DE102023129815A1

DE102023129815A1 - Ladeanschluss mit schneller wiederverfestigung von phasenwechselmaterial (pcm)

Info

Publication number: DE102023129815A1
Application number: DE102023129815.1A
Authority: DE
Inventors: Chih-Hung Yen; Satish P. Ketkar; SeungHwan Keum; Peter Paul Andruskiewicz IV; Taeyoung Han
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2023-04-10
Filing date: 2023-10-28
Publication date: 2024-10-10
Also published as: CN118769938A; US20240336152A1

Abstract

Zu den Aspekten der Offenbarung gehört ein Ladeanschluss mit schneller Wiederverfestigung des Phasenwechselmaterials. Ein beispielhafter Ladeanschluss kann ein Steckergehäuse und einen elektrisch mit dem Steckergehäuse verbundenen Gleichstromanschluss umfassen. An den Gleichstromanschluss ist eine Unterbaugruppe gekoppelt. Die Unterbaugruppe umfasst eine Kassette, die mit einem Phasenwechselmaterial gefüllt ist, und einen Verstärker. Der Verstärker umfasst einen oberen Teil und einen unteren Teil. Der untere Teil ist in das Phasenwechselmaterial eingebettet und der obere Teil ragt über die Kassette hinaus in die Umgebung. Das Phasenwechselmaterial leitet beim Aufladen Wärme vom Gleichstromanschluss ab. Der Verstärker entzieht dem Phasenwechselmaterial Wärme und sorgt so für eine schnelle Wiederverfestigung.

Description

EINLEITUNG
Der Gegenstand der Offenbarung betrifft Ladeanschlüsse und elektrische Batterieladetechnologien und insbesondere einen Ladeanschluss mit schneller Wiederverfestigung von Phasenwechselmaterial (PCM) für häufiges Gleichstrom-Schnellladen (DCFC).
Elektrische Hochspannungsanlagen werden zunehmend zur Versorgung der Bordfunktionen sowohl mobiler als auch stationärer Systeme eingesetzt. So hat etwa die Forderung nach einer Verringerung der Emissionen bei Kraftfahrzeugen zur Entwicklung fortschrittlicher Elektrofahrzeuge (EVs) geführt. Bei EVs kommen wiederaufladbare Energiespeichersysteme (RESS) zum Einsatz, die in der Regel einen oder mehrere Hochspannungs-Batteriepacks und einen elektrischen Antriebsstrang umfassen, der die Energie von der Batterie auf die Räder überträgt. Batteriepacks können je nach Leistungs- und Energiebedarf einer bestimmten Anwendung eine beliebige Anzahl von miteinander verbundenen Batteriemodulen umfassen. Jedes Batteriemodul besteht aus einer Reihe von leitend verbundenen elektrochemischen Zellen. Das Batteriepack ist dazu ausgebildet, eine Gleichstrom-(DC-)Ausgangsspannung auf einem Niveau zu liefern, das für die Versorgung eines angekoppelten elektrischen und/oder mechanischen Verbrauchers (z.B. eines Elektromotors) geeignet ist.
Ein Batteriepack muss regelmäßig aufgeladen werden, in der Regel über einen Ladeanschluss. Das Aufladen mit Wechselstrom (AC) ist die gängigste Art des Aufladens und erfordert, obwohl es etwas langsam ist, nur den Zugang zu einer normalen Steckdose. Ein AC-Ladegerät liefert Wechselstrom an das fahrzeugeigene Ladegerät. Das fahrzeugeigene Ladegerät wandelt den Wechselstrom in Gleichstrom um, bevor er in die Batterie eingespeist wird. Die Abnahme durch ein fahrzeugeigenes Ladegerät ist durch verschiedene Faktoren wie etwa Kosten, Platz und Gewicht begrenzt. Das DC-Schnellladen umgeht die Beschränkungen des fahrzeugeigenen Ladegeräts, indem es die Batterie direkt mit Gleichstrom versorgt und so eine schnellere Ladegeschwindigkeit ermöglicht.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In einem Ausführungsbeispiel kann ein Ladeanschluss ein Steckergehäuse und einen elektrisch mit dem Steckergehäuse verbundenen Gleichstromanschluss umfassen. An den Gleichstromanschluss ist eine Unterbaugruppe gekoppelt. Die Unterbaugruppe umfasst eine Kassette, die mit einem Phasenwechselmaterial gefüllt ist, und einen Verstärker. Der Verstärker umfasst einen oberen Teil und einen unteren Teil. Der untere Teil ist in das Phasenwechselmaterial eingebettet und der obere Teil ragt über die Kassette hinaus in die Umgebung. Das Phasenwechselmaterial leitet beim Aufladen Wärme vom Gleichstromanschluss ab. Der Verstärker entzieht dem Phasenwechselmaterial während des Ladevorgangs und zwischen den Ladevorgängen Wärme, um eine schnellere Wiederverfestigung zu erreichen.
Neben einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst der Ladeanschluss bei einigen Ausführungsformen ein thermoelektrisches Gerät, das mit dem Verstärker in Kontakt steht. Bei einigen Ausführungsformen befindet sich ein Kühlkörper auf einer Oberfläche des thermoelektrischen Geräts.
Bei einigen Ausführungsformen ist eine Steuerung dazu ausgebildet, einen Strom des thermoelektrischen Geräts in Abhängigkeit von der Temperatur des Phasenwechselmaterials anzupassen.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst ein oberer Teil des Verstärkers eine oder mehrere Rippen und der untere Teil des Verstärkers umfasst eine oder mehrere Platten.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst eine Grenzfläche zwischen dem oberen Teil des Verstärkers und dem unteren Teil des Verstärkers eine Gewindekappe.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Verstärker einen Füllstutzen mit einer ersten Öffnung in der Umgebung und einer zweiten Öffnung in der Kassette.
In einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst ein Fahrzeug einen Elektromotor, ein mit dem Elektromotor elektrisch verbundenes Batteriepack und einen Ladeanschluss. Der Ladeanschluss kann ein Steckergehäuse und einen elektrisch mit dem Steckergehäuse verbundenen Gleichstromanschluss umfassen. An den Gleichstromanschluss ist eine Unterbaugruppe gekoppelt. Die Unterbaugruppe umfasst eine Kassette, die mit einem Phasenwechselmaterial gefüllt ist, und einen Verstärker. Der Verstärker umfasst einen oberen Teil und einen unteren Teil. Der untere Teil ist in das Phasenwechselmaterial eingebettet und der obere Teil ragt über die Kassette hinaus in die Umgebung. Das Phasenwechselmaterial leitet beim Aufladen Wärme vom Gleichstromanschluss ab. Der Verstärker entzieht dem Phasenwechselmaterial Wärme und sorgt so für eine schnelle Wiederverfestigung.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein Verfahren zur schnellen Wiederverfestigung von Phasenwechselmaterial in einem Ladeanschluss die Bereitstellung eines Steckergehäuses und eines elektrisch mit dem Steckergehäuse verbundenen Gleichstromanschlusses umfassen. An den Gleichstromanschluss ist eine Unterbaugruppe gekoppelt. Die Unterbaugruppe umfasst eine Kassette, die mit einem Phasenwechselmaterial gefüllt ist, und einen Verstärker. Der Verstärker umfasst einen oberen Teil und einen unteren Teil. Der untere Teil ist in das Phasenwechselmaterial eingebettet und der obere Teil ragt über die Kassette hinaus in die Umgebung. Das Phasenwechselmaterial leitet beim Aufladen Wärme vom Gleichstromanschluss ab. Der Verstärker entzieht dem Phasenwechselmaterial Wärme und sorgt so für eine schnelle Wiederverfestigung.
