DE10128672B4

DE10128672B4 - Kondensatoranordnung und Fahrzeug mit einer solchen Kondensatoranordnung

Info

Publication number: DE10128672B4
Application number: DE10128672A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Schachtner; Franz Resch; Ralf Schmid; Manfred Malik
Original assignee: Temic Automotive Electric Motors GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2010-11-18
Anticipated expiration: 2021-06-14
Also published as: DE10128672A1

Abstract

Kondensatoranordnung (1) mit wenigstens zwei Elektrolyt-Kondensatoren (2) und einem Behälter (5),
wobei die Elektrolyt-Kondensatoren (2) jeweils ein Kondensatorgehäuse (9) aufweisen, das einen Gehäuseboden (3) mit einer Sollauslassstelle (4) hat, mittels der bei durch Überlastung des Kondensators (2) im Kondensatorgehäuse (9) entstehender Überdruck kontrolliert abbaubar ist,
wobei die Gehäuseböden (3) der wenigstens zwei Elektrolyt-Kondensatoren (2) mit dem Behälter (5) abdichtend verbunden sind und mit dem Innenraum (6) des Behälters (5) in direktem Kontakt stehen, so dass die bei kontrolliertem Druckabbau aus dem Kondensatorgehäuse (9) entweichenden gasförmigen und/oder flüssigen Stoffe von dem Innenraum (6) des Behälters (5) aufnehmbar sind,
wobei der Innenraum (6) des Behälters (5) mindestens eine Öffnung aufweist zum Ableiten der flüssigen und/oder gasförmigen Stoffe aus dem Innenraum (6) des Behälters (5).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kondensatoranordnung mit wenigstens zwei Elektrolyt-Kondensatoren, die jeweils ein Kondensatorgehäuse aufweisen, das einen Gehäuseboden mit einer Sollberststelle hat, und ein Fahrzeug mit einer solchen Kondensatoranordnung.
Ein Kondensator ist ein elektronisches Bauelement, welches in Abhängigkeit der zur Verfügung stehenden Fläche eine elektrische Ladung speichern kann. Große Kondensatoren werden typischerweise in Netzteilen eingesetzt, kleinere in fast allen elektronischen Systemen. Die kleinsten Kondensatoren treten in Halbleiterbauelementen auf, wo sie beispielsweise 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 Energiedichte 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 Impulsleistungen möglich sind. In Kombination mit Akkumulatoren oder herkömmlichen Kondensatoren bieten UltraCaps zahlreiche Vorteile, die vor allem in Anwendungen der Industrie-, Leistungs- und Kfz-Elektronik zum Tragen kommen.
Bekannte Kondensatoranordnungen bestehen 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 Kondensatoren aufgrund eines durch eine unzulässige Wämeentwicklung verursachten Überdruckes 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 , JP 04033318 A , JP 04033320 A und JP 04218907 A sind beispielweise Kondensatoren 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 Kondensator explosionsartig platzt, oder dass beispielweise ein Verschlussdeckel geschossartig weggeschleudert wird.
Nachteilig an den genannten Kondensatoranordnungen ist jedoch, dass die aus dem Gehäuse 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 Temperaturen 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. Aus der JP 10189401 A ist zum Beispiel eine Anordnung bekannt, bei der mehrere Kondensatoren mit jeweils einem Schutzgehäuse gemeinsam von einem weiteren Schutzgehäuse umschlossen werden, um an der Sollberststelle austretende Stoffe zu sammeln oder abzuleiten. Jedoch benötigt diese Anordnung relativ viel Material- und Einbauplatz.
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 und die hinsichtlich Material- und Platzaufwand verbessert ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Kondensatoranordnung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein Fahrzeug mit einer solchen Kondensatoranordnung ist Gegenstand des Anspruchs 7. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Kondensatoranordnung weist wenigstens zwei Elektrolyt-Kondensatoren, beispielsweise UltraCaps, die jeweils ein Kondensatorgehäuse haben, das seinerseits einen Gehäuseboden mit einer Sollauslassstelle hat, und einen Behälter, der mit den Kondensatoren derart verbunden ist, dass der Gehäuseboden jedes Kondensators mit dem Innenraum des Behälters in direktem Kontakt steht und diesen gasdicht abschließt, auf.
