JP2009534811A

JP2009534811A - エネルギ蓄積装置用熱交換器

Info

Publication number: JP2009534811A
Application number: JP2009508098A
Authority: JP
Inventors: アクセルルードルフ，; ネフツアトギユーネル，
Original assignee: テミツク・オートモテイーベ・エレクトリツク・モータース・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング
Priority date: 2006-04-19
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2009-09-24
Also published as: CN101385187A; US20090075158A1; US8105708B2; DE112006003706A5; EP2018679A1; EP2018679B1; WO2007118437A1; KR101379830B1; DE502006006740D1; KR20080110733A; CN101385187B

Abstract

本発明は、少なくとも１つのエネルギ蓄積素子（２）から成るエネルギ蓄積装置（３）用の熱交換器（１）であって、熱交換器（１）がエネルギ蓄積装置（３）の少なくとも１つのエネルギ蓄積素子（２）と熱伝導接続され、エネルギ蓄積装置（３）がハウジング（４）により包囲され、エネルギ蓄積素子（２）が、周囲へガスを放出するための少なくとも１つの安全破裂開口（５）を持っているものに関する。熱交換器（１）が少なくとも一部に少なくとも１つのハウジング面を形成し、熱交換器（１）が複数の穴（６）を持ち、これらの穴（６）を介してエネルギ蓄積素子（２）の安全破裂開口（５）がハウジング周囲と接続されている。

Description

本発明は、車両なるべくハイブリッドで作動せしめられる車両に組込まれているエネルギ蓄積装置用熱交換器に関する。

電気機械は一般に始動電動機／発電機としてかつ／又は電気駆動装置として構成されている。それは発電機として、制動エネルギの回収を可能にし、即ち車両の運動エネルギが発電機により電気エネルギに変換されて蓄積される。始動電動機の機能は内燃機関の始動を可能にする。付加的な駆動装置としての電気機械の使用は、例えば車両を加速するため又は車両を純電気的に駆動するために、付加的なトルクの発生を可能にする。更にハイブリッド車両は、エネルギの流れを制御する少なくとも１つの電子装置及びエネルギ蓄積装置を持っている。

エネルギ蓄積装置は、エネルギ蓄積素子及び別の電子装置構成要素の直列接続から成っている。エネルギ蓄積素子は、通常制御電子装置と共に車両内の閉じたハウジングに設けられる。場合によってはエネルギ蓄積素子から出るガスを導出するために、ハウジングは所定の開口又は漏れ個所を備えている。ハイブリッド駆動装置にある電動機械の大きい出力により、特にエネルギ蓄積装置に、導出すべき大きい損失熱が生じて、エネルギ蓄積素子の間に取付けられている熱交換器を介して適当に外部へ送られ、かつ／又は周りを流れる空気により導出される。

このような構成における欠点は、特に乗客室外にエネルギ蓄積を取付ける際、故障の場合エネルギ蓄積素子から出るガスの導出が困難なことである。なぜならば、一方では、汚物及び湿気をエネルギ蓄積素子から遠ざけるため、ハウジングの密閉性に対して高度の要求が課され、他方では、ガス導出及び／又は場合によっては生じる凝縮水の導出のため、ハウジングがある程度の非密閉性を持っていなければならない。要求される密閉性は、望ましくないガス又は液体の必要な導出に矛盾する。別の欠点は、例えばドイツ連邦共和国実用新案第９０１１８９３号に示されているように、損失熱の導出のため、エネルギ蓄積素子の間に熱交換器を今まで通常のように設けることである。このような配置によってエネルギ蓄積装置の体積が増大するが、このことは、ますます不足する場所のため、特に自動車に組込む際望ましくない。しかしこれらの熱交換器をなくすこと、及び周りを流れる空気のみによる冷却は、エネルギ蓄積素子の大きい損失熱及びこのために不足する冷却空気のため、問題にならない。

本発明の課題は、従来技術の上記の欠点を回避し、こじんまりしたエネルギ蓄積装置を利用可能にし、エネルギ蓄積装置のハウジングが、客室外に設けるために必要となる密閉性を実現し、同時に故障の場合生じるガス及び／又は液体を外部へ導出するのを可能にすることである。

本発明による解決策は、熱交換器が少なくとも１つのハウジング面の少なくとも一部を形成し、熱交換器が複数の穴を持ち、これらの穴を介してエネルギ蓄積素子の安全破裂開口がハウジング周囲と接続されているようにしている。