Die vorgenannten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der Offenbarung ergeben sich ohne weiteres aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Merkmale, Vorteile und Details sind nur beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung aufgeführt, wobei sich die detaillierte Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht. Es zeigen:

1 ein Fahrzeug, das gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen ausgebildet ist;
2 eine Ansicht eines Ladeanschlusses gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
3 eine Unterbaugruppe gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
4 eine Ansicht eines Verstärkers gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
5A eine Ansicht eines Verstärkers in einer ersten Ausbildung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen;
5B eine Ansicht eines Verstärkers in einer zweiten Ausbildung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen;
5C eine Ansicht eines Verstärkers in einer dritten Ausbildung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen;
6 eine Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Unterbaugruppe aus 3;
7 eine Ansicht einer anderen alternativen Ausführungsform der Unterbaugruppe aus 3;
8 eine Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Unterbaugruppe aus 3;
9A eine Ansicht einer Unterbaugruppe gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen;
9B ein Blockdiagramm der Temperatursteuerlogik für eine Steuerung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
10 ein Computersystem gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen; und
11 ein Flussdiagramm gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung hat lediglich beispielhaften Charakter und soll die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder ihren Gebrauch nicht einschränken.
Es versteht sich, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
Ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel ist in 1 allgemein mit 100 gekennzeichnet. Das Fahrzeug 100 ist in Form eines Automobils mit einer Karosserie 102 dargestellt. Die Karosserie 102 umfasst einen Fahrgastraum 104, in dem ein Lenkrad, Vordersitze und Rücksitze (nicht gesondert angegeben) angeordnet sind. In der Karosserie 102 sind eine Reihe von Bauteilen angeordnet, darunter zum Beispiel ein Elektromotor 106 (durch Projektion unter der Vorderhaube dargestellt) und ein Batteriepack 108 (durch Projektion in der Nähe des Hecks des Fahrzeugs 100 dargestellt). Der Elektromotor 106 und das Batteriepack 108 sind nur zur Veranschaulichung und Erläuterung dargestellt. Es versteht sich, dass Ausbildung, Lage, Größe, Anordnung usw. des Elektromotors 106 und/oder Batteriepacks 108 nicht als besonders eingeschränkt anzusehen sind, und dass alle solchen Ausbildungen (einschließlich Ausbildungen mit mehreren Motoren und/oder mehreren Packs) in den Rahmen dieser Offenbarung fallen.
Wie im Folgenden näher erläutert wird, wird das Batteriepack 108 über einen Ladeanschluss 110 aufgeladen. Der Ladeanschluss 110 ist nur zur Veranschaulichung und Erläuterung dargestellt. Es versteht sich, dass Ausbildung, Lage, Größe, Anordnung usw. des Ladeanschlusses 110 nicht als besonders eingeschränkt anzusehen sind, und dass alle solchen Ausbildungen in den Rahmen dieser Offenbarung fallen. Darüber hinaus wird die vorliegende Offenbarung zwar in erster Linie im Zusammenhang mit einem Ladeanschluss 110 erörtert, der zum Aufladen eines Batteriepacks 108 des Fahrzeugs 100 ausgebildet ist, doch können die hier beschriebenen Aspekte in ähnlicher Weise in jedes beliebige Ladesystem (Fahrzeug, Gebäude oder anderweitig) mit einem oder mehreren Energiespeichersystemen (z. B. einem oder mehreren Batteriepacks) einfließen, und alle derartigen Ausbildungen und Anwendungen fallen in den Rahmen dieser Offenbarung.
Wie bereits erwähnt, umgeht das Gleichstrom-Schnellladen die mit Wechselstrom-Ladegeräten verbundenen Beschränkungen des fahrzeugeigenen Ladegeräts, indem es die Batterie direkt mit Gleichstrom versorgt und so schnellere Ladegeschwindigkeiten ermöglicht. Der fahrzeugeigene Ladeanschluss muss beim Wiederaufladen ggf. gekühlt werden, um die Temperaturen der Ladeanschlussstifte zu begrenzen, die beim Gleichstrom-Schnellladen (DCFC) ansteigen. Ohne eine Kühllösung können die Stifttemperaturen über die thermischen Grenzen hinaus ansteigen und ggf. zu einer Abschaltung der Ladestation, einem Ladestopp und/oder einer langsamen, thermisch beeinträchtigten Ladegeschwindigkeit führen.
Eine Lösung besteht darin, einen Flüssigkühlkreislauf zum Ladeanschluss zu führen. Leider sind Flüssigkühlkreisläufe recht kostspielig, komplex und ineffizient. Kühlkreisläufe erhöhen zudem den Fertigungsaufwand und -umfang und sind in der Regel voll aktive Systeme, die natürlich gewartet werden müssen.
Mit dieser Offenbarung wird eine passive Kühllösung für Ladeanschlüsse vorgestellt. Die hier beschriebene passive Lösung nutzt die latente Wärme (Übergang vom festen in den flüssigen Zustand) eines Phasenwechselmaterials (PCM), um beim DCFC vorübergehend Abwärme am Ladeanschluss aufzunehmen. Der Ladeanschluss hat einen durchgehenden zweiteiligen Aufbau, hier als Verstärker bezeichnet, um die beim DCFC im PCM gespeicherte Abwärme effizient abzuführen. Der Verstärker umfasst (1) einen in das PCM eingebetteten Teil zur Verbesserung der Wärmeleitung für ein schnelleres und gleichmäßigeres Schmelzen während des Heiz- und Kühlbetriebs und (2) einen Teil zur Wärmeableitung, der sich über das PCM hinaus in die Umgebung erstreckt, um die gespeicherte Wärme zwischen den DCFC-Ereignissen zuverlässig abzugeben. Der Verstärker führt die beim DCFC im PCM gespeicherte Wärme effizient ab, so dass sich das PCM vor dem nächsten Ladezyklus schneller wieder verfestigen (d. h. in seinen festen Zustand zurückkehren) kann. Daher ermöglichen die hier beschriebenen Ladeanschlüsse schnellere DCFC-Ladezyklen (also eine Verringerung der Brachzeiten zwischen DCFCs) und niedrigere Dauertemperaturen am Ladeanschluss.
