DE102016101115A1

DE102016101115A1 - Konduktiver Fahrzeugladeport mit Kühlungsinfrastruktur

Info

Publication number: DE102016101115A1
Application number: DE102016101115.0A
Authority: DE
Inventors: Juan Lopez; Nondo G. Basoukeas
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2016-08-04
Also published as: CN105835709A; US10377264B2; US20160221458A1; CN105835709B

Abstract

Ein konduktiver Fahrzeugladeport ist dazu ausgelegt, Ladestrom aus einer externen Quelle konduktiv zum Fahrzeug zum Laden einer Traktionsbatterie des Fahrzeugs zu übertragen. Ein Kühlsystem ist dazu ausgelegt, den Ladeport abhängig von einer Temperatur des Ladeports zu kühlen. Das Kühlsystem kann Kühlmittel und/oder Luft zum Kühlen des Ladeports verwenden.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das konduktive Laden von Elektrofahrzeugen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Elektro- und Plug-in-Hybridfahrzeuge enthalten eine Traktionsbatterie. Die Batterie kann aufgeladen werden, indem ein Ladeverbinder einer Leistungsquelle in einen konduktiven Ladeport des Fahrzeugs gesteckt wird. Ladestrom aus der Leistungsquelle wird durch den verbundenen Ladeverbinder und den Ladeport zur Batterie geleitet. Die Konduktion des Ladestroms kann den Ladeport und das umgebende Fahrzeugumfeld erwärmen.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Baugruppe zum Laden einer Traktionsbatterie eines Fahrzeugs enthält einen Ladeport und ein Kühlsystem. Der Ladeport ist dazu ausgelegt, Ladestrom aus einer externen Quelle konduktiv zum Fahrzeug zu übertragen. Das Kühlsystem ist dazu ausgelegt, den Ladeport abhängig von einer Temperatur des Ladeports zu kühlen.
Das Kühlsystem kann einen Temperatursensor enthalten, der zum Überwachen der Temperatur des Ladeports ausgelegt ist.
In einer Variante ist das Kühlsystem ein Flüssigkühlsystem, das dazu ausgelegt ist, Kühlmittel zum Kühlen des Ladeports zu verwenden. In dieser Variante kann das Flüssigkühlsystem eine Kühlplatte enthalten, die eine Kühlmittelkammer mit einem Kühlmitteleingangsport und einem Kühlmittelausgangsport aufweist, wobei die Kühlplatte am Ladeport befestigt ist. Das Flüssigkühlsystem kann weiterhin einen Wärmetauscher enthalten, der zum Kühlen von erwärmtem Kühlmittel ausgelegt ist, und das Flüssigkühlsystem kann weiterhin dazu ausgelegt sein, einen Kühlmittelstrom durch die Kühlmittelkammer der Kühlplatte vom Ladeport und zum Wärmetauscher zum Absorbieren von Wärme bereitzustellen.
In einer anderen Variante ist das Kühlsystem ein Luftkühlsystem, das dazu ausgelegt ist, Luft zum Kühlen des Ladeports zu verwenden. Das Luftkühlsystem kann ein Zwangsluftkühlsystem sein, das dazu ausgelegt ist, einen Zwangsluftstrom zum Ladeport bereitzustellen, um Wärme vom Ladeport in eine Umgebung des Ladeports abzuführen. Das Luftkühlsystem kann ein System mit natürlicher Luftkonvektion sein. In jedem Fall kann das Luftkühlsystem weiterhin eine Wärmesenkeneinrichtung enthalten, die am Ladeport befestigt ist, um Wärme des Ladeports zu absorbieren und die Wärme in eine Umgebung des Ladeports abzuführen.
Ein Verfahren zum Laden einer Traktionsbatterie eines Fahrzeugs beinhaltet das konduktive Übertragen von Ladestrom aus einer externen Quelle zum Fahrzeug durch einen Ladeport. Das Verfahren beinhaltet weiterhin das Kühlen des Ladeports durch ein Kühlsystem, das dazu ausgelegt ist, den Ladeport abhängig von einer Temperatur des Ladeports zu kühlen.
