DE10128672A1

DE10128672A1 - Kondensatoranordnung

Info

Publication number: DE10128672A1
Application number: DE10128672A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Schachtner; Franz Resch; Ralf Schmid; Manfred Malik
Original assignee: Continental ISAD Electronic Systems GmbH and Co OHG; ISAD Electronic Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2002-12-19
Anticipated expiration: 2021-06-14
Also published as: DE10128672B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kondensatoranordnung (1) mit wenigstens einem Elektrolyt-Kondensator (2), insbesondere einem UltraCap, an dessen Gehäuseboden (3) eine Sollauslassstelle (4) angeordnet ist. Die Kondensatoranordnung (1) umfasst einen Behälter (5), mit dem der Konsensator (2) derart verbunden ist, dass der Gehäuseboden (3) des Kondensators (2) mit dem Innenraum (6) des Behälters (5) im direkten Kontakt steht und diesem gasdicht abschließt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kondensatoranordnung mit wenigstens einem Elektrolyt-Kondensator, insbesondere einem UltraCap, an dessen Gehäuseboden eine Soll auslassstelle angeordnet ist.

Ein Kondensator ist ein elektronisches Bauelement, welches in Abhängigkeit der zur Ver fügung stehenden Fläche eine elektrische Ladung speichern kann. Große Kondensatoren werden typischerweise in Netzteilen eingesetzt, kleinere in fast allen elektronischen Sy stemen. Die kleinsten Kondensatoren treten in Halbleiterbauelementen auf, wo sie bei spielsweise als Ladungszellen in Speicherchips genutzt werden.

In neuster Zeit haben vor allem sogenannte UltraCaps an Bedeutung gewonnen. UltraCaps sind elektrochemische Doppelschichtkondensatoren, die hinsichtlich Leistungs- und Ener giedichte sowie Zugriffszeiten auf die gespeicherte Energie zwischen Aluminium- Elektrolyt-Kondensatoren und Akkumulatoren angesiedelt sind. Sie können elektrische Energie mit hoher Effektivität speichern und wieder abgeben, wobei höchste Impulslei stungen möglich sind. In Kombination mit Akkumulatoren oder herkömmlichen Konden satoren bieten UltraCaps zahlreiche Vorteile, die vor allem in Anwendungen der Industrie-, Leistungs- und Kfz-Elektronik zum Tragen kommen.

Bekannte Kondensatoranordnungen besehen aus einem oder mehreren Kondensatoren, die jeweils in einem Gehäuse mit zumeist ebenem Gehäuseboden eingebaut sind.

Bei Belastung eines Kondensators führen die ohmschen Verluste zu einer Eigenerwärmung der Kondensatoren. Um eine lange Lebensdauer der Kondensatoren zu gewährleisten, wird die entstehende Wärme über geeignete Kühlmittel abgeführt. Es ist bekannt, dass Konden satoren aufgrund eines durch eine unzulässige Wärmeentwicklung verursachten Überdruk kes unkontrolliert bersten können. Für ein kontrolliertes Bersten ist daher zweckmäßig am Gehäuseboden des Kondensators eine Sollauslassstelle vorgesehen, durch die Gase und/oder Flüssigkeiten bei Überdruck austreten können. Die Sollauslassstelle kann dabei als ein Ventil oder als eine Sollberststelle ausgebildet sein. Sollberststellen werden übli cherweise durch eine lokale Schwächung im Gehäuseboden gebildet.

Aus der DE 199 17 915 A1 ist beispielweise ein Kondensator mit einer Sollberststelle, die auf der Unterseite des Kondensatorgehäuses angeordnet ist, bekannt. Tritt ein kritischer Überdruck in dem geschlossenen Kondensatorgehäuse auf, wird das Kondensatorgehäuse am Boden durch kontrolliertes Einreißen geöffnet. Dadurch wird verhindert, dass der Kon densator explosionsartig platzt, oder dass beispielweise ein Verschlussdeckel geschossartig weggeschleudert wird.

Nachteilig an den genannten Kondensatoranordnungen ist jedoch, dass die aus dem Gehäu se der Kondensatoren austretenden gasförmigen und/oder flüssigen Ausgangs-, Reaktions- und Zersetzungsprodukte teilweise sehr giftig sind und eine Gefährdung für Mensch und Umwelt darstellen.

Kondensatoranordnungen, die in Kraftfahrzeugen verwendet werden, sind mitunter im Innenraum des Kraftfahrzeuges angeordnet, weil innerhalb des Motorraums zu hohe Tem peraturen herrschen und zusätzlich nur wenig Platz zur Verfügung steht. Insbesondere hier besteht die Gefahr, dass die austretenden giftigen Stoffe gebersteter Kondensatoren direkt in den Innenraum des Kraftfahrzeuges übergehen und die Insassen gefährden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kondensatoranordnung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der eine Gefährdung von Mensch und Umwelt weitgehend verhindert wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Kondensatoranordnung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst. Weiterbil dungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprü chen.