Bei Auftreten eines kritischen Überdrucks innerhalb eines Kondensators wird durch eine solche überraschend einfache Anordnung erreicht, dass die aus der Auslassstelle des Gehäusebodens austretenden Gase und/oder Flüssigkeiten in dem unter dem Gehäuseboden befindlichen Innenraum des Behälters aufgefangen und gesammelt werden. Selbstverständlich hat der Innenraum eine zum Auffangen der austretenden Gase und/oder Flüssigkeiten erforderliche Größe. Durch diese erfindungsgemäße Kondensatoranordnung wird verhindert, dass die teilweise giftigen Stoffe keine Gefährdung für Mensch und Umwelt darstellen.
Dabei umfasst eine insbesondere in einem Fahrzeug mit Fahrzeugkabine verbaute erfindungsgemäße Kondensatoranordnung einen Behälter, der mit den Kondensatoren derart verbunden ist, dass der Gehäuseboden jedes Kondensators dicht mit dem Innenraum des Behälters in direktem Kontakt steht, wobei der Innenraum des Behälters ggf. mit dem Raum außerhalb der Fahrzeugkabine über mindestens eine Öffnung verbunden 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 Kondensator austretenden Gase die Gefahr besteht, dass die gesamte Kondensatoranordnung bersten könnte. Über die mit der Öffnung des Behälters verbundene Leitung wird der erforderliche Druckausgleich ermöglicht und gleichzeitig die aus dem Kondensator austretenden Gasen gezielt abgeleitet.
Bei Kondensatoranordnungen, die innerhalb des Innenraums von Kraftfahrzeugen angeordnet sind, lassen sich die austretenden gefährlichen Stoffe somit vorteilhaft derart aus der Kondensatoranordnung ableiten, dass diese nicht in die Fahrerkabine übergehen. Beispielsweise können die gefährlichen Stoffe aus dem Fahrzeug geleitet und an die Luft abgegeben 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 führenden 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.
Außerdem ist der Einsatz von Absorbermaterialien von Vorteil, weil die gasförmigen Stoffe gebunden werden.
Vorzugsweise sind die Kondensatoren 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, da mehrere Kondensatoren mit nur einem Behälter verbunden sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Behälter wannenförmig aus gebildet und weist Vertiefungen auf, in der jeweils ein Kondensator form- und/oder kraftschlüssig fixierbar ist.
Außerdem ist beabsichtigt, dass eine gasundurchlässige Dichtung aus Kunststoff zwischen Kondensatoren und Behälter angeordnet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigen:
1 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung,
2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung, und
3 eine perspektivische Ansicht der Dichtung einer erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung.
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. 2) mit Vorsprüngen 10 vorgesehen, in die der Doppelschichtkondensator 2 eingebracht ist. Dabei liegt der Gehäuseboden 3 des Doppelschichtkondensators 2 auf den Vorsprüngen 10 der Vertiefung 7 (vgl. 2) auf, so dass die Sollauslassstelle 4 am Gehäuseboden 3 zum Innenraum der Auffangwanne 5 weist, wobei der Innenraum ein Auffangvolumen 6 bildet.
Das Gehäuse 9 des Doppelschichtkondensators 2 ist in der Vertiefung 7 (vgl. 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 Auffangwanne 5 eine gasundurchlässige Dichtung 8 vorgesehen sein.
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. 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 Doppelschichtkondensator 2 austretenden Stoffe aus der Auffangwanne 5 abgeleitet werden. Dadurch 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 führen könnte.
Insbesondere, wenn Kondensatoranordnungen 1 im Innenraum eines Kraftfahrzeuges angeordnet sind, wird über eine nach außen geführte Leitung verhindert, dass die teilweise sehr giftigen Stoffe gebersteter Doppelschichtkondensatoren 2 in den Innenraum des Kraftfahrzeugs übergehen und die Insassen gefährden. Die gefährlichen Stoffe lassen sich also gezielt vom Innenraum eines Kraftfahrzeuges fernhalten.
3 zeigt eine Dichtung 8 einer erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung 1. Die Dichtung 8 lässt sich auf die in 2 dargestellten Vorsprünge 10 der Vertiefungen 7 aufbringen und bildet dann eine gasundurchlässige Barriere zwischen Kondensatorgehäuse 9 und Auffangwanne 5 (vgl. 1).

