DE102020101017A1 - Electronic functional unit with a liquid binding element - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft elektronische Funktionseinheit, insbesondere Hochvoltbatterie (1), mit einem Gehäuse (3), in dessen Gehäuse-Innenraum (9) elektrische Komponenten (15, 17) angeordnet sind, sowie mit zumindest einem Flüssigkeitsbindeelement (29), dessen flüssigkeitsbindendes Material (37) eine im Gehäuse-Innenraum (9) vorhandene Flüssigkeit (31) bindet, etwa Kondenswasser oder leckagebedingt in den Gehäuse-Innenraum (9) eintretende Kühlflüssigkeit. Erfindungsgemäß ist das flüssigkeitsbindende Material (37) in einer Kammer (33) eines Behälters (35) angeordnet ist, der das flüssigkeitsbindende Material (37) gegenüber den elektrischen Komponenten (15, 17) im Gehäuse-Innenraum (9) elektrisch isoliert.The invention relates to an electronic functional unit, in particular a high-voltage battery (1), with a housing (3), in the housing interior (9) of which electrical components (15, 17) are arranged, and with at least one liquid-binding element (29) whose liquid-binding material ( 37) binds a liquid (31) present in the housing interior (9), for example condensation water or cooling liquid entering the housing interior (9) due to a leak. According to the invention, the liquid-binding material (37) is arranged in a chamber (33) of a container (35) which electrically isolates the liquid-binding material (37) from the electrical components (15, 17) in the housing interior (9).
Description
Die Erfindung betrifft eine elektronische Funktionseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Flüssigkeitsbindeelement für eine elektronische Funktionseinheit nach dem Anspruch 10.
sEine gattungsgemäße elektronische Funktionseinheit, beispielsweise eine Eine gattungsgemäße elektronische Funktionseinheit, beispielsweise eine Traktionsbatterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, weist ein Gehäuse auf, das einen Gehäuse-Innenraum begrenzt. In dem Gehäuse-Innenraum sind elektrische Komponenten angeordnet, die gegenüber Flüssigkeit, etwa Kondenswasser oder leckagebedingt in den Gehäuse-Innenraum eintretende Kühlflüssigkeit, zu schützen sind. Zu diesem Zweck ist im Gehäuse-Innenraum ein Flüssigkeitsbindeelement angeordnet, das die Flüssigkeit bindet.The invention relates to an electronic functional unit according to the preamble of
A generic electronic functional unit, for example a generic electronic functional unit, for example a traction battery for an electrically operated vehicle, has a housing which delimits a housing interior. In the interior of the housing, electrical components are arranged which are to be protected against liquid, such as condensation water or cooling liquid entering the interior of the housing due to leaks. For this purpose, a liquid binding element that binds the liquid is arranged in the interior of the housing.
Dies hat den Nachteil, dass die Flüssigkeit zwar in dem Flüssigkeitsbindeelement gebunden ist, jedoch zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind, um das Flüssigkeitsbindeelement mit der gebundenen Flüssigkeit seinerseits elektrisch gegenüber den elektrischen Komponenten, das heißt zum Beispiel Batteriezellen, zu isolieren.This has the disadvantage that although the liquid is bound in the liquid binding element, additional measures are required to electrically isolate the liquid binding element with the bound liquid from the electrical components, that is to say for example battery cells.