Ein Fahrzeug enthält eine Traktionsbatterie, einen Ladeport und ein Kühlsystem. Der Ladeport ist dazu ausgelegt, Ladestrom aus einer externen Quelle konduktiv zur Traktionsbatterie zu übertragen. Das Kühlsystem ist dazu ausgelegt, den Ladeport abhängig von einer Temperatur des Ladeports zu kühlen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht ein Blockschaltbild eines Plug-in-Hybridelektrofahrzeugs (PHEV), das typische Antriebsstrang- und Energiespeicherkomponenten veranschaulicht;
2 veranschaulicht eine Baugruppendarstellung eines konduktiven Fahrzeugladeports;
3 veranschaulicht ein Blockschaltbild einer Flüssigkeitskühlanordnung zum Kühlen des Ladeports;
4 veranschaulicht eine Baugruppendarstellung einer Kühlplattenbaugruppe, die am Ladeport gemäß der flüssigkeitsgekühlten Anordnung befestigt ist;
4A ist eine Querschnittsdarstellung eines Teils der Kühlplattenbaugruppe der in 4 gezeigten, eingekreisten Fläche 4A;
5 veranschaulicht ein Blockschaltbild einer luftgekühlten Anordnung zum Kühlen des Ladeports; und
6A, 6B bzw. 6C veranschaulichen Baugruppendarstellungen der luftgekühlten Anordnung von Wärmesenkeneinrichtungen zur Befestigung am Ladeport gemäß einem System mit natürlicher Luftkonvektion.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es werden hier Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich allerdings, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und dass andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Daher sind hier offenbarte, spezifische strukturelle und funktionale Details nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als eine typische Grundlage, um einen Fachmann von verschiedenen Anwendungen der vorliegenden Erfindung zu unterrichten. Wie Durchschnittsfachleute verstehen werden, können verschiedene, mit Bezug auf jede der Figuren veranschaulichte und beschriebene Merkmale mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht werden, um Ausführungsformen herzustellen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben werden. Die Kombinationen von veranschaulichten Merkmalen stellen bezeichnende Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten allerdings für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungsformen erwünscht sein.
Jetzt mit Bezug auf 1: Es wird ein Blockschaltbild eines Plug-in-Hybridelektrofahrzeugs (PHEV) 12 gezeigt, das typische Antriebsstrang- und Energiespeicherkomponenten veranschaulicht. Das Fahrzeug 12 enthält eine oder mehrere Elektromaschinen 14, die mechanisch mit einem Getriebe 16 verbunden sind. Die Elektromaschinen 14 können in der Lage sein, als ein Motor oder als ein Generator zu arbeiten. Das Getriebe 16 ist mechanisch mit einem Verbrennungsmotor 18 verbunden. Das Getriebe 16 ist ebenfalls mechanisch mit einer Antriebswelle 20 verbunden, die mechanisch mit den Rädern 22 verbunden ist. Die Elektromaschinen 14 können Antriebs- und Entschleunigungsfähigkeit bereitstellen, wenn der Verbrennungsmotor 18 ein- oder ausgeschaltet ist. Die Elektromaschinen 14 fungieren auch als Generatoren und können Vorteile hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs bereitstellen, indem sie Energie zurückgewinnen, die im Friktionsbremssystem normalerweise als Wärme verloren gehen würde. Die Elektromaschinen 14 können auch die Fahrzeugemissionen reduzieren, indem sie es dem Verbrennungsmotor 18 gestatten, bei effizienteren Drehzahlen zu arbeiten, und indem sie es dem Fahrzeug 12 gestatten, unter gewissen Bedingungen im elektrischen Modus mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor 18 betrieben zu werden.
Eine Traktionsbatterie 24 speichert Energie, die von den Elektromaschinen 14 verwendet werden kann. Die Batterie 24 stellt typischerweise eine Hochspannungs-Gleichstrom-Ausgabe bereit. Die Batterie 24 ist mit einem oder mehreren leistungselektronischen Modulen 26 elektrisch verbunden. Ein oder mehrere Schützkontakte 42 können die Batterie 24 von anderen Komponenten entkoppeln, wenn sie geöffnet sind, und die Batterie 24 mit anderen Komponenten verbinden, wenn sie geschlossen sind. Das leistungselektronische Modul 26 ist ebenfalls mit den Elektromaschinen 14 elektrisch verbunden und stellt die Fähigkeit zur bidirektionalen Energieübertragung zwischen der Batterie 24 und den Elektromaschinen 14 bereit. Zum Beispiel kann eine typische Batterie 24 eine Gleichspannung bereitstellen, während die Elektromaschinen 14 möglicherweise unter Verwendung eines dreiphasigen Wechselstroms arbeiten. Das leistungselektronische Modul 26 kann die Gleichspannung in einen dreiphasigen Wechselstrom zur Verwendung durch die Elektromaschinen 14 umwandeln. In einem Energierückgewinnungsmodus kann das leistungselektronische Modul 26 den dreiphasigen Wechselstrom aus den Elektromaschinen 14, die als Generatoren fungieren, in die mit der Batterie 24 kompatible Gleichspannung umwandeln. Die Beschreibung hier ist gleichermaßen auf ein reines Elektrofahrzeug anwendbar. Bei einem reinen Elektrofahrzeug kann das Getriebe 16 ein Getriebe sein, das mit einer Elektromaschine 14 verbunden ist, und der Verbrennungsmotor 18 ist möglicherweise nicht vorhanden.
