DE102020133655B3 - Motor vehicle high-voltage component - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponente (10) mit einem fluiddichten Komponentengehäuse (12), das ein Gasvolumen (13) umschließt und das in einer Gehäuseöffnung (17) eine gasdurchlässige Druckausgleichs-Membran (18) aufweist, und einer aktiven Kondensationsanordnung (20) zur Entfeuchtung der Luft des Gasvolumens (13).Die Kondensationsanordnung (20) weist ein magnetisch schaltbares Magnetokalorik-Kühlelement (22) mit einem Magnetokalorik-Körper (24), einem Magnetfeld-Generator (25) und eine Magnetfeld-Generator-Steuereinrichtung (40) auf, die das Ein- und Ausschalten des Magnetfeld-Generators (25) steuert.The invention relates to a motor vehicle high-voltage component (10) with a fluid-tight component housing (12), which encloses a gas volume (13) and has a gas-permeable pressure equalization membrane (18) in a housing opening (17), and an active Condensation arrangement (20) for dehumidifying the air in the gas volume (13). The condensation arrangement (20) has a magnetically switchable magnetocaloric cooling element (22) with a magnetocaloric body (24), a magnetic field generator (25) and a magnetic field generator - Control device (40), which controls the switching on and off of the magnetic field generator (25).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponente, beispielsweise eine Traktionsbatterie, die ein im wesentlichen fluiddichtes Komponentengehäuse aufweist.The invention relates to a motor vehicle high-voltage component, for example a traction battery, which has an essentially fluid-tight component housing.

Eine Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponente kann intern Betriebsspannungen von mehreren 100 V bis über 1000 V aufweisen. Zur Sicherstellung von elektrisch isolierenden Luftstrecken ist innerhalb des Komponentengehäuses ein festkörperfreies Gasvolumen bzw. Luftvolumen vorgesehen. Zur Vermeidung von Differenzendrücken zwischen der Innenseite und der Außenseite des Komponentengehäuses ist in einer Gehäuseöffnung des Komponentengehäuses einen gasdurchlässige Druckausgleichs-Membran vorgesehen. Bei Druckabnahme innerhalb des Komponentengehäuses durch Abkühlung des Gasvolumens ist ein Feuchtigkeitseintrag in das Gasvolumen innerhalb des Komponentengehäuses unvermeidlich. Ferner können Bauteile innerhalb des Komponentengehäuses Schutzbeschichtungen aufweisen, von denen ebenfalls eine Diffusion bzw. Verdunstung ausgehen kann.A motor vehicle high-voltage component can have operating voltages of several 100 V to over 1000 V internally. To ensure electrically insulating air gaps, a solid-free gas volume or air volume is provided within the component housing. In order to avoid differential pressures between the inside and the outside of the component housing, a gas-permeable pressure equalization membrane is provided in a housing opening of the component housing. If the pressure within the component housing decreases due to the gas volume cooling down, moisture entering the gas volume within the component housing is unavoidable. Furthermore, components within the component housing can have protective coatings from which diffusion or evaporation can also occur.

Aus US 2012 0315517 A1 , DE 10 2009 058 880 A1 und US 2017 0282883 A1 sind Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponenten mit aktiven Kondensationsanordnungen zur aktiven Entfeuchtung des internen Gasvolumens bekannt, wobei die Kondensationsanordnungen innerhalb oder außerhalb des Komponentengehäuses angeordnet sein können. Die beschriebenen Kondensationsanordnungen sind jedoch sowohl konstruktiv aufwendig als auch im Betrieb teilweise mit einem erheblichen Energieverbrauch behaftet. Der Energieverbrauch ist auch deshalb von großer Bedeutung, als die Kondensationsanordnungen unter Umständen auch dann in Betrieb sein müssen, wenn das Kraftfahrzeug nicht in Betrieb ist.Out US20120315517A1 , DE 10 2009 058 880 A1 and U.S. 2017 0282883 A1 motor vehicle high-voltage components with active condensation arrangements for active dehumidification of the internal gas volume are known, with the condensation arrangements being able to be arranged inside or outside the component housing. However, the condensation arrangements described are complex in terms of construction and in some cases involve considerable energy consumption during operation. Energy consumption is also of great importance as the condensing arrangements may need to operate when the motor vehicle is not in use.