Aus der
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine elektronische Funktionseinheit bereitzustellen, bei der in einfacher Weise die Betriebssicherheit erhöht ist.The object of the invention is therefore to provide an electronic functional unit in which the operational reliability is increased in a simple manner.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 oder 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is achieved by the features of
Gemäß dem Anspruch 1 ist eine elektronische Funktionseinheit, insbesondere eine Hochvoltbatterie, mit einem Gehäuse vorgesehen, in dessen Gehäuse-Innenraum elektrische Komponenten angeordnet sind, sowie mit zumindest einem Flüssigkeitsbindeelement, dessen flüssigkeitsbindendes Material eine im Gehäuse-Innenraum vorhandene Flüssigkeit bindet, etwa Kondenswasser oder leckagebedingt in den Gehäuse-Innenraum eintretende Kühlflüssigkeit. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist das flüssigkeitsbindende Material in einer Kammer eines Behälters angeordnet, der das flüssigkeitsbindende Material gegenüber den elektrischen Komponenten im Gehäuse-Innenraum elektrisch isoliert. Es besteht daher kein elektrischer Kontakt zwischen dem flüssigkeitsbindenden Material und der darin gebundenen Flüssigkeit einerseits und den elektrischen Komponenten andererseits, sodass die Betriebssicherheit der elektronischen Funktionseinheit gesteigert ist.According to
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das flüssigkeitsbindende Material, ähnlich der Funktion einer Windel oder einer Wundauflage, ein mit Polymersalzen angereicherter Zellstoff sein, der in Bezug auf die Flüssigkeit saugfähig und superabsorbierend ist. Dies hat den Vorteil, das auch, im Verhältnis zum Volumen des flüssigkeitsbindenden Materials, große Mengen an Flüssigkeit aufnehmbar sind.In a preferred embodiment, the liquid-binding material, similar to the function of a diaper or a wound pad, can be a cellulose enriched with polymer salts which is absorbent and superabsorbent with respect to the liquid. This has the advantage that, in relation to the volume of the liquid-binding material, large amounts of liquid can also be absorbed.
Bevorzugt kann der Behälter flüssigkeitsrückhaltend wirken und/oder zumindest einen Flüssigkeitseinlass aufweisen, über den die im Gehäuse-Innenraum vorhandene Flüssigkeit strömungstechnisch mit dem flüssigkeitsbindenden Material verbindbar ist. Dies hat den Vorteil, dass die Flüssigkeit nicht, beispielsweise mittels einer Pumpe, zu dem flüssigkeitsbindenden Material gefördert werden muss, sondern stattdessen mit dem flüssigkeitsbindenden Material in Kontakt tritt, ohne dass hierzu zusätzliche Energie, beispielsweise über die Pumpe, zugeführt werden muss.The container can preferably have a liquid-retaining effect and / or have at least one liquid inlet, via which the liquid present in the interior of the housing can be fluidically connected to the liquid-binding material. This has the advantage that the liquid does not have to be conveyed to the liquid-binding material, for example by means of a pump, but instead comes into contact with the liquid-binding material without additional energy having to be supplied, for example via the pump.
Die im Gehäuse-Innenraum vorhandene Flüssigkeit sammelt sich, insbesondere schwerkraftbedingt, auf einem Gehäuseboden mit einem Flüssigkeits-Spiegel, und insbesondere der Flüssigkeitseinlass kann eine insbesondere bodenseitige Behälteröffnung aufweisen, die bevorzugt um einen Höhenversatz zumindest teilweise unterhalb des Flüssigkeits-Spiegels angeordnet sein kann, und/oder der Behälter kann zumindest teilweise oberhalb des Flüssigkeits-Spiegels angeordnet sein. Dadurch ist in vorteilhafter Weise ein vertikaler Einbau, insbesondere in einem Vertikalspalt im Gehäuse-Innenraum, ermöglicht, sodass das Gehäuse, in Hochachsenrichtung betrachtet, platzsparend ausführbar ist.The liquid present in the interior of the housing collects, in particular due to gravity, on a housing bottom with a liquid level, and in particular the liquid inlet can have a particularly bottom-side container opening, which can preferably be arranged at a height offset at least partially below the liquid level, and / or the container can be arranged at least partially above the liquid level. This advantageously enables vertical installation, in particular in a vertical gap in the interior of the housing, so that the housing, viewed in the vertical axis direction, can be designed in a space-saving manner.