1: Kondensatoranordnung
2: Doppelschichtkondensator, Elektrolyt-Kondensator
3: Gehäuseboden
4: Sollauslassstelle
5: Auffangwanne, Behälter
6: Auffangvolumen, Innenraum
7: Vertiefung
8: Dichtung
9: Kondensatorgehäuse
10: Vorsprung
11: Bindemittel
12: Rohrstutzen

Claims

Kondensatoranordnung (1) mit wenigstens zwei Elektrolyt-Kondensatoren (2) und einem Behälter (5), wobei die Elektrolyt-Kondensatoren (2) jeweils ein Kondensatorgehäuse (9) aufweisen, das einen Gehäuseboden (3) mit einer Sollauslassstelle (4) hat, mittels der bei durch Überlastung des Kondensators (2) im Kondensatorgehäuse (9) entstehender Überdruck kontrolliert abbaubar ist, wobei die Gehäuseböden (3) der wenigstens zwei Elektrolyt-Kondensatoren (2) mit dem Behälter (5) abdichtend verbunden sind und mit dem Innenraum (6) des Behälters (5) in direktem Kontakt stehen, so dass die bei kontrolliertem Druckabbau aus dem Kondensatorgehäuse (9) entweichenden gasförmigen und/oder flüssigen Stoffe von dem Innenraum (6) des Behälters (5) aufnehmbar sind, wobei der Innenraum (6) des Behälters (5) mindestens eine Öffnung aufweist zum Ableiten der flüssigen und/oder gasförmigen Stoffe aus dem Innenraum (6) des Behälters (5).
Kondensatoranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung durch einen seitlich am Behälter (5) angeordneten Rohrstutzen (12) gebildet ist, an den eine Leitung anschließbar ist.
Kondensatoranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum (6) des Behälters (5) Mittel (11) angeordnet sind, die die aus der Sollauslassstelle (4) austretenden gasförmigen und/oder flüssigen Stoffe binden.
Kondensatoranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Kondensatoren (2) lösbar mit dem Behälter (5) verbunden sind.
Kondensatoranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (5) wannenförmig ausgebildet ist und Vertiefungen (7) aufweist, in denen die wenigstens zwei Kondensatoren (2) form- und/oder kraftschlüssig fixierbar sind.
Kondensatoranordnung (1) nach einem der Anspruche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass eine gasundurchlässige Dichtung (8) aus Kunststoff jeweils zwischen den wenigstens zwei Kondensatoren (2) und Behälter (5) angeordnet ist, um die abgedichtete Verbindung zwischen Gehäuseböden (9) und dem Behälter (5) zu gewährleisten.
Fahrzeug mit einer Fahrzeugkabine, in dem eine Kondensatoranordnung (1) mit wenigstens zwei Elektrolyt-Kondensatoren (2) und einem Behälter (5) angeordnet ist, wobei die Elektrolyt-Kondensatoren (2) jeweils ein Kondensatorgehäuse (9) aufweisen, das einen Gehäuseboden (3) mit einer Sollauslassstelle (2) hat, mittels der bei durch Überlastung des Kondensators (2) im Kondensatorgehäuse (9) entstehender Überdruck kontrolliert abbaubar ist, wobei die Gehäuseböden (3) der wenigstens zwei Elektrolyt-Kondensatoren (2) mit dem Behälter (5) abdichtend verbunden sind und mit dem Innenraum (6) des Behälters (5) in direktem Kontakt stehen, so dass die bei kontrolliertem Druckabbau aus dem Kondensatorgehäuse (9) entweichenden gasförmigen und/oder flüssigen Stoffe von dem Innenraum (6) des Behälters (6) des Behälters (5) aufnehmbar sind, wobei der Innenraum (6) des Behälters (5) mindestens eine Öffnung aufweist zum Ableiten der flüssigen und/oder gasförmigen Stoffe aus dem Innenraum (6) des Behälters (5) in einen Raum außerhalb der Fahrzeugkabine.