除湿器装置和具有这种除湿器装置的充电站的制作方法

除湿器装置和具有这种除湿器装置的充电站
1.本发明涉及一种除湿器装置和具有这种除湿器装置的充电站、尤其一种用于给电动车辆充电的充电站。
2.在全世界范围内投入使用的各种充电站必须经受住气候条件。在此，在地球的不同地区可能出现高空气湿度和极端温度。在建立时，充电站的部件也可能受到主要气候条件的消极影响。
3.在新的iso标准61851
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1:2017中限定了电动车辆的导电充电系统的所谓的“湿热功能试验(damp heat functional test)”的框架条件，对应地经认证的充电系统必须通过这些框架条件。其中描述到：充电桩必须在高温度周期(25℃至40℃)以及高空气湿度(95％)下运行长达几天的较长的时间周期。由于这些温度波动和高空气湿度，因此导致充电桩或充电站内、尤其在流体冷却的系统中的功率电子器件的冷却板中的冷凝。这一湿度导致部件会更快速地腐蚀并且使得冷凝水汇集在底座中，冷凝水可能被察觉为泄露。该湿度还导致绝缘性降低并且由此可能使得绝缘值降低到标准规定以下。这种情况特别成问题，这是因为由此充电桩或充电站可能不再能够投入使用/准备好运行并且还可能导致短路，这些短路可能损坏电力元件。
4.如今使用的充电桩/充电站的功率电子器件受到主动的冷却，其中冷却设备可以位于与功率电子器件相同的位置(即例如在充电桩中)，或者可以外置地作为中央冷却设备，该中央冷却设备可以负责冷却多个充电桩。随着充电电流持续地增加，通常也对充电电缆进行冷却。在环境温度升高以及高空气湿度的情况下，被冷却的部件呈现为开始冷凝的初始作用面。替代性地，还存在省去了流体冷却而试图用空气冷却来应对的充电系统。
5.例如文献wo 2016/198088 a1已知一种用于开关柜的除湿器，在该除湿器中使用了珀耳帖元件(peltier
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element)。由于确定了冷却体的结冰条件，因此通过反转珀耳帖元件的电源极性来防止可能的结冰(结冰问题)。由此，珀耳帖元件的冷侧变热而暖侧变冷。
6.文献de 10 2018 103 706 a1公开了一种具有经整合的冷却剂储存器的充电系统。在充电站的上部部分中布置有通风机，这些通风机用于在冷凝器的区域中进行空气循环，气体的、过热的制冷剂在该冷凝器中被冷却。在充电站的上部区域中还设置有功率电子器件的流体空气热交换器，借助于该流体空气热交换器，从由于壳体内部中的电子器件而变热的空气中抽走热量并且将其传递给制冷剂。
7.文献ep 3 257 701 a2公开了一种用于电动汽车的充电桩，该充电桩具有用于在不使用时容纳充电插头的“对接站(dockingstation)”，用于冷却插头的珀耳帖元件被布置在该对接站中。
8.此外，文献de 10 2015 112 347 a1已知一种具有用于流体冷却的珀耳帖元件的充电站。
9.在现有技术的背景下，可以看到本发明的目的在于提供一种充电站，该充电站的部件不存在冷凝水方面的问题。尤其冷凝水不应导致绝缘测量给出不允许的数值并且由此使充电站停止运行。
10.该目的借助于根据独立专利权利要求的尤其应用于充电站中的一种除湿器装置
以及一种具有对应的除湿器装置的充电站来实现。有利的设计方案自从属专利权利要求中得出。
