DE-102024132076-A1 - Kühlvorrichtung zur Kühlung von Ladekontakten und/oder Ladeleitungen, Verfahren zu dessen Betrieb und Fahrzeug mit Kühlvorrichtung

Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Kühlvorrichtung zur Kühlung von Ladekontaktdaten (22) und/oder Ladeleitungen (23). Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung weist eine Zwangsentlüftung (30), dazu ausgebildet eine Luft aus einem Innenraum des Fahrzeugs nach draußen zu befördern, auf. Ferner weist die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung einen Luftkanal (12) mit einem Luftkanalauslass (13) auf, der dazu ausgebildet ist, einen Luftstrom von Luft aus der Zwangsentlüftung (30) an den Ladekontakten (22) und/oder Ladeleitungen (23) bereitzustellen, wobei ferner ein Lüfter (11) vorgesehen ist, dazu ausgebildet den Luftstrom im Luftkanal (12) zu bewirken bzw. auszubilden.

Inventors

• Philipp Krause
• Dominik Beierl
• Jörg Baumgartner

Assignees

• DR. ING. H.C. F. PORSCHE AKTIENGESELLSCHAFT

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241105

Claims (10)

1. Kühlvorrichtung zur Kühlung von Ladekontakten (22) und/oder Ladeleitungen (23) einer HV-Ladeschnittstelle in einem Fahrzeug, aufweisend eine Zwangsentlüftung (30), dazu ausgebildet eine Luft aus einem Innenraum des Fahrzeugs nach draußen zu befördern, einen Luftkanal (12) mit einem Luftkanalauslass (13), dazu ausgebildet einen Luftstrom von Luft aus der Zwangsentlüftung (30) an den Ladekontakten (22) und/oder Ladeleitungen (23) bereitzustellen, wobei ferner ein Lüfter (11) vorgesehen ist, dazu ausgebildet den Luftstrom im Luftkanal (12) zu bewirken.
2. Kühlvorrichtung gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Zwangsentlüftung (30) eine Akustikhutze (31) aufweist, dazu ausgebildet eine Schallübertragung von außerhalb des Innenraums in den Innenraum zu unterbinden.
3. Kühlvorrichtung gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Lüfter (11) in der Akustikhutze (31) angeordnet ist.
4. Kühlvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Luftkanalauslass (13) Luftleitelemente aufweist, welche dazu ausgebildet sind, Luft aus dem Luftkanal (12) gezielt auszuleiten.
5. Kühlvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlvorrichtung einen Kühlkörper (14) aufweist, der einen direkten Kontakt mit den Ladekontakten (22) und/oder den Ladeleitungen (23) aufweist und der Luftkanalauslass (13) zumindest teilweise auf den Kühlkörper (14) gerichtet ist.
6. Kühlvorrichtung gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Kühlkörper (14) über eine Abstandsvorrichtung (50) an einer die Ladekontakte (22) tragenden Ladedose (21) befestigt ist und der Kühlkörper (14) die Ladeleitungen (23) in sich führt.
7. Kühlvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Luftkanalauslass (13) unterhalb der Ladekontakte (22) und/oder Ladeleitungen (23) angeordnet ist.
8. Verfahren zum Betrieb einer Kühlvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche während eines Ladevorgangs einer Traktionsbatterie eines Fahrzeugs, aufweisend die folgenden Schritte: (A) Erfassen einer Temperatur der Ladekontakte (T L ) (B) Vergleich der Temperatur der Ladekontakte (T L ) mit einer zulässigen Temperatur der Ladekontakte (T L,zul ), (C) Falls die Temperatur der Ladekontakte (T L ) kleiner ist als die zulässige Temperatur der Ladekontakte (T L,zul ), erfolgt ein Vergleich der Temperatur der Ladekontakte (T L ) mit einer Einschalttemperatur (T Lüfter,ein ) des Lüfters (11) der Kühlvorrichtung, (D) Falls die Temperatur der Ladekontakte (T L ) größer ist als die Einschalttemperatur (T Lüfter,ein ) des Lüfters (11), wird der Lüfter (11) zugeschaltet, (E) Vergleich der Temperatur der Ladekontakte (T L ) mit einer Einschalttemperatur (T Klima,ein ) der Klimatisierung, (F) Falls die Temperatur der Ladekontakte (T L ) größer ist als die Einschalttemperatur (T Klima,ein ) der Klimatisierung, erfolgt das Zuschalten der Klimatisierung.
9. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Einschalttemperatur (T Klima,ein ) der Klimatisierung, insbesondere durch ein Lademanagementsystem, in Abhängigkeit der Temperatur der Ladekontakte (T L ) eingestellt wird.
10. Fahrzeug, aufweisend eine Kühlvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 .

