WO2010020228A1 - Gehäuse für elektrische bauelemente für ein gepanzertes fahrzeug, insbesondere kampffahrzeug - Google Patents

Gehäuse für elektrische bauelemente für ein gepanzertes fahrzeug, insbesondere kampffahrzeug Download PDF

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Reinhard Hahn
Michael Fehr
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Krauss-Maffei Wegmann Gmbh & Co. Kg
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    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20845—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for automotive electronic casings
    • H05K7/20854—Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure

Definitions

  • the invention relates to a housing for electrical components, in particular capacitor elements, for an armored vehicle, in particular combat vehicle.
  • Electrical components such as capacitor elements, are usually arranged in a housing in order to protect them from external influences. In particular, protection against overheating must be ensured. be ensured, since heat can lead to a functional failure or even destruction of the electrical components.
  • capacitor elements for example double-layer capacitors, which are also called ultra-caps or super-caps, as buffer storage for energy.
  • the capacitor elements and thus the housing should be arranged as close to the power electronics of the vehicle, creating a heat problem arises because a power electronics usually represents a heat source.
  • the problem also occurs that the vehicles should be used over a wide temperature range in different regions of the country, so that the housing must be designed accordingly.
  • the invention has the object to design a housing of the type mentioned in such a way that it can be used on vehicles that have a limited space and are designed for a wide temperature range.
  • a basic idea of the invention is to design the housing such that it can be inserted into a vehicle outer recess.
  • a vehicle outer recess a recess of the vehicle outer skin, for example, the vehicle roof or the vehicle side wall, understood.
  • the housing used forms part of the vehicle outer skin, the housing comprises a lid which is ballistically protected, in which case it has, in particular, an armor plate, preferably of armored steel.
  • the cover In order to prevent heating of the electrical components in the housing by sunlight, the cover also has a heat protection.
  • the housing is also above a heat source, such as a power electronics can be arranged, and the bottom of the housing is provided with a thermal insulation.
  • the thermal insulation of the lid and / or the thermal insulation of the floor preferably comprise a thermal insulation material, in particular a thermal insulation mat.
  • the thermal insulation of the cover may comprise a solar reflective element, which has a high reflectance of solar radiation.
  • a heat insulation mat can be arranged under the solar reflection element.
  • an air gap can be provided between the ballistic armor and the solar reflective element.
  • the housing has at least two chambers which are hermetically sealed against each other and electrically connected to a cable feedthrough.
  • at least one capacitor element preferably a double-layer capacitor
  • the control electronics for the capacitor element can be arranged in a chamber.
  • an electrical feedthrough can be arranged, which is preferably provided with a bottom-side plug connection, so that the control electronics can be connected to elements in the vehicle interior. Due to the airtightness of the chambers, it is possible here to perform the second chamber encapsulated and to provide only the first chamber with a removable and airtight to be applied lid.
  • the housing preferably has mounting means in order to mount it on the vehicle in the outer vehicle recess.
  • the mounting means in this case comprise a mounting flange, so that the preferably trough-shaped housing via the mounting flange in a simple manner connectable to the vehicle, preferably screwed.
  • heat insulation in particular heat insulation mats can also be arranged on the side surfaces of the housing.
  • the invention also encompasses an armored vehicle, in particular combat vehicle, with an already described housing inserted in a vehicle outer recess, in particular in a vehicle roof recess.
  • This housing can be arranged above a heat source, in particular a power electronics. This makes it possible to place the electrical components, in particular the capacitor elements, as close as possible in the field of power electronics and at the same time before heating from the inside and Protected from the outside and from shelling.
  • the cover-like housing can replace the cover exchangeable.
  • the housing is inserted into a recess of a gun turret of the vehicle.
  • FIG. 1 shows a housing with electrical components in a perspective view with partially hidden elements.
  • FIG. 2 shows the housing of a vehicle according to FIG. 1 in a cross section;
  • FIG. and FIG. 3 shows the tower of a combat vehicle with a housing according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a housing 1, which can be inserted into a vehicle outer recess of a tower 40 of a combat vehicle shown in FIG. 3.
  • the housing consists of a housing pan 2, on which a mounting lid 3 is fixedly mounted with a mounting flange.
  • the housing 1 further comprises a lid 4 comprising an armor plate of armored steel, which can be screwed to the mounting cover 3 via holes 18.
  • the housing 1 comprises two chambers 12 and 13, wherein in the first chamber 12 a plurality of double-layer capacitors designed capacitor elements 8 are arranged, which is arranged with a disposed in the second chamber 13 control electronics 9, which is arranged on a circuit board 10 via two cable bushings 19 electrically connected are, wherein the chambers 12 and 13 are sealed by a partition wall 23 airtight to each other.
  • the capacitor elements 8 are installed vibration-damped in the housing pan 2.
  • insulating mats 14 and 15 are arranged below the bottom 11 of the tub 2 of the housing 1 .
  • the side walls 17 of the tub 2 are provided with a mat heat insulation.
  • a heat shield consisting of a solar reflective element 6 and a heat insulating mat 5 disposed immediately below, arranged.
  • the thermal insulation mat 5 and the solar reflection element 6 are connected via spacers 7 with the cover 4, wherein between the heat insulation mat 5 and the armored cover 4, an air gap 22 is present.
  • the floor below the board 10 is provided with an electrical feedthrough, wherein on the underside of the floor a not shown plug connection is arranged, so that the control electronics 9 can be connected to elements in the vehicle interior.
  • FIG. 2 shows a detail of the tower roof, which has a vehicle outer recess with a recess edge 30, into which the housing 1 is inserted, so that the housing closes off the outer recess of the vehicle and the cavity underneath.
  • a power electronics 20 is arranged with associated terminals 21, which represents a heat source in operation due to the heat loss.
  • the housing 1 ' is screwed on the mounting cover 3 by means of the holes 16 at the edge 30 of the vehicle outer recess.
  • the floor 11 ' is designed as double-walled, wherein a heat-insulating material is arranged in the resulting intermediate space 14'.
  • the housing 1 with the electrical components can also be installed as a retrofit kit in existing vehicles with an existing exterior vehicle recess and sufficient installation space below the vehicle exterior recess. This is particularly advantageous in the case of double-layer capacitors, since they are used only as an energy buffer memory in the recent past, so that a simple retrofitting of older vehicles is possible by the invention.

