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DE102021207803A1 - Energy supply arrangement comprising an electronic circuit as a heat source and a heat exchanger - Google Patents

Energy supply arrangement comprising an electronic circuit as a heat source and a heat exchanger Download PDF

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DE102021207803A1
DE102021207803A1 DE102021207803.6A DE102021207803A DE102021207803A1 DE 102021207803 A1 DE102021207803 A1 DE 102021207803A1 DE 102021207803 A DE102021207803 A DE 102021207803A DE 102021207803 A1 DE102021207803 A1 DE 102021207803A1
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DE
Germany
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supply arrangement
energy supply
cable
heat exchanger
electronic circuit
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DE102021207803.6A
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Inventor
Katrin Gauch
Marco Lorenz
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungsanordnung (100) aufweisend eine Elektronikschaltung (136) für die Energieversorgung einer Energiesenke aus einer Energiequelle, ein an der Elektronikschaltung (136) angeschlossenes flexibles Kabel (120) zur elektrischen Verbindung der Elektronikschaltung (136) mit der Energiequelle oder der Energiesenke, wobei das Kabel (120) wenigstens eine elektrische Leitung (120a) zum Übertragen von elektrischer Energie und wenigstens einen Wärmeübertrager (120b, 120c) aufweist, wobei der Wärmeübertrager (120b, 120c) ein Arbeitsmedium enthält zum Abführen von Wärme aus der Elektronikschaltung (136) in das Kabel (120), wobei die Elektronikschaltung (136) als Wärmequelle und das Kabel (120) als Wärmesenke ausgebildet sind.The invention relates to an energy supply arrangement (100) having an electronic circuit (136) for supplying energy to an energy sink from an energy source, a flexible cable (120) connected to the electronic circuit (136) for electrically connecting the electronic circuit (136) to the energy source or the energy sink , wherein the cable (120) has at least one electrical line (120a) for transmitting electrical energy and at least one heat exchanger (120b, 120c), the heat exchanger (120b, 120c) containing a working medium for dissipating heat from the electronic circuit (136 ) into the cable (120), wherein the electronic circuit (136) is designed as a heat source and the cable (120) as a heat sink.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieversorgungsanordnung aufweisend eine Elektronikschaltung als Wärmequelle und einen Wärmeübertrager.The present invention relates to an energy supply arrangement having an electronic circuit as a heat source and a heat exchanger.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Aus der EP 3 511 952 A2 ist eine Ladekabelvorrichtung für eine Schnellladestation zum Schnellladen einer Batterie eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb mit einer Temperiervorrichtung und einem damit verbundenen Ladekabel bekannt, wobei das Ladekabel Fluidleitungen aufweist, die sich von einem der Temperiervorrichtung zugewandten Ende des Ladekabels zu einem der Temperiervorrichtung abgewandten Ende erstrecken und an dem der Temperiervorrichtung abgewandten Ende miteinander verbunden sind. Die Temperiervorrichtung ist mit den Fluidleitungen des Ladekabels unter Bildung eines Fluidkreislaufs verbunden, wobei die Temperiervorrichtung ausgeführt ist, ein Fluid in dem Fluidkreislauf zu erwärmen. Die Handhabung des Ladekabels soll dadurch verbessert werden, dass das Ladekabel vor der Verwendung erwärmt wird.From the EP 3 511 952 A2 a charging cable device for a rapid charging station for rapid charging of a battery of a vehicle with an electric drive with a temperature control device and a charging cable connected thereto is known, the charging cable having fluid lines which extend from an end of the charging cable facing the temperature control device to an end remote from the temperature control device and are connected to one another at the end remote from the temperature control device. The temperature control device is connected to the fluid lines of the charging cable to form a fluid circuit, the temperature control device being designed to heat a fluid in the fluid circuit. The handling of the charging cable should be improved by heating the charging cable before use.

Umgekehrt ist beispielsweise aus der DE 10 2011 100 389 A1 ein Ladekabel zur Übertragung elektrischer Energie in einen Energiespeicher eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs bekannt, wobei das Ladekabel einen Kabelmantel, mindestens einen ersten Stromleiter und mindestens eine Kühlmittelführungseinrichtung umfasst, wobei der erste Stromleiter und die Kühlmittelführungseinrichtung innerhalb des Kabelmantels angeordnet sind, wobei das Ladekabel ein Kabel zur Gleichstromübertragung ist. Die Kühlmittelführungseinrichtung dient der Kühlung insbesondere des ersten Stromleiters und gegebenenfalls weiterer Stromleiter.Conversely, for example, from the DE 10 2011 100 389 A1 a charging cable for transferring electrical energy to an energy store of an electric or hybrid vehicle is known, the charging cable comprising a cable sheath, at least one first electrical conductor and at least one coolant-conducting device, the first electrical conductor and the coolant-conducting device being arranged within the cable sheath, the charging cable being a cable for direct current transmission. The coolant-guiding device serves to cool the first current conductor in particular and, if necessary, additional current conductors.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Erfindungsgemäß wird eine Energieversorgungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, an energy supply arrangement with the features of claim 1 is proposed. Advantageous configurations are the subject of the dependent claims and the following description.

Die Energieversorgungsanordnung weist eine Elektronikschaltung für die Energieversorgung einer Energiesenke aus einer Energiequelle und ein an der Elektronikschaltung angeschlossenes flexibles Kabel zur elektrischen Verbindung der Elektronikschaltung mit der Energiequelle oder der Energiesenke auf. Das Kabel weist wenigstens eine elektrische Leitung zum Übertragen von elektrischer Energie und wenigstens einen Wärmeübertrager auf, wobei der Wärmeübertrager ein Arbeitsmedium enthält zum Abführen von Wärme aus der Elektronikschaltung in das Kabel, wobei die Elektronikschaltung als Wärmequelle und das Kabel als Wärmesenke ausgebildet sind.The energy supply arrangement has an electronic circuit for supplying energy to an energy sink from an energy source and a flexible cable connected to the electronic circuit for electrically connecting the electronic circuit to the energy source or the energy sink. The cable has at least one electrical line for transmitting electrical energy and at least one heat exchanger, with the heat exchanger containing a working medium for dissipating heat from the electronic circuit into the cable, with the electronic circuit being designed as a heat source and the cable as a heat sink.

Die Erfindung betrifft mit anderen Worten eine Energieversorgungsanordnung, bei der die Abwärme einer Elektronikschaltung, welche für die Energieversorgung einer Energiesenke vorgesehen ist, in das Kabel als Wärmesenke übertragen wird. Damit kann die Temperatur der Elektronikschaltung auch in einem stark belasteten Betrieb innerhalb erwünschter Grenzen gehalten werden. Die Länge des Kabels und des darin verlaufenden Wärmeübertragers bestimmt dabei die abführbare Wärme. Der Wärmeübertrager dient dabei nicht zum Durchleiten, ohne nennenswerte Wärmeabgabe, von Wärme durch das Kabel an eine separate Wärmesenke wie z.B. einen Kühler, sondern gibt die Wärme selbst an die Umgebung ab. Durch die Länge des Kabels und seinen Umfang wird eine große Fläche zur Abgabe von Wärme bereitgestellt, so dass eine lokale Kühlung der Elektronikschaltung, z.B. durch einen Lüfter, entfallen kann.In other words, the invention relates to an energy supply arrangement in which the waste heat from an electronic circuit, which is provided for the energy supply of an energy sink, is transferred into the cable as a heat sink. In this way, the temperature of the electronic circuit can be kept within desired limits, even in heavily loaded operation. The length of the cable and the heat exchanger running in it determine the heat that can be dissipated. The heat exchanger is not used to conduct heat through the cable to a separate heat sink such as a cooler without significant heat dissipation, but rather gives off the heat itself to the environment. The length of the cable and its circumference provide a large area for dissipating heat, so that local cooling of the electronic circuit, e.g. with a fan, is not required.