Ladeanschlüsse, die mit Verstärkern für eine schnelle PCM-Wiederverfestigung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen gebaut sind, bieten mehrere technische Vorteile gegenüber anderen Ladeanschluss-Ausführungen. Kurz gesagt nutzen die hier beschriebenen Ladeanschlüsse Phasenwechselmaterial(ien), um die hohe Wärmestromspitze während des Ladevorgangs aufzunehmen und sie in der Zeit zwischen den Ladevorgängen viel langsamer und allmählich durch den Verstärker abzugeben, und zwar auf eine Art und Weise, die passiv und/oder aktiv mit viel geringerer Leistung und geringeren Kosten als bei früheren Ladeanschluss-Ausführungen erfolgen kann. Insbesondere können die Temperaturen an den Ladeanschlüssen passiv unter den thermischen Grenzwerten gehalten werden, was häufigere DCFC-Zyklen ermöglicht. Der typische Zeitabstand zwischen DCFCs liegt schätzungsweise bei weniger als 3 Stunden. Zudem kann eine verbesserte Kühlung der Ladeanschlüsse die Reichweite bei einer Ladedauer von 30 Minuten um etwa 40 Prozent erhöhen.
Die hier beschriebenen passiven Kühllösungen können mit zusätzlichen passiven und/oder aktiven Systemen (z. B. Wärmerohren, Schleifenwärmerohren (Loop Heat Pipes), Kühlkreisläufen, thermoelektrischen Generatoren (TEGS), Lüftern usw.) kombiniert werden, um den zeitlichen Kühlabstand weiter zu verkürzen, ohne sich vollständig auf eine aktive Lösung zu verlassen. Sollte eine integrierte aktive Kühlkomponente ausfallen, kann der Ladeanschluss dank der passiven Kühlung weiterhin für ein DCFC sorgen, was die Zuverlässigkeit durch Redundanz erhöht. Außerdem kann der Bauraum in bestehenden Ladeanschlüssen so verändert werden, dass er den Verstärker aufnehmen kann, was eine problemlose Nachrüstung ermöglicht.
2 zeigt eine Ansicht des Ladeanschlusses 110 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Der Ladeanschluss 110 kann elektrisch mit einem Batteriepack eines Elektrofahrzeugs (z. B. dem Batteriepack 108 des Fahrzeugs 100) verbunden werden, obwohl auch andere Ladeanwendungen (für Fahrzeuge, Bauten oder sonstiges) in den Rahmen dieser Offenbarung fallen. In den folgenden Abschnitten wird der Ladeanschluss 110 aus Gründen der einfacheren Erörterung und Darstellung im Zusammenhang mit dem Fahrzeug 100 beschrieben. Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Ladeanschluss 110 eine Vielzahl von strukturellen und/oder elektrischen Komponenten. Die verschiedenen strukturellen und elektrischen Komponenten, die unter Bezugnahme auf 2 beschrieben sind, sind nicht als besonders eingeschränkt anzusehen, sondern dienen der Veranschaulichung der Bestandteile eines Ladeanschlusses.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Ladeanschluss 110 ein Steckergehäuse 202 (auch als Frontgehäuse bezeichnet), das über einen Montageflansch 204 an der Karosserie 102 des Fahrzeugs 100 befestigt ist. Bei einigen Ausführungsformen ist der Montageflansch 204 im Steckergehäuse 202 (als Teil davon) integriert. Bei einigen Ausführungsformen schützt eine Frontabdeckung 206 das Steckergehäuse 202 (und andere Komponenten) vor dem Eindringen von Staub und/oder Wasser.
Bei einigen Ausführungsformen dient das Steckergehäuse 202 als Gehäuse für verschiedene elektrische Komponenten des Ladeanschlusses 110. Die elektrischen Komponenten können beispielsweise verschiedene Wechselstromanschlüsse 208 (auch als „Stifte“ bezeichnet) und Gleichstromanschlüsse 210 (auch als „Stifte“ bezeichnet) umfassen. Bei einigen Ausführungsformen umfassen die Wechselstromanschlüsse 208 einen oder mehrere Wechselstrom-, Niederspannungs- und/oder Erdungsstifte.
Bei einigen Ausführungsformen sind die Gleichstromanschlüsse 210 und/oder die Wechselstromanschlüsse 208 in einer Unterbaugruppe 212 (auch als hinteres Gehäuse bezeichnet) untergebracht. Die Unterbaugruppe 212 wird unter Bezugnahme auf 3 näher beschrieben. Bei einigen Ausführungsformen ist die Unterbaugruppe 212 an einer hinteren Abdeckung 214 befestigt. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die hintere Abdeckung 214 verschiedene Kabeldichtungen (z. B. Austrittsdichtungen, Abdeckungen usw. für Gleichstrom-/Wechselstrom-/Niederspannungs-/Massekabel), um die Komponenten des Steckergehäuses 202 vor dem Eindringen von Staub und/oder Wasser zusätzlich zu schützen.
3 zeigt eine Ansicht der Unterbaugruppe 212 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Unterbaugruppe 212 einen oder mehrere Stifte, die auch als Anschlüsse bezeichnet werden (z. B. das Paar Gleichstromanschlüsse 210 in 2). Wie bereits beschrieben, erhöht sich die Temperatur der Stifte während des Ladevorgangs (d. h., wenn Strom durch den Ladeanschluss 110 zum Batteriepack 108 gespeist wird). Wie in 3 gezeigt, ist die Unterbaugruppe 212 so modifiziert, dass sie eine PCM-Kassette (oder ein Gehäuse) 302 umfasst, die dazu ausgebildet ist, während eines Ladevorgangs Wärme von den Stiften (z. B. den Gleichstromanschlüssen 210) abzuleiten.
Bei einigen Ausführungsformen ist die PCM-Kassette 302 ganz oder teilweise mit einem Phasenwechselmaterial 304 gefüllt. Das Phasenwechselmaterial 304 kann aus Kombinationen bekannter Phasenwechselmaterialien mit wärmeverteilenden Matrizen hergestellt werden, wodurch Phasenwechsel-Verbundmaterialien (PCCM) entstehen, die wärmeverteilende Matrizen aus etwa expandiertem Graphit, Metallschäumen, Gittern oder Rippen verwenden. Die Auswahl eines bestimmten Phasenwechselmaterials für eine bestimmte Anwendung ist nicht als besonders eingeschränkt anzusehen. Die Beschreibung bezieht sich zwar in erster Linie auf Phasenwechselmaterialien, die einen Phasenwechsel von fest zu flüssig durchlaufen, doch sind auch andere Phasenwechselmaterialien möglich, einschließlich solcher, die einen Phasenwechsel von flüssig zu gasförmig oder von fest zu gasförmig durchlaufen. Andere Phasenwechselmaterialien können z. B. organische PCMs (z. B. Kohlenwasserstoffe wie Paraffine, Lipide, Zuckeralkohole usw.), anorganische PCMs (z. B. Salzhydrate), metallische PCMs (z. B. Cerrolow, Fieldsches Metall usw.) und andere Materialien umfassen, die bei Phasenübergängen große Mengen an latenter Wärme aufnehmen oder freisetzen, und fallen in den Rahmen der Offenbarung.
