DE102016221857A1

DE102016221857A1 - Kraftfahrzeugladevorrichtung mit passiver Ladeleitungskühlung

Info

Publication number: DE102016221857A1
Application number: DE102016221857.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Peteratzinger; Andre Lajtkep
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2018-05-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugladevorrichtung (1; 101) mit zumindest einer Ladeleitung (2; 102), welche sich fahrzeugintern von einem fahrzeugseitigen Ladesteckanschluss erstreckt; einer Kühlkörperhalterung (5; 105) zur Kühlung und Befestigung der Ladeleitung (2; 102) am Kraftfahrzeug, die Kühlkörperhalterung (5; 105) hat einen Leitungshaltekörper (6; 106), mit zumindest einem länglichen Durchgangskanal (8; 108), in dem jeweils eine Ladeleitung (2; 102) eingelegt ist, und Kühlrippen (9; 109), die an der Außenseite des Leitungshaltekörpers (6; 106) vorgesehen sind, und die Kühlkörperhalterung (5; 105) hat ferner ein Befestigungselement, um die Kühlkörperhalterung (5; 105) am Kraftfahrzeug zu befestigen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Kraftfahrzeugladevorrichtung (1; 101).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugladevorrichtung bzw. eine Kraftfahrzeugladeleitungskühlvorrichtung mit zumindest einer Ladeleitung, welche sich fahrzeugintern von einem fahrzeugseitigen Ladesteckanschluss erstreckt.
Derzeitige Kraftfahrzeuge (z.B. reine Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge) mit Traktionsenergiespeicher, welcher über eine fahrzeugexterne Spannungsquelle geladen werden kann, haben eine bestimmte normierte Ladesteckdose. Die Kapazität künftiger Traktionsspeicher wird erwartungsgemäß ansteigen, was eine höhere Ladeleistung erfordert, wenn die Ladezeit nicht wesentlich verlängert oder sogar verkürzt werden soll. Gleichzeitig soll möglichst die Ladesteckdose nicht verändert werden, um eine Rückwärtskompatibilität zu gewährleisten.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine höhere Ladeleistung zuzulassen ohne den fahrzeugseitigen Ladesteckanschluss verändern zu müssen. Diese Aufgabe wird mit einer Kraftfahrzeugladevorrichtung gemäß Anspruch 1 und einem Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Kraftfahrzeugladevorrichtung mit zumindest einer Ladeleitung, welche sich fahrzeugintern von einem fahrzeugseitigen Ladesteckanschluss erstreckt; einer Kühlkörperhalterung zur Kühlung und Befestigung der Ladeleitung am Kraftfahrzeug, die Kühlkörperhalterung hat einen Leitungshaltekörper, mit zumindest einem länglichen Durchgangskanal, in dem jeweils eine Ladeleitung eingelegt ist, und Kühlrippen, die an der Außenseite des Leitungshaltekörpers vorgesehen sind, und die Kühlkörperhalterung hat ferner einen Befestigungsarm, der mit dem Leitungshaltekörper verbunden ist, um die Kühlkörperhalterung am Kraftfahrzeug zu befestigen. Durch die somit realisierte passive Kühlung eines Abschnittes der Ladeleitung können kleinere Leitungsquerschnitte verwendet werden, wie sie ohne Kühlung erforderlich wären. Dies wiederum erlaubt, die Ladeleistung zu erhöhen, ohne dass der Leitungsquerschnitt in gleichem Maße erhöht werden müsste oder dass der Leitungsquerschnitt gleich bleiben kann. Somit kann die Ladeleistung erhöht werden ohne dass die Ladeanschlüsse, wie beispielsweise eine Ladesteckdose geändert werden müssten.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung verbindet die zumindest eine Ladeleitung den fahrzeugseitigen Ladesteckanschluss mit einem elektrischen Traktionsenergiespeicher, einem fahrzeuginternen Ladegerät oder einer fahrzeuginternen Ladevorrichtung (z.B. Schützbox).
