DE102018121489A1

DE102018121489A1 - Energieversorgungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018121489A1
Application number: DE102018121489.8A
Authority: DE
Inventors: Christian Metzger
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2018-09-04
Filing date: 2018-09-04
Publication date: 2020-03-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung (1) mit einem Gehäuse (2) mit einem darin angeordneten Kühlmodul (3) und mit zumindest einem darin angeordneten elektronischen Leistungsmodul (4) zum Laden elektrischer Energiespeicher, wobei das Kühlmodul (3) in einem oberen Bereich des Gehäuses (2) angeordnet ist und das zumindest eine elektronische Modul (4) unterhalb des Kühlmoduls (3) angeordnet ist, wobei unterhalb des Kühlmoduls (3) und zwischen Kühlmodul (3) und elektronischem Leistungsmodul (4) zumindest eine Auffangplatte (7) angeordnet ist, welche von dem Kühlmodul (3) abtropfendes Kondenswasser auffängt und über eine an der Auffangplatte (7) angeschlossene Abflussleitung (8) abführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung, wie insbesondere eine Ladeeinrichtung bzw. eine Ladesäule für das Laden von Energiespeichern, insbesondere von Kraftfahrzeugen.
Insbesondere Elektrofahrzeuge mit ihren Energiespeichern benötigen zum aufladen der Energiespeicher Energieversorgungseinrichtungen, um die Energiespeicher zumindest teilweise aufzufüllen, wie zu laden, um ein weiteres Fortbewegen, wie Fahren, des Elektrofahrzeugs zu ermöglichen.
Solche Energieversorgungsvorrichtungen sind beispielsweise in der US 9 067 477 B2 bekannt geworden.
Bei solchen Energieversorgungsvorrichtungen sind aber auch solche bekannt geworden, die innerhalb eines Gehäuses zum einen zumindest ein elektronisches Leistungsmodul aufweisen und weiterhin ein Kühlmodul aufweisen, mittels welchem in dem Gehäuse eine Kühlung bewirkt werden kann.
Eine effektive Kühlung innerhalb des Gehäuses der Energieversorgungsvorrichtung ist jedoch notwendig, weil das elektronische Leistungsmodul oder die elektronischen Leistungsmodule während eines Ladevorgangs thermische Energie erzeugen und freisetzen, was bei Überschreiten einer kritischen Temperatur in dem Gehäuse zu einer Beeinträchtigung der Funktionalität der elektronischen Leistungsmodule führen kann oder diese sogar beschädigen könnte.
Wird ein Kühlmodul in einem oberen Bereich des Gehäuses angeordnet und unterhalb des Kühlmoduls die elektronischen Leistungsmodule, kann es bei einem Kondenswasseranfall zu einem Abtropfen bzw. Abfließen des Kondenswassers auf die elektronischen Leistungsmodule kommen, was diese ebenfalls beschädigen könnte.