Bei einigen Ausführungsformen absorbiert das Phasenwechselmaterial 304 während eines Ladevorgangs (z. B. beim DCFC) vorübergehend Abwärme von einem oder mehreren Stiften (z. B. den Gleichstromanschlüssen 210). Bei einigen Ausführungsformen beginnt das Phasenwechselmaterial 304 einen Ladevorgang in einem vollständig oder im Wesentlichen vollständig (d. h. zu mehr als 90 Prozent) festen Zustand. Bei einigen Ausführungsformen schmilzt das Phasenwechselmaterial 304 (vollzieht also einen Übergang vom festen in den flüssigen Zustand), während es beim Ladevorgang Wärme absorbiert. Bei einigen Ausführungsformen beendet das Phasenwechselmaterial 304 einen Ladevorgang in einem vollständig oder im Wesentlichen vollständig (d. h. zu mehr als 90 Prozent) flüssigen Zustand. Es versteht sich, dass der Anfangs- und Endzustand des festen/flüssigen Phasenwechselmaterials 304 von den Besonderheiten einer bestimmten Situation abhängt (z. B. wie lange nach der letzten Aufladung, Dauer der letzten Aufladung, Dauer der aktuellen Aufladung usw.).
Bei einigen Ausführungsformen umfasst die PCM-Kassette 302 einen Verstärker 306, der in das Phasenwechselmaterial 304 eingebettet (eingelassen) ist. Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Verstärker 306 einen oberen Teil 308 oberhalb der PCM-Kassette 302 und einen unteren Teil 310 innerhalb der PCM-Kassette 302. Der Verstärker 306 wird unter Bezugnahme auf 4 näher beschrieben. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die PCM-Kassette 302 zwei oder mehr Verstärker 306. Zur Veranschaulichung und einfacheren Erläuterung ist der Verstärker 306 in einer bestimmten Anzahl (hier zwei) und Anordnung (hier an gegenüberliegenden Enden der Stifte) dargestellt. Die Anzahl und Positionierung des/der Verstärker(s) in der PCM-Kassette 302 ist nicht als besonders eingeschränkt anzusehen, und alle solchen Ausbildungen fallen in den Rahmen dieser Offenbarung.
Bei einigen Ausführungsformen ist die jeweilige Ausbildung des/der Verstärker(s) 306 gleich. Bei einigen Ausführungsformen ist die jeweilige Ausbildung des/der Verstärker(s) 306 unterschiedlich. Bei einigen Ausführungsformen können der Durchmesser, die Höhe, das Material, die Anzahl der Elemente (Rippen), die Ausbildung des oberen Teils 308 und/oder die Ausbildung des unteren Teils 310 eines Verstärkers 306 unterschiedlich sein. So haben beispielsweise die beiden in 3 gezeigten Verstärker 306 einen identisch ausgebildeten oberen Teil 308, aber einen unterschiedlich ausgebildeten unteren Teil 310 (Rippen im Gegensatz zu Rippen und Platten).
4 zeigt eine Ansicht eines Verstärkers 306 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Wie zuvor beschrieben, umfasst der Verstärker 306 einen oberen Teil 308 und einen unteren Teil 310. Bei einigen Ausführungsformen sind der obere Teil 308 und der untere Teil 310 gleich oder im Wesentlichen ähnlich ausgebildet. Das heißt, der obere Teil 308 und der untere Teil 310 weisen die gleiche Anzahl und Ausbildung von Elementen 311 (z. B. Rippen) auf. Bei einigen Ausführungsformen sind der obere Teil 308 und der untere Teil 310 unterschiedlich ausgebildet. Das heißt, der obere Teil 308 kann eine erste Anzahl und/oder Anordnung von Rippen 311 (oder andere Elemente wie Platten, Schrauben usw.) und der untere Teil 310 eine andere Anzahl und/oder Anordnung von Rippen (oder überhaupt keine Rippen, ein anderes Element usw.) aufweisen.
Bei einigen Ausführungsformen ist der obere Teil 308 als ein Wärmeableitungsteil (konvektiver Teil) ausgebildet. Bei einigen Ausführungsformen erstreckt sich der obere Teil 308 über das Phasenwechselmaterial 304 hinaus, z. B. in die Umgebung. Bei einigen Ausführungsformen ist die Umgebungstemperatur niedriger als die Temperatur des oberen Teils 308. Auf diese Weise kann der obere Teil 308 überschüssige Wärme, die dem Phasenwechselmaterial 304 entzogen wird, an die Umgebung abgeben. Bei einigen Ausführungsformen besteht der obere Teil 308 aus einem Material, das für die Konvektion in die Luft ausgewählt wurde, wie z. B. ein Metall wie Aluminium oder Kupfer, Keramik, Graphit usw. Bei einigen Ausführungsformen weist der obere Teil 308 eine Anzahl von Rippen 311 (hier 6 Rippen), die (wie in 4 dargestellt) vertikal verlaufen, auf.
Bei einigen Ausführungsformen ist der untere Teil 310 als ein die Wärmeleitung verbessernder Teil ausgebildet. Bei einigen Ausführungsformen ist der untere Teil 310 in das Phasenwechselmaterial 304 eingebettet. Bei einigen Ausführungsformen ist die Temperatur des Phasenwechselmaterials 304 höher als die des unteren Teils 310. Auf diese Weise kann der untere Teil 310 überschüssige Wärme aus dem Phasenwechselmaterial 304 aufnehmen. Bei einigen Ausführungsformen besteht der untere Teil 310 aus einem Material, das für die Wärmeleitung (d. h. zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit) ausgewählt wurde, wie z. B. ein Metall wie Aluminium oder Kupfer, Keramik, Graphit usw. Bei einigen Ausführungsformen weist der untere Teil 310 eine Anzahl von Rippen 311 (hier 6 Rippen), die (wie in 4 dargestellt) vertikal verlaufen, auf.
5A zeigt eine Ansicht eines Verstärkers 306 in einer ersten Ausbildung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen. Wie dargestellt, umfasst der Verstärker 306 einen oberen Teil 308 und einen unteren Teil 310. Der obere Teil 308 weist eine Anzahl von Rippen 502 (hier 6 Rippen) auf. Der untere Teil 310 weist eine Kombination von Rippen 502 und Platten 504 (hier: 6 Rippen und 4 Platten) auf. Die Ausbildung des oberen Teils 308 mit Rippen 502 und des unteren Teils 310 mit Rippen 502 und Platten 504 ermöglicht in vorteilhafter Weise Optimierungen des oberen Teils 308 und des unteren Teils 310. Insbesondere kann der obere Teil 308 für die konvektive Wärmeübertragung an die Luft optimiert werden, während der untere Teil 310 für die konduktive Wärmeübertragung optimiert werden kann.