Die Elektronikschaltung kann insbesondere als Lade- oder Stromversorgungselektronik, beispielsweise als Gleich-, Wechsel- und/oder Umrichter betreibbar sein, so dass die Energieversorgungsanordnung für unterschiedliche Einsatzgebiete geeignet ist. Die Energieversorgungsanordnung kann insbesondere zwei Kabel, eines zur Verbindung mit der Energiequelle und eines zur Verbindung mit der Energiesenke aufweisen.The electronic circuit can be operated in particular as charging or power supply electronics, for example as a rectifier, alternator and/or converter, so that the energy supply arrangement is suitable for different areas of use. The energy supply arrangement can in particular have two cables, one for connection to the energy source and one for connection to the energy sink.

Die Erfindung eignet sich besonders für sog. Ladekabel von Elektrofahrzeugen, wenn diese Ladekabel selbst eine Elektronikschaltung aufweisen, beispielsweise in Form einer sog. In-Kabel-Kontrollbox (englisch In-Cable Control Box, kurz ICCB oder auch englisch In-Cable-Control-and-Protection-Device, ladeleitungsintegrierte Steuer- und Schutzeinrichtung`, kurz IC-CPD). Insbesondere weist die Elektronikschaltung einen Stromrichter zum Wandeln von Wechselstrom (z.B. aus einer Haushaltssteckdose oder Ladesäulensteckdose) in Gleichstrom (für das Fahrzeug) auf. Vorteilhaft kann durch die Verwendung eines derartigen Ladekabels bzw. einer derartigen Energieversorgungsanordnung grundsätzlich ein bisher üblicherweise im Fahrzeug vorgesehener Gleich- bzw. Wechselrichter eingespart werden. Falls die infrastrukturseitige Energiequelle z.B. nur Wechselstrom zur Verfügung stellt, kann die Umrichtung auf Gleichstrom im Ladekabel erfolgen. Soll umgekehrt aus dem Fahrzeug Energie an einen Endverbraucher zur Verfügung gestellt werden, so kann die Elektronikschaltung z.B. die fahrzeugseitig bereitgestellte Gleichspannung in eine verbraucherseitig gewünschte Wechselspannung umwandeln. Solche Elektronikschaltungen können beim Betrieb, z.B. bei einem Ladevorgang, sehr warm werden und eine aktive Kühlung - z.B. mittels Lüftern - erfordern. Derartige Lüfter nehmen jedoch viel Bauraum ein. Gleichzeitig muss sichergestellt werden, dass keine Feuchtigkeit oder Nässe in die Nähe der Elektronikschaltung gelangt. Durch die Erfindung ist jedoch eine passive Kühlung (ohne Lüfter) möglich. Der Wärmeübertrager kann im Kabel zwischen Elektronikschaltung und Energiesenke (Fahrzeug) und/oder Energiequelle (Steckdose) verlaufen. Damit kann eine möglichst große Wärmeabfuhr ermöglicht werden. Mit der Erfindung kann eine möglichst kleine Baugröße der Elektronikschaltung bzw. des diese umgebenden Gehäuses erreicht werden, wobei an den Außenflächen des Gehäuses die Temperaturen möglichst gering bleiben, insbesondere nicht zu Verbrennungen beim kurzen Berühren führen. Weiterhin vorteilhaft kann mittels der Erfindung auf einfache und kostengünstige Art und Weise ein derartiges Gehäuse bereitgestellt werden, welches eine hohe Dichtigkeit gegen außerhalb des Gehäuses vorliegende Feuchtigkeit und Nässe sowie gegen Schmutz aufweist.The invention is particularly suitable for so-called charging cables for electric vehicles if these charging cables themselves have an electronic circuit, for example in the form of a so-called in-cable control box (ICCB for short). and protection device, charging line-integrated control and protection device, IC-CPD for short). In particular, the electronic circuit has a converter for converting alternating current (for example from a household socket or charging station socket) into direct current (for the vehicle). Advantageously, by using such a charging cable or such a power supply arrangement, a rectifier or inverter that was previously usually provided in the vehicle can be eliminated. If the infrastructure-side energy source only provides alternating current, for example, the conversion to direct current can take place in the charging cable. Conversely, if energy is to be made available to an end consumer from the vehicle, the electronic circuit can, for example, convert the DC voltage provided on the vehicle side into an AC voltage desired by the consumer. Such electronic circuits can during operation, e.g. during a charging process, become very warm and require active cooling - e.g. by means of fans. However, such fans take up a lot of space. At the same time, it must be ensured that no moisture or moisture gets close to the electronic circuit. However, passive cooling (without a fan) is possible with the invention. The heat exchanger can run in the cable between the electronic circuit and the energy sink (vehicle) and/or energy source (socket). The greatest possible heat dissipation can thus be made possible. With the invention, the smallest possible size of the electronic circuit or the housing surrounding it can be achieved, with the temperatures remaining as low as possible on the outer surfaces of the housing, in particular not leading to burns when touched briefly. Furthermore, advantageously, by means of the invention, such a housing can be provided in a simple and cost-effective manner, which has a high degree of tightness against moisture and moisture present outside the housing and against dirt.

Unter einem flexiblen Kabel ist ein Kabel zu verstehen, welches sich z.B. problemlos derart zusammenrollen oder falten lässt, sodass es in einer Mulde im Kofferraum eines Fahrzeugs verstaut werden kann. Vorteilhaft ist somit auch der Wärmeübertrager flexibel.A flexible cable is understood to mean a cable which, for example, can be easily rolled up or folded in such a way that it can be stowed in a recess in the trunk of a vehicle. The heat exchanger is therefore also advantageously flexible.

Vorteilhafterweise liegt das Arbeitsmedium in dem Wärmeübertrager in einer gasförmigen und flüssigen Mischphase, also zweiphasig vor. Dies führt dazu, dass es auch überall in dem Wärmeübertrager im Wesentlichen dieselbe Temperatur hat. Der Wärmeinhalt ist durch die Anteile der gasförmigen und flüssigen Phasen bestimmt. Auf diese Weise können besonders heiße Stellen im Kabel, die zu einer Beschädigung des Kabels oder Verletzung bzw. Verbrennung eines Benutzers führen würden, vermieden werden. Insbesondere sollte eine Außentemperatur des Kabels an keiner Stelle eine obere Temperaturschwelle von z.B. 60°C überschreiten.Advantageously, the working medium in the heat exchanger is in a gaseous and liquid mixed phase, ie in two phases. This means that it also has essentially the same temperature everywhere in the heat exchanger. The heat content is determined by the proportions of the gaseous and liquid phases. In this way, particularly hot spots in the cable, which would damage the cable or injure or burn a user, can be avoided. In particular, the outside temperature of the cable should not exceed an upper temperature threshold of e.g. 60°C at any point.