本発明による解決策によって、部品を少なくしながら、ハウジングの複数の機能を統合することによって熱交換器の機能が更に拡大される。

熱交換器はハウジングの保持部分として構成され、それにより一方では１つのハウジング壁が節約され、他方ではハウジング内部に設けられる熱交換器をなくすことができる。これはエネルギ蓄積装置の部品の減少及び一層こじんまりした構造に寄与する。なぜならば、エネルギ蓄積素子の間の空間に設けられる熱交換器をなくすことによって、エネルギ蓄積素子を一層密接して配置できるからである。更に組立て費用が減少する。

熱交換器にある穴は、場合によってはエネルギ蓄積素子の安全破裂開口から逃げるガスを周囲へ導出するのを可能にする。エネルギ蓄積素子の安全破裂開口が開くと、流出するガスは熱交換器にある穴を通って適当に外部へ導出される。これは、蓄積装置の内部における爆発の危険がある制御できない正圧、及び付加的に取付けられる電子装置の損傷を防止する。この理由からハウジングを完全に密閉し、それによりハウジングへ侵入する汚物又は液体によってエネルギ蓄積素子又は電子装置が汚れる危険を更に少なくすることができる。従来技術において普通の所定の開口又は非密閉性をなくすことができる。

エネルギ蓄積素子が熱交換器に取付けられているのがよく、それにより熱交換器がエネルギ蓄積素子から出る放射熱を吸収するだけでなく、エネルギ蓄積素子から熱交換器への直接の熱伝達が行われる。エネルギ蓄積素子の取付けは、例えば熱交換器に取付けられるハウジングへの埋込みによって間接に行うか、又はなるべく大きい熱伝導率を持ちかつ／又は電気的に絶縁を行う封止用コンパウンドによっても行うことができる。

好ましい実施形態では、安全破裂開口がエネルギ蓄積素子の軸線方向端部に設けられ、安全破裂開口が熱交換器の穴の所にあるように、エネルギ蓄積素子が熱交換器に取付けられている。それによりエネルギ蓄積素子から出るガスが安全破裂開口から直接周囲へ放出され、これらのガスをまずハウジングの内部で接続ホース又は接続管により外部へ導く必要がない。これにより組立て費用及び故障し易さが少なくなる。

穴はエネルギ蓄積素子の直径よりなるべく小さいので、安全破裂開口を備えたエネルギ蓄積素子の軸線方向端部のみが周囲に接続されている。エネルギ蓄積素子の表面と熱交換器との間の密閉は、（内部からであっても外部からであっても）周囲の空気が穴を通ってハウジングの内部へ達することはないようにする。

エネルギ蓄積装置のエネルギの流れを制御する電子装置モジュールは、エネルギ蓄積素子と類似な周囲条件、即ちできるだけ僅かな汚れ及びできるだけ大きい放熱を必要とするので、これを同様にハウジング内に設けて、熱交換器と接続することが提案される。

更にエネルギ蓄積素子を完全に封止用コンパウンドに埋込むことができる。これは、エネルギ蓄積素子の最も冷たい個所が熱交換器に接続される素子の底である、という利点を持っている。凝縮水が常に最も冷たい個所に形成されるので、それにより露点即ち空気中の水が凝縮する温度範囲が、素子の底の方へ、なるべく穴を介して周囲と接続されている範囲へ移される。この範囲は敏感な電子装置から遠い方にあるので、電子装置が凝縮水から保護される。

熱交換器の冷媒は、熱交換器を通って流れる冷却液であるのがよい。冷媒として空気も問題になるが、熱の吸収が少ないため大きい損失熱に対してはあまり適していない。既に従来技術において使用されているように膨張するガス又は液体による冷却も、本発明による熱交換器で可能である。しかしその実現は純粋な液体冷却より費用がかかるので、液体冷却が好ましい。

本発明のそれ以外の特徴、利点及び有利な構成は、添付図面による発明の以下の説明から明らかになる。

図１は本発明による熱交換器３上におけるエネルギ蓄積素子２の配置を示す。エネルギ蓄積素子２は熱交換器１上に取付けられ、これと伝熱接続されている。取付けは、電極８から遠い方にあって安全破裂開口５（図２）を持つ側において行われる。取付けを援助するため、熱交換器１は切欠き９を持つことができ、この切欠き９へエネルギ蓄積素子２をはめることができる。これは、エネルギ蓄積素子２を図２に示す穴６へ少なくとも部分的に押込むことができるまで行われる。エネルギ蓄積素子２は非常に密接して設けることができる。なぜならば、これらの間にある熱交換器をなくすことができるからである。熱交換器１は冷媒を導入しかつ導出するための入口１０及び出口１１を持ち、この冷媒がエネルギ蓄積素子２から熱交換器１へ伝達される熱を導出する。