In einer Ausführungsform kann der Flüssigkeitseinlass eine Saugleitung aufweisen, die an die Behälteröffnung anschließt, wobei insbesondere eine Mündung der Saugleitung in den Flüssigkeits-Spiegel eintaucht. Das Vorsehen der Saugleitung hat den Vorteil, dass das Flüssigkeitsbindeelement, insbesondere der Behälter und das flüssigkeitsbindende Material, unabhängig vom Flüssigkeits-Spiegel, insbesondere beabstandet zum Flüssigkeitsspiegel und/oder auch außerhalb des Gehäuse-Innenraumes, angeordnet werden kann und über die Saugleitung trotzdem eine Strömungsverbindung zwischen der Flüssigkeit und dem flüssigkeitsbindenden Material herstellbar ist. Besonders bevorzugt kann die Saugleitung ein formflexibler Kunststoffschlauch sein. Dadurch kann die Saugleitung auch in beengten Platzverhältnissen auf einfache Weise verlegt und insbesondere sichergestellt werden, dass die Saugleitungs-Mündung zuverlässig in die Flüssigkeit hineinragt.In one embodiment, the liquid inlet can have a suction line which connects to the container opening, with an opening of the suction line in particular dipping into the liquid level. The provision of the suction line has the advantage that the liquid-binding element, in particular the container and the liquid-binding material, can be arranged independently of the liquid level, in particular at a distance from the liquid level and / or outside the interior of the housing, and nevertheless a flow connection via the suction line can be produced between the liquid and the liquid-binding material. The suction line can particularly preferably be a flexible plastic hose. As a result, the suction line can easily be used even in confined spaces laid and, in particular, it must be ensured that the mouth of the suction line reliably protrudes into the liquid.
Bevorzugt kann der Flüssigkeitseinlass ein Strömungsleitelement, insbesondere einen Docht, aufweisen, über das die Flüssigkeit in Strömungsverbindung mit dem flüssigkeitsbindenden Material bringbar ist, wobei insbesondere das Strömungsleitelement durch die Behälteröffnung und gegebenenfalls durch die Saugleitung verlegt ist. Der Docht hat den Vorteil, dass die strömungstechnische Verbindung aufgrund von Kapillarkräften im Docht zusätzlich optimiert ist, sodass die Strömung der Flüssigkeit zum flüssigkeitsbindenden Material unterstützt ist.The liquid inlet can preferably have a flow guiding element, in particular a wick, via which the liquid can be brought into flow connection with the liquid-binding material, the flow guiding element in particular being laid through the container opening and possibly through the suction line. The wick has the advantage that the fluidic connection is additionally optimized due to capillary forces in the wick, so that the flow of the liquid to the liquid-binding material is supported.
Besonders bevorzugt kann die Kammer in einem Nichtgebrauchszustand mit einem Unterdruck beaufschlagt sein und der Flüssigkeitseinlass mit einem flüssigkeitslöslichen Verschlusselement druckdicht abgeschlossen sein. Auf diese Weise kann der Unterdruck zum Ansaugen der im Gehäuse-Innenraum befindlichen Flüssigkeit genutzt werden.Particularly preferably, when it is not in use, the chamber can be subjected to a negative pressure and the liquid inlet can be closed in a pressure-tight manner with a liquid-soluble closure element. In this way, the negative pressure can be used to suck in the liquid located in the interior of the housing.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das flüssigkeitslösliche Verschlusselement bei Kontakt mit Flüssigkeit auflösbar sein, und zwar unter Freigabe des Flüssigkeitseinlasses, so dass die im Gehäuse-Innenraum vorhandene Flüssigkeit in die Kammer saugbar ist. Dadurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass zum Öffnen des Verschlusselementes keine zusätzlichen Maßnahmen ergriffen werden müssen und sich das Verschlusselement stattdessen allein durch den Kontakt mit der Flüssigkeit öffnet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann das Verschlusselement eine wasserlösliche Folie sein, wie beispielsweise eine Polyvinylalkoholfolie.In a preferred embodiment, the liquid-soluble closure element can be dissolvable on contact with liquid, to be precise with the opening of the liquid inlet, so that the liquid present in the interior of the housing can be sucked into the chamber. This advantageously ensures that no additional measures have to be taken to open the closure element and instead the closure element opens solely through contact with the liquid. In a particularly preferred embodiment, the closure element can be a water-soluble film, such as, for example, a polyvinyl alcohol film.