Aus der FR 3 099 643 A1 ist eine Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponente mit einer Kühlanordnung bekannt, die magnetokalorische Komponenten aufweist.From the FR 3 099 643 A1 a motor vehicle high-voltage component with a cooling arrangement is known, which has magnetocaloric components.

Aus US 2011 / 0 104 530 A1 und DE 10 2012 002 426 A1 ist jeweils ein magnetokalorisches Kühlsystem bekannt.Out U.S. 2011/0 104 530 A1 and DE 10 2012 002 426 A1 a magnetocaloric cooling system is known in each case.

Die DE 10 2013 207 487 A1 und DE 10 2013 203 615 A1 offenbaren jeweils eine Kondensationsanordnung mit einer gasdurchlässigen Membran.the DE 10 2013 207 487 A1 and DE 10 2013 203 615 A1 each disclose a condensing assembly having a gas permeable membrane.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponente mit einer einfachen und energieeffizienten internen Kondensationsanordnung zu schaffen.The object of the invention is to create a motor vehicle high-voltage component with a simple and energy-efficient internal condensation arrangement.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponente mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved according to the invention with a motor vehicle high-voltage component having the features of claim 1.

Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponente weist ein im wesentlichen fluiddichtes Komponentengehäuse auf, in dem sich eine elektrische Hochvolt-Anordnung befindet, beispielsweise eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Batterieelementen, deren Gesamtspannung mehrere 100 V betragen kann. Die Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponente ist bevorzugt also eine elektrische Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Traktionsantrieb. In dem Komponentengehäuse findet sich ein festkörperfreies Gasvolumen bzw. Luftvolumen, das als elektrischer Isolator benötigt wird. Das Gasvolumen innerhalb des Komponentengehäuses ist unter Umständen Temperaturhüben von 100 K und mehr ausgesetzt, sodass zur Vermeidung einer Druckdifferenz zwischen der Außenseite und der Innenseite des Komponentengehäuses in einer Gehäuseöffnung der Gehäusewand eine gasdurchlässige Druckausgleichs-Membran vorgesehen ist. Die Druckausgleichs-Membran ist in Auslassrichtung wasserdampf-durchlässig, sodass auch Wasserdampf durch die Druckausgleichs- Membran hindurch aus dem Komponentengehäuse austreten kann.The motor vehicle high-voltage component according to the invention has an essentially fluid-tight component housing, in which there is an electrical high-voltage arrangement, for example a large number of series-connected battery elements whose total voltage can be several 100 V. The motor vehicle high-voltage component is therefore preferably an electric traction battery for a motor vehicle with an electric traction drive. In the component housing there is a volume of gas or air that is free of solids and is required as an electrical insulator. The gas volume within the component housing may be exposed to temperature rises of 100 K and more, so that a gas-permeable pressure equalization membrane is provided in a housing opening in the housing wall to avoid a pressure difference between the outside and the inside of the component housing. The pressure equalization membrane is permeable to water vapor in the outlet direction, so that water vapor can also escape through the pressure equalization membrane and out of the component housing.

Innerhalb des Komponentengehäuses und in direkter pneumatischer Verbindung mit dem Gasvolumen ist eine Kondensationsanordnung zur Entfeuchtung des Gasvolumens vorgesehen. Die Kondensationsanordnung weist ein magnetisch schaltbares bzw. steuerbares Magnetokalorik-Kühlelement auf, das im Wesentlichen aus einem Magnetokalorik-Körper besteht, der von einem Magnetfeld-Generator aktiviert und deaktiviert wird. Ein typischer Magnetokalorik-Körper besteht beispielsweise aus einer Lanthan-Eisen-Silizium-Legierung. Ferner weist die Kondensationsanordnung einen Magnetfeld-Generator und eine Magnetfeld-Generator-Steuereinrichtung auf, die das Ein- und Ausschalten des Magnetfeld-Generators steuert.A condensing arrangement for dehumidifying the gas volume is provided within the component housing and in direct pneumatic communication with the gas volume. The condensation arrangement has a magnetically switchable or controllable magnetocaloric cooling element, which consists essentially of a magnetocaloric body that is activated and deactivated by a magnetic field generator. A typical magnetocaloric body consists, for example, of a lanthanum-iron-silicon alloy. Furthermore, the condensation arrangement has a magnetic field generator and a magnetic field generator control device, which controls the switching on and off of the magnetic field generator.