Für die Erfindung geeignete Arbeitsmedien umfassen insbesondere organische Kältemittel, beispielsweise R1233zd, R1234ze, R1234yf, ebenso wie Wasser, Ethanol, Azeton, Methanol, Glycerin, Ethylenglycol oder andere Frostschutzmittel, jeweils rein oder in Mischung. Diese sind erprobt und zuverlässig und erlauben, gewünschte Temperaturen zu erreichen.Working media suitable for the invention include, in particular, organic refrigerants, for example R1233zd, R1234ze, R1234yf, as well as water, ethanol, acetone, methanol, glycerine, ethylene glycol or other antifreeze agents, in each case pure or in a mixture. These are tested and reliable and allow you to reach the desired temperatures.

Zweckmäßigerweise weist die Energieversorgungsanordnung einen Verdampfer für das Arbeitsmedium auf, der mit der Elektronikschaltung in thermischem Kontakt und mit dem Wärmeübertrager in Fluidverbindung steht. Damit kann die Wärme besonders effektiv von der Elektronikschaltung als Wärmequelle in das Arbeitsmedium überführt werden. Insbesondere steht der Verdampfer in unmittelbarem bzw. direktem thermischem Kontakt mit der Wärmequelle; es erfolgt also eine Wärmeleitung von der Elektronikschaltung in den Verdampfer. The energy supply arrangement expediently has an evaporator for the working medium, which is in thermal contact with the electronic circuit and is in fluid connection with the heat exchanger. The heat can thus be transferred particularly effectively from the electronic circuit as a heat source to the working medium. In particular, the evaporator is in immediate or direct thermal contact with the heat source; so there is a heat conduction from the electronic circuit in the evaporator.

Der Verdampfer weist einen Mantel und darin einen Hohlraum auf, in dem sich das Arbeitsmedium befindet. Durch das Verdampfen des Arbeitsmediums im Verdampfer wird der Elektronikschaltung Wärme entzogen. Die Wärme befindet sich dann zunächst in der gasförmigen Phase und wird mittels des Wärmeübertragers an das Kabel übertragen, wobei die gasförmige Phase komplett oder teilweise in die flüssige Phase übergeht und so Wärme an die Umgebung abgeben kann.The evaporator has a jacket and a cavity in it, in which the working medium is located. The evaporation of the working medium in the evaporator extracts heat from the electronic circuit. The heat is then initially in the gaseous phase and is transferred to the cable by means of the heat exchanger, whereby the gaseous phase completely or partially changes into the liquid phase and can thus give off heat to the environment.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Wärmeübertrager wenigstens einen Hinkanal und wenigstens einen mit dem Hinkanal fluidleitend verbundenen Rückkanal auf, die jeweils mit dem Verdampfer in Fluidverbindung stehen und das Arbeitsmedium enthalten. Dabei leitet der wenigstens eine Hinkanal das Arbeitsmedium von dem Verdampfer weg, und der wenigstens eine Rückkanal das Arbeitsmedium zu dem Verdampfer zurück. Hinkanal und Rückkanal sind somit durch die Strömungsrichtung des Arbeitsmediums relativ zum Verdampfer charakterisiert. Der Übergang von Hinkanal zu Rückkanal ist die am weitesten von der Wärmequelle entfernte Stelle des Wärmeübertragers. Er ist insbesondere als einfache direkte Fluidverbindung, beispielsweise in Form einer Kurve oder Schleife ausgebildet. Es können auch mehrere Hin- und Rückkanäle vorgesehen sein, um eine möglichst große Oberfläche zu erzeugen bzw. um möglichst viel Wärme von der Elektronikschaltung abführen zu können.According to a preferred embodiment, the heat exchanger has at least one forward channel and at least one return channel that is fluidly connected to the forward channel, which are each in fluid communication with the evaporator and contain the working medium. The at least one forward channel directs the working medium away from the evaporator, and the at least one return channel directs the working medium back to the evaporator. The forward channel and return channel are thus characterized by the direction of flow of the working medium relative to the evaporator. The transition from the forward channel to the return channel is the point of the heat exchanger furthest away from the heat source. In particular, it is designed as a simple direct fluid connection, for example in the form of a curve or loop. It is also possible to provide several outward and return channels in order to generate the largest possible surface area or in order to be able to dissipate as much heat as possible from the electronic circuit.

In diesem Sinne ist der Wärmeübertrager auch in Art einer sog. „Loop Heat Pipe“ (LHP) ausgeführt. In dem Verdampfer wird das Arbeitsmedium durch die aufgenommene Wärme der Wärmequelle vom flüssigen in den gasförmigen Zustand überführt. Die davon verursachte Druckerhöhung führt zusammen mit einer Kapillarwirkung zu einem Kreislauf des Arbeitsmediums durch Hin- und Rückkanal. Jedoch existiert im Unterschied zu herkömmlichen LHP-Anwendungen kein zusätzlicher Kondensator. Vielmehr wirkt der Wärmeübertrager selbst als bzw. ist der Kondensator. Üblicherweise vorhandene Transportleitungen bis zu einem Kondensator entfallen somit vorteilhaft bzw. sind nur stark verkürzt ausgeführt. Mit anderen Worten ist also in der Regel das Verhältnis der gasförmigen und flüssigen Phasen zueinander am Eingang des Hinkanals am größten und nimmt dann in der Regel allmählich über die Länge des Hin- und Rückkanals ab und ist in der Regel am Ausgang des Rückkanals am kleinsten. Wie erläutert, sind Eingang des Hinkanals und Ausgang des Rückkanals fluidleitend mit dem Verdampfer verbunden. Mit einer solchen Ausführung können vorteilhaft sehr große Distanzen von bis zu einigen Metern überbrückt werden. Zum anderen kann der Wärmetransport unabhängig von Gravitation erfolgen. Beispielsweise können Höhenunterschiede von wenigstens 1,5 m oder 2 m überwunden werden mittels der Druckdifferenz zwischen Austritt aus dem Verdampfer und Wiedereintritt in den Verdampfer sowie durch die Kapillarwirkung. Dies ist vorteilhaft, wenn z.B. ein Ladekabel an einer erhöht angebrachten Steckdose, sei es am Fahrzeug oder an einer infrastrukturseitigen Energiequelle, angeschlossen wird. Denn dann funktioniert die Kühlung weiterhin autonom. Durch die passive Bewegung der Flüssigkeit wird somit vorteilhaft die notwendige Technik vereinfacht. Hin- und Rückkanäle sind flexibel und biegsam und können daher auf einfache Art und Weise verlegt oder verarbeitet werden.In this sense, the heat exchanger is also designed in the form of a so-called "Loop Heat Pipe" (LHP). In the evaporator, the working medium is converted from the liquid to the gaseous state by the heat absorbed by the heat source. The pressure increase caused by this, together with a capillary effect, causes the working medium to circulate through the forward and return channels. However, in contrast to conventional LHP applications, there is no additional capacitor. Rather, the heat exchanger itself acts as or is the condenser. Transport lines that are usually present up to a condenser are thus advantageously omitted or are only designed to be greatly shortened. In other words, the ratio of the gaseous and liquid phases to one another is generally greatest at the inlet of the forward channel and then generally decreases gradually over the length of the forward and reverse channel and is generally smallest at the outlet of the reverse channel. As explained, the forward channel is in and out duct of the return channel is connected to the evaporator in a fluid-conducting manner. With such an embodiment, very large distances of up to a few meters can advantageously be bridged. On the other hand, the heat transport can take place independently of gravity. For example, height differences of at least 1.5 m or 2 m can be overcome by means of the pressure difference between exit from the evaporator and re-entry into the evaporator and by capillary action. This is advantageous if, for example, a charging cable is connected to an elevated socket, be it on the vehicle or on an infrastructure-side energy source. Because then the cooling continues to work autonomously. The passive movement of the liquid thus advantageously simplifies the necessary technology. Outgoing and return channels are flexible and pliable and can therefore be routed or processed in a simple manner.