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Befestigungselement ein Befestigungsarm, der mit dem Leitungshaltekörper verbunden ist, um die Kühlkörperhalterung am Kraftfahrzeug zu befestigen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erstrecken sich die Kühlrippen jeweils entlang der Längsrichtung des Leitungshaltekörpers und sind in gleichmäßigen Abständen zueinander in Umfangsrichtung auf der Außenseite des Leitungshaltekörpers verteilt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erstrecken sich die Kühlrippen durchgehend über die gesamt Länge des Leitungshaltekörpers.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Befestigungsarm nicht zerstörungsfrei trennbar mit dem Leitungshaltekörper verbunden oder mit diesem einstückig ausgebildet.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Leitungshaltekörper eine Trennspalte auf, welche in einer sich durch alle Durchgangskanäle erstreckenden Ebene liegt, an der der Leitungshaltekörper geöffnet, insbesondere aufgebogen oder scharniergebunden geöffnet, werden kann, um die zumindest eine Ladeleitung in den zumindest einen Durchgangskanal einzulegen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Leitungshaltekörper mehrteilig ausgebildet und es erstreckt sich ein abnehmbares Teil des Leitungshaltekörpers über die gesamte Länge des Leitungshaltekörpers und legt alle Durchgangskanäle frei.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Kraftfahrzeugladevorrichtung so aufgebaut dass, der Leitungshaltekörper eine hohlzylinderförmige Grundform aufweist und sich ein einziger Durchgangskanal entlang einer Längsachse des Leitungshaltekörpers erstreckt. Somit wird eine gleichmäßige Wärmeabgabe in alle Richtungen senkrecht zur Längsrichtung erreicht.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Leitungshaltekörper eine quaderförmige Grundform auf.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Ladeleitung für eine Ladespannung von mehr als 300 Volt angepasst.
Darüber hinaus stellt die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Kraftfahrzeugladevorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele bereit.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:

1 zeigt eine Kraftfahrzeugladevorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
2 zeigt eine Kraftfahrzeugladevorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

1 zeigt eine Kraftfahrzeugladevorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Kraftfahrzeugladevorrichtung 1 bzw. die Kraftfahrzeugladeleitungskühlvorrichtung weist eine Ladeleitung 2 auf, welche einen fahrzeugseitigen Ladesteckanschluss, d.h. die fahrzeugseitige Ladeschnittstelle zu einer fahrzeugexternen Ladeinfrastruktur, insbesondere eine Ladesteckdose oder ein Ladestecker zum Einstecken eines fahrzeugexternen Ladekabels, mit einer fahrzeuginternen Komponente verbindet, insbesondere einem Traktionsenergiespeicher (zur Speicherung elektrischer Energie sowie zur Versorgung von Elektromotoren zum Vortrieb des Fahrzeugs), einem fahrzeuginternen Ladegerät oder einer fahrzeuginternen Ladevorrichtung (z.B. Schützbox). Dabei bezieht sich die „Ladeleitung“ maximal auf den Leitungsabschnitt zwischen dem Ladesteckanschluss und dem Traktionsenergiespeicher und nicht darüber hinaus. Die Ladeleitung 2 ist insbesondere als ein mit einer Isolierung 3 ummanteltes Elektrokabel mit einer oder mehreren Adern 4.
Darüber hinaus weist die Kraftfahrzeugladevorrichtung 1 eine Kühlkörperhalterung 5 auf, welche wiederum einen Leitungshaltekörper 6 sowie einen als Befestigungselement fungierenden Befestigungsarm 7 aufweist. Vorzugsweise sind der Leitungshaltekörper 6 und der Befestigungsarm 7 einstückig ausgebildet, insbesondere monolithisch. Der Befestigungsarm 7 kann jedoch auch an den Leitungshaltekörper 6 angeklebt, angeschweißt, angelötet usw. sein. Insbesondere umfasst die Kühlkörperhalterung 5 ausschließlich den Leitungshaltekörper 6 sowie den Befestigungsarm 7. Der Befestigungsarm 7 erstreckt sich vom Leitungshaltekörper 6 und weist eine Durchgangsbohrung auf, mittels der der Leitungshaltekörper 6 an einem Fahrzeug befestigbar ist, beispielsweise mittels einer Schraube. Andere Befestigungsmöglichkeiten, wie einer Klickverbindung, einer Schweißverbindung, eine Lötverbindung, eine Klebeverbindung, eine Steckverbindung, usw. sind ebenfalls möglich. Der Befestigungsarm 7 ist im Wesentlichen plattenförmig, um eine gute Wärmeübertragung vom Leitungshaltekörper 6 an das Fahrzeug, genauer an eine Karosserie des Fahrzeugs zu ermöglichen. Dabei ist beispielsweise eine Ebene, in der die Plattenform des Befestigungsarms angeordnet ist, im Wesentlichen parallel zu einer Längsrichtung des Leitungshaltekörpers 6.