Der Magnetfeld-Generator kann aus einem beweglichen Permanentmagneten bestehen, der zur Aktivierung des Magnetokalorik-Körpers so weit in die Nähe des Magnetokalorik-Körpers gebracht wird, dass das Magnetfeld des Permanentmagneten den Magnetokalorik-Körper erheblich durchdringt, sodass dieser sich abkühlt. In der Nichtaktiv-Position des Permanentmagneten ist dieser so weit von dem Magnetokalorik-Körper entfernt, dass dieser nicht aktiviert ist, sodass er sich erwärmt. Alternativ kann der Magnetfeld-Generator als magnetische Spule ausgebildet sein, die bei angelegter Spannung ein Magnetfeld ausbildet und die spannungslos kein Magnetfeld ausbildet. Das Magnetokalorik-Kühlelement bildet eine Wärmepumpe und weist eine Kondensierungsseite auf, an der die Feuchtigkeit des Gasvolumens kondensiert werden kann. Auf diese Weise kann die Feuchtigkeit des Gasvolumens bzw. des Luftvolumens stets so niedrig gehalten werden, dass die elektrische Isolationseigenschaft des Gasvolumens bzw. des Luftvolumens konstant hoch gehalten werden kann.The magnetic field generator may consist of a moving permanent magnet which, in order to activate the magnetocaloric body, is brought so close to the magnetocaloric body that the magnetic field of the permanent magnet significantly penetrates the magnetocaloric body, causing it to cool down. In the non-active position of the permanent magnet, it is so far away from the magnetocaloric body that it is not activated, so that it heats up. Alternatively, the magnetic field generator can be embodied as a magnetic coil which forms a magnetic field when voltage is applied and which does not form a magnetic field when no voltage is applied. The magnetocaloric cooling element forms a heat pump and has a Kon densationsseite on which the moisture of the gas volume can be condensed. In this way, the humidity of the gas volume or the air volume can always be kept so low that the electrical insulation property of the gas volume or the air volume can be kept constantly high.

Die Kondensationsanordnung auf Basis eines Magnetokalorik-Kühlelements ist energetisch effizient, kommt mit wenigen oder, im Falle einer Magnetspule als Magnetfeld-Generator, ohne bewegliche Teile aus, ist relativ preiswert, sehr zuverlässig und weist eine hohe Lebensdauer auf.The condensation arrangement based on a magnetocaloric cooling element is energetically efficient, manages with few or, in the case of a magnetic coil as a magnetic field generator, without moving parts, is relatively inexpensive, very reliable and has a long service life.

Vorzugsweise sitzt der Magnetokalorik-Körper in einer Gehäuseöffnung und weist eine distale, also nach außen gerichtete Wärmeabfuhrseite, und eine proximale, also nach innen gerichtete Kondensierungsseite auf. Auf diese Weise kann der Wärmetransport direkt durch das Magnetokalorik-Kühlelement selbst erfolgen.The magnetocaloric body is preferably seated in a housing opening and has a distal heat dissipation side, that is to say outwardly directed, and a proximal condensation side, that is to say inwardly directed. In this way, the heat can be transported directly through the magnetocaloric cooling element itself.

Vorzugsweise ist an einer Wärmeabfuhrseite des Magnetokalorik-Körpers eine Wärmeabfuhr-Anordnung angeordnet. Die Wärmeabfuhr-Anordnung kann im einfachsten Fall aus einer passiven Wärmeabführ-Rippenanordnung bestehen, kann jedoch auch aus einer aktiven Flüssigkeitskühlung bestehen. Im Falle der Anordnung des magnetokalorisches-Körpers in einer Gehäuseöffnung ist die Wärmeabfuhr-Anordnung also außerhalb des Komponentengehäuses angeordnet. Der eigentliche Wärmetransport vom Komponenteninneren zum Komponentenäußeren erfolgt durch das Magnetokalorik-Kühlelement.A heat dissipation arrangement is preferably arranged on a heat dissipation side of the magnetocaloric body. In the simplest case, the heat dissipation arrangement can consist of a passive heat dissipation rib arrangement, but it can also consist of active liquid cooling. If the magnetocaloric body is arranged in a housing opening, the heat dissipation arrangement is therefore arranged outside of the component housing. The actual heat transport from the inside of the component to the outside of the component is carried out by the magnetocaloric cooling element.