Vorteilhafterweise verläuft die wenigstens eine elektrische Leitung näher an einer Mittelachse des Kabels als der wenigstens eine Hinkanal und der wenigstens eine Rückkanal. Mit anderen Worten liegen also der wenigstens eine Hinkanal und der wenigstens eine Rückkanal in radialer Richtung betrachtet weiter außen als die elektrische Leitung. Dadurch kann eine Wärmeabfuhr über eine Ummantelung des Kabels an die Umgebung besonders effektiv erfolgen, da die elektrische Leitung keine Wärmebarriere darstellt.The at least one electrical line advantageously runs closer to a central axis of the cable than the at least one forward channel and the at least one return channel. In other words, the at least one forward channel and the at least one return channel are located further outside than the electrical line, viewed in the radial direction. As a result, heat can be dissipated particularly effectively to the environment via a sheathing of the cable, since the electrical line does not represent a heat barrier.

Weiter vorzugsweise grenzen der wenigstens eine Hinkanal und/oder der wenigstens eine Rückkanal unmittelbar an eine Ummantelung des Kabels an, was eine sehr effektive Wärmeabgabe an die Umgebung erlaubt.More preferably, the at least one forward channel and/or the at least one return channel directly adjoins a sheathing of the cable, which allows very effective heat dissipation to the environment.

Vorzugsweise sind der wenigstens eine Hinkanal und der wenigstens eine Rückkanal symmetrisch zur Mittelachse des Kabels angeordnet. Damit kann die Wärmeabgabe erhöht werden. Sind jeweils mehrere Hin- und Rückkanäle vorgesehen, sind diese vorzugsweise in Umfangsrichtung abwechselnd und vorzugsweise gleichverteilt angeordnet. Auch dies führt zu einer Verbesserung der Wärmeabgabe.The at least one forward channel and the at least one return channel are preferably arranged symmetrically to the central axis of the cable. The heat output can thus be increased. If several outward and return channels are provided in each case, these are preferably arranged alternately in the circumferential direction and preferably evenly distributed. This also leads to an improvement in heat dissipation.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Wärmeübertrager als Polymerschlauch ausgebildet. Es kann sich um ein synthetisches oder natürliches Polymer handeln, insbesondere Silikon oder Kautschuk. Damit kann auf besonders einfache Weise ein flexibler Wärmeübertrager bereitgestellt werden.According to a preferred embodiment, the heat exchanger is designed as a polymer hose. It can be a synthetic or natural polymer, in particular silicone or rubber. A flexible heat exchanger can thus be provided in a particularly simple manner.

Vorzugsweise ist der Wärmeübertrager druckfest bis mindestens 1 bar ausgebildet, weiter vorzugsweise bis mindestens 5 bar. Es versteht sich, dass hierbei jeweils ein Differenzdruck des Arbeitsmediums zur Umgebung bzw. Überdruck relevant ist. Besonders bevorzugt ist eine Druckfestigkeit von 25 bar in bevorzugten Anwendungsfällen vorgesehen. Damit können zahlreiche bevorzugte zweiphasige Arbeitsmedien in einem gewünschten Temperaturbereich von z.B. 40°C bis 80°C gehalten werden. Auf diese Weise kann eine ausreichend hohe Wärmeabgabe der Elektronikschaltung an den Wärmeübertrager sichergestellt werden, so dass weder die Elektronikschaltung abgeregelt werden muss, noch eine Gefahr für eine Beschädigung des Wärmeübertragers besteht. Beispielsweise befindet sich der Dampfdruck von R1234ze bei 60°C bei etwa 12,5 bar. Eine Druckfestigkeit kann durch eine entsprechende Manteldicke und/oder durch Maßnahmen zur Begrenzung einer Aufweitung, z.B. durch ein umhüllendes oder in den Mantel eingebettetes Netz oder eine Metallspirale, erreicht werden.The heat exchanger is preferably designed to be pressure-resistant up to at least 1 bar, more preferably up to at least 5 bar. It goes without saying that a differential pressure of the working medium to the environment or overpressure is relevant in each case. A pressure resistance of 25 bar is particularly preferred in preferred applications. In this way, numerous preferred two-phase working media can be kept within a desired temperature range of, for example, 40°C to 80°C. In this way, a sufficiently high level of heat emission from the electronic circuit to the heat exchanger can be ensured, so that the electronic circuit does not have to be limited and there is no risk of damage to the heat exchanger. For example, the vapor pressure of R1234ze at 60°C is around 12.5 bar. A compressive strength can be achieved by an appropriate jacket thickness and/or by measures to limit expansion, e.g. by means of an enveloping mesh or a metal spiral embedded in the jacket.