5B zeigt eine Ansicht eines Verstärkers 306 in einer zweiten Ausbildung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen. Wie dargestellt, umfasst der Verstärker 306 einen oberen Teil 308 und einen unteren Teil 310. Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Verstärker 306 auch eine Kappe 506. Bei einigen Ausführungsformen ist die Kappe 506 eine Schraubkappe und/oder Gewindekappe (auch als Dichtungselement bezeichnet), die dazu ausgebildet ist, den Verstärker 306 an einer PCM-Kassette (z. B. der PCM-Kassette 302 aus 3) zu fixieren. Bei einigen Ausführungsformen kann die Kappe 506 ein erstes Gewinde 507 und die PCM-Kassette 302 ein zweites, komplementäres Gewinde aufweisen, so dass der obere Teil 308 und der untere Teil 310 des Verstärkers 306 an die PCM-Kassette 302 geschraubt oder anderweitig daran fixiert werden können. Vorteilhafterweise ermöglicht die Bereitstellung einer Gewindekappe 506, dass der Verstärker 306 fest an der PCM-Kassette 302 befestigt werden kann, wodurch ein Auslaufen des Phasenwechselmaterials 304 verhindert wird.
Die Kappe 506 ist nur ein Ausführungsbeispiel für einen Verstärker 306, der an der PCM-Kassette 302 fixiert (befestigt) werden kann. Andere Ausbildungen sind möglich. Beispielsweise kann der Verstärker 306 durch Schweißen (z. B. Laserschweißen) an der Grenzfläche zwischen dem Verstärker 306 und der PCM-Kassette 302 an der PCM-Kassette befestigt werden (nicht gesondert dargestellt). In einem anderen Beispiel kann der Verstärker 306 mit einem Klebstoff (z. B. Epoxidharz, Polyurethan usw.) an der Grenzfläche zwischen dem Verstärker 306 und der PCM-Kassette 302 an der PCM-Kassette befestigt werden (nicht gesondert dargestellt).
5C zeigt eine Ansicht eines Verstärkers 306 in einer dritten Ausbildung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen. Wie dargestellt, umfasst der Verstärker 306 einen oberen Teil 308 und einen unteren Teil 310. Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Verstärker 306 auch einen Füllstutzen 508. Bei einigen Ausführungsformen ist der Füllstutzen 508 mit einem Rohr 509 verbunden, das vertikal (also zwischen dem Phasenwechselmaterial 304 und der Umgebung) verläuft. Auf diese Weise kann der Verstärker 306 auf der PCM-Kassette 302 vormontiert und daran befestigt werden. Das Phasenwechselmaterial 304 kann dann in den Füllstutzen 508 gegossen werden, um die PCM-Kassette 302 zu füllen, und der Füllstutzen 508 kann verschlossen und/oder anderweitig abgedichtet werden, um ein Auslaufen zu verhindern.
6 zeigt eine Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Unterbaugruppe 212 aus 3. Die in 6 dargestellte Unterbaugruppe 212 kann im Wesentlichen genauso ausgebildet sein, wie die Unterbaugruppe 212 aus 3, mit der Ausnahme, dass die Unterbaugruppe 212 aus 6 einen Verlängerungsabschnitt 602 aufweisen kann. Wie dargestellt, umfasst der obere Teil 308 der Unterbaugruppe 212 den Verlängerungsabschnitt 602, aber der untere Teil 310 kann je nach Anwendung ähnlich verlängert sein (nicht gesondert dargestellt). Eine solche Ausbildung kann z. B. bei Nachrüstungen (oder anderen Anwendungen) verwendet werden, bei denen die PCM-Kassette 302 eine feste Abmessung hat, das Volumen oberhalb der PCM-Kassette 302 (d. h. in der Umgebung) jedoch Spielraum für eine zusätzliche Höhe des Verstärkers aufweist. Die Bereitstellung eines Verlängerungsabschnitts 602 kann die Abwärmeabfuhr aus dem Phasenwechselmaterial 304 und/oder die Abwärmeabgabe an die Umgebung verbessern (erhöhen).
7 zeigt eine Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Unterbaugruppe 212 aus 3. Die in 7 dargestellte Unterbaugruppe 212 kann im Wesentlichen genauso ausgebildet sein, wie die Unterbaugruppe 212 aus 3, mit der Ausnahme, dass die Unterbaugruppe 212 aus 7 einen Verstärker 306 umfassen kann, der aus Wärmerohren 702 besteht und/oder in diese integriert ist, um die Wärmeabfuhr aus dem geschmolzenen (schmelzenden) Phasenwechselmaterial 304 zu beschleunigen. Bei einigen Ausführungsformen sind die Wärmerohre 702 gerippte Wärmerohre.
Ein Wärmerohr ist ein in der Regel geschlossenes, wärmeleitendes Rohr (oft aus Metall, z. B. Kupfer) mit einem Docht an der Innenwand (nicht gesondert dargestellt). Bei einigen Ausführungsformen enthalten die Wärmerohre 702 eine relativ geringe Menge (d. h. weniger als 10 Prozent des Innenvolumens der Wärmerohre 702) an Arbeitsflüssigkeit im Inneren der Wärmerohre 702. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Arbeitsflüssigkeit Wasser und/oder Aceton und/oder Methanol usw.
Wenn einem Ende eines Wärmerohrs (z. B. dem Teil des Verstärkers 306, der in das Phasenwechselmaterial 304 eingelassen ist) Wärme zugeführt wird, verdampft die Flüssigkeit in der Nähe des jeweiligen Endes des Wärmerohrs, und der Dampf bewegt sich etwa mit Schallgeschwindigkeit zum anderen Ende. Wird am anderen Ende Wärme (z. B. an die Umgebung) abgeleitet, kondensiert der Dampf, und das Kondensat fließt aufgrund der Kapillarkraft des Dochts auf natürliche Weise zum Ende des Wärmeeintrags zurück. Bei einigen Ausführungsformen beträgt der Wert der äquivalenten Wärmeleitfähigkeit der Wärmerohre 702 etwa 1.500 bis etwa 50.000 W/m-K, was im Vergleich zur Kupfer-Wärmeleitfähigkeit von etwa 400 W/m-K günstig ist. Bei einigen Ausführungsformen werden die Wärmerohre 702 passiv betrieben, also ohne Pumpen und/oder eine externe Energiequelle.
8 zeigt eine Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Unterbaugruppe 212 aus 3. Die in 8 dargestellte Unterbaugruppe 212 kann im Wesentlichen genauso ausgebildet sein, wie die Unterbaugruppe 212 aus 3, mit der Ausnahme, dass die Unterbaugruppe 212 aus 8 einen Verstärker 306 umfassen kann, der aus einem Schleifenwärmerohr 802 besteht und/oder darin integriert ist, um die Wärmeabfuhr aus dem geschmolzenen (schmelzenden) Phasenwechselmaterial 304 zu beschleunigen.