Vorzugsweise ist an einer Kondensierungsseite des Magnetokalorik-Körpers eine Kühlrippen-Anordnung vorgesehen. Hierdurch wird die Kühlfläche bzw. die Kondensationsfläche erheblich vergrößert, sodass der Entfeuchtungs-Wirkungsgrad entsprechend hoch ausfällt. Hierdurch können auch relativ hohe Feuchtigkeitseinträge in das interne Gasvolumen schnell entfernt werden.A cooling fin arrangement is preferably provided on a condensation side of the magnetocaloric body. This significantly increases the cooling surface or the condensation surface, so that the dehumidification efficiency is correspondingly high. As a result, even relatively high levels of moisture entering the internal gas volume can be quickly removed.

Vorzugsweise ist unterhalb des Magnetokalorik-Körpers bzw. unterhalb der Kühlrippen-Anordnung ein Kondensat-Sammelbehälter angeordnet, in dem die an dem Magnetokalorik-Körper und/oder der Kühlrippen-Anordnung kondensierte Flüssigkeit gesammelt wird. Hierzu können beispielsweise die Kühlrippen der Kühlrippen-Anordnung so geneigt sein, dass sich die Kondensat-Flüssigkeit an einer Unterkante des Magnetokalorik-Körpers oder der Kühlrippen sammelt, schließlich tropfenweise abreißt und in den Kondensat-Sammelbehälter fällt. Auf diese Weise kann das anfallende Kondensat gesammelt und schließlich stoßweise oder kontinuierlich zur Gehäuseaußenseite abgeführt werden.A condensate collection container is preferably arranged below the magnetocaloric body or below the cooling fin arrangement, in which the liquid condensed on the magnetocaloric body and/or the cooling fin arrangement is collected. For this purpose, for example, the cooling fins of the cooling fin arrangement can be inclined in such a way that the condensate liquid collects on a lower edge of the magnetocaloric body or the cooling fins, finally tears off drop by drop and falls into the condensate collection container. In this way, the accumulating condensate can be collected and finally discharged intermittently or continuously to the outside of the housing.

Vorzugsweise ist oberhalb der Druckausgleichs-Membran ein Kondensat-Auslass angeordnet, über den gesammeltes Kondensat auf die Druckausgleichs-Membran appliziert wird. Sobald eine Erwärmung des Gasvolumens stattfindet, wird das dort gesammelte Kondensat durch den nach außen gerichteten Gasstrom mitgenommen. Auf diese Weise wird ein passiver Kondensattransport zur Gehäuseaußenseite realisiert.Preferably, a condensate outlet is arranged above the pressure-equalizing membrane, via which the collected condensate is applied to the pressure-equalizing membrane. As soon as the gas volume heats up, the condensate collected there is carried along by the gas flow directed outwards. In this way, a passive condensate transport to the outside of the housing is realized.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist innerhalb oder außerhalb des Komponentengehäuses eine Kondensat-Analyseanordnung vorgesehen, die mindestens einen Analyt des flüssigen Kondensats bestimmt. Hierdurch können sehr frühzeitig gegebenenfalls Schäden der elektrischen Komponenten innerhalb des Komponentengehäuses festgestellt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass Bauteile innerhalb des Komponentengehäuses Schutzbeschichtungen aufweisen, von denen im Betrieb und insbesondere bei hohen Temperaturen bestimmte Bestandteile ausgasen bzw. verdampfen, die sich dann im Kondensat finden. Mit der Kondensat-Analyseanordnung kann dies frühzeitig festgestellt werden. Auf diese Weise können frühzeitig technische Probleme der Hochvolt-Komponente erkannt und gelöst werden.According to a preferred embodiment, a condensate analysis arrangement is provided inside or outside the component housing, which determines at least one analyte of the liquid condensate. As a result, any damage to the electrical components within the component housing can be detected very early on. For example, it can be provided that components within the component housing have protective coatings, from which certain components outgas or vaporize during operation and in particular at high temperatures, which are then found in the condensate. This can be determined at an early stage with the condensate analysis arrangement. In this way, technical problems of the high-voltage components can be identified and solved at an early stage.