Bevorzugt kann das flüssigkeitslösliche Verschlusselement unmittelbar an der Saugleitungs-Mündung angeordnet sein. Dadurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass das Verschlusselement schon bei geringen Flüssigkeitsmengen am Gehäuseboden mit der Flüssigkeit in Kontakt tritt und von dieser aufgelöst wird.The liquid-soluble closure element can preferably be arranged directly at the mouth of the suction line. As a result, it is achieved in an advantageous manner that the closure element comes into contact with the liquid and is dissolved by it even with small amounts of liquid on the housing base.
Besonders bevorzugt kann die Behälterwandung aus zumindest einer biegeschlaffen und/oder elastisch nachgiebigen Folienlage ausgebildet sein. Alternativ oder optional kann das flüssigkeitsbindende Material unter räumlicher Ausdehnung Flüssigkeit aus dem Gehäuse-Innenraum aufnehmen. Das Vorsehen der Folienlage hat im Gegensatz zu einem starren Behälter mit einer gegenüber der Folienlage höheren Eigensteifigkeit den Vorteil, dass der Behälter samt flüssigkeitsbindendem Material im Nichtgebrauchszustand im Vergleich zu einem starren Behälter einen geringeren Platzbedarf aufweist und dadurch einfach, insbesondere in den Gehäuse-Innenraum, einbringbar ist.Particularly preferably, the container wall can be formed from at least one pliable and / or elastically flexible film layer. Alternatively or optionally, the liquid-binding material can absorb liquid from the interior of the housing with spatial expansion. In contrast to a rigid container with a higher inherent rigidity than the film layer, the provision of the film layer has the advantage that the container, including the liquid-binding material, when not in use, requires less space than a rigid container and is therefore easy, especially in the interior of the housing, can be brought in.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Folienlage aus einer elektrisch isolierend wirkenden Polyethylenfolie hergestellt sein. Dies hat den Vorteil, dass die elektrische Isolierung nicht durch eine gezielte Anordnung des Behälters gegenüber den elektronischen Komponenten, sondern zusätzlich oder stattdessen durch das Material der Folienlagen erreicht ist.In a particularly preferred embodiment, the film layer can be produced from an electrically insulating polyethylene film. This has the advantage that the electrical insulation is not achieved by a specific arrangement of the container with respect to the electronic components, but instead additionally or instead by the material of the film layers.
Vorzugsweise kann dem Behälter im Gehäuse-Innenraum ein ausreichend großer Freigang zugeordnet sein, in den hinein sich der Behälter bei Flüssigkeitsaufnahme ausdehnt. Unter einem ausreichend großen Freigang wird insbesondere verstanden, dass sich der Behälter, ohne dabei mit anderen Bauteilen im Gehäuse-Innenraum, wie beispielsweise einem Batteriemodul, in Kontakt zu treten, bis zu einer vordefinierten, maximalen Ausdehnung, ausdehnen kann. Die maximale Ausdehnung entspricht dabei dem Zustand, bei dem das flüssigkeitsbindende Material vollständig gesättigt ist und daher keine weitere Flüssigkeit mehr binden kann. Der ausreichend große Freigang hat den Vorteil, dass die räumliche Ausdehnung des flüssigkeitsbindenden Materials nicht von benachbarten Bauteilen, insbesondere nicht von spannungsführenden Bauteilen, behindert ist.A sufficiently large clearance can preferably be assigned to the container in the interior of the housing, into which the container expands when it absorbs liquid. A sufficiently large clearance is understood in particular to mean that the container can expand to a predefined, maximum extent without coming into contact with other components in the interior of the housing, such as a battery module. The maximum expansion corresponds to the state in which the liquid-binding material is completely saturated and can therefore no longer bind any further liquid. The sufficiently large clearance has the advantage that the spatial expansion of the liquid-binding material is not hindered by neighboring components, in particular not by live components.