11.在本说明书的范围内，术语充电站既可以被理解为充电桩，在该充电桩中包含功率电子器件；也可以是单独的单元，该单元具有功率电子器件并且该单元与至少一个充电桩电耦合。在后者的情况下，充电桩可以提供纯充电点并且例如与“充电箱(charge box)”电耦合，在该充电箱中包含功率电子器件并且该充电箱因此接管该至少一个充电桩的能量转换和能量供应。
12.根据本发明提出一种除湿器装置，该除湿器装置具有：电热的换能器元件和收集容器，该收集容器被布置在该电热的换能器元件的下方，用以收集形成在该换能器元件上的冷凝物(冷凝水)。该收集容器具有流出口，冷凝物可以经由该流出口从该除湿器装置的收集容器中导出。电热的换能器元件尤其可以是珀耳帖元件，该珀耳帖元件在运行中、即在被施加电压时具有冷侧和暖侧。流经珀耳帖元件的电流使得该元件的一侧冷却(冷侧)，而另一侧变热(暖侧)。珀耳帖元件的优点在于需要更小的电流和电压并且因此需要更少的能量。此外，珀耳帖元件没有移动的部件，由此珀耳帖元件无机械磨损地工作并且不会导致机械损坏并且也不产生噪音。以这种方式，可以高效率地对空气进行除湿。
13.在除湿器装置的运行中，冷凝物形成在珀耳帖元件的冷侧上，该冷侧通常比局部环境更冷，由此可以对在珀耳帖元件的局部环境中的空气进行除湿。形成在冷侧的表面上的冷凝水沿该冷侧向下流动并且汇集在收集容器中。该收集容器尤其可以被布置在珀耳帖元件的冷侧的下方。所汇集的冷凝水可以经由流出口从除湿器装置中引出。
14.根据除湿器装置的另外的实施方式，该除湿器装置还可以具有支撑板，在该支撑板上布置有保持框架，其中该电热的换能器元件被插入到该保持框架中。在保持框架中可以布置有电触点，在电热的换能器元件插入的情况下这些电触点给这个电热的换能器元件供应电流。在保持框架上的电触点可以进而与连接触点相连接，这些连接触点被分开地布置在支撑板上。优选地，在保持框架与支撑板之间可以布置有高压绝缘层(例如高压绝缘薄膜)，从而使得保持框架和插入其中的电热的换能器元件相对于支撑板电绝缘。此特征在支撑板借助其背面(支撑板的与保持框架相反的一侧)被紧固到充电站中的另外的元件上(例如被紧固到功率电子器件的冷却板上)时是尤其有用的。在支撑板中还可以设置有开口，使得该支撑板可以被紧固到充电站内的另外的元件上，例如借助于(至少)一个螺纹连接件。
15.根据除湿器装置的另外的实施方式，该电热的换能器元件的背离该支撑板(并且因此可接近冷凝物的形成)的表面可以具有三维结构的表面。三维结构的表面例如可以具有圆锥结构、棱椎结构、杆结构或普通的波纹结构。三维结构的表面用于增大表面，以便为冷凝物形成提供更大的作用面。电热的换能器元件的三维结构的表面可以是电热的换能器元件的冷侧的表面或者是与该电热的换能器元件的冷侧导热耦合的冷凝体的表面。
16.根据另外的实施方式，除湿器装置还可以具有通风机，该通风机被布置成使得在该除湿器装置的运行中将由该除湿器装置产生的(发出的)空气流吹向该电热的换能器元件的背离该支撑板的表面(冷侧)。这还可以意味着将由通风机产生的空气流吹向安置在冷侧上的冷凝体。例如可以将产生的空气流吹向电热的换能器元件的背离支撑板的表面到达三维结构的表面，从而防止结冰、可以在更低的程度上结冰或者可以消除结冰。通过对电热的换能器元件或安置在其上的冷凝体的冷侧吹气，可以在空气除湿方面实现效率提高。通
风机例如可以借助于螺纹连接件以贴靠支撑板的方式被紧固在电热的换能器元件上。借助于通风机还可以额外地抵抗冷侧的结冰。尤其在通风机功率高且充电站的内部空间温暖的情况下，冷侧可以通过由通风机发出的空气流变热并且因此抵抗结冰或者再次消除结冰。
17.根据除湿器装置的另外的实施方式，该除湿器装置可以具有导热垫，该导热垫在该电热的换能器元件的运行中被布置在该支撑板的背离该电热的换能器元件的表面上(即在该电热的换能器元件的背面上)。导热垫可以应用于改善充电站内的除湿器装置与另外的元件之间的热接触，例如在支撑板与功率电子器件的冷却板之间。