Vorzugsweise ist die Druckausgleichs-Membran in einer Bodenwand des Komponentengehäuses angeordnet, sodass das aus dem Kondensat-Auslass austretende flüssige Kondensat einfach auf die Druckausgleichs-Membran tropfen kann. Auf diese Weise wird ein einfacher passiver Transport des gesammelten Kondensats von innen nach außen realisiert.The pressure-equalizing membrane is preferably arranged in a bottom wall of the component housing, so that the liquid condensate emerging from the condensate outlet can simply drip onto the pressure-equalizing membrane. In this way, a simple passive transport of the collected condensate from the inside to the outside is realized.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing.

Die Figur zeigt schematisch eine als Traktionsbatterie ausgebildete Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponente mit einer Kondensationsanordnung, die ein Magnetokalorik-Kühlelement aufweist.The figure shows schematically a motor vehicle high-voltage component designed as a traction battery with a condensation arrangement that has a magnetocaloric cooling element.

In der Figur ist eine Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponente 10 schematisch im Querschnitt dargestellt, die vorliegend als Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Traktionsmotor ausgebildet ist. Die Hochvolt-Komponente 10 weist einen fluiddichtes Metall-Komponentengehäuse 12 auf, in dem eine Vielzahl von miteinander elektrisch in Reihe geschalteten Batterieelementen 14 angeordnet sind. Die elektrische Steuerung des Ladens und Entladens der Batterieelemente 14 erfolgt durch eine interne Komponenten-Steuerung 16. Die Gesamtspannung der elektrisch miteinander in Reihe geschalteten Batterieelemente 14 beträgt mehrere 100 V, beispielsweise ungefähr 400 V.In the figure, a motor vehicle high-voltage component 10 is shown schematically in cross section, which is presently designed as a traction battery for a motor vehicle with an electric traction motor. The high-voltage component 10 has a fluid-tight metal component housing 12 in which a multiplicity of battery elements 14 electrically connected in series with one another are arranged. The electrical control of the charging and discharging of the battery elements 14 is carried out by an internal component control 16. The total voltage of the battery elements 14 electrically connected in series with one another is several 100 V, for example approximately 400 V.

Innerhalb des Komponentengehäuses 12 ist ein festkörperfreies Gasvolumen 13 vorhanden, das von Luft gebildet wird. Für den Druckausgleich zwischen dem Innenraum des Komponentengehäuses 12 und seiner Außenseite ist in einer Gehäuseöffnung 17 der Komponentengehäuse-Bodenwand 12' eine Druckausgleichs-Membran 18 vorgesehen, die von einem Membrankörper 18' gebildet wird, der gasdurchlässig und wasserdampf-durchlässig ist.Within the component housing 12 there is a solid-free gas volume 13 which is formed by air. For pressure equalization between the interior of the component housing 12 and its outside, a pressure equalization membrane 18 is provided in a housing opening 17 of the component housing bottom wall 12', which is formed by a membrane body 18' which is gas-permeable and water vapor-permeable.

In einer Komponentengehäuse-Vertikalwand 12" sitzt in einer entsprechenden Gehäuseöffnung 23 ein Magnetokalorik-Körper 24, der ein magnetisch schaltbares Magnetokalorik-Kühlelement 22 bildet. Dem Magnetokalorik-Kühlelement 22 bzw. Magnetokalorik-Körper 24 ist ein Magnetfeld-Generator 25 räumlich und funktional zugeordnet, der bedarfsweise ein den Magnetokalorik-Körper 24 durchdringendes Magnetfeld generieren kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Magnetfeld-Generator 25 als Elektromagnet ausgebildet. Grundsätzlich kann der Magnetfeld-Generator jedoch auch als beweglicher Permanentmagnet ausgebildet sein, der zwischen einer Aktivierungsposition und einer Nicht-Aktivierungsposition bewegt werden kann. Zur Steuerung des Magnetokalorik-Kühlelements 22 ist eine Magnetfeld-Generator-Steuereinrichtung 40 vorgesehen, die den Magnetfeld-Generator 25 steuert. Im vorliegenden Fall schaltet die Magnetfeld-Generator-Steuereinrichtung 40 das Ein- und Ausschalten des elektromagnetischen Magnetfeld-Generators 25, beispielsweise abhängig vom Messwert eines Luftfeuchtigkeits-Sensors.A magnetocaloric body 24, which forms a magnetically switchable magnetocaloric cooling element 22, is seated in a corresponding housing opening 23 in a vertical wall 12" of a component housing. A magnetic field generator 25 is spatially and functionally assigned to the magnetocaloric cooling element 22 or magnetocaloric body 24 , which, if necessary, can generate a magnetic field that penetrates the magnetocaloric body 24. In the present exemplary embodiment, the magnetic field generator 25 is designed as an electromagnet. In principle, however, the magnetic field generator can also be designed as a movable permanent magnet that moves between an activation position and a non-activation position A magnetic field generator control device 40, which controls the magnetic field generator 25, is provided to control the magnetocaloric cooling element 22. In the present case, the magnetic field generator control device 40 switches the electromagnetic Ma gnetfeld generator 25, for example depending on the measured value of a humidity sensor.