Zweckmäßigerweise weist die Energieversorgungsanordnung zwei Enden mit jeweils einem Stecker auf, beispielsweise CCS-Stecker, CEE-Stecker, Typ2-Stecker, Schuko-Stecker, usw. Damit kann insbesondere ein Ladekabel für ein Elektrofahrzeug besonders einfach bereitgestellt werden. Besondere Vorteile entfaltet eine Lösung, bei der der o.g. Übergang von Hinkanal zu Rückkanal in einem Stecker angeordnet ist. Dies kann lediglich beispielhaft in Form von z.B. U-förmigen Rohrabschnitten, z.B. aus Kunststoff oder Metall erfolgen. Dann kann das Kabel als Endlos- bzw. Rollenware bereitgestellt werden, wobei ein für den konkreten Anwendungsfall benötigtes Kabel einfach abgelängt wird. Besonders vorteilhaft wird auf diese Weise auch eine maximal mögliche Fläche des Kabels zur Abgabe von Wärme aus dem Entwärmer genutzt. Erstreckt sich der Wärmeübertrager ausgehend von der Elektronikschaltung in beide Richtungen, kann z.B. zweckmäßigerweise auch in jedem Stecker ein solcher Übergang von Hinkanal zu Rückkanal angeordnet sein. Es versteht sich, dass in anderen Fällen auch ein Verlegen des durchgehenden Wärmeübertragers im Stecker möglich ist.The power supply arrangement expediently has two ends, each with a plug, for example a CCS plug, CEE plug, Type 2 plug, Schuko plug, etc. In this way, a charging cable for an electric vehicle in particular can be provided particularly easily. A solution in which the above-mentioned transition from the forward channel to the return channel is arranged in a connector offers particular advantages. This can only be done, for example, in the form of U-shaped tube sections, e.g. made of plastic or metal. The cable can then be provided as an endless or rolled product, with a cable required for the specific application simply being cut to length. In this way, a maximum possible surface area of the cable is also used particularly advantageously for dissipating heat from the desuperheater. If the heat exchanger extends in both directions, starting from the electronic circuit, such a transition from the forward channel to the return channel can also be expediently arranged in each plug, for example. It goes without saying that in other cases it is also possible to lay the continuous heat exchanger in the plug.

Gemäß einer Weiterbildung weist die Energieversorgungsanordnung eine Pumpe zum Fördern des Arbeitsmediums durch den Wärmeübertrager auf. Dies stellt insbesondere eine Alternative zur genannten „Loop Heat Pipe“-Lösung dar, die für besonders große Durchflussmengen und/oder besonderes lange Kabel ausgelegt ist. In diesem Fall kann die Energieversorgungsanordnung insbesondere so ausgelegt sein, dass das Arbeitsmedium nur in flüssiger Phase, d.h. einphasig, vorliegt. Dennoch erfolgt die Wärmeabgabe auch in solch einem Fall über die Länge des Wärmeübertragers im Kabel und nicht überwiegend in einem separaten Kühler bzw. einer separaten Wärmesenke.According to a development, the energy supply arrangement has a pump for conveying the working medium through the heat exchanger. In particular, this represents an alternative to the "loop heat pipe" solution mentioned, which is designed for particularly large flow rates and/or particularly long cables. In this case, the energy supply arrangement can be designed in particular in such a way that the working medium is only in the liquid phase, i.e. single-phase. Nevertheless, even in such a case, the heat is dissipated over the length of the heat exchanger in the cable and not predominantly in a separate cooler or a separate heat sink.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the accompanying drawings.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.The invention is illustrated schematically in the drawings using exemplary embodiments and is described below with reference to the drawings.

Figurenlistecharacter list

  • 1 zeigt in Teilansichten a bis f eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Energieversorgungsanordnung in einer Schnittansicht mit perspektivischen Ergänzungen. 1 shows in partial views a to f a preferred embodiment of an energy supply arrangement according to the invention in a sectional view with additional perspectives.
  • 2 zeigt in Teilansichten a bis e eine andere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Energieversorgungsanordnung in einer Schnittansicht mit perspektivischen Ergänzungen. 2 shows in partial views a to e another preferred embodiment of an energy supply arrangement according to the invention in a sectional view with additional perspectives.

Ausführungsform(en) der Erfindungembodiment(s) of the invention

In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Energieversorgungsanordnung im unteren Teil (1a) in einer schematischen Schnittansicht dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet. Oberhalb (1b, 1c, 1d, 1e) der Schnittansicht sind zur Erläuterung der einzelnen Bestandteile Ausschnitte der Energieversorgungsanordnung 100 in perspektivischer Ansicht (1b, 1d, 1e) und einer Querschnittsansicht (1c) dargestellt. Unterhalb (1f) der Schnittansicht ist zur Erläuterung ein vergrößerter Ausschnitt aus 1a dargestellt.In 1 is a preferred embodiment of an energy supply arrangement according to the invention in the lower part ( 1a) shown in a schematic sectional view and denoted overall by 100 . above ( 1b , 1c , 1d , 1e) The sectional view shows details of the energy supply arrangement 100 in a perspective view to explain the individual components ( 1b , 1d , 1e) and a cross-sectional view ( 1c ) shown. Below ( 1f) The sectional view shows an enlarged section for explanation 1a shown.

Die Energieversorgungsanordnung 100 weist in dem in 1a dargestellten Beispiel von links nach rechts einen Stecker 110, ein flexibles Kabel 120, ein Gehäuse 130 und ein weiteres flexibles Kabel 140 mit Stecker (nicht gezeigt) auf.The energy supply arrangement 100 has in 1a illustrated example from left to right a connector 110, a flexible cable 120, a housing 130 and another flexible cable 140 with connector (not shown).

In der Figur von links nach rechts erstreckt sich eine Längsrichtung bzw. eine axiale Richtung A des Kabels 120 (hier im nicht zusammengerollten Zustand dargestellt). In der Querschnittsansicht (1c) verläuft die Mittelachse des Kabels 120 zentral, zum Rand hin, senkrecht zur Mittelachse und zur axialen Richtung A, erstreckt sich eine radiale Richtung R.A longitudinal direction or an axial direction A of the cable 120 (shown here in the unrolled state) extends from left to right in the figure. In the cross-sectional view ( 1c ) the central axis of the cable 120 runs centrally, towards the edge, perpendicular to the central axis and to the axial direction A, a radial direction R extends.

Das Kabel 120 mit Stecker 110 dient hier beispielhaft zum Verbinden der Energieversorgungsanordnung 100 mit einer Energiesenke, z.B. einem Fahrzeug, das weitere Kabel 140 mit Stecker beispielhaft zum Verbinden mit einer Energiequelle, z.B. einer Steckdose. Der Stecker 110 kann somit z.B. ein Ladestecker für ein Elektrofahrzeug sein. Die Energieversorgungsanordnung 100 insgesamt kann als Ladekabel für ein Fahrzeug eingesetzt werden, um dieses z.B. an einer Haushaltssteckdose oder Ladesäulensteckdose aufzuladen. Die Energieversorgungseinrichtung 100 kann grundsätzlich jedoch auch in umgekehrter Stromflussrichtung betrieben werden. In diesem Fall wird dem Fahrzeug elektrische Energie entnommen und einem Verbraucher bereitgestellt, der an eine mit dem weiteren Kabel 140 verbundenen Steckdose angeschlossen werden kann.The cable 120 with plug 110 is used here, for example, to connect the energy supply arrangement 100 to an energy sink, e.g. a vehicle, and the other cable 140 with plug, for example, to connect to an energy source, e.g. a socket. The plug 110 can thus be a charging plug for an electric vehicle, for example. The energy supply arrangement 100 as a whole can be used as a charging cable for a vehicle in order to charge it, for example, at a household socket or charging station socket. In principle, however, the energy supply device 100 can also be operated in the opposite direction of current flow. In this case, electrical energy is taken from the vehicle and made available to a consumer, which can be connected to a socket connected to the additional cable 140 .