Des Weiteren ist ein Flüssigkeitsbindeelement für eine elektronische Funktionseinheit vorgesehen.Furthermore, a liquid binding element is provided for an electronic functional unit.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
-
1 in einer perspektivischen Ansicht eine Hochvoltbatterie mit darin angeordneten Flüssigkeitsbindeelementen in zwei Ausführungsformen; -
2 in einer perspektivischen Ansicht ein Flüssigkeitsbindeelement; -
3 in einer Schnittansicht B-B das Flüssigkeitsbindeelement der2 ; -
4 in einer Schnittansicht A-A das in der Hochvoltbatterie vorgesehen Flüssigkeitsbindeelement der3 in einem Nichtgebrauchszustand ; -
5 das Flüssigkeitsbindeelement der4 in einem Gebrauchszustand; -
6 in einer Schnittansicht gemäß dem Schnitt B-B ein Flüssigkeitsbindeelement gemäß einer weiteren Ausführungsform; -
7 in einer Schnittansicht gemäß dem Schnitt A-A das in der Hochvoltbatterie vorgesehen Flüssigkeitsbindeelement der6 im Gebrauchszustand.
-
1 a perspective view of a high-voltage battery with liquid binding elements arranged therein in two embodiments; -
2 a liquid binding element in a perspective view; -
3 in a sectional view BB the liquid binding element of2 ; -
4th in a sectional view AA the liquid-binding element provided in the high-voltage battery of FIG3 in a non-use state; -
5 the liquid binding element of4th in a use state; -
6th in a sectional view according to section BB, a liquid binding element according to a further embodiment; -
7th in a sectional view according to section AA, the liquid-binding element provided in the high-voltage battery of FIG6th in the state of use.
In der
Im Gehäuse-Innenraum
Zusätzlich sind im Gehäuse-Innenraum
In der
In der
Anhand der
Die
In der
In der
In dem in
In der
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- HochvoltbatterieHigh voltage battery
- 33
- Gehäusecasing
- 55
- wannenförmiges Gehäuseunterteiltub-shaped lower part of the housing
- 77th
- GehäusedeckelHousing cover
- 99
- Gehäuse-InnenraumHousing interior
- 1111
- GehäusebodenCase back
- 1313th
- GehäuseseitenwandHousing side wall
- 1515th
- BatteriezelleBattery cell
- 1717th
- BatteriemodulBattery module
- 2121
- KühlerplatteRadiator plate
- 2323
- Spaltgap
- 2525th
- VerschraubungScrew connection
- 2929
- FlüssigkeitsbindeelementLiquid binding element
- 3131
- Flüssigkeitliquid
- 3333
- Kammerchamber
- 3535
- Behältercontainer
- 3737
- flüssigkeitsbindendes Materialliquid-binding material
- 39, 4139, 41
- FolienlagenFilm layers
- 43, 4543, 45
- FolienränderFoil edges
- 4747
- BehälteröffnungContainer opening
- 4949
- FlüssigkeitseinlassLiquid inlet
- 5555
- SaugleitungSuction line
- 5757
- Saugleitungs-MündungSuction line mouth
- 5959
- Dochtwick
- 6161
- Foliefoil
- aa
- SpaltbreiteGap width
- FGFG
- FreigangClearance
- FSFS
- Flüssigkeits-SpiegelLiquid level
- GZGZ
- GebrauchszustandUsage condition
- HVHV
- HöhenversatzHeight offset
- NZNZ
- NichtgebrauchszustandNot in use condition
- PFPF
- Pfeile für ein- und ausströmende KühlflüssigkeitArrows for coolant flowing in and out
- PuPooh
- Unterdrucknegative pressure
- VSVS
- VertikalspaltVertical gap
- zz
- GehäusehochrichtungHousing vertical direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- WO 2016/128435 A1 [0003]WO 2016/128435 A1 [0003]
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