Die erfindungsgemäße Kondensatoranordnung umfasst wenigstens einen Elektrolyt- Kondensator, insbesondere einen UltraCap, an dessen Gehäuseboden eine Sollauslassstelle angeordnet ist, und einen Behälter, mit dem der Kondensator derart verbunden ist, dass der Gehäuseboden des Kondensators mit dem Innenraum des Behälters im direkten Kontakt steht und diesen gasdicht abschließt.

Bei Auftreten eines kritischen Überdrucks innerhalb des Kondensators wird durch eine solche überraschend einfache Anordnung erreicht, dass die aus der Auslassstelle des Ge häusebodens austretenden Gase und/oder Flüssigkeiten in dem unter dem Gehäuseboden befindlichen Innenraum des Behälters aufgefangen und gesammelt werden. Selbstver ständlich hat der Innenraum eine zum Auffangen der austretenden Gase und/oder Flüssig keiten erforderliche Größe. Durch diese erfindungsgemäße Kondensatoranordnung wird verhindert, dass die teilweise giftigen Stoffe keine Gefährdung für Mensch und Umwelt darstellen.

Bei einer anschließenden Reparatur oder einem Austausch der Kondensatoranordnung können die aufgefangenen und gesammelten Stoffe dann einer speziellen Entsorgung zuge führt werden.

Alternativ umfasst die erfindungsgemäße Kondensatoranordnung einen Behälter, mit dem der Kondensator derart verbunden ist, dass der Gehäuseboden des Kondensators dicht mit dem Innenraum des Behälters im direkten Kontakt steht, wobei der Innenraum des Behäl ters über mindestens eine Öffnung mit dem Raum außerhalb der Fahrzeugkabine verbun den ist, über die gasförmige und/oder flüssige Stoffe aus dem Innenraum ableitbar sind.

Eine derartige Anordnung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn durch die aus dem Kon densator austretenden Gase die Gefahr besteht, dass die gesamte Kondensatoranordnung bersten könnte. Über die mit der Öffnung des Behälters verbundene Leitung wird der er forderliche Druckausgleich ermöglicht und gleichzeitig die aus dem Kondensator austre tenden Gasen gezielt abgeleitet.

Bei Kondensatoranordnungen, die innerhalb des Innenraums von Kraftfahrzeugen ange ordnet sind, lassen sich die austretenden gefährlichen Stoffe somit vorteilhaft derart aus der Kondensatoranordnung ableiten, dass diese nicht in die Fahrerkabine übergehen. Bei spielsweise können die gefährlichen Stoffe aus dem Fahrzeug geleitet und an die Luft ab gegeben werden. Durch die dort stattfindende Verdünnung stellen die Stoffe keine weitere Gefährdung dar.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Öffnung, die mit wenigstens einer nach außen füh renden Leitung verbunden ist, um einen seitlich am Behälter angeordneten Rohrstutzen. An diesen lässt sich besonders einfach eine Leitung, insbesondere ein Schlauch, befestigen.

Weiterhin ist vorgesehen, dass im Innenraum des Behälters Mittel angeordnet sind, die die aus der Sollauslassstelle austretenden gasförmigen und/oder flüssigen Stoffe binden. Bei den Mitteln kann es sich um Absorbermaterialien handeln. Dadurch werden die teilweise sehr giftigen Stoffe sofort unschädlich gemacht und stellen keine weitere Gefährdung für Mensch und Umwelt dar.

Bei einem gasdicht abgeschlossen Behälter ist der Einsatz von Absorbermaterialien von Vorteil, weil die gasförmigen Stoffe gebunden werden.

Vorzugsweise ist der Kondensator lösbar mit dem Behälter verbunden, so dass nicht die gesamte Kondensatoranordnung, sondern nur der defekte Kondensator auf einfache Weise ausgetauscht werden braucht. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn gleich mehrere Konden satoren mit nur einem Behälter verbunden sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Behälter wannenförmig aus gebildet und weist wenigstens eine Vertiefung auf, in der ein Kondensator form- und/oder kraftschlüssig fixierbar ist.

Außerdem ist beabsichtigt, dass eine gasundurchlässige Dichtung aus Kunststoff zwischen Kondensator und Behälter angeordnet ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Kondensatoran ordnung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kondensa toranordnung, und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Dichtung einer erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kondensatoranordnung 1 im Querschnitt. Dargestellt sind zwei Doppelschichtkondensatoren 2, die mit einem Behälter verbunden sind, welcher als Auffangwanne 5 ausgebildet ist und Bindemittel 11 enthält.

In der Auffangwanne 5 ist für jeden Doppelschichtkondensator 2 eine Vertiefung 7 (vgl. Fig. 2) mit Vorsprüngen 10 vorgesehen, in die der Doppelschichtkondensator 2 einge bracht ist. Dabei liegt der Gehäuseboden 3 des Doppelschichtkondensators 2 auf den Vor sprüngen 10 der Vertiefung 7 (vgl. Fig. 2) auf, so dass die Sollauslassstelle 4 am Gehäuse boden 3 zum Innenraum der Auffangwanne 5 weist, wobei der Innenraum ein Auffangvo lumen 6 bildet.