Zusätzlich zum Bereitstellen von Energie für den Antrieb kann die Batterie 24 Energie für andere Elektrosysteme des Fahrzeugs bereitstellen. Ein typisches System kann ein Gleichspannungswandlermodul 28 enthalten, das den Hochspannungs-Gleichstrom-Ausgang der Batterie 24 in eine Niederspannungs-Gleichstrom-Versorgung umwandelt, die kompatibel mit anderen Fahrzeuglasten ist. Andere Hochspannungslasten 46, wie zum Beispiel Verdichter und elektrische Heizungen, können direkt mit der Hochspannung verbunden sein, ohne die Verwendung eines Gleichspannungswandlermoduls 28. Die Niederspannungssysteme können elektrisch mit einer Hilfsbatterie 30 (z. B. einer 12-V-Batterie) verbunden sein.
Das Fahrzeug 12 kann ein Elektrofahrzeug oder ein Plug-in-Hybridfahrzeug sein, bei dem die Batterie 24 durch eine externe Leistungsquelle 36 wieder aufgeladen werden kann. Die externe Leistungsquelle 36 kann eine Verbindung zu einer Steckdose sein, die Netzleistung aufnimmt. Die externe Leistungsquelle 36 kann elektrisch mit Electric Vehicle Supply Equipment (EVSE) 38 verbunden sein. Das EVSE 38 kann Schaltkreise und Steuerungen bereitstellen, um die Übertragung von Energie zwischen der externen Leistungsquelle 36 und dem Fahrzeug 12 zu regeln und zu managen. Die externe Leistungsquelle 36 kann dem EVSE 38 elektrische Gleichstrom- oder Wechselstromleistung bereitstellen. Das EVSE 38 kann einen Ladeverbinder 40 zum Einstecken in einen Ladeport 34 des Fahrzeugs 12 aufweisen.
Der Ladeport 34 ist eine Einlasskomponente der fahrzeugeigenen Ladeinfrastruktur des Fahrzeugs 12. Der Ladeport 34 kann irgendeine Art von konduktivem Ladeport sein, der dazu ausgelegt ist, Ladestrom aus dem EVSE 38 konduktiv zum Fahrzeug 12 zu übertragen. Ladestrom kann konduktiv durch den Ladeverbinder 40 und den Ladeport 34 aus dem EVSE 38 zum Fahrzeug 12 übertragen werden, wenn der Ladeverbinder 40 in den Ladeport 34 eingesteckt wird. Der Ladeport 34 ist elektrisch mit der Batterie 24 verbunden. Zum Beispiel ist der Ladeport 34 durch ein fahrzeugeigenes Leistungswandlungsmodul 32 (d. h. Aufladegerät) elektrisch mit der Batterie 24 verbunden. Das Ladegerät 32 kann die aus dem EVSE 38 zugeführte Leistung konditionieren, um der Batterie 24 die korrekten Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Das Ladegerät 32 kann an das EVSE 38 angekoppelt sein, um die Abgabe von Leistung an das Fahrzeug 12 zu koordinieren. Der Ladeverbinder 40 kann Anschlüsse mit Aussparungen aufweisen, die mit entsprechenden Pins des Ladeports 34 ineinandergreifen.