In dem Gehäuse 130 sind in dieser beispielhaften Ausführungsform eine Elektronikschaltung 136 für die Energieversorgung der Energiesenke aus der Energiequelle sowie beispielhaft ein Verdampfer 135 angeordnet und in einer vergrößerten Ansicht darunter in 1f noch einmal dargestellt. Die Elektronikschaltung 136 weist hier lediglich beispielhaft eine Leistungselektronik 136b auf, die hier beispielhaft auf einem Schaltungsträger oder Kühlkörper 136a angeordnet ist. Die Leistungselektronik 136b umfasst insbesondere Transistoren wie z.B. IGBTs oder MOSFETs, Drosseln, Transformatoren, Dioden, usw. Die Elektronikschaltung kann insbesondere als Stromrichter betrieben werden, beispielsweise als Gleichrichter zum Wandeln von Wechselstrom (Haushaltsstrom) in Gleichstrom (Ladestrom) oder als Wechselrichter zum Wandeln von Gleichstrom in Wechselstrom.In this exemplary embodiment, an electronic circuit 136 for supplying energy to the energy sink from the energy source and, by way of example, an evaporator 135 are arranged in the housing 130 and in an enlarged view below in 1f shown again. The electronic circuit 136 here has power electronics 136b, which is arranged here, for example, on a circuit carrier or heat sink 136a. The power electronics 136b includes in particular transistors such as IGBTs or MOSFETs, chokes, transformers, diodes, etc. The electronic circuit can be operated in particular as a converter, for example as a rectifier for converting alternating current (household current) into direct current (charging current) or as an inverter for converting direct current to alternating current.

Beim Betrieb einer solchen Leistungselektronik kann Verlustwärme von mehr als 100 Watt auftreten, die sicher abgeführt werden soll. Dies geschieht mittels eines Wärmeübertragers 120b, 120c, der ein insbesondere fluides Arbeitsmedium enthält. Die Verlustwärme wird dabei in diesem Ausführungsbeispiel beispielhaft in den Verdampfer 135 überführt, in welchem sich das Arbeitsmedium, beispielsweise R1234ze befindet. Insbesondere kann in dem Verdampfer 135 eine Dochtstruktur 135a vorgesehen sein, die flüssiges Arbeitsmedium aus einem Reservoir 135b an eine Seite 135c, die mit der Elektronikschaltung 136 in wärmeleitendem Kontakt steht, bringt bzw. fördert.When operating such power electronics, heat loss of more than 100 watts can occur, which should be safely dissipated. This is done by means of a heat exchanger 120b, 120c, which contains a particularly fluid working medium. In this exemplary embodiment, the lost heat is transferred, for example, into the evaporator 135, in which the working medium, for example R1234ze, is located. In particular, a wick structure 135a can be provided in the evaporator 135, which brings or conveys liquid working medium from a reservoir 135b to a side 135c which is in thermally conductive contact with the electronic circuit 136.

Wie in 1c und 1d gezeigt, sind in dem Kabel 120 zentral die elektrischen Leiter bzw. elektrischen Leitungen 120a angeordnet, wobei im vorliegenden Fall mehrere Leitungen gezeigt sind, die jedoch für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht relevant sind. Grundsätzlich kann auch lediglich eine einzige elektrische Leitung 120a vorgesehen sein. Es kann sich dabei um den Aufbau eines herkömmlichen elektrischen Ladekabels handeln.As in 1c and 1d shown, the electrical conductors or electrical lines 120a are arranged centrally in the cable 120, several lines being shown in the present case, but these are not relevant for understanding the present invention. In principle, only a single electrical line 120a can also be provided. This can involve the construction of a conventional electrical charging cable.

Um die hier beispielhaft mehreren inneren Leitungen 120a herum sind vorliegend vier Hinkanäle 120b und vier Rückkanäle 120c symmetrisch und abwechselnd angeordnet, die insgesamt von einer Ummantelung 120d umgeben sind. Der äußere Durchmesser des Kabels 120 kann etwa 1 bis 4 cm betragen.In the present case, four forward channels 120b and four return channels 120c are arranged symmetrically and alternately around the inner lines 120a, which are several here by way of example are surrounded by a shroud 120d. The outer diameter of the cable 120 can be about 1 to 4 cm.

Jeder Hinkanal und Rückkanal kann z.B. durch einen Polymerschlauch, z.B. Silikonschlauch, gebildet sein, mit einem Gesamtdurchmesser von beispielsweise etwa 1 mm bis 5 mm und einem Innendurchmesser von beispielsweise etwa 0,2 mm bis 3,5 mm, bevorzugt von 0,5 mm bis 3 mm, zum Erreichen einer für das konkrete Arbeitsmedium und die geplante Temperatur notwendigen Druckfestigkeit. Zur Bereitstellung der Druckfestigkeit kann auch ein im Mantel eingebettetes oder diesen umgebendes Netz vorgesehen sein.Each forward and return channel can be formed, for example, by a polymer tube, e.g. silicone tube, with an overall diameter of, for example, about 1 mm to 5 mm and an inner diameter of, for example, about 0.2 mm to 3.5 mm, preferably from 0.5 mm to 3 mm, to achieve the compressive strength required for the specific working medium and the planned temperature. A mesh embedded in or surrounding the jacket can also be provided to provide compressive strength.

Im Gehäuse 130 sind die hier beispielhaft mehreren elektrische Leitungen 120a mit der Ladeelektronik 136 und die Hin- und Rückkanäle mit dem Verdampfer 135 verbunden.In the housing 130 , the electrical lines 120 a , which are several in this case by way of example, are connected to the electronic charging system 136 , and the outward and return channels are connected to the evaporator 135 .

Im Stecker 110 ist hier ein Übergang 110a von den Hinkanälen 120b zu den Rückkanälen 120c angeordnet. Dieser Übergang 110a kann z.B. eine U-förmige Gestalt haben, wobei an einem Schenkel der U-Form ein Hinkanal 120b und an dem anderen Schenkel der U-Form ein Rückkanal 120c angeschlossen ist, insbesondere fluidleitend. Dabei können jeweils ein oder mehrere Hinkanäle 120b mit einem oder mehreren Rückkanälen 120c verbunden sein, es kann ebenso eine sternförmige Verbindung vorgesehen sein, bei der alle Hinkanäle 120b mit allen Rückkanälen 120c in einem Sternpunkt verbunden sind. Selbstverständlich sind auch andere Formen als eine U-Form denkbar. Auch kann der Wärmeübertrager 120b, 120c umlaufend ausgebildet sein, so dass der Übergang 110a z.B. der am weitesten vom Verdampfer 135 entfernte Punkt bzw. der Umkehrpunkt sein kann. Die elektrischen Leitungen 120a werden wie üblich im Stecker 110, beispielsweise einem sogenannten CSS-Stecker oder einem Typ2-Stecker, mit den entsprechenden elektrischen Kontakten verbunden.A transition 110a from the forward channels 120b to the return channels 120c is arranged in the plug 110 here. This transition 110a can, for example, have a U-shape, with a forward channel 120b being connected to one leg of the U-shape and a return channel 120c being connected to the other leg of the U-shape, in particular in a fluid-conducting manner. In this case, one or more forward channels 120b can be connected to one or more return channels 120c; a star-shaped connection can also be provided, in which all forward channels 120b are connected to all return channels 120c at a star point. Of course, shapes other than a U-shape are also conceivable. The heat exchanger 120b, 120c can also be designed to be circumferential, so that the transition 110a can be, for example, the point furthest away from the evaporator 135 or the reversal point. The electrical lines 120a are connected as usual in the plug 110, for example a so-called CSS plug or a type 2 plug, with the corresponding electrical contacts.