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Abstract

Gehäuse für elektrische Bauelemente (8, 9), insbesondere Kondensatorelemente (8), für ein Fahrzeug, insbesondere Kampffahrzeug, wobei es in eine Fahrzeugaußenausnehmung (30) einsetzbar ist und wobei es einen ballistisch gepanzerten Deckel (4) mit einer Wärmedämmung (5, 6, 22) und einen Boden (11) mit einer Wärmedämmung (14, 15) aufweist sowie ein Fahrzeug mit solch einem Gehäuse.

Description

Gehäuse für elektrische Bauelemente für ein gepanzertes Fahrzeug, insbesondere Kampffahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für elektrische Bauelemente, insbesondere Kondensatorelemente, für ein gepanzertes Fahrzeug, insbesondere Kampffahrzeug.
Elektrische Bauelemente, wie Kondensatorelemente, werden in der Regel in einem Gehäuse angeordnet, um sie vor äußeren Einflüssen zu schützen. Hierbei muss insbesondere ein Schutz gegen Überhitzen ge- währleistet sein, da Wärme zu einem Funktionsversagen oder sogar zu einer Zerstörung der elektrischen Bauelemente führen kann.
Bei einem Fahrzeug, insbesondere Kampffahrzeug, ist der zur Verfü- gung stehende Bauraum stark beschränkt, wobei durch die stetige Zunahme der elektrischen Bauelemente bei modernen Fahrzeugsystemen dieses Problem noch vergrößert wird.
Es ist bekannt, Kondensatorelemente, beispielsweise Doppelschicht- Kondensatoren, die auch Ultra-Caps oder Super-Caps genannt werden, als Pufferspeicher für Energie einzusetzen. Um elektrische Leitungslängen zu reduzieren, sollten die Kondensatorelemente und somit auch das Gehäuse möglichst nahe an der Leistungselektronik des Fahrzeugs angeordnet werden, wodurch eine Wärmeproblematik entsteht, da eine Leistungselektronik in der Regel eine Wärmequelle darstellt. Bei Fahrzeugen, insbesondere Kampf fahrzeugen, tritt zudem das Problem hinzu, dass die Fahrzeuge über einen großen Temperaturbereich in verschiedenen Länderregionen einsetzbar sein sollen, so dass auch das Gehäuse dementsprechend ausgelegt sein muss.
Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Gehäuse der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass es an Fahrzeugen, die einen begrenzten Bauraum aufweisen und für einen großen Temperaturbereich ausgelegt sind, verwendet werden kann.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil der abhängigen Ansprüche. Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, das Gehäuse derart auszugestalten, dass es in eine Fahrzeugaußenausnehmung einsetzbar ist. Als Fahrzeugaußenausnehmung im Sinne der Erfindung wird eine Ausnehmung der Fahrzeugaußenhaut, beispielsweise des Fahrzeugdaches oder der Fahrzeugseitenwand, verstanden. Da das eingesetzte Gehäuse einen Teil der Fahrzeugaußenhaut darstellt, umfasst das Gehäuse einen Deckel, welcher ballistisch geschützt ist, wobei er hierzu insbesondere eine Panzerplatte vorzugsweise aus Panzerstahl aufweist. Um ein Aufheizen der elektrischen Bauelemente im Gehäuse durch Sonneneinstrahlung zu vermeiden, weist der Deckel zudem einen Wärmeschutz auf. Damit das Gehäuse zudem oberhalb einer Wärmequelle, wie beispielsweise einer Leistungselektronik anordbar ist, ist auch der Boden des Gehäuses mit einer Wärmedämmung versehen. Der Wärmeschutz des Deckels und/oder die Wärmedämmung des Bodens umfassen bevorzugt ein Wärmedämm-Material, insbesondere eine Wärmedämmstoffmatte.