Der Magnetokalorik-Körper 24 weist eine proximale Kondensierungsseite 24" auf, die zur Gehäuseinnenseite orientiert ist, und weist eine distale Wärmeabfuhrseite 24' auf, die zur Außenseite gerichtet ist. An der Wärmeabfuhrseite 24' ist eine Wärmeabfuhr-Anordnung 26 angeordnet, die beispielsweise als einfache Wasserkühlung ausgebildet sein kann und dem effektiven Wärmeabtransport der Wärme von der Wärmeabfuhrseite 24' des Magnetokalorik-Körpers 24 dient. An der Kondensierungsseite 24" des Magnetokalorik-Körpers 24 ist eine mehrrippige Kühlrippen-Anordnung 28 vorgesehen, die aus mehreren nach schräg unten geneigten Kühlrippen besteht. An den gekühlten Kühlrippen sammelt sich gegebenenfalls Kondensat, das nach unten von den Kühlrippen abtropft und in einem Kondensat-Sammelbehälter 30 gesammelt wird, der vertikal ausgerichtet mit und unterhalb der Kühlrippen-Anordnung 28 angeordnet ist. Von dem Kondensat-Sammelbehälter 30 aus läuft das flüssige Kondensat nach unten zu einem Kondensat-Auslass 32 oberhalb der Druckausgleichs-Membran 18, sodass das Kondensat von dem Kondensat-Auslass 32 auf die Druckausgleichs-Membran 18 tropft. Sobald sich durch die Erwärmung der Batterieelemente 14 auch das Gasvolumen 13 erwärmt, wird durch den nach außen gerichteten Gasstrom durch die Druckausgleichs-Membran 18 hindurch das dort gesammelte flüssige Kondensat zur Außenseite ausgetragen.The magnetocaloric body 24 has a proximal condensing side 24" which is oriented towards the inside of the housing and has a distal heat dissipation side 24' which is directed towards the outside simple water cooling and is used for effective heat dissipation of the heat from the heat dissipation side 24' of the magnetocaloric body 24. A multi-rib cooling fin arrangement 28 is provided on the condensation side 24" of the magnetocaloric body 24, which consists of several cooling fins inclined downwards consists. Condensate may collect on the cooled cooling fins and drip down from the cooling fins and is collected in a condensate collection tank 30 which is vertically aligned with and disposed below the cooling fin assembly 28 . From the condensate collecting tank 30 the liquid condensate runs down to a condensate outlet 32 above the pressure equalization membrane 18 so that the condensate drips from the condensate outlet 32 onto the pressure equalization membrane 18 . As soon as the gas volume 13 is also heated as a result of the heating of the battery elements 14, the liquid condensate collected there is discharged to the outside through the pressure-equalizing membrane 18 by the outwardly directed gas flow.

Die Batterieelemente 14 oder andere Bauteile innerhalb des Komponentengehäuses 12 sind mit einer Schutzbeschichtung beschichtet, die insbesondere bei hohen Temperaturen ausgasen bzw. als Kondensat austreten kann. Die Kühlrippen-Anordnung 28 weist eine Absorptionsbeschichtung zur verbesserten Absorption von gasförmigen beziehungsweise kondensatförmigen Substanzen der Schutzbeschichtungen auf.The battery elements 14 or other components within the component housing 12 are coated with a protective coating that can outgas or escape as condensate, particularly at high temperatures. The cooling rib arrangement 28 has an absorption coating for improved absorption of gaseous or condensate-like substances of the protective coatings.