Als ein Beispiel: Der Ladeverbinder 40 und der Ladeport 34 erfüllen die Spezifikationen, die in der Spezifikation SAE J1772 der Society of Automotive Engineers definiert werden, wie zum Beispiel die Spezifikation SAE J1772 Combo Connector. Alternativ können der Ladeverbinder 40 und der Ladeport 34 anders ausgelegt sein, wie zum Beispiel, um die Steckverbinder-Spezifikation CHAdeMO, die europäische Spezifikation IEC 62196 oder andere Spezifikationen zu erfüllen.
Die verschiedenen erörterten Komponenten können eine oder mehrere zugehörige Steuerungen aufweisen, um den Betrieb der Komponenten zu steuern und zu überwachen. Die Steuerungen können über einen seriellen Bus (z. B. Controller Area Network (CAN)) oder über diskrete Leiter in Verbindung stehen. Eine Systemsteuerung 48 kann vorhanden sein, um den Betrieb der verschiedenen Komponenten zu koordinieren.
Jetzt mit Bezug auf 2, unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1: Es wird eine schematische Darstellung des Ladeports 34 des Fahrzeugs 12 gezeigt. Als ein Beispiel: Der Ladeport 34, wie er in 2 gezeigt wird, weist die europäische Schnittstelle gemäß IEC 62196 auf. Als ein anderes Beispiel: Der Ladeport 34 weist die United States Schnittstelle gemäß SAE J1772 auf. Auf jeden Fall enthält der Ladeport 34 einen ersten Gleichstrom-Pin (DC⁺) 56 und einen zweiten Gleichstrom-Pin (DC^–) 58. Der Ladeport 34 enthält ein Gehäuse 59, das einen strukturellen Teil des Ladeports bildet.
Anschlüsse des Ladeverbinders 40 greifen mit den Ladeport-Pins 56 und 58 ineinander, wenn der Ladeverbinder 40 in den Ladeport 34 eingesteckt wird. Ladestrom aus dem EVSE 38 wird elektrisch zum Fahrzeug 12 durch die miteinander in Eingriff stehenden Ladeverbinderanschlüsse und Ladeport-Pins 56 und 58 geleitet. Die Konduktion des Ladestroms kann Wärme erzeugen, die Komponenten des Ladeports 34 einschließlich des Ladeportgehäuses 34 erwärmen kann.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung enthalten Steuerstrategieanordnungen zum Kühlen des Ladeports 34 während des konduktiven Ladeprozesses.
Jetzt mit Bezug auf 3, unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1: Es wird ein Blockschaltbild einer flüssigkeitsgekühlten Anordnung 60 zum Kühlen des Ladeports 34 gezeigt. Während des konduktiven Ladeprozesses wird Ladestrom konduktiv durch den Ladeverbinder 40 und den Ladeport 34, die miteinander in Eingriff stehen, zum fahrzeugeigenen Ladegerät 32 und der Batterie 24 übertragen. Das Fließen des Ladestroms wird durch die in 3 gezeigten, geraden Liniensegmente „Elektrischer Fluss“ zwischen dem Ladeverbinder 40, dem Ladeport 34, dem Ladegerät 32 und der Batterie 24 angegeben. Der Ladestrom kann ein relativ hoher Gleichstrom sein, der durch den Ladeport 34 geleitet wird. Der Spitzenwert des Ladestroms kann während des Anfangsabschnitts des Batterieladezyklus auftreten. Von daher kann der Ladeport 34 den höchsten Temperaturanstieg in dieser Phase durchmachen.
Wie in 3 weiter gezeigt wird, enthält der Ladeport 34 einen zugehörigen Temperatursensor 62. (Der Ladeverbinder 40 kann ebenfalls einen zugehörigen Temperatursensor enthalten (nicht gekennzeichnet)). Der Temperatursensor 62 des Ladeports 34 ist Teil eines Temperaturüberwachungssystems, das Abschalten des Systems oder Stromreduzierung ermöglichen kann, wenn der Ladeport 34 einen Wert des Temperaturanstiegs, der eine Schwellenwerttemperatur überschreitet, verzeichnet. Solch ein Signal zum Abschalten oder zur Stromreduzierung kann vom Ladegerät 32 angewiesen werden, je nach Fahrzeugarchitektur. In dieser Hinsicht stellt der Temperatursensor 62 ein Temperatursignal bereit, das dem Ladegerät 32 die Temperatur des Ladeports 34 angibt. Dies wird durch die in 3 gezeigte, gestrichelte Linie „Signaleingang“ angegeben, die vom Temperatursensor 62 zum Ladegerät 32 verläuft.