Um die Wirkung der Sonneneinstrahlung zu vermindern, kann der Wärmeschutz des Deckels ein Sonnenreflexionselement umfassen, welches einen hohen Reflexionsgrad der Sonneneinstrahlung aufweist. Um eine Abstrahlung des aufgewärmten Sonnenreflexionselementes in Richtung der elektrischen Bauelemente zu vermeiden, kann unter dem Sonnenreflexionselement eine Wärmedämmstoffmatte angeordnet sein. Um zudem eine Luftzirkulation zu ermöglichen, kann zwischen der ballistischen Panzerung und dem Sonnenreflexionselement ein Luftspalt vorgesehen werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist das Gehäuse mindestens zwei Kammern auf, die luftdicht gegeneinander abge- schlössen und mit einer Kabeldurchführung elektrisch verbunden sind. Hierbei kann in einer Kammer mindestens ein Kondensatorelement, vorzugsweise ein Doppelschicht-Kondensator, und in der anderen Kammer die Steuerelektronik für das Kondensatorelement angeordnet werden. Zudem kann insbesondere im Boden der zweiten Kammer ei- ne elektrische Durchführung angeordnet werden, die vorzugsweise mit einem unterseitigen Steckeranschluss versehen ist, so dass die Steuerelektronik mit Elementen im Fahrzeuginnenraum verbindbar ist. Durch die Luftdichtheit der Kammern ist es hierbei möglich, die zweite Kammer gekapselt auszuführen und nur die erste Kammer mit einem abnehmbaren und luftdicht aufzubringenden Deckel zu versehen.
Bevorzugt weist das Gehäuse Montagemittel auf, um es am Fahrzeug in der Fahrzeugaußenausnehmung zu montieren. Besonders bevorzugt umfassen die Montagemittel hierbei einen Montageflansch, so dass das vorzugsweise wannenförmig ausgestaltete Gehäuse über den Montageflansch in einfacher Weise mit dem Fahrzeug verbindbar, vorzugsweise verschraubbar ist.
Um die Wirkung gegenüber Überhitzung noch zu verbessern, können auch an den Seitenflächen des Gehäuses Wärmedämmungen, insbesondere Wärmedämmstoff matten, angeordnet werden.
Die Erfindung umfasst auch ein gepanzertes Fahrzeug, insbesondere Kampffahrzeug, mit einem in eine Fahrzeugaußenausnehmung, insbe- sondere in eine Fahrzeugdachausnehmung, eingesetztem bereits beschriebenen Gehäuse. Dieses Gehäuse kann oberhalb einer Wärmequelle, insbesondere einer Leistungselektronik, angeordnet sein. Hierdurch ist es möglich, die elektrischen Bauelemente, insbesondere die Kondensatorelemente, so nah wie möglich im Bereich der Leistungs- elektronik zu platzieren und gleichzeitig vor Erwärmung von innen und von außen sowie vor Beschuss zu schützen. Zudem existiert bei bekannten Fahrzeugen oftmals ein durch einen Deckel abgeschlossener Freiraum zwischen Leistungselektronik und Fahrzeugaußenhaut, welcher durch das Gehäuse nutzbar ist. Das deckelartige Gehäuse kann hierbei den Deckel austauschbar ersetzen. Bevorzugt ist das Gehäuse in eine Ausnehmung eines Geschützturms des Fahrzeugs eingesetzt.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 3 beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein Gehäuse mit elektrischen Bauelementen in einer perspektivischen Darstellung mit teilweise ausgeblendeten Elementen; Fig. 2 das an einem Fahrzeug angeordnete Gehäuse nach Fig. 1 in einem Querschnitt; und Fig. 3 den Turm eines Kampffahrzeugs mit einem Gehäuse nach Fig. 1.
Die Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein Gehäuse 1 , welches in eine Fahrzeugaußenausnehmung eines in Fig. 3 dargestell- ten Turmes 40 eines Kampffahrzeugs einsetzbar ist. Das Gehäuse besteht aus einer Gehäusewanne 2, auf welcher ein Montagedeckel 3 mit einem Montageflansch fest angeordnet ist. Das Gehäuse 1 weist ferner einen Deckel 4 umfassend eine Panzerplatte aus Panzerstahl auf, welcher mit dem Montagedeckel 3 über Bohrungen 18 verschraubbar ist.