Eine Lösung könnte sein, das Kühlmodul in dem Gehäuse der Energieversorgungseinrichtung unten anzuordnen und die elektronischen Leistungsmodule darüber. Dies vermeidet das Abtropfen von Kondenswasser auf die elektronischen Leistungsmodule. Allerdings reduziert dies die Kühlung der elektronischen Module, da die von dem Kühlmodul zur Kühlung abgekühlte Luft vorzugsweise nach unten fällt und nicht aufsteigt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Energieversorgungseinrichtung zu schaffen, welche eine gute Kühleffektivität zur Kühlung der elektronischen Leistungsmodule aufweist und dennoch das zumindest eine vorgesehene elektronische Leistungsmodul besser vor Kondenswasser des Kühlmoduls geschützt ist.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung mit einem Gehäuse mit einem darin angeordneten Kühlmodul und mit zumindest einem darin angeordneten elektronischen Leistungsmodul zum Laden elektrischer Energiespeicher, wobei das Kühlmodul in einem oberen Bereich des Gehäuses angeordnet ist und das zumindest eine elektronische Modul unterhalb des Kühlmoduls angeordnet ist, wobei unterhalb des Kühlmoduls und zwischen Kühlmodul und elektronischem Leistungsmodul zumindest eine Auffangplatte angeordnet ist, welche von dem Kühlmodul abtropfendes Kondenswasser auffängt und über eine an der Auffangplatte angeschlossene Abflussleitung abführt. Dadurch wird erreicht, dass das Kühlmodul im oberen Bereich des Gehäuses angeordnet bleiben kann und dennoch das Kondensat an den vorhandenen elektronischen Leistungsmodulen vorbeigeführt werden kann, so dass die Gefahr der Beschmutzung bzw. Befeuchtung mit dem Kondensat vermieden ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn das Kühlmodul über eine Fluidzufuhrleitung und eine Fluidabfuhrleitung mit einem Fluidkreislauf verbunden ist, in welchem ein Kühlfluid zur Kühlung des Kühlmoduls zirkuliert. Damit kann das Kühlmodul effektiv mit einer Kühlleistung versorgt werden. Dabei kann das Kühlmodul beispielsweise einen Verdampfer aufweisen, der mit einem Kältemittel aus dem Fluidkreislauf beschickt wird.
Vorteilhaft ist es auch, wenn das zumindest eine elektronische Leistungsmodul oder die elektronischen Leistungsmodule über eine Fluidzufuhrleitung und eine Fluidabfuhrleitung mit einem Fluidkreislauf verbunden ist bzw. sind, in welchem ein Kühlfluid zur Kühlung des elektronischen Leistungsmoduls zirkuliert. So kann das jeweilige elektronische Leistungsmodul auch direkt gekühlt werden und es profitiert von der zusätzlichen Kühlung durch das gesonderte Kühlmodul. Dabei zeigt sich jedoch, dass das Kühlmodul typischerweise kälter als die elektronischen Leistungsmodule ist und daher an dem Kühlmodul die Kondensation der Luftfeuchtigkeit der das Kühlmodul durchströmenden Luft auftritt.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Auffangplatte an dem Kühlmodul befestigt ist, insbesondere verschraubt oder verklebt oder mittels Rastelementen verbunden oder anderweitig form-, kraft- oder stoffschlüssig verbunden ist. Dadurch wird sichergestellt, dass die Auffangplatte jeweils an der richtigen Position ist, auch wenn das Kühlmodul selbst nicht exakt eingesetzt wäre.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Auffangplatte als Auffangwanne oder Auffangschale ausgebildet ist. Dadurch wird erreicht, dass Kondensat auch mit der Auffangplatte in einem gewissen Maß gesammelt werden kann.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Auffangplatte aus einem Kunststoff und/oder aus einem metallischen Material ausgebildet ist. Dadurch kann die Auffangplatte die notwendige Stabilität und Haltbarkeit aufweisen.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Auffangplatte eine geringere elektrische und thermische Leitfähigkeit als Aluminium aufweist und insbesondere elektrisch nichtleitend ist. Damit wird erreicht, dass aufgrund der geringeren thermischen Leitfähigkeit die Auffangplatte wärmer bleibt als das Kühlmodul, so dass an der Auffangplatte selbst keine Kondensation stattfindet.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die an der Auffangplatte angeschlossene Abflussleitung das Kondensat unter das zumindest eine elektronische Leistungsmodul oder unter die elektronischen Leistungsmodule abführt und/oder aus dem Gehäuse abführt. Dadurch kann erreicht werden, dass das Kondensat sicher von den elektronischen Leistungsmodulen ferngehalten und aus dem Gehäuse abgeführt werden kann.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Kühlmodul und/oder das zumindest eine elektronische Leistungsmodul oder die elektronischen Leistungsmodule als Einschub in dem Gehäuse ausgebildet ist bzw. sind. Damit kann eine einfache Montage und ein einfacher Austausch im Reparaturfall erreicht werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Kühlmodul aus Aluminium gebildet ist. Damit wird für das Recycling ein sortenreines Bauteil erzeugt und es hat gute thermische Eigenschaften.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung.

Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Energieversorgungsvorrichtung 1. Die Energieversorgungsvorrichtung 1 kann insbesondere als eine Ladeeinrichtung bzw. eine Ladesäule für das Laden von elektrischen Energiespeichern, insbesondere von Kraftfahrzeugen, dienen. Dabei kann beispielsweise je elektronischem Leistungsmodul ein Energiespeicher aufgeladen werden oder es können gegebenenfalls auch mehrere elektronische Leistungsmodule zusammengeschaltet werden, um einen Energiespeicher zu laden.
Die Energieversorgungseinrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches geöffnet werden kann, um Module darin anordnen und austauschen zu können.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist ein Kühlmodul 3 und zumindest ein elektronisches Leistungsmodul 4 zum Laden elektrischer Energiespeicher angeordnet. In 1 sind drei solcher elektronischer Leistungsmodule 4, 5, 6 vorgesehen.
Dabei ist das Kühlmodul 3 in einem oberen Bereich des Gehäuses 2 angeordnet. Der obere Bereich ist dabei der Bereich, der etwa im oberen Drittel des Gehäuses liegt und oberhalb des Kühlmoduls ist zumindest kein elektronisches Leistungsmodul angeordnet. Dabei bedeutet oben und unten eine Beziehung zur vertikalen Richtung in dem Gehäuse in Bezug auf den Boden, auf dem das Gehäuse aufgestellt ist.
Das zumindest eine elektronische Modul 4, 5, 6 ist unterhalb des Kühlmoduls 3 angeordnet.
Unterhalb des Kühlmoduls 3 und zwischen Kühlmodul 3 und elektronischem Leistungsmodul 4 ist zumindest eine Auffangplatte 7 angeordnet, welche von dem Kühlmodul 3 abtropfendes Kondenswasser auffängt und über eine an der Auffangplatte 7 angeschlossene Abflussleitung 8 abgeführt wird.
Das Kühlmodul 3 ist bevorzugt über eine Fluidzufuhrleitung 9 und eine Fluidabfuhrleitung 10 mit einem Fluidkreislauf verbunden, in welchem ein Kühlfluid zur Kühlung des Kühlmoduls 3 zirkuliert. Der Fluidkreislauf kann einen Kompressor, einen Kondensator bzw. Wärmeübertrager, ein Expansionsventil etc. aufweisen. Das Kühlfluid kann ein Kältemittel sein. Das Fluid kann auch nur ein Kälteträger sein, ohne dass es einen Phasenübergang ausführt.
Weiterhin kann auch das zumindest eine elektronische Leistungsmodul 4, 5, 6 oder die elektronischen Leistungsmodule 4, 5, 6 über eine Fluidzufuhrleitung 11 und eine Fluidabfuhrleitung 12 mit einem oder mit dem Fluidkreislauf verbunden sein, in welchem ein Kühlfluid zur Kühlung des elektronischen Leistungsmoduls 4, 5, 6 zirkuliert.
Die Auffangplatte 7 ist an dem Kühlmodul 3 befestigt. Sie ist insbesondere an dem Kühlmodul 3 im unteren Bereich verschraubt oder verklebt oder mittels Rastelementen verbunden oder anderweitig form-, kraft- oder stoffschlüssig verbunden. Die Auffangplatte 7 ist somit fest mit dem Kühlmodul 3 verbunden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Auffangplatte 7 als Auffangwanne oder Auffangschale ausgebildet ist. Dabei weist die Auffangplatte 7 eine umlaufende Wand auf, um mehr Kondensat auffangen zu können.
Die Auffangplatte 7 ist aus einem Kunststoff und/oder aus einem metallischen Material ausgebildet. Sie kann auch aus einem Kompositmaterial gebildet sein.