Die flüssigkeitsgekühlte Anordnung 60 enthält ein Flüssigkühlsystem 64 und ein zugehöriges Kühlmittelreservoir und den Wärmetauscher 66. Das Flüssigkühlsystem 64 enthält eine Kühlplattenbaugruppe, die auf dem Ladeport 34 integriert ist (siehe zum Beispiel 4). Die Kühlplattenbaugruppe enthält eine Hardware-Einrichtung, wie zum Beispiel eine relativ kleine, leichte Aluminium-Kühlplatte, die auf den Ladeport 34 montiert ist. Die Kühlplatte kann aus einer rippenartigen Anordnung oder einer gekrümmten Kanalanordnung bestehen, um effiziente Kühlung bereitzustellen.
Das Flüssigkühlsystem 64 ist dazu ausgelegt, einen gewundenen Kühlmittelstrom zwischen dem Flüssigkühlsystem 64, der Kühlplatte auf dem Ladeport 34 und dem Kühlmittelreservoir und dem Wärmetauscher 66 bereitzustellen. Der gewundene Strom wird durch die Punktliniensegmente „Flüssigkeitsstrom“ in 3 angegeben. Zum Beispiel enthält das Flüssigkühlsystem 64 weiterhin eine Pumpe oder Ähnliches, um das Kühlmittel zwischen dem Kühlmittelreservoir und dem Wärmetauscher 64 und der Kühlplatte auf dem Ladeport 34 zu pumpen. Im Betrieb pumpt die Pumpe Kühlmittel aus dem Kühlmittelreservoir und dem Wärmetauscher 66 zum Ladeport 34. Wärme vom Ladeport 34 wird thermisch durch die Kühlplatte zum Kühlmittel geleitet, das durch die Kühlplatte strömt. Das erwärmte Kühlmittel wird durch Pumpdruck aus der Kühlplatte zum Kühlmittelreservoir und dem Wärmetauscher 66 ausgestoßen. Das Kühlmittelreservoir und der Wärmetauscher 66 enthalten ein Rohrverzweigungssystem oder Ähnliches, wodurch das erwärmte Kühlmittel heruntergekühlt wird. Das Kühlmittel strömt in diesem Zyklus weiter, bis das Kühlmittel nicht mehr gepumpt wird.
Das Flüssigkühlsystem 64 enthält weiterhin eine Kühlungssteuerung (nicht dargestellt). Der Temperatursensor 62 stellt das Temperatursignal bereit, das der Kühlungssteuerung die Temperatur des Ladeports 34 angibt. Dies wird durch die in 3 gezeigte, gestrichelte Linie „Signaleingang“ angegeben, die vom Temperatursensor 62 zum Flüssigkühlsystem 64 verläuft. Die Kühlungssteuerung steuert das Pumpen des Flüssigkühlsystems 64, um den Kühlmittelstrom gemäß der Temperatur des Ladeports 34 zu ermöglichen. Zum Beispiel ermöglicht die Kühlungssteuerung den Kühlmittelstrom, während die Temperatur des Ladeports 34 einen Schwellenwert überschreitet.
Jetzt mit Bezug auf 4, unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 2 und 3: Es wird eine grafische Baugruppendarstellung einer Kühlplattenbaugruppe 82 gezeigt, die am Ladeport 34 gemäß der flüssigkeitsgekühlten Anordnung 60 befestigt ist. Wie in 4 als ein Beispiel gezeigt wird, verkleidet die Kühlplattenbaugruppe 82 einen Teil des Gehäuses 59 des Ladeports 34. Natürlich wird die Vorderseite des Ladeports 34 für den Zugang zum Verbinden mit dem Ladeverbinder 40 zugänglich gehalten. Gleichermaßen wird die Rückseite des Ladeports 34 für Verkabelung zugänglich gehalten, die zwischen den Ladeport-Pins und dem fahrzeugeigenen Ladegerät 32 verläuft.