Das Gehäuse 9 des Doppelschichtkondensators 2 ist in der Vertiefung 7 (vgl. Fig. 2) der Auffangwanne 5 form- und/oder kraftschlüssig fixiert und schließt das Auffangvolumen 6 der Auffangwanne 5 gasdicht ab. Dazu kann zwischen Kondensatorgehäuse 9 und Auf fangwanne 5 eine gasundurchlässige Dichtung 8 vorgesehen sein.

Fig. 2 zeigt eine Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung 1. Dargestellt ist eine Auffangwanne 5 mit mehreren Vertiefungen 7, die zum Teil bereits mit Doppelschichtkondensatoren 2 bestückt sind.

Jede Vertiefung 7 weist Vorsprünge 10 auf, die verhindern, dass der in die Vertiefung 7 eingebrachte Doppelschichtkondensator 2 auf den Boden der Auffangwanne 5 durchrutscht und somit kein Auffangvolumen 6 (vgl. Fig. 1) mehr zur Verfügung steht.

Außerdem ist seitlich an der Auffangwanne 5 ein Rohrstutzen 12 angeordnet, an dem sich eine hier nicht dargestellte Leitung, insbesondere ein Schlauch, anschließen lässt. Über die durch den Rohrstutzen 12 gebildete Öffnung können die aus einem gebersteten Doppel schichtkondensator 2 austretenden Stoffe aus der Auffangwanne 5 abgeleitet werden. Da durch wird gleichzeitig ein Druckausgleich durchgeführt. Ein solcher Druckausgleich kann erforderlich sein, da ein innerhalb einer abgeschlossenen Auffangwanne 5 entstehender Überdruck möglicherweise zu einem Bersten der gesamten Kondensatoranordnung 1 füh ren könnte.

Insbesondere, wenn Kondensatoranordnungen 1 im Innenraum eines Kraftfahrzeuges an geordnet sind, wird über eine nach außen geführte Leitung verhindert, dass die teilweise sehr giftigen Stoffe gebersteter Doppelschichtkondensatoren 2 in den Innenraum des Kraft fahrzeugs übergehen und die Insassen gefährden. Die gefährlichen Stoffe lassen sich also gezielt vom Innenraum eines Kraftfahrzeuges fernhalten.

Fig. 3 zeigt eine Dichtung 8 einer erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung 1. Die Dichtung 8 lässt sich auf die in Fig. 2 dargestellten Vorsprünge 10 der Vertiefungen 7 auf bringen und bildet dann eine gasundurchlässige Barriere zwischen Kondensatorgehäuse 9 und Auffangwanne 5 (vgl. Fig. 1).

Bezugszeichenliste

1

Kondensatoranordnung

2

Doppelschichtkondensator

3

Gehäuseboden

4

Sollauslassstelle

5

Auffangwanne

6

Auffangvolumen

7

Vertiefung

8

Dichtung

9

Kondensatorgehäuse

10

Vorsprung

11

Bindemittel

12

Rohrstutzen

Claims

1. Kondensatoranordnung (1) mit wenigstens einem Elektrolyt-Kondensator (2), ins besondere einem UltraCap, an dessen Gehäuseboden (3) eine Sollauslassstelle (4) ange ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoranordnung (1) einen Behälter (5) umfasst, mit dem der Kondensator derart verbunden ist, dass der Gehäuseboden (3) des Kondensators (2) mit dem Innenraum (6) des Behälters (5) im direkten Kontakt steht und diesen gasdicht abschließt.

2. Kondensatoranordnung (I) mit wenigstens einem Elektrolyt-Kondensator (2), ins besondere einem UltraCap, an dessen Gehäuseboden (3) eine Sollauslassstelle (4) ange ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoranordnung (1) einen Behälter (5) umfasst, mit dem der Kondensator derart verbunden ist, dass der Gehäuseboden (3) des Kondensators (2) dicht mit dem Innenraum (6) des Behälters (5) im direkten Kontakt steht, und dass der Innenraum (6) des Behälters (5) über mindestens eine Öffnung mit dem Raum außerhalb der Fahrzeugkabine verbunden ist, über die gasförmige und/oder flüssige Stoffe aus dem Innenraum (6) ableitbar sind.

3. Kondensatoranordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung durch einen seitlich am Behälter (5) angeordneten Rohrstutzen (12) gebildet ist, an den eine nach außen führende Leitung anschließbar ist.

4. Kondensatoranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass im Innenraum (6) des Behälters (5) Mittel angeordnet sind, die die aus der Sollauslassstelle (4) austretenden gasförmigen und/oder flüssigen Stoffe binden.

5. Kondensatoranordnung (I) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kondensator (2) lösbar mit dem Behälter (5) verbunden ist.

6. Kondensatoranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass der Behälter (5) wannenförmig ausgebildet ist und wenigstens eine Vertie fung (7) aufweist, in der ein Kondensator (2) form- und/oder kraftschlüssig fixierbar ist.

7. Kondensatoranordnung (1) nach einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass eine gasundurchlässige Dichtung (8) aus Kunststoff zwischen Kondensator (2) und Behälter (5) angeordnet ist.