Dem Kondensat-Sammelbehälter 30 ist eine Kondensat-Analyseanordnung 38 zugeordnet, die mindestens ein Analyt des in dem Sammelbehälter 30 gesammelten flüssigen Kondensats bestimmen kann. Die Analyseanordnung 38 ist über eine Signalleitung mit der Magnetfeld-Steuereinrichtung 40 verbunden, die wiederum über eine Signalverbindung mit einer elektronischen Auswertung außerhalb des Komponentengehäuses 12 verbunden ist. Durch die quantitative und/oder qualitative Bestimmung einer oder mehrerer Analyte des Kondensats kann frühzeitig eine Beschädigung bestimmter Bauteile der Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponente erkannt werden.A condensate analysis arrangement 38 is associated with the condensate collection container 30 and can determine at least one analyte of the liquid condensate collected in the collection container 30 . The analysis arrangement 38 is connected via a signal line to the magnetic field control device 40, which in turn is connected via a signal connection to an electronic evaluation system outside the component housing 12. By quantitatively and/or qualitatively determining one or more analytes of the condensate, damage to certain components of the motor vehicle high-voltage component can be detected at an early stage.

Das magnetisch schaltbare Magnetokalorik-Kühlelement 22 arbeitet als Wärmepumpe. Hierzu wird es zunächst durch Einschalten des Magnetfeld-Generators 25 auf eine um beispielsweise 10-20 K abgesenkte Eigentemperatur gebracht, sodass die Kondensationsseite 24" bzw. die Kühlrippen-Anordnung 28 die kälteste Fläche innerhalb des Komponentengehäuses 12 bildet. Hierdurch kondensiert die Feuchtigkeit des Gasvolumens an der Kühlrippen Anordnung, die in Form von Kondensat in dem Kondensat-Sammelbehälter 30 gesammelt wird und schließlich auf die Druckausgleichs-Membran 18 abtropft. Bei der nächsten Erwärmung des Gasvolumens 13 wird die auf der Druckausgleichs-Membran 18 gesammelte flüssige Feuchtigkeit aus dem Innern des Komponentengehäuses 12 ausgetragen. In regelmäßigen Abständen wird der Magnetfeld-Generator 25 abgeschaltet, sodass sich die Eigentemperatur des Magnetokalorik-Körpers 24 jedes Mal um 10-20 K erhöht. Nach dem Abschalten des Magnetfeld-Generators 25 wird die Wärme jeweils durch die Wärmeabfuhr-Anordnung 26 von der Wärmeabfuhrseite 24' abgeführt. Sobald der Magnetokalorik-Körper 24 auf diese Weise um beispielsweise 10 K abgekühlt wurde, wird der Magnetfeld-Generator 25 wieder aktiviert, sodass sich der Magnetokalorik-Körper 24 schlagartig wieder um 10-20 K abkühlt.The magnetically switchable magnetocaloric cooling element 22 works as a heat pump. For this purpose, it is first brought to an inherent temperature lowered by 10-20 K, for example, by switching on the magnetic field generator 25, so that the condensation side 24" or the cooling fin arrangement 28 forms the coldest surface within the component housing 12. As a result, the moisture in the gas volume condenses on the cooling fin arrangement, which is collected in the form of condensate in the condensate collection tank 30 and finally drips onto the pressure equalization membrane 18. When the gas volume 13 is next heated, the liquid moisture collected on the pressure equalization membrane 18 is removed from the interior of the component housing 12. The magnetic field generator 25 is switched off at regular intervals, so that the inherent temperature of the magnetocaloric body 24 each time increases by 10-20 K. After the magnetic field generator 25 is switched off, the heat is dissipated by the heat dissipation arrangement 26 dissipated from the heat dissipation side 24 '.As soon as the Magn If the magnetocaloric body 24 has been cooled by, for example, 10 K in this way, the magnetic field generator 25 is activated again, so that the magnetocaloric body 24 suddenly cools down again by 10-20 K.

Auf diese Weise ist eine einfache aktive Kondensationsanordnung 20 geschaffen, die eine hohe Lebensdauer und einen ökonomischen Dauerbetrieb erlaubt.In this way, a simple active condensation arrangement 20 is created, which allows a long service life and economical continuous operation.