図２は、図１において説明した装置を下から見たものを示すので、熱交換器１にある穴６が見える。ここでよくわかるように、エネルギ蓄積素子２の安全破裂開口５は、穴６のすぐ上にあるので、安全破裂開口５は周囲と直接に接触している。エネルギ蓄積素子２のガス発生の場合その安全破裂開口５が開かれ、ガスを直接周囲空気へ導出し、極端な場合爆発に至る正圧がハウジング４の内部に生じることはない。穴６を経て周囲空気がハウジング４（図４参照）の内部へ達することのないようにするため（図４参照）、エネルギ蓄積素子２は、穴６より大きい直径を持ち、穴６がエネルギ蓄積素子２により覆われるように、位置せしめられている。密閉を完全にするため、外側又は内側から、接合コンパウンド又は密封片をエネルギ蓄積素子の周囲の周りに設けることができる。接合コンパウンドは同時に封止用コンパウンドによっても形成でき、それによりエネルギ蓄積素子２が熱交換器１上に取付けられる。

図３では、エネルギ蓄積装置３の横に、なお１つの電子装置モジュール７が熱交換器１上に設けられ、それによりエネルギ蓄積装置３のエネルギの流れを制御する電子装置モジュール７とエネルギ蓄積装置３との接続部が非常に短くされ、それにより電磁協調性のために役立つ。

図４には、自動車において使用されるようなエネルギ蓄積装置モジュール全体が示されている。ハウジング４は電子装置モジュール７及びエネルギ蓄積装置３を覆い、例えばねじ止め、かしめ、溶接又は接着のような通常の結合技術により熱交換器１に取付けられる。ここでよくわかるように、熱交換器１は実際上ハウジング４の１つの面を形成し、ハウジングとしても構成されている。敏感な電子装置を電磁界に対して保護するため、熱交換器１の外側に、穴６の上に微小な打抜き穴を持つ板１２が取付けられている。この板は同時に熱遮蔽としても役立つ。

本発明による熱交換器上にあるエネルギ蓄積素子の装置を示す。図１による装置を熱交換器にある穴と共に示す。電子装置モジュールを持つ装置を示す。閉鎖されたエネルギ蓄積装置を示す。

符号の説明

１熱交換器
２エネルギ蓄積素子
３エネルギ蓄積装置
４ハウジング
５安全破裂開口
６穴
７電子装置モジュール
８電極
９切欠き
１０入口
１１出口
１２板

Claims

少なくとも１つのエネルギ蓄積素子（２）から成るエネルギ蓄積装置（３）用の熱交換器（１）であって、熱交換器（１）がエネルギ蓄積装置（３）の少なくとも１つのエネルギ蓄積素子（２）と熱伝導接続され、エネルギ蓄積装置（３）がハウジング（４）により包囲され、エネルギ蓄積素子（２）が、周囲へガスを放出するための少なくとも１つの安全破裂開口（５）を持っているものにおいて、
熱交換器（１）が少なくとも一部に少なくとも１つのハウジング面を形成し、熱交換器（１）が複数の穴（６）を持ち、これらの穴（６）を介してエネルギ蓄積素子（２）の安全破裂開口（５）がハウジング周囲と接続されている
ことを特徴とする、熱交換器。
エネルギ蓄積素子（２）が熱交換器（１）に取付けられていることを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。
エネルギ蓄積素子（２）の取付けが、熱伝導率を改善する封止用コンパウンドにより行われることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
エネルギ蓄積素子（２）の取付が電気絶縁する封止用コンパウンドにより行われることを特徴とする請求項２または３に記載の熱交換器。
安全破裂開口（５）が熱交換器（１）の穴（６）の所にあることを特徴とする請求項１〜４の１つに記載の熱交換器。
ハウジング（４）の内部空間が熱交換器（１）の穴（６）に対して密閉されていることを特徴とする請求項１〜５の１つに記載の熱交換器。
熱交換器が少なくとも１つの電子装置モジュール（７）に伝熱接続されていることを特徴とする請求１〜６の１つ２に記載の熱交換器。
電子装置モジュール（７）がハウジング（４）の内部で熱交換器（１）に取付けられていることを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。
冷媒として空気又は膨張するガス又は液体又はその組合わせが使用されることを特徴とする請求項１〜８の１つに記載の熱交換器。