Das Gehäuse 1 umfasst zwei Kammern 12 und 13, wobei in der ersten Kammer 12 mehrere als Doppelschicht-Kondensatoren ausgeführte Kondensatorelemente 8 angeordnet sind, die mit einer in der zweiten Kammer 13 angeordneten Steuerelektronik 9, die auf einer Platine 10 angeordnet ist, über zwei Kabeldurchführungen 19 elektrisch verbun- den sind, wobei die Kammern 12 und 13 mittels einer Trennwand 23 luftdicht gegeneinander abgeschlossen sind. Die Kondensatorelemente 8 sind in der Gehäusewanne 2 schwingungsgedämpft eingebaut.
Unterhalb des Bodens 11 der Wanne 2 des Gehäuses 1 sind Dämmstoffmatten 14 und 15 angeordnet. Zur Erhöhung des Schutzes gegen Wärme sind zudem auch die Seitenwände 17 der Wanne 2 mit einer Wärmedämmstoff matte versehen.
Oberhalb des gepanzerten Deckels 4 ist ein Wärmeschutz, bestehend aus einem Sonnenreflexionselement 6 und einer unmittelbar darunter angeordneten Wärmedämmstoffmatte 5, angeordnet. Die Wärmedämmstoffmatte 5 und das Sonnenreflexionselement 6 sind über Abstandshalter 7 mit dem Deckel 4 verbunden, wobei zwischen der Wärmedämmstoffmatte 5 und dem gepanzerten Deckel 4 ein Luftspalt 22 vorliegt.
Der Boden unterhalb der Platine 10 ist mit einer elektrischen Durchführung versehen, wobei auf der Unterseite des Bodens ein nicht dar- gestellter Steckeranschluss angeordnet ist, so dass die Steuerelektronik 9 mit Elementen im Fahrzeuginnenraum verbindbar ist.
Die Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt des Turmdaches, welches eine Fahr- zeugaußenausnehmung mit einem Ausnehmungsrand 30 aufweist, in welche das Gehäuse 1 eingesetzt ist, so dass das Gehäuse die Fahr- zeugaußenausnehmung und den darunter befindlichen Hohlraum dek- kelartig verschließt. Unterhalb des Randes 30 ist eine Leistungselektronik 20 mit zugehörigen Anschlüssen 21 angeordnet, welche im Betrieb auf Grund der Verlustwärme eine Wärmequelle darstellt. Das Gehäuse 1 ' ist über den Montagedeckel 3 mittels der Bohrungen 16 am Rand 30 der Fahrzeugaußenausnehmung verschraubt. In Abwandlung zum Gehäuse 1 nach Fig. 1 ist der Boden 11 ' doppelwandig ausgeführt, wobei im entstehenden Zwischenraum 14' ein Wärme- dämm-Material angeordnet ist.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, kann das Gehäuse 1 mit den elektrischen Bauelementen auch als Nachrüstsatz in vorhandene Fahrzeuge mit einer bestehenden Fahrzeugaußenausnehmung und ausrei- chendem Bauraum unterhalb der Fahrzeugaußenausnehmung eingebaut werden. Dies ist insbesondere bei Doppelschicht-Kondensatoren vorteilhaft, da diese als Energiepufferspeicher erst in jüngerer Vergangenheit Einsatz finden, so dass durch die Erfindung eine einfache Nachrüstung älterer Fahrzeuge möglich ist.
Bezugszeichen liste:
1 Gehäuse
2 Gehäusewanne 3 Montagedeckel
4 gepanzerter Deckel
5 Wärmedämmstoffmatte
6 Sonnen reflexionselement
7 Abstandshalter 8 Kondensatorelemente
9 Steuerelektronik
10 Platine
11 Boden
12 erste Kammer 13 zweite Kammer
14 Wärmedämmstoff matte
15 Wärmedämmstoffmatte
16 Bohrung
17 Seitenwand 18 Bohrung
19 Kabeldurchführung
20 Leistungselektronik
21 Anschlusselemente
22 Luftspalt 23 Trennwand
30 Rand der Fahrzeugaußenausnehmung
40 Geschützturm eines Kampffahrzeugs