Der Leitungshaltekörper 6 weist einen Durchgangskanal 8 auf, in den die Ladeleitung 2 oder genauer gesagt, ein Abschnitt der Ladeleitung 2, eingelegt werden kann. Dieser Durchgangskanal 8 erstreckt sich, vorzugsweise geradlinig, insbesondere entlang der Längsrichtung des Leitungshaltekörpers 6, durch den Leitungshaltekörper 6 hindurch. Dabei soll für einen guten Wärmeübergang die Ladeleitung 2 (genauer die Außenfläche der Isolierung 3) im Durchgangskanal 8 an eine Innenfläche des Leitungshaltekörpers 6 anliegen. Das heißt, der Außendurchmesser der Ladeleitung 2 entspricht im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Durchgangskanals 8. Der Außendurchmesser der Ladeleitung 2 kann auch etwas größer, beispielsweise bis zu 5%, als der Innendurchmesser des Durchgangskanals 8 sein, so dass die Ladeleitung 2 leicht eingepresst wird und somit ein guter Wärmeübergang erreicht wird.
Die Form des Leitungshaltekörpers 6 entspricht im ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung der eines Hohlzylinders, an dessen radial nach außen weisender Außenfläche Kühlrippen 9 angeordnet sind. Die Kühlrippen 9 sind alle vorzugsweise gleich groß. Die Kühlrippen 9 erstrecken sich entlang der Längsrichtung des Leitungshaltekörpers 6, vorzugsweise parallel zu einer Mittellinie des Hohlzylinders. Für eine ausreichende Wärmeabfuhr eignen sich insbesondere folgende Mindestabmessungen des Leitungshaltekörpers 6. Ein Durchmesser D_K des Leitungshaltekörpers 6 entspricht zumindest dem doppelten Durchmesser D_L der Ladeleitung 2. Eine Länge L des Leitungshaltekörpers entspricht zumindest dem sechsfachen Durchmesser D_L der Ladeleitung 2.
Zum Einlegen der Ladeleitung 2 hat der Leitungshaltekörper 6 beispielsweise eine Trennspalte 10, welche in einer sich durch den Durchgangskanal 8 erstreckenden Ebene liegt, an der der Leitungshaltekörper 6 aufgebogen oder scharniergebunden geöffnet werden kann, um die Ladeleitung 2 in den Durchgangskanal 8 einzulegen. Der Leitungshaltekörper 6 kann aber auch in eine obere und untere Hälfte unterteilt sein, wobei die Trennspalte 10 als Teilungsebene den kompletten Leitungshaltekörper 6 in Höhe des Durchgangskanals 8 durchquert. Vorzugsweise verläuft diese Teilungsebene mittig.
2 zeigt eine Kraftfahrzeugladevorrichtung 101 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Kraftfahrzeugladevorrichtung 101 weist zwei Ladeleitungen 102 auf, es können aber auch noch mehr Ladeleitungen 102 vorgesehen sein. Bezüglich der Ladeleitungen 102, der Isolierungen 103 und der Adern 104 wird auf die Beschreibung der Ladeleitung 2, der Isolierung 3 und der Adern 4 des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen.
