冷却剂的成核沸腾。
59.本文所公开的过程、方法或算法可能够输送到处理装置、控制器或计算机/由处理装置、控制器或计算机实施，所述处理装置、控制器或计算机可以包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述过程、方法或算法可以作为可由控制器或计算机以许多形式执行的数据和指令来存储，所述形式包括但不限于：永久存储在不可写存储介质(诸如只读存储器(rom)装置)上的信息以及可变更地存储在可写存储介质(诸如软盘、磁带、光盘(cd)、随机存取存储器(ram)装置以及其他磁性和光学介质)上的信息。所述过程、方法或算法也可以以软件可执行对象来实施。替代地，可以使用合适的硬件部件或者硬件、软件和固件部件的组合全部或部分地实施所述过程、方法或算法，所述硬件部件诸如专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、状态机、控制器或其他硬件部件或装置。
60.尽管上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所
有可能形式。在说明书中使用的词语是描述词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。
61.如先前描述，各个实施例的特征可以组合以形成可能未明确描述或示出的其他实施例。尽管各种实施例可能已经被描述为就一个或多个期望的特性而言提供优点或优于其他实施例或现有技术实施方式，但是本领域普通技术人员认识到，可以折衷一个或多个特征或特性以实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实施方式期望的实施例不在本公开的范围外，并且对于特定应用可为期望的。
62.根据本发明，提供了一种充电站，所述充电站具有：充电电缆，所述充电电缆在其中限定腔体，所述充电电缆在介电冷却剂中包含电导体，所述介电冷却剂完全围绕所述电导体并与所述电导体直接接触；以及控制器，所述控制器被编程为响应于数据指示所述电导体的表面温度和所述介电冷却剂的饱和温度的差值超过临界热通量阈值，增加所述介电冷却剂通过所述充电电缆的流率以维持与所述电导体直接接触的所述介电冷却剂的成核沸腾。
63.根据一个实施例，所述控制器还被编程为响应于所述数据指示所述差值小于沸腾阈值，减小所述流率以发起所述介电冷却剂的成核沸腾。
64.根据一个实施例，所述控制器还被编程为响应于所述数据指示所述差值超过所述临界热通量阈值，降低所述介电冷却剂的入口温度。
65.根据一个实施例，所述入口温度在低于所述饱和温度5摄氏度至高于所述介电冷却剂的冻结温度5摄氏度之间。
66.根据一个实施例，所述入口温度在低于所述饱和温度10摄氏度至高于所述冻结温度10摄氏度之间。
67.根据一个实施例，所述入口温度在低于所述饱和温度15摄氏度至高于所述冻结温度15摄氏度之间。
68.根据一个实施例，所述控制器还被编程为响应于所述数据指示所述差值小于沸腾阈值，升高所述介电冷却剂的入口温度。
69.根据一个实施例，所述控制器还被编程为响应于所述数据指示所述差值超过所述临界热通量阈值，降低所述介电冷却剂的压力。
70.根据一个实施例，所述控制器还被编程为响应于所述数据指示所述差值小于沸腾阈值，增加所述介电冷却剂的压力。
71.根据一个实施例，所述电导体包括间歇地设置在其上的翅片。
72.根据本发明，一种用于控制充电站的方法包括：通过控制器改变流过由包含电导体的充电电缆限定的腔体的冷却剂的入口温度以随着所述电导体的表面温度改变而维持与所述电导体直接接触的所述冷却剂的成核沸腾，所述充电电缆被配置为传送电荷。
73.在本发明的一个方面中，所述改变包括响应于数据指示所述表面温度和所述冷却剂的饱和温度的差值超过临界热通量阈值而降低所述入口温度。
74.在本发明的一个方面中，所述改变包括响应于数据指示所述表面温度和所述冷却剂的饱和温度的差值小于沸腾阈值而升高所述入口温度。
75.在本发明的一个方面中，所述方法包括通过所述控制器改变所述冷却剂的流率以随着所述表面温度变化而维持所述成核沸腾。
76.在本发明的一个方面中，所述方法包括通过所述控制器改变所述冷却剂的压力以随着所述表面温度变化而维持所述成核沸腾。
77.根据本发明，提供了一种充电系统，所述充电系统具有：充电电缆，所述充电电缆包含被配置为循环通过其中的冷却剂和浸没在所述冷却剂中并与所述冷却剂直接接触的导线；以及控制器，所述控制器被编程为改变所述充电电缆内的所述冷却剂的压力以在经由所述导线传递电荷期间随着所述导线的表面温度改变而维持所述冷却剂的成核沸腾。
78.根据一个实施例，所述改变包括响应于数据指示所述表面温度和所述冷却剂的饱和温度的差值超过临界热通量阈值而降低所述压力。
79.根据一个实施例，所述改变包括响应于数据指示所述表面温度和所述冷却剂的饱和温度的差值小于沸腾阈值而增加所述压力。
80.根据一个实施例，所述导线包括间歇地设置在其上的翅片。
81.根据一个实施例，所述冷却剂是介电冷却剂。