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Kühlvorrichtung zur Kühlung von Ladekontakten bzw. Ladedosen und/oder Ladeleitungen sowie ein Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung. Ferner betrifft die Anmeldung auch ein Fahrzeug, welches die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung aufweist. Beim Laden von Traktionsbatterien von Hybridfahrzeugen oder batterieelektrischen Fahrzeugen an einem Ladepunkt entstehen aufgrund des hohen Stromflusses hohe Temperaturen an den Ladekontakten der Ladeverbindung sowie an den Stromleitungen (Ladeleitungen), die zum Hochvoltsystem, insbesondere zur Traktionsbatterie, führen. Als Hochvoltsystem (HV-System) wird im Rahmen der Anmeldung der Teil des elektrischen Systems des Fahrzeugs verstanden, der mit einem hochvoltigen Strom beaufschlagt wird. Dies umfasst insbesondere die Traktionsbatterie und deren Lademanagement, sowie eine elektrische Traktionsmaschine und seinen Pulswechselrichter. Eine HV-Ladeschnittstelle beschreibt dementsprechend eine Ladeschnittstelle zum Laden der Traktionsbatterie. Um kurze Ladezeiten zu ermöglichen, wird in möglichst kurzer Zeit möglichst viel elektrische Energie in die Traktionsbatterie geleitet, wodurch die Temperaturbelastung der Ladekontakte sowie der Ladeleitungen weiter zunimmt. Insbesondere beim Laden mit Gleichstrom (DC-Laden) werden sehr hohe Temperaturen erreicht. Übersteigt die Temperatur eine maximal zulässige Temperatur, muss aus Sicherheitsgründen der Ladevorgang gedrosselt oder gar abgebrochen werden. Dies führt zu längeren Wartezeiten beim Laden der Batterie und somit möglicherweise zum Unmut der Kunden. Somit herrscht die Notwendigkeit die Ladekontakte und/oder die Ladeleitungen zu kühlen. Dazu gibt es verschiedene Ansätze. Aktive Kühlsysteme mit Kühlplatten und Flüssigkeitskreisläufen sind zwar effektiv, aber auch komplex und teuer in der Installation und Wartung. Um eine bessere passive Kühlung zu erreichen werden von Stromschienen (Busbars) statt Rundkabeln eingesetzt, welche die Abwärme aufgrund der veränderten Geometrie besser abtragen können. Im Rahmen der Anmeldung werden sowohl Rundkabel als auch Stromschienen als Ladeleitungen verstanden. Generell müssen die Kühlsysteme robust genug sein, um auch bei extremen Außentemperaturen zuverlässig zu funktionieren. Gleichzeitig sollen sie möglichst kompakt und leicht sein, um nicht zu viel zusätzliches Gewicht ins Fahrzeug zu bringen oder zu viel Platz im Fahrzeug einzunehmen. Die Entwicklung effizienter und kostengünstiger Kühlkonzepte für Ladeanschlüsse bleibt daher eine wichtige Aufgabe für die Automobilindustrie, um das Schnellladen von Elektrofahrzeugen weiter zu optimieren. Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Systeme zur effizienten und effektiven Kühlung vorgeschlagen. In den Dokumenten DE 10 2022 118 838 A1 und DE 10 2022 122 763 A1 wird jeweils eine Einrichtung zum Kühlen einer Ladedose und der darin enthaltenen Ladekontakte und Ladeleitungen eines Kraftfahrzeugs beschrieben, die einen Luftkanal umfasst, der an einen Innenraum des Kraftfahrzeugs angebunden ist, wobei der Luftkanal einen Lüfter umfasst, und wobei der Luftkanal ausgebildet ist, die DC-Kontakte der Ladedose anzuströmen. Derartige Systeme haben allerdings den Nachteil, dass sie eine akustische Verbindung von außerhalb des Fahrzeugs zum Innenraum darstellen und diese entsprechend akustisch isoliert werden muss, um den Komfort für die Insassen nicht zu verringern. Aus Dokument DE 10 2021 112 623 A1 ist eine Einrichtung zum Kühlen einer Ladedose eines Kraftfahrzeugs bekannt, die einen Luftkanal umfasst, der mit einer Außenoberfläche des Kraftfahrzeugs verbunden ist, wobei der Luftkanal einen Lüfter umfasst, und wobei der Luftkanal ausgebildet ist, DC-Kontakte der Ladedose anzuströmen. Hier ergibt sich allerdings insbesondere bei hohen Außentemperaturen die Problematik, dass eine Kühlung der Ladekontakte nur noch wenig effizient durchgeführt werden kann. Vor dem geschilderten Hintergrund des Stands der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine alternative und verbesserte Form der Kühlvorrichtung zur Kühlung von Ladekontakten und/oder Ladeleitungen einer HV-Ladeschnittstelle in einem Fahrzeug bereitzustellen. Ebenso ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betrieb der Kühlvorrichtung sowie ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung bereitzustellen. Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung weist eine Zwangsentlüftung, dazu ausgebildet eine Luft aus einem Innenraum des Fahrzeugs nach draußen zu befördern, auf. Eine Zwangsentlüftung in einem Fahrzeug ist ein System, das speziell darauf ausgelegt ist, verbrauchte Luft und Feuchtigkeit gezielt aus dem Innenraum abzuführen, ohne dass der Nutzer dies manuell regulieren kann. Das System ist also darauf ausgerichtet, verbrauchte Luft aktiv aus dem Fahrzeug zu leiten. Sie dient insbesondere dazu eine wirkungsvolle Klimatisierung im Fahrzeug zu ermöglichen und einen Druckausgleich zwischen Innenraum des Fahrzeug