Die Kraftfahrzeugladevorrichtung 101 weist eine Kühlkörperhalterung 105 auf, welche wiederum einen Leitungshaltekörper 106 sowie einen als Befestigungselement fungierenden Befestigungsarm 107 aufweist. Vorzugsweise sind der Leitungshaltekörper 106 und der Befestigungsarm 107 einstückig ausgebildet, insbesondere monolithisch. Der Befestigungsarm 107 kann jedoch auch an den Leitungshaltekörper 106 angeklebt, angeschweißt, angelötet usw. sein. Insbesondere umfasst die Kühlkörperhalterung 105 ausschließlich den Leitungshaltekörper 106 sowie den Befestigungsarm 107. Der Befestigungsarm 107 erstreckt sich vom Leitungshaltekörper 106 und weist eine Durchgangsbohrung auf, mittels der der Leitungshaltekörper 106 an einem Fahrzeug befestigbar ist, beispielsweise mittels einer Schraube. Andere Befestigungsmöglichkeiten, wie einer Klickverbindung, einer Schweißverbindung, eine Lötverbindung, eine Klebeverbindung, eine Steckverbindung, usw. sind ebenfalls möglich. Der Befestigungsarm 107 ist im Wesentlichen plattenförmig, um eine gute Wärmeübertragung vom Leitungshaltekörper 106 an das Fahrzeug, genauer an eine Karosserie des Fahrzeugs zu ermöglichen. Dabei ist beispielsweise eine Ebene, in der die Plattenform des Befestigungsarms 107 angeordnet ist, im Wesentlichen parallel zu einer Längsrichtung des Leitungshaltekörpers 106.
Der Leitungshaltekörper 106 weist zwei Durchgangskanäle 108 auf, in die die Ladeleitungen 102 oder genauer gesagt, Abschnitte der Ladeleitungen 102, eingelegt werden kann. Es kann auch nur ein Durchgangskanal 108 oder mehr als zwei Durchgangskanäle 108 vorgesehen sein. Zu den Durchgangskanälen 108 wird auf die Beschreibung des Durchgangskanals 8 aus dem ersten Ausführungsbeispiel verwiesen.
Die Form des Leitungshaltekörpers 106 entspricht im zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung der eines Quaders, an dessen vier radial nach außen weisenden Außenfläche Kühlrippen 109 angeordnet sind. Es müssen aber nicht an allen vier dieser Außenflächen Kühlrippen 109 vorgesehen sein. Es können auch eine oder zwei dieser Außenflächen mit einer Fläche einer Fahrzeugkarosserie in Berührung stehen oder verbunden sein, wobei in solch einem Fall diese Außenflächen keine Kühlrippen 109 hätten. Die Kühlrippen 109 sind alle vorzugsweise gleich groß. Die Kühlrippen 109 erstrecken sich entlang einer Längsrichtung des Leitungshaltekörpers 106, vorzugsweise parallel zu den Durchgangskanälen 108. Für eine ausreichende Wärmeabfuhr eignen sich insbesondere folgende Mindestabmessungen des Leitungshaltekörpers 106, wobei eine Längsrichtung parallel zu den Durchgangskanälen 108 verläuft, ein Breitenrichtung senkrecht zur Längsrichtung und durch alle Durchgangskanäle 108 hindurch verläuft und eine Breitenrichtung senkrecht zur Längs- und zur Breitenrichtung ist. Eine Höhe des Leitungshaltekörpers 106 entspricht zumindest dem doppelten Durchmesser D_L der Ladeleitung 102. Eine Länge L des Leitungshaltekörpers 106 entspricht zumindest dem sechsfachen Durchmesser D_L der Ladeleitung 102 und eine Breite des Leitungshaltekörpers 106 entspricht zumindest dem vierfachen Durchmesser D_L der Ladeleitung 102. Der Leitungshaltekörper (sowohl des ersten als auch des zweiten Ausführungsbeispiels) ist vorzugsweise aus Aluminium, da dieses Material hierfür leicht ist und eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist.
Zum Einlegen der Ladeleitungen 102 ist der Leitungshaltekörper 106 entlang einer Trennspalte 110 in eine obere und untere Hälfte geteilt, wobei die Trennspalte alle Durchgangskanäle 108 in voller Länge durchquert. Vorzugsweise verläuft diese Trennspalte 110 auf halber Höhe. Im Wesentlichen im Zentrum des Leitungshaltekörpers 106 kann eine Durchgangsöffnung 111 vorgesehen sein, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Trennspalte 110 durch den Leitungshaltekörper 106 erstreckt. Durch diese Durchgangsöffnung 111 kann sich beispielsweise eine Schrauben-Mutter-Verbindung erstrecken, die dazu dient, die obere und untere Hälfte des Leitungshaltekörpers 106 aneinander zu befestigen. Zusätzlich kann damit die Befestigung am Fahrzeug erfolgen, so dass die Durchgangsöffnung 111 als Befestigungselement fungiert. In diesem Fall kann der Befestigungsarm 107 entfallen.