4A ist eine Querschnittsdarstellung eines Teils der Kühlplattenbaugruppe 82 der in 4 gezeigten, eingekreisten Fläche 4A. Wie in 4A gezeigt wird, enthält die Kühlplattenbaugruppe 82 einen Träger 84 und eine flüssigkeitsgekühlte Kühlplatte 86. Der Träger 84 grenzt an den Teil des Ladeports 34 an und verkleidet ihn. Die Kühlplatte 86 enthält eine Fluidkammer 88 mit einem Fluideingangsport 90 und einem Fluidausgangsport 92. Von der Pumpe des Flüssigkühlsystems 64 gepumptes Kühlmittel tritt in den Eingangsport 90 ein, strömt durch die Kühlplattenkammer 88 und tritt aus dem Ausgangsport 92 in das Kühlmittelreservoir und den Wärmetauscher 66 aus. Wärme vom Träger 84, die von dem durch den Ladeport 34 geleiteten Ladestrom verursacht wird, wird thermisch durch die Kühlplatte 86 zum Kühlmittel, das durch die Kühlplattenkammer 88 strömt, geleitet. Das erwärmte Kühlmittel tritt aus dem Ausgangsport 92 in das Kühlmittelreservoir und den Wärmetauscher 66 aus, wo das erwärmte Kühlmittel heruntergekühlt wird.
Jetzt mit Bezug auf 5, unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 1 und 3: Es wird ein Blockschaltbild einer luftgekühlten Anordnung 70 zum Kühlen des Ladeports 34 gezeigt. Wiederum wird während des konduktiven Ladeprozesses Ladestrom konduktiv durch den Ladeverbinder 40 und den Ladeport 34, die miteinander in Eingriff stehen, zum Ladegerät 32 und der Batterie 24 übertragen. Die luftgekühlte Anordnung 70 enthält ein Luftkühlsystem 72.
In einer Variante ist das Luftkühlsystem 72 ein Zwangsluftkühlsystem. In dieser Variante ist das Luftkühlsystem 72 dazu ausgelegt, einen Luftstrom zum Ladeport 34 bereitzustellen. Der Luftstrom führt Wärme vom Ladeport 34 zur Motorraumumgebung 74 des Fahrzeugs, wo sich der Ladeport 34 befindet. Dieser Luftstrom wird durch die Punktliniensegmente „Luftstrom“ in 5 angegeben. Zum Beispiel enthält das Luftkühlsystem 72 in dieser Variante ein Kühlgebläse oder Ähnliches, das dazu ausgelegt ist, den Luftstrom hin zum Ladeport 34 bereitzustellen. Im Betrieb bewirkt das Kühlgebläse Luftstrom vom Luftkühlsystem 72 zum Ladeport 34. Die Wärme des Ladeports 34 wird thermisch in am Ladeport 34 vorbei strömende Luft abgeführt. Die erwärmte Luft strömt weiter zum Ladeport 34 in die Motorraumumgebung 74 des Fahrzeugs, wo die Wärme abgeführt wird. Das Abführen von erwärmter Luft vom Ladeport 34 in die Motorraumumgebung 74 des Fahrzeugs wird durch das in 5 gezeigte Pipelinesegment „Thermischer Strom“ angegeben.
In einer anderen Variante ist das Luftkühlsystem 72 ein System mit natürlicher Luftkonvektion. In dieser Variante enthält das Luftkühlsystem 72 auf dem Ladeport 34 integrierte Wärmesenkeneinrichtung(en). Im Allgemeinen absorbieren die Wärmesenkeneinrichtungen Wärme vom Ladeport 34. Wärme von den erwärmten Wärmesenkeneinrichtungen wird in die Motorraumumgebung 74 des Fahrzeugs abgeführt, wo sich der Ladeport 34 befindet. Das Abführen von Wärme von den erwärmten Wärmesenkeneinrichtungen in die Motorraumumgebung 74 des Fahrzeugs wird durch das in 5 gezeigte Pipelinesegment „Thermischer Strom“ angegeben.
In einer anderen Variante ist das Luftkühlsystem 72 ein kombiniertes System mit Zwangsluft/natürlicher Luftkonvektion. In dieser Variante enthält das Luftkühlsystem 72 sowohl ein Kühlgebläse oder Ähnliches, das dazu ausgelegt ist, Luftstrom hin zum Ladeport 34 bereitzustellen, als auch Wärmesenkeneinrichtung(en), die auf dem Ladeport 34 integriert sind.