Vorteilhaft weist die Auffangplatte 7 eine geringere elektrische und thermische Leitfähigkeit als Aluminium auf und ist insbesondere elektrisch nichtleitend ausgebildet.
In 1 ist auch zu erkennen, dass die an der Auffangplatte 7 angeschlossene Abflussleitung 8 das Kondensat unter das zumindest eine elektronische Leistungsmodul 4, 5, 6 oder unter die elektronischen Leistungsmodule 4, 5, 6 abführt und/oder aus dem Gehäuse 2 abführt.
Für den besseren Einbau oder Ausbau in das Gehäuse 2 ist das Kühlmodul 3 und/oder das zumindest eine elektronische Leistungsmodul 4, 5, 6 oder sind die elektronischen Leistungsmodule 4, 5, 6 als Einschub in dem Gehäuse 2 ausgebildet. Dadurch kann man das jeweilige Modul nach Art einer Schublade in dem Gehäuse bewegen.
Das Kühlmodul 3 ist vorteilhaft aus Aluminium ausgebildet.
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 Patentliteratur

US 9067477 B2 [0003]

Claims

Energieversorgungsvorrichtung (1) mit einem Gehäuse (2) mit einem darin angeordneten Kühlmodul (3) und mit zumindest einem darin angeordneten elektronischen Leistungsmodul (4) zum Laden elektrischer Energiespeicher, wobei das Kühlmodul (3) in einem oberen Bereich des Gehäuses (2) angeordnet ist und das zumindest eine elektronische Modul (4) unterhalb des Kühlmoduls (3) angeordnet ist, wobei unterhalb des Kühlmoduls (3) und zwischen Kühlmodul (3) und elektronischem Leistungsmodul (4) zumindest eine Auffangplatte (7) angeordnet ist, welche von dem Kühlmodul (3) abtropfendes Kondenswasser auffängt und über eine an der Auffangplatte (7) angeschlossene Abflussleitung (8) abführt.
Energieversorgungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmodul (3) über eine Fluidzufuhrleitung (9) und eine Fluidabfuhrleitung (10) mit einem Fluidkreislauf verbunden ist, in welchem ein Kühlfluid zur Kühlung des Kühlmoduls (3) zirkuliert.
Energieversorgungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine elektronische Leistungsmodul (4) oder die elektronischen Leistungsmodule (4,5,6) über eine Fluidzufuhrleitung (11) und eine Fluidabfuhrleitung (12) mit einem Fluidkreislauf verbunden ist bzw. sind, in welchem ein Kühlfluid zur Kühlung des elektronischen Leistungsmoduls (4,5,6) zirkuliert.
Energieversorgungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangplatte (7) an dem Kühlmodul (3) befestigt ist, insbesondere verschraubt oder verklebt oder mittels Rastelementen verbunden oder anderweitig form-, kraft- oder stoffschlüssig verbunden ist.
Energieversorgungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangplatte (7) als Auffangwanne oder Auffangschale ausgebildet ist.
Energieversorgungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangplatte (7) aus einem Kunststoff und/oder aus einem metallischen Material ausgebildet ist.
Energieversorgungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangplatte (7) eine geringere elektrische und thermische Leitfähigkeit als Aluminium aufweist und insbesondere elektrisch nichtleitend ist.
Energieversorgungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Auffangplatte (7) angeschlossene Abflussleitung (8) das Kondensat unter das zumindest eine elektronische Leistungsmodul (4) oder unter die elektronischen Leistungsmodule (4,5,6) abführt und/oder aus dem Gehäuse (2) abführt.
Energieversorgungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmodul (3) und/oder das zumindest eine elektronische Leistungsmodul (4) oder die elektronischen Leistungsmodule (4,5,6) als Einschub in dem Gehäuse (2) ausgebildet ist bzw. sind.
Energieversorgungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmodul (3) aus Aluminium gebildet ist.