Es versteht sich, dass auch das hier nicht im Detail gezeigte weitere Kabel 140 mit einem Wärmeübertrager 120b, 120c, und der nicht gezeigte Stecker mit einem Übergang von den Hinkanälen 120b zu den Rückkanälen 120c ausgerüstet sein kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass nur das weitere Kabel 140 einen Wärmeübertrager 120b, 120c aufweist und nicht das Kabel 120. It goes without saying that the further cable 140, not shown in detail here, can also be equipped with a heat exchanger 120b, 120c, and the connector, not shown, with a transition from the forward channels 120b to the return channels 120c. It can also be provided that only the further cable 140 has a heat exchanger 120b, 120c and not the cable 120.

Im Betrieb, d.h. beispielsweise beim Laden einer Fahrzeugbatterie mittels der beispielhaft als Ladekabel ausgebildeten Energieversorgungsanordnung 100, wird in der Elektronikschaltung Verlustwärme bzw. Abwärme Q erzeugt, die vorteilhaft über das Kabel 120 abgeführt werden soll. Eine Außentemperatur des Kabels 120 sollte dabei nicht zu heiß werden, z.B. höchstens 60°C betragen, um Verbrennungen bzw. Beschädigungen zu vermeiden.During operation, i.e. for example when charging a vehicle battery using the energy supply arrangement 100 embodied as a charging cable, heat loss or waste heat Q is generated in the electronic circuit, which should advantageously be dissipated via the cable 120 . An outside temperature of the cable 120 should not be too hot, e.g. be at most 60° C., in order to avoid burns or damage.

In 1 ist, wie erwähnt, der Wärmeübertrager 120b, 120c zum Durchleiten von flüssigem und gasförmigem (zweiphasigem) Arbeitsmedium ausgelegt. Durch einen Wärmestrom Qv aus dem Stromrichter 136 verdampft das Arbeitsmedium im Verdampfer 135, sodass ein Druckgefälle entlang des Wärmeübertragers 120b, 120c auftritt. Das Arbeitsmedium liegt dann zweiphasig, d.h. flüssig und gasförmig vor, und durchströmt den Wärmeübertrager 120b, 120c, wobei es in den Hinkanälen 120b vom Verdampfer 135 wegströmt, bis es (hier beispielhaft) im Stecker 110 den Übergang 110a passiert und in den Rückkanälen 120c wieder zum Verdampfer 135 zurückströmt. Auf diesem Weg gibt das Arbeitsmedium kontinuierlich Wärme an die Ummantelung 120d und schließlich die Umgebung ab (Wärmestrom Qu), wobei das gasförmige Arbeitsmedium kondensiert. Somit nimmt der Anteil von gasförmigem Arbeitsmedium auf dem Weg durch den Wärmeübertrager insbesondere kontinuierlich ab und der Anteil von flüssigem Arbeitsmedium zu. Die Energieversorgungsanordnung 100 sollte zweckmäßigerweise so ausgelegt sein, dass der Wärmeeintrag im Verdampfer 135 gleich dem Wärmeaustrag aus dem Kabel 120 ist. Zum Verbessern der Wärmeabgabe kann die Ummantelung 120d mit einer die Oberfläche vergrößernden Struktur, beispielsweise einer Rippung, ausgebildet sein. Sollte in bestimmten Umgebungssituationen, z.B. bei sehr heißer Umgebungstemperatur, ein ausreichender Wärmeaustrag nicht möglich sein, kann vorgesehen sein, die Leistung der Elektronikschaltung 136 zu begrenzen (sog. Derating).In 1 As mentioned, the heat exchanger 120b, 120c is designed for the passage of liquid and gaseous (two-phase) working medium. The working medium in the evaporator 135 evaporates as a result of a heat flow Qv from the power converter 136, so that a pressure drop occurs along the heat exchanger 120b, 120c. The working medium is then in two phases, ie liquid and gaseous, and flows through the heat exchanger 120b, 120c, flowing away from the evaporator 135 in the feed channels 120b until it (here by way of example) passes the transition 110a in the plug 110 and again in the return channels 120c flows back to the evaporator 135. In this way, the working medium continuously gives off heat to the casing 120d and finally to the environment (heat flow Qu), with the gaseous working medium condensing. Thus, the proportion of gaseous working medium on the way through the heat exchanger decreases, in particular continuously, and the proportion of liquid working medium increases. The energy supply arrangement 100 should expediently be designed in such a way that the heat input in the evaporator 135 is equal to the heat output from the cable 120 . To improve the heat dissipation, the casing 120d can be formed with a structure that increases the surface area, for example a ribbing. If sufficient heat dissipation is not possible in certain environmental situations, for example at a very high ambient temperature, provision can be made for the power of the electronic circuit 136 to be limited (so-called derating).

In 2 ist eine alternative bevorzugte Ausführungsform einer Energieversorgungsanordnung 100' im unteren Teil (2a) in einer schematischen Schnittansicht dargestellt gezeigt, bei der der Wärmeübertrager 120b, 120c zum Durchleiten von flüssigem (einphasigem) Arbeitsmedium ausgelegt ist. Oberhalb (2b, 2c, 2d, 2e) der Schnittansicht sind zur Erläuterung der einzelnen Bestandteile Ausschnitte der Energieversorgungsanordnung 100' in perspektivischer Ansicht (2b, 2d, 2e) und einer Querschnittsansicht (2c) dargestellt.In 2 is an alternative preferred embodiment of a power supply arrangement 100' in the lower part ( 2a) shown in a schematic sectional view, in which the heat exchanger 120b, 120c is designed for the passage of liquid (single-phase) working medium. above ( 2 B , 2c , 2d , 2e) The sectional view shows details of the energy supply arrangement 100' in a perspective view ( 2 B , 2d , 2e) and a cross-sectional view ( 2c ) shown.

Der grundsätzliche Aufbau entspricht dem der Energieversorgungsanordnung 100. Um jedoch das Arbeitsmedium durch den Wärmeübertrager 120b, 120c zu transportieren, ist eine Pumpe 200 im Gehäuse 130 vorgesehen. Die Energieversorgung der Pumpe 200 wird hier beispielhaft zweckmäßigerweise ebenfalls von Seiten der Energiequelle über das Kabel 140 bewerkstelligt.The basic structure corresponds to that of the energy supply arrangement 100. However, in order to transport the working medium through the heat exchanger 120b, 120c, a pump 200 is provided in the housing 130. The energy supply of the pump 200 is expediently also effected here by way of example from the energy source via the cable 140 .