Jetzt mit Bezug auf die 6A, 6B und 6C, unter fortgesetzter Bezugnahme auf 2: Es werden Baugruppendarstellungen von Wärmesenkeneinrichtungen zur Befestigung am Ladeport 34 gemäß dem System mit natürlicher Luftkonvektion der luftgekühlten Anordnung gezeigt. Wie in 6A gezeigt wird, kann eine Wärmesenkeneinrichtung biegbare, flache Wärmerohre 94 enthalten. Die Wärmerohre 94 können verwendet werden, um örtlich begrenzte Wärme, die an der Pin-Kabel-Abschlussschnittstelle des Ladeports 34 erzeugt wird, zu einem Wärmespreizer zu übertragen. Wie in 6B gezeigt wird, kann eine Wärmesenkeneinrichtung dünne, flexible Wärmespreizer 96 enthalten. Die Wärmespreizer 96 können verwendet werden, um örtlich begrenzte Überhitzungsstellen des Ladeports 34 zu beseitigen und die Ladeleistung zu verbessern. Die Wärmespreizer 96 können aus Graphit gebildet werden, weil natürliches Graphit höher thermische Leitfähigkeit als Kupfer oder Aluminium zeigt.
Wie in 6C gezeigt wird, kann eine Wärmesenkeneinrichtung die Form eines thermoelektrischen Moduls 98 annehmen, wie zum Beispiel eines Peltier-Elements. Das Kühlmodul 98 verkleidet einen Teil des Gehäuses 59 des Ladeports 34 auf eine ähnliche Art und Weise wie die Kühlplattenbaugruppe 82. Wie in 6C gezeigt wird, enthält das Kühlmodul 98 eine Kühlplatte 100, einen Isolator 102, ein leitendes Material 104, einen p-/n-Halbleiter 106 und eine Wärmesenke 108. Wärme vom Ladeport 34 wird von der Kühlplatte 100 absorbiert und durch den Betrieb des Kühlmoduls 98 freigesetzt, wie zum Beispiel in die Motorraumumgebung des Fahrzeugs.
Die hier offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können zur Ausgabe an ein verarbeitendes Bauelement, an eine Steuerung oder an einen Computer geeignet sein bzw. von diesen umgesetzt werden, wobei diese irgendeine vorhandene programmierbare elektronische Steuerungseinheit oder eine zweckmäßige elektronische Steuerungseinheit enthalten können. Analog können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert sein, die von einer Steuerung oder einem Computer in vielen Formen ausführbar sind, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Informationen, die auf nicht beschreibbaren Speichermedien dauerhaft gespeichert sind, wie zum Beispiel auf ROM-Bauelementen, bzw. Informationen, die auf beschreibbaren Speichermedien veränderlich gespeichert sind, wie zum Beispiel auf Floppydisks, Magnetbändern, CDs, RAM-Bauelementen oder anderen magnetischen und optischen Medien. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können auch in einem als Software ausführbaren Objekt umgesetzt werden. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen im Ganzen oder in Teilen unter Verwendung von geeigneten Hardware-Komponenten umgesetzt werden, wie zum Beispiel von anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits, ASICs), Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs), Zustandsautomaten, Steuerungen oder anderen Hardware-Komponenten oder -Einrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmware-Komponenten.
Obwohl oben Ausführungsbeispiele beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen, durch die Ansprüche erfassten Formen beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Begriffe sind eher beschreibende als einschränkende Begriffe, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und vom Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Die Merkmale verschiedener Ausführungsformen können, wie vorher beschrieben wurde, kombiniert werden, so dass sie weitere Ausführungsformen der Erfindung bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht werden. Obwohl verschiedene Ausführungsformen so beschrieben worden sein können, dass sie Vorteile gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungsformen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer erwünschter Charakteristika bereitstellen bzw. diesen vorzuziehen sind, verstehen Durchschnittsfachleute, dass Kompromisse hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale oder Charakteristika eingegangen werden können, um verlangte Eigenschaften des Gesamtsystems zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Umsetzungsform abhängig sind. Diese Merkmale können Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebensdauerkosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Packaging, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungsformen nach dem Stand der Technik beschrieben werden, liegen somit nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

SAE J1772 [0022]
SAE J1772 [0022]
IEC 62196 [0022]
IEC 62196 [0024]
SAE J1772 [0024]

Claims

Baugruppe zum Laden einer Traktionsbatterie eines Fahrzeugs, die Folgendes umfasst: einen Ladeport, der dazu ausgelegt ist, Ladestrom aus einer externen Quelle konduktiv zum Fahrzeug zu übertragen; und ein Kühlsystem, das dazu ausgelegt ist, den Ladeport abhängig von einer Temperatur des Ladeports zu kühlen.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei: das Kühlsystem einen Temperatursensor enthält, der zum Überwachen der Temperatur des Ladeports ausgelegt ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei: das Kühlsystem ein Flüssigkühlsystem ist, das dazu ausgelegt ist, Kühlmittel zum Kühlen des Ladeports zu verwenden.