Ein Schleifenwärmerohr funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip wie das zuvor unter Bezugnahme auf 7 beschriebene Wärmerohr. Die Wand eines Schleifenwärmerohrs ist jedoch glatt und hat keinen Docht an der Innenwand. Ein Schleifenwärmerohr überträgt Wärmeenergie von einer Verdampferseite 804 (als Verdampfer bezeichnet) zu einer Kondensatorseite 806 (als Kondensator bezeichnet). Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Schleifenwärmerohr 802 eine Dampfleitung 808, die eine verdampfte Arbeitsflüssigkeit (z. B. erhitztes Wasser) von der PCM-Kassette 302 zur Kondensatorseite 806 führt. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Schleifenwärmerohr 802 eine Flüssigkeitsleitung 810, die kondensierte Arbeitsflüssigkeit von der Kondensatorseite 806 zurück zur PCM-Kassette 302 führt. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Schleifenwärmerohr 802 einen Verteiler 812, um die Wärmeübertragung zwischen dem Phasenwechselmaterial 804 und dem Schleifenwärmerohr 802 zu erhöhen.
Bei einigen Ausführungsformen befindet sich innerhalb der Verdampferseite 804 eine nicht gesondert dargestellte Dochtstruktur an der Wärmequelle (z. B. innerhalb des Phasenwechselmaterials 304). Die Verdampferseite 804 wirkt ähnlich wie ein Docht als Kapillarkraftgeber. Bei einigen Ausführungsformen wird das Schleifenwärmerohr 802 passiv betrieben, also ohne Pumpen und/oder eine externe Energiequelle.
9A zeigt eine Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Unterbaugruppe 212 aus 3. Die in 9A dargestellte Unterbaugruppe 212 kann im Wesentlichen genauso ausgebildet sein wie die Unterbaugruppe 212 aus 3, mit der Ausnahme, dass die Unterbaugruppe 212 aus 9A an ein thermoelektrisches Gerät 902 und/oder ein Gebläse 904 gekoppelt sein kann.
Bei einigen Ausführungsformen ist das thermoelektrische Gerät 902 ein thermoelektrischer Generator (TEG) 902. Bei einigen Ausführungsformen ist das thermoelektrische Gerät 902 auf einer Oberfläche des Verstärkers 306 und/oder der PCM-Kassette 302 angeordnet. Thermoelektrische Geräte nutzen den Seebeck-Effekt, um Abwärme in Strom umzuwandeln. Bei einigen Ausführungsformen ist das thermoelektrische Gerät 902 beispielsweise dazu ausgebildet, Wärme aus dem Verstärker 306 (wie dargestellt) zu gewinnen.
Die besondere Ausbildung des thermoelektrischen Geräts 902 bei einer bestimmten Anwendung ist nicht als besonders eingeschränkt anzusehen und kann beispielsweise eine abwechselnde Anordnung von n- und p-Halbleitern (z. B. Bismuttellurid, Antimontellurid, Bleitellurid, Bismutselenid usw.) mit komplementären Peltier-Koeffizienten umfassen, die zwischen einem Plattenpaar (z. B. Keramikplatten, Metallplatten usw.) gelötet oder anderweitig befestigt sind.
Bei einigen Ausführungsformen ist das thermoelektrische Gerät 902 dazu ausgebildet, Wärmeenergie aus dem Verstärker 306 (selbst aus dem Phasenwechselmaterial 304 stammend) zu gewinnen. Bei einigen Ausführungsformen ist das Gebläse 904 dazu ausgebildet, eine Temperaturdifferenz zwischen beiden Seiten des thermoelektrischen Geräts 902 aufrechtzuerhalten, um die Rückgewinnung von Abwärme fortzusetzen.
Wie in 9A ferner dargestellt, ist in einigen Ausführungsformen eine Steuerung (oder ein Schalter) 906 mit dem Gebläse 904 und dem thermoelektrischen Gerät 902 verbunden. Bei einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 906 über das Batteriepack 108 mit dem thermoelektrischen Gerät 902 verbunden. Bei einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 906 kommunikativ mit einem nicht gesondert dargestellten Thermoelement verbunden, das in, auf oder neben dem Phasenwechselmaterial 304 angeordnet ist. Bei einigen Ausführungsformen misst das Thermoelement die Temperatur des Phasenwechselmaterials 304 und sendet dieses Signal („T“ in 9A) an die Steuerung 906. Das Thermoelement kann ein Paar von Materialien (z. B. Metallen) umfassen, die miteinander verbunden oder gekoppelt sind, um Wärme zu messen. Thermoelemente werden aufgrund ihrer Genauigkeit und ihres großen Temperaturarbeitsbereichs in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt. Zu den in Thermoelementen verwendeten Metallen gehören Eisen, Nickel, Kupfer, Chrom, Aluminium, Platin, Rhodium und deren Legierungen.
Bei einigen Ausführungsformen, z. B., wenn das Signal „T“ größer als ein vorbestimmter Grenzwert ist, ist die Steuerung 906 dazu ausgebildet, das Batteriepack 108 anzuweisen, einen Strom „i“ an das thermoelektrische Gerät 106 zu senden. Bei einigen Ausführungsformen überträgt das thermoelektrische Gerät 902 Wärme „q“ von den Verstärkern 306 als Reaktion auf eine Differenz beim Strom „i“, die aufgrund des Peltier-Effekts an gegenüberliegenden Enden des thermoelektrischen Geräts 902 durch das Batteriepack 108 angelegt wird. Das Batteriepack 108 kann optional mit einer oder mehreren zusätzlichen Stromquellen und/oder Systemen 908 (z. B. einer Notstromversorgung, nachgeschalteten Systemen usw.) elektrisch verbunden sein. Bei einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 906 mit einer Temperatursteuerlogik ausgebildet (siehe z. B. 9B).
Bei einigen Ausführungsformen sind das thermoelektrische Gerät 902 und/oder das Gebläse 904 mit einem Kühlkörper 910 verbunden, um die Wärmeabgabe an die Umgebung zu verbessern. Der Kühlkörper 910 kann aus jedem geeigneten Material hergestellt werden, wie z. B. aus Metallen und Metalllegierungen mit hoher oder sehr hoher Wärmeleitfähigkeit (z. B. Aluminium, Kupfer und deren Legierungen), obwohl auch exotischere Materialien, wie z. B. Wärmeleitmaterialien, in den Rahmen der Offenbarung fallen. Der Kühlkörper 910 kann zum Beispiel einen Grundkörper und eine oder mehrere wärmeableitende Rippen umfassen, obwohl auch andere Ausbildungen in den Rahmen der Offenbarung fallen.
9B zeigt ein Blockdiagramm der Temperatursteuerlogik 950 für die Steuerung 906 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Wie in 9B dargestellt, ist die Steuerung 906 bei einigen Ausführungsformen dazu ausgebildet, anhand des Signals „T“ und der Temperatursteuerlogik aktive Kühlmaßnahmen für den Verstärker 306 einzuleiten.
In Block 952 wird eine aktuelle Temperatur („T“) im Phasenwechselmaterial 304 gemessen. In Block 954 wird die aktuelle Temperatur T mit einem Temperaturschwellwert („T_THRESHOLD“) verglichen. Bei einigen Ausführungsformen bestimmt die Steuerung 906, ob T > T_THRESHOLD. Die aktuelle Temperatur T kann mit jedem geeigneten Gerät oder Verfahren gemessen werden, beispielsweise mit einem nicht gesondert dargestellten Thermoelement, das in, auf oder neben dem Phasenwechselmaterial 304 angeordnet ist.