Während die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, ist diese Veranschaulichung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen und es ist nicht beabsichtigt die Erfindung auf die offenbarten Ausführungsbeispiele zu beschränken. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht andeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch vorteilhaft genutzt werden könnte.

Claims

Kraftfahrzeugladevorrichtung (1; 101) mit zumindest einer Ladeleitung (2; 102), welche sich fahrzeugintern von einem fahrzeugseitigen Ladesteckanschluss erstreckt; einer Kühlkörperhalterung (5; 105) zur Kühlung und Befestigung der Ladeleitung (2; 102) am Kraftfahrzeug, die Kühlkörperhalterung (5; 105) hat einen Leitungshaltekörper (6; 106), mit zumindest einem länglichen Durchgangskanal (8; 108), in dem jeweils eine Ladeleitung (2; 102) eingelegt ist, und Kühlrippen (9; 109), die an der Außenseite des Leitungshaltekörpers (6; 106) vorgesehen sind, und einen Befestigungselement, um die Kühlkörperhalterung (5; 105) am Kraftfahrzeug zu befestigen.
Kraftfahrzeugladevorrichtung (1; 101) gemäß Anspruch 1, wobei die zumindest eine Ladeleitung (2; 102) den fahrzeugseitigen Ladesteckanschluss mit einem elektrischen Traktionsenergiespeicher, einem fahrzeuginternen Ladegerät oder einer fahrzeuginternen Ladevorrichtung verbindet.
Kraftfahrzeugladevorrichtung (1; 101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Befestigungselement ein Befestigungsarm ist, der mit dem Leitungshaltekörper (6; 106) verbunden ist, um die Kühlkörperhalterung (5; 105) am Kraftfahrzeug zu befestigen.
Kraftfahrzeugladevorrichtung (1; 101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Kühlrippen (9; 109) jeweils entlang der Längsrichtung des Leitungshaltekörpers (6; 106) erstrecken und in gleichmäßigen Abständen zueinander in Umfangsrichtung auf der Außenseite des Leitungshaltekörpers (6; 106) verteilt sind.
Kraftfahrzeugladevorrichtung (1; 101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Kühlrippen (9; 109) durchgehend über die gesamt Länge des Leitungshaltekörpers (6; 106) erstrecken.
Kraftfahrzeugladevorrichtung (1; 101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Befestigungsarm (7; 107) nicht zerstörungsfrei trennbar mit dem Leitungshaltekörper (6; 106) verbunden oder mit diesem einstückig ausgebildet ist.
Kraftfahrzeugladevorrichtung (1; 101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leitungshaltekörper (6; 106) eine Trennspalte (10; 110) aufweist, welche in einer sich durch alle Durchgangskanäle (8; 108) erstreckenden Ebene liegt, an der der Leitungshaltekörper (6; 106) geöffnet werden kann, um die zumindest eine Ladeleitung (2; 102) in den zumindest einen Durchgangskanal (8; 108) einzulegen.
Kraftfahrzeugladevorrichtung (1; 101) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Leitungshaltekörper (6; 106) mehrteilig ausgebildet ist und sich ein abnehmbares Teil des Leitungshaltekörpers (6; 106) über die gesamte Länge des Leitungshaltekörpers (6; 106) erstreckt und alle Durchgangskanäle (8; 108) freilegt.
Kraftfahrzeugladevorrichtung (1; 101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leitungshaltekörper (6; 106) eine hohlzylinderförmige Grundform aufweist und sich ein einziger Durchgangskanal (8; 108) entlang einer Längsachse des Leitungshaltekörpers (6; 106) erstreckt.
Kraftfahrzeugladevorrichtung (1; 101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leitungshaltekörper (6; 106) eine quaderförmige Grundform aufweist.
Kraftfahrzeugladevorrichtung (1; 101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ladeleitung (2; 102) für eine Ladespannung von mehr als 300 Volt angepasst ist.
Kraftfahrzeug mit einer Kraftfahrzeugladevorrichtung (1; 101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.