Claims

Patentansprüche:
1. Gehäuse für elektrische Bauelemente (8, 9), insbesondere Kondensatorelemente (8), für ein gepanzertes Fahrzeug, insbe- sondere Kampffahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es in eine
Fahrzeugaußenausnehmung einsetzbar ist und dass es einen ballistisch gepanzerten Deckel (4) mit einem Wärmeschutz (5, 6, 22) und einen Boden (11 ) mit einer Wärmedämmung (14, 15) aufweist.
2. Gehäuse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (4) eine Panzerplatte, insbesondere aus Panzerstahl um- fasst.
3. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeschutz des Deckels (4) und/oder die Wärmedämmung des Bodens (11 ) ein Wärmedämmmaterial, insbesondere eine Wärmedämmstoffmatte (5, 14, 15), umfasst.
4. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeschutz des Deckels (4) ein Sonnenreflexionselement (6) umfasst.
5. Gehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem Sonnenreflexionselement (6) eine Wärmedämmstoffmatte
(5) angeordnet ist.
6. Gehäuse nach Anspruch 2 und Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ballistischen Panzerung (4) und dem Sonnenreflexionselement (6) ein Luftspalt (22) zur Luftzirkulation ist.
7. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei Kammern (12, 13) aufweist, die luftdicht gegeneinander abgeschlossen und mit einer Kabeldurchführung (19) elektrisch verbunden sind.
8. Gehäuse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der einen Kammer (12) mindestens ein Kondensatorelement (8), insbesondere ein Doppelschicht-Kondensator, und in der anderen Kammer (13) die Steuerelektronik (9) für das Kondensatorelement (8) angeordnet ist.
9. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Boden (11 ) eine elektrische Durchführung geführt ist, die insbesondere mit einem unterseitigen Steckeranschluss versehen ist.
10. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Montagemittel (3, 16), insbesondere einen Montageflansch, zur Montage am Fahrzeug aufweist.
11. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es wannenförmig ausgestaltet ist.
12. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es an den Seiten eine Wärmedämmung, insbesondere Wärmedämmstoffmatten, aufweist.
13. Gepanzertes Fahrzeug, insbesondere Kampffahrzeug, mit einem in eine Fahrzeugaußenausnehmung, insbesondere in eine Fahr- zeugdachausnehmung oder Fahrzeugturmausnehmung, eingesetzten Gehäuse (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
14. Fahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1 ) oberhalb einer Wärmequelle, insbesondere einer Leistungselektronik (20), angeordnet ist.
15. Fahrzeug nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1 ) die Fahrzeugaußenausnehmung deckelartig verschließt.
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