Bei einigen Ausführungsformen schaltet die Steuerung 906 das Gebläse 904 in Block 956 ein (versorgt es mit Strom usw.), wenn die aktuelle Temperatur T größer ist als die Schwellentemperatur T_THRESHOLD (d. h., Auswertung in Block 954 = JA/RICHTIG). Bei einigen Ausführungsformen schaltet die Steuerung 906 das Gebläse 904 in Block 958 ab (oder hält es abgeschaltet), wenn die aktuelle Temperatur T niedriger als oder gleich wie die Schwellentemperatur T_THRESHOLD ist (d. h., Auswertung in Block 954 = NEIN/FALSCH).
In Block 960 erfolgt eine neue Temperaturmessung, und der Vorgang wird in Block 954 wiederholt.
10 zeigt Aspekte einer Ausführungsform eines Computersystems 1000, das verschiedene Aspekte der hier beschriebenen Ausführungsformen ausführen kann. Bei einigen Ausführungsformen kann das Computersystem 1000 in ein Batteriepack (z. B. das Batteriepack 108 aus 1) und einen Ladeanschluss (z. B. den Ladeanschluss 110 aus 1) integriert sein oder zusammen damit vorliegen. Bei einigen Ausführungsformen kann das Computersystem 1000 dazu ausgebildet sein, ein Signal (z. B. ein Temperatursignal usw.) von einem Phasenwechselmaterial (z. B. dem Phasenwechselmaterial 304 aus 3) zu empfangen.
Das Computersystem 1000 umfasst mindestens ein Verarbeitungsgerät 1002, das im Allgemeinen einen oder mehrere Prozessoren zur Durchführung einer Vielzahl von Funktionen umfasst, wie z. B. Steuerung der Leistungsabgabe eines Elektromotors (z. B. des Elektromotors 106 aus 1) an ein oder mehrere Räder eines Fahrzeugs (z. B. des Fahrzeugs 100), Steuerung der Lade-/Entladegeschwindigkeiten einer oder mehrerer Batterien (z. B. des Batteriepacks 108 aus 1) und/oder Überwachung des Zustands der einen oder mehreren Batterien. Darüber hinaus kann das Computersystem 1000 die notwendige Logik umfassen, um eine Temperatur für das Phasenwechselmaterial 304 zu schätzen und/oder zu bestimmen und anhand der Daten geeignete Maßnahmen zu ergreifen (z. B. aktive Kühlmaßnahmen einleiten, das Laden stoppen, das Laden verlangsamen, eine Warnung vor hoher Temperatur ausgeben usw.).
Zu den Bestandteilen des Computersystems 1000 gehören das Verarbeitungsgerät 1002 (wie ein oder mehrere Prozessoren oder Verarbeitungseinheiten), ein Systemspeicher 1004 und ein Bus 1006, der verschiedene Systemkomponenten einschließlich des Systemspeichers 1004 mit dem Verarbeitungsgerät 1002 verbindet. Der Systemspeicher 1004 kann eine Vielzahl von mit dem Computersystem lesbaren Medien umfassen. Bei diesen Medien kann es sich um alle verfügbaren Medien handeln, auf die das Verarbeitungsgerät 1002 zugreifen kann, und zwar sowohl um flüchtige als auch nichtflüchtige Medien sowie um entfernbare und nicht entfernbare Medien.
Der Systemspeicher 1004 umfasst beispielsweise einen nichtflüchtigen Speicher 1008 wie etwa eine Festplatte und kann auch einen flüchtigen Speicher 1010 wie etwa einen Arbeitsspeicher (RAM) und/oder einen Cache-Speicher umfassen. Das Computersystem 1000 kann auch andere entfernbare/nicht entfernbare, flüchtige/nicht flüchtige Speichermedien des Computersystems umfassen.
Der Systemspeicher 1004 kann mindestens ein Programmprodukt mit einem Satz (z. B. mindestens einem) von Programmmodulen umfassen, die dazu ausgebildet sind, Funktionen der hier beschriebenen Ausführungsformen auszuführen. So speichert der Systemspeicher 1004 beispielsweise verschiedene Programmmodule, die im Allgemeinen die Funktionen und/oder Methodiken der hier beschriebenen Ausführungsformen ausführen. Es können ein oder mehrere Module 1012, 1014 enthalten sein, um Funktionen im Zusammenhang mit der Überwachung und/oder Steuerung des Ladeanschlusses 110 und/oder des Batteriepacks 108 auszuführen, wie zuvor hier beschrieben. Das Computersystem 1000 ist aber nicht darauf beschränkt, da je nach gewünschter Funktionalität des Fahrzeugs 100 auch andere Module enthalten sein können. Der Begriff „Modul“ im hier verwendeten Sinne bezieht sich auf eine Verarbeitungsschaltung, die eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam, dediziert oder Gruppe) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten umfassen kann, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Das Verarbeitungsgerät 1002 kann auch dazu ausgebildet sein, mit einem oder mehreren externen Geräten 1016 wie etwa einer Tastatur, einem Zeigegerät und/oder anderen Geräten (z. B. einer Netzwerkkarte, einem Modem, elektronischen Steuergeräten des Fahrzeugs usw.) zu kommunizieren, die es dem Verarbeitungsgerät 1002 ermöglichen, mit einem oder mehreren anderen Computergeräten zu kommunizieren. Die Kommunikation mit verschiedenen Geräten kann über die Eingabe-/Ausgabeschnittstellen (E/A-Schnittstellen) 1018 und 1020 erfolgen.
Das Verarbeitungsgerät 1002 kann über einen Netzwerkadapter 1024 auch mit einem oder mehreren Netzwerken 1022 wie einem lokalen Netzwerk (LAN), einem allgemeinen Weitverkehrsnetzwerk (WAN), einem Busnetzwerk und/oder einem öffentlichen Netzwerk (z. B. dem Internet) kommunizieren. Bei einigen Ausführungsformen ist der Netzwerkadapter 1024 ein optischer Netzwerkadapter für die Kommunikation über ein optisches Netzwerk oder umfasst einen solchen. Es versteht sich, dass auch andere Hardware- und/oder Softwarekomponenten in Verbindung mit dem Computersystem 1000 verwendet werden können, auch wenn sie nicht dargestellt sind. Beispiele hierfür sind insbesondere Mikrocode, Gerätetreiber, redundante Verarbeitungseinheiten, externe Festplattenanordnungen, RAID-Systeme, Datenarchivierungssysteme usw.
Unter Bezugnahme auf 11 ist nun ein Flussdiagramm 1100 zur Bereitstellung eines Ladeanschlusses mit schneller PCM-Wiederverfestigung für häufiges DCFC gemäß einer Ausführungsform generell dargestellt. Das Flussdiagramm 1100 wird unter Bezugnahme auf 1 bis 10 beschrieben und kann weitere, in 11 nicht dargestellte Schritte umfassen. Die in 11 dargestellten Blöcke sind zwar in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt, können aber umgeordnet, unterteilt und/oder kombiniert werden.