Baugruppe nach Anspruch 3, wobei: das Flüssigkühlsystem eine Kühlplatte enthält, die eine Kühlmittelkammer mit einem Kühlmitteleingangsport und einem Kühlmittelausgangsport aufweist, wobei die Kühlplatte am Ladeport befestigt ist.
Baugruppe nach Anspruch 4, wobei: das Flüssigkühlsystem weiterhin einen Wärmetauscher enthält, der zum Kühlen von erwärmtem Kühlmittel ausgelegt ist, wobei das Flüssigkühlsystem weiterhin dazu ausgelegt ist, einen Kühlmittelstrom vom Ladeport und zum Wärmetauscher durch die Kühlmittelkammer der Kühlplatte zum Absorbieren von Wärme bereitzustellen.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei: das Kühlsystem ein Luftkühlsystem ist, das dazu ausgelegt ist, Luft zum Kühlen des Ladeports zu verwenden.
Baugruppe nach Anspruch 6, wobei: das Luftkühlsystem ein Zwangsluftkühlsystem ist, das dazu ausgelegt ist, einen Zwangsluftstrom hin zum Ladeport bereitzustellen, um Wärme vom Ladeport in eine Umgebung des Ladeports abzuführen.
Baugruppe nach Anspruch 6, wobei: das Luftkühlsystem ein System mit natürlicher Luftkonvektion ist.
Baugruppe nach Anspruch 8, wobei: das System mit natürlicher Luftkonvektion eine Wärmesenkeneinrichtung enthält, die am Ladeport befestigt ist, um Wärme des Ladeports zu absorbieren und die Wärme in eine Umgebung des Ladeports abzuführen.
Baugruppe nach Anspruch 9, wobei: die Wärmesenkeneinrichtung wenigstens eines der Folgenden enthält: ein Wärmerohr, einen Wärmespreizer oder ein thermoelektrisches Kühlmodul.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei: der Ladeport weiterhin dazu ausgelegt ist, mit einem mit der externen Quelle verknüpften Ladeverbinder in Eingriff zu stehen, um Ladestrom aus der externen Quelle konduktiv zum Fahrzeug zu übertragen.
Verfahren zum Laden einer Traktionsbatterie eines Fahrzeugs, das Folgendes umfasst: konduktives Übertragen von Ladestrom aus einer externen Quelle zum Fahrzeug durch einen Ladeport; und Kühlen des Ladeports durch ein Kühlsystem, das dazu ausgelegt ist, den Ladeport abhängig von einer Temperatur des Ladeports zu kühlen.
Verfahren nach Anspruch 12, das weiterhin Folgendes umfasst: Überwachen der Temperatur des Ladeports.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei: Kühlen des Ladeports Verwenden von Kühlmittel zum Kühlen des Ladeports beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei: Kühlen des Ladeports Verwenden eines Zwangsluftstroms zum Kühlen des Ladeports beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei: Kühlen des Ladeports Verwenden von natürlicher Luftkonvektion zum Kühlen des Ladeports beinhaltet.
Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Traktionsbatterie; einen Ladeport, der dazu ausgelegt ist, Ladestrom aus einer externen Quelle konduktiv zur Traktionsbatterie zu übertragen; und ein Kühlsystem, das dazu ausgelegt ist, den Ladeport abhängig von einer Temperatur des Ladeports zu kühlen.
Fahrzeug nach Anspruch 17, wobei: das Kühlsystem einen Temperatursensor enthält, der zum Überwachen der Temperatur des Ladeports ausgelegt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 17, wobei: das Kühlsystem ein Flüssigkühlsystem ist, das dazu ausgelegt ist, Kühlmittel zum Kühlen des Ladeports zu verwenden.
Fahrzeug nach Anspruch 17, wobei: das Kühlsystem ein Luftkühlsystem ist, das dazu ausgelegt ist, Luft zum Kühlen des Ladeports zu verwenden.