Bei der Ausführung gemäß 1 ist keine Pumpe nötig, der Transport des Arbeitsmediums erfolgt rein passiv durch Kapillarwirkung und Druckgefälle. Bei einer üblichen Verwendung solcher Ladekabel an Steckdosen (Haushalt oder Ladesäule) ist ein Höhenunterschied von höchstens 1 bis 1,5m zu überwinden, wofür passive Effekte ausreichend sind.When executing according to 1 no pump is necessary, the transport of the working medium takes place purely passively through capillary action and pressure gradient. With a normal use of such charging cables at sockets (household or charging station), a height difference of at most 1 to 1.5 m has to be overcome, for which passive effects are sufficient.

Es versteht sich jedoch, dass auch bei der Ausführungsform gemäß 1 eine Pumpe 200 zur Unterstützung des Transports des zweiphasigen Arbeitsmediums vorgesehen sein kann.However, it goes without saying that also in the embodiment according to FIG 1 a pump 200 may be provided to assist in transporting the two-phase working fluid.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Claims (12)

Energieversorgungsanordnung (100) aufweisend eine Elektronikschaltung (136) für die Energieversorgung einer Energiesenke aus einer Energiequelle, ein an der Elektronikschaltung (136) angeschlossenes flexibles Kabel (120) zur elektrischen Verbindung der Elektronikschaltung (136) mit der Energiequelle oder der Energiesenke, wobei das Kabel (120) wenigstens eine elektrische Leitung (120a) zum Übertragen von elektrischer Energie und wenigstens einen Wärmeübertrager (120b, 120c) aufweist, wobei der Wärmeübertrager (120b, 120c) ein Arbeitsmedium enthält zum Abführen von Wärme aus der Elektronikschaltung (136) in das Kabel (120), wobei die Elektronikschaltung (136) als Wärmequelle und das Kabel (120) als Wärmesenke ausgebildet sind.Having an energy supply arrangement (100). an electronic circuit (136) for supplying energy to an energy sink from an energy source, a flexible cable (120) connected to the electronic circuit (136) for electrically connecting the electronic circuit (136) to the energy source or the energy sink, wherein the cable (120) has at least one electrical line (120a) for transmitting electrical energy and at least one heat exchanger (120b, 120c), wherein the heat exchanger (120b, 120c) contains a working medium for dissipating heat from the electronic circuit (136) into the cable (120), wherein the electronic circuit (136) is designed as a heat source and the cable (120) as a heat sink. Energieversorgungsanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei das Arbeitsmedium in dem Wärmeübertrager (120b, 120c) in einer gasförmigen und flüssigen Mischphase vorliegt.Energy supply arrangement (100) after claim 1 , wherein the working medium in the heat exchanger (120b, 120c) is present in a gaseous and liquid mixed phase. Energieversorgungsanordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend einen Verdampfer (135) für das Arbeitsmedium, wobei der Verdampfer (135) mit der Elektronikschaltung (136) in thermischem Kontakt steht, wobei der Verdampfer (135) mit dem Wärmeübertrager (120b, 120c) in Fluidverbindung steht.Energy supply arrangement (100) after claim 1 or 2 , Having an evaporator (135) for the working medium, the evaporator (135) being in thermal contact with the electronic circuit (136), the evaporator (135) being in fluid communication with the heat exchanger (120b, 120c). Energieversorgungsanordnung (100) nach Anspruch 3, wobei der Wärmeübertrager (120b, 120c) wenigstens einen Hinkanal (120b) und wenigstens einen mit dem Hinkanal fluidleitend verbundenen Rückkanal (120c) aufweist, die mit dem Verdampfer (135) in Fluidverbindung stehen, wobei der wenigstens eine Hinkanal (120b) und der wenigstens eine Rückkanal (120c) das Arbeitsmedium enthalten, wobei der wenigstens eine Hinkanal (120b) das Arbeitsmedium von dem Verdampfer (135) wegleitet, und der wenigstens eine Rückkanal (120c) das Arbeitsmedium zu dem Verdampfer (135) zurückleitet.Energy supply arrangement (100) after claim 3 , wherein the heat exchanger (120b, 120c) has at least one feed channel (120b) and at least one return channel (120c) which is fluidically connected to the feed channel and which are in fluid communication with the evaporator (135), the at least one feed channel (120b) and the at least one return passage (120c) containing the working fluid, the at least one forward passage (120b) directing the working fluid away from the evaporator (135), and the at least one return passage (120c) returning the working fluid to the evaporator (135). Energieversorgungsanordnung (100) nach Anspruch 4, wobei ein Übergang von dem wenigstens einen Hinkanal (120b) zu dem wenigstens einem Rückkanal (120c) in einem Stecker (110) angeordnet ist.Energy supply arrangement (100) after claim 4 , wherein a transition from the at least one forward channel (120b) to the at least one return channel (120c) is arranged in a plug (110). Energieversorgungsanordnung (100) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die wenigstens eine elektrische Leitung näher an einer Mittelachse des Kabels (120) verläuft als der wenigstens eine Hinkanal (120b) und der wenigstens eine Rückkanal (120c).Energy supply arrangement (100) after claim 4 or 5 , wherein the at least one electrical line runs closer to a central axis of the cable (120) than the at least one forward channel (120b) and the at least one return channel (120c). Energieversorgungsanordnung (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der wenigstens eine Hinkanal (120b) und/oder der wenigstens eine Rückkanal (120c) unmittelbar an eine Ummantelung (120d) des Kabels (120) angrenzen.Energy supply arrangement (100) according to one of Claims 4 until 6 , The at least one forward channel (120b) and/or the at least one return channel (120c) directly adjoining a sheathing (120d) of the cable (120). Energieversorgungsanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wärmeübertrager (120b, 120c) als Polymerschlauch ausgebildet ist.Energy supply arrangement (100) according to any one of the preceding claims, wherein the heat exchanger (120b, 120c) is designed as a polymer tube. Energieversorgungsanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wärmeübertrager (120b, 120c) druckfest bis mindestens 1 bar ausgebildet ist.Energy supply arrangement (100) according to one of the preceding claims, wherein the heat exchanger (120b, 120c) is designed to be pressure-resistant up to at least 1 bar. Energieversorgungsanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energieversorgungsanordnung (100) zwei Enden mit jeweils einem Stecker (110) aufweist.Energy supply arrangement (100) according to one of the preceding claims, wherein the energy supply arrangement (100) has two ends, each with a plug (110). Energieversorgungsanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Arbeitsmedium wenigstens ein Kältemittel enthält ausgewählt aus organischem Kältemittel, R1233zd, R1234ze, R1234yf, Wasser, Ethanol, Azeton, Methanol, Glycerin, Ethylenglycol.Energy supply arrangement (100) according to one of the preceding claims, wherein the working medium contains at least one refrigerant selected from organic refrigerant, R1233zd, R1234ze, R1234yf, water, ethanol, acetone, methanol, glycerol, ethylene glycol. Energieversorgungsanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Pumpe (200) zum Fördern des Arbeitsmediums durch den Wärmeübertrager (120b, 120c) vorgesehen ist.Energy supply arrangement (100) according to any one of the preceding claims, wherein a pump (200) for pumping the working medium through the heat exchanger (120b, 120c) is provided.
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