In Block 1102 wird ein Steckergehäuse bereitgestellt. In Block 1104 wird ein Gleichstromanschluss elektrisch mit dem Steckergehäuse verbunden.
In Block 1106 wird eine Unterbaugruppe an den Gleichstromanschluss gekoppelt. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Unterbaugruppe eine Kassette, die mit einem Phasenwechselmaterial gefüllt ist, und einen Verstärker. Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Verstärker einen oberen Teil und einen unteren Teil. Bei einigen Ausführungsformen ist der untere Teil in das Phasenwechselmaterial eingebettet und der obere Teil ragt über die Kassette hinaus in die Umgebung.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Inkontaktbringen eines thermoelektrischen Geräts mit dem Verstärker. Bei einigen Ausführungsformen befindet sich ein Kühlkörper auf einer Oberfläche des thermoelektrischen Geräts.
Bei einigen Ausführungsformen ist eine Steuerung dazu ausgebildet, einen Strom des thermoelektrischen Geräts in Abhängigkeit von der Temperatur des Phasenwechselmaterials anzupassen.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst der oberer Teil des Verstärkers eine oder mehrere Rippen und der untere Teil des Verstärkers umfasst eine oder mehrere Platten. Bei einigen Ausführungsformen umfasst eine Grenzfläche zwischen dem oberen Teil des Verstärkers und dem unteren Teil des Verstärkers eine Gewindekappe. Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Verstärker einen Füllstutzen mit einer ersten Öffnung in der Umgebung und einer zweiten Öffnung in der Kassette.
Der Begriff „ein“, „eine“ stellt keine Mengenbegrenzung dar, sondern besagt, dass mindestens einer der genannten Gegenstände vorhanden ist. Sofern sich aus dem Kontext nicht eindeutig etwas anderes ergibt, steht der Begriff „oder“ für „und/oder“. Ist in der Beschreibung von „einem Aspekt“ die Rede, bedeutet dies, dass ein bestimmtes, im Zusammenhang mit dem Aspekt beschriebenes Element (z. B. ein Merkmal, eine Struktur, ein Schritt oder eine Eigenschaft) in mindestens einem der hier beschriebenen Aspekte enthalten ist und auch in anderen Aspekten vorkommen kann, aber nicht muss. Es versteht sich, dass die beschriebenen Elemente auf jede geeignete Weise in den verschiedenen Aspekten kombiniert werden können.
Wenn ein Element wie eine Schicht, ein Film, ein Bereich oder ein Substrat als „auf“ einem anderen Element befindlich bezeichnet wird, kann es sich direkt auf dem anderen Element befinden, oder es können auch dazwischenliegende Elemente vorhanden sein. Im Gegensatz dazu gibt es keine dazwischenliegenden Elemente, wenn ein Element als „direkt auf“ einem anderen Element befindlich bezeichnet wird.
Sofern hier nicht anders angegeben, sind alle Prüfnormen neueste Normen, die am Anmeldetag dieser Anmeldung oder, wenn eine Priorität beansprucht wird, am Anmeldetag der frühesten Prioritätsanmeldung, in der die Prüfnorm erscheint, in Kraft sind.
Sofern nichts anderes festgelegt ist, haben alle hier verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die Bedeutung, die ein Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Offenbarung gehört, üblicherweise mit diesen Begriffen verbindet.
Obwohl die obige Offenbarung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, weiß der Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und gleichwertige Elemente ersetzt werden können, ohne von ihrem Umfang abzuweichen. Darüber hinaus können viele Änderungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Offenbarung anzupassen, ohne von ihrem wesentlichen Umfang abzuweichen. Daher soll sich die vorliegende Offenbarung nicht auf die konkret offenbarten Ausführungsformen beschränken, sondern alle Ausführungsformen umfassen, die in ihren Anwendungsbereich fallen.

Claims

Ladeanschluss, umfassend: ein Steckergehäuse; einen Gleichstromanschluss, der elektrisch mit dem Steckergehäuse verbunden ist; und eine Unterbaugruppe, die mit dem Gleichstromanschluss verbunden ist, wobei die Unterbaugruppe Folgendes umfasst: eine mit einem Phasenwechselmaterial gefüllte Kassette; und einen Verstärker, der einen oberen Teil und einen unteren Teil umfasst, wobei der untere Teil in das Phasenwechselmaterial eingebettet ist und der obere Teil sich über die Kassette hinaus in die Umgebung erstreckt.
Ladeanschluss nach Anspruch 1, ferner umfassend ein thermoelektrisches Gerät, die mit dem Verstärker in Kontakt steht.
Ladeanschluss nach Anspruch 2, ferner umfassend einen Kühlkörper auf einer Oberfläche des thermoelektrischen Geräts.
Ladeanschluss nach Anspruch 2, ferner umfassend eine Steuerung, die dazu ausgebildet ist, einen Strom des thermoelektrischen Geräts in Abhängigkeit von der Temperatur des Phasenwechselmaterials anzupassen.
Ladeanschluss nach Anspruch 1, wobei der obere Teil des Verstärkers eine oder mehrere Rippen und der untere Teil des Verstärkers eine oder mehrere Platten umfasst.
Ladeanschluss nach Anspruch 1, wobei eine Grenzfläche zwischen dem oberen Teil des Verstärkers und dem unteren Teil des Verstärkers eine Gewindekappe umfasst.
Ladeanschluss nach Anspruch 1, wobei der Verstärker einen Füllstutzen mit einer ersten Öffnung in der Umgebung und einer zweiten Öffnung in der Kassette umfasst.
Fahrzeug, umfassend: einen Elektromotor, der dazu ausgebildet ist, mindestens ein Rad des Fahrzeugs anzutreiben; ein mit dem Elektromotor elektrisch verbundenes Batteriepack; und einen Ladeanschluss, der dazu ausgebildet ist, Energie an das Batteriepack und/oder den Elektromotor zu liefern, wobei der Ladeanschluss Folgendes umfasst: ein Steckergehäuse; einen oder mehrere Gleichstromanschlüsse, die elektrisch mit dem Steckergehäuse verbunden sind; und eine Unterbaugruppe, die mit dem einen oder den mehreren Gleichstromanschlüssen verbunden ist, wobei die Unterbaugruppe Folgendes umfasst: eine oder mehrere mit einem Phasenwechselmaterial gefüllte Kassetten; und einen Verstärker für jede Kassette der einen oder mehreren Kassetten, der einen oberen Teil und einen unteren Teil umfasst, wobei der untere Teil in das Phasenwechselmaterial eingebettet ist und der obere Teil sich über die jeweilige Kassette hinaus in die Umgebung erstreckt.
Fahrzeug nach Anspruch 8, ferner umfassend ein thermoelektrisches Gerät, die mit dem Verstärker in Kontakt steht.
Fahrzeug nach Anspruch 9, ferner umfassend einen Kühlkörper auf einer Oberfläche des thermoelektrischen Geräts.