Claims (9)

Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponente (10) mit einem fluiddichten Komponentengehäuse (12), das ein Gasvolumen (13) umschließt und das in einer Gehäuseöffnung (17) eine gasdurchlässige Druckausgleichs-Membran (18) aufweist, und einer aktiven Kondensationsanordnung (20) zur Entfeuchtung der Luft des Gasvolumens (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationsanordnung (20) ein magnetisch schaltbares Magnetokalorik-Kühlelement (22) mit einem Magnetokalorik-Körper (24), einem Magnetfeld-Generator (25) und eine Magnetfeld-Generator-Steuereinrichtung (40) aufweist, die das Ein- und Ausschalten des Magnetfeld-Generators (25) steuert.Motor vehicle high-voltage component (10) with a fluid-tight component housing (12) which encloses a gas volume (13) and which has a gas-permeable pressure equalization membrane (18) in a housing opening (17), and an active condensation arrangement (20) for dehumidification of the air of the gas volume (13), characterized in that the condensation arrangement (20) has a magnetically switchable magnetocaloric cooling element (22) with a magnetocaloric body (24), a magnetic field generator (25) and a magnetic field generator control device ( 40) which controls the switching on and off of the magnetic field generator (25). Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponente (10) nach Anspruch 1, wobei der Magnetokalorik-Körper (24) in einer zweiten Gehäuseöffnung (23) des fluiddichten Komponentengehäuses (12) sitzt und eine distale Wärmeabfuhrseite (24') und eine proximale Kondensierungsseite (24") aufweist.Motor vehicle high-voltage component (10) after claim 1 , wherein the magnetocaloric body (24) is seated in a second housing opening (23) of the fluid-tight component housing (12) and has a distal heat dissipation side (24') and a proximal condensation side (24"). Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponente (10) nach Anspruch 2, wobei an einer Wärmeabfuhrseite (24') des Magnetokalorik-Körpers (24) eine Wärmeabfuhr-Anordnung (26) angeordnet ist.Motor vehicle high-voltage component (10) after claim 2 , A heat dissipation arrangement (26) being arranged on a heat dissipation side (24') of the magnetocaloric body (24). Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponente (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei an einer Kondensierungsseite (24") des Magnetokalorik-Körpers (24) eine Kühlrippen-Anordnung (28) vorgesehen ist.Motor vehicle high-voltage component (10) according to one of the preceding claims, wherein a cooling fin arrangement (28) is provided on a condensation side (24") of the magnetocaloric body (24). Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponente (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei unterhalb des Magnetokalorik-Körpers (24) ein Kondensat-Sammelbehälter (30) angeordnet ist, in dem die an dem Magnetokalorik-Körper (24) oder der Kühlrippen-Anordnung (28) kondensierte Flüssigkeit gesammelt wird.Motor vehicle high-voltage component (10) according to one of the preceding claims, wherein a condensate collecting container (30) is arranged below the magnetocaloric body (24), in which the magnetocaloric body (24) or the cooling fin arrangement ( 28) condensed liquid is collected. Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponente (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei oberhalb der Druckausgleichs-Membran (18) ein Kondensat-Auslass (32) angeordnet ist, über den gesammeltes Kondensat auf die Druckausgleichs-Membran (18) appliziert wird.Motor vehicle high-voltage component (10) according to one of the preceding claims, wherein a condensate outlet (32) is arranged above the pressure-equalizing membrane (18) and is applied via the collected condensate to the pressure-equalizing membrane (18). Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponente (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Kondensat-Analyseanordnung (38) vorgesehen ist, die mindestens einen Analyt des Kondensats bestimmt.Motor vehicle high-voltage component (10) according to one of the preceding claims, wherein a condensate analysis arrangement (38) is provided which determines at least one analyte of the condensate. Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponente (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Druckausgleichs-Membran (18) in einer Bodenwand (12') des Komponentengehäuses (12) angeordnet ist.Motor vehicle high-voltage component (10) according to one of the preceding claims, wherein the pressure equalization membrane (18) is arranged in a bottom wall (12') of the component housing (12). Kraftfahrzeug-Hochvolt-Komponente (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei innerhalb des Komponentengehäuses (12) eine Vielzahl an Batterieelementen (14) angeordnet ist.Motor vehicle high-voltage component (10) according to one of the preceding claims, wherein a plurality of battery elements (14) are arranged within the component housing (12).
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