18.此外，根据本发明提供一种用于给电动车辆充电的充电站，其中该充电站具有在本文中描述的除湿器装置。在此，该除湿器装置的流出口在流体技术的意义上例如借助于软管或管线与出口联接，该出口用于将冷凝物从该充电站中导出并且优选地被布置在该充电站的底座区域中。充电站的底座区域可以是指充电站的靠近地面的区域，尤其是充电站在地面上的支承面。因此优选地，被导出的冷凝水可以被排放到周围的土壤中，从而使得充电站的使用者免受积水的困扰。此外，在此可以利用重力作用，以将产生的冷凝物从收集容器引导到流出口。然而，一般而言，根据本发明的充电站的主要目的在于，从充电站中导出在除湿器装置中产生的冷凝物。
19.为了对充电站的内部进行最佳的除湿，位于充电站内部的部件优选地可以相对于环境隔绝，从而使得在充电站的内部产生微气候。由此可以实现向外排放的水分多于从外部(即从环境中)流入的水分，从而使得充电站的内部空间被有效地除湿。
20.通过在充电站中提供除湿器装置，充电站的内部可以被除湿并且因此尽可能地避免腐蚀。此外，还可以预防在充电站内的不同的部件处产生短路。
21.根据充电站的另外的实施方式，该除湿器装置的流出口可以被布置在该充电站的通风机的上方或者借助于流体技术的连接件(例如软管或管线)被输送到该充电站的通风机的上方的区域，使得在该充电站的运行中将流经该流出口的冷凝物排放(滴入)到该通风机上。在这种实施方式中，从空气中抽出的水可以随着通风机的空气流向外输送。在此有利的是：空气流通常非常暖(大约60℃)并且因此水会快速挥发。在这种实施方式中，必要时可以使用泵：即在对应的通风机被布置在除湿器装置的上方的情况下。
22.根据充电站的另外的实施方式，该除湿器装置可以被布置在该充电站的上部区域中。充电站的上部区域可以是充电站的内部空间的上三分之一或上四分之一。在充电站的内部使用对水有害的物质(例如乙二醇)的情况下，这种实施方式可以是优选的，以便使除湿装置与线路(对水有害的物质流经这些线路)的距离最大。一般而言，在使用对水有害的物质的情况下，除湿器装置可以被布置成或者被屏蔽成使得在引导水/乙二醇的线路可能发生泄漏的情况下没有乙二醇到达该除湿装置并且因此不被引出到环境中。额外地可以使用分离器，以防止对水有害的物质随着被引出的冷凝物到达外部。
23.根据充电站的另外的实施方式，该除湿器装置的通风机可以具有空气供应接口，软管能够联接到该空气供应接口上。通过将软管联接到空气供应接口上，例如可以从预计高空气湿度的地方汇集空气，从而使得充电站的内部空间可以得到更好/更可靠的除湿。此外，可以以这种方式在充电站内实现有针对性的空气流动。
24.根据充电站的另外的实施方式，贴靠该支撑板的导热垫可以贴靠该充电站的功率电子模块的冷却板。换言之，电热的换能器元件的暖侧经由支撑板和安置在其上的导热垫
被热耦合到在充电站中已经存在的冷却板，以导出暖侧的热量。由此可以实现更大的热量流，该热量流改善了冷却功率，这是因为冷侧与暖侧之间的温差更大并且另外可以更快速地形成。
25.不言而喻，在不脱离本发明范围的情况下，以上提到的这些特征以及仍将在以下说明的特征不仅能够在相应给出的组合中使用，而且还可以在其他组合中或者单独地使用。
26.本发明的其他优点和设计方案从说明书和附图得出。
27.图1示出了示例性的除湿器装置的示意性结构。
28.图2示出了除湿器装置的实施例。
29.图3示出了具有通风机的除湿器装置的实施例。
30.图4示出了充电站的实施例，除湿器装置被布置在该充电站中。
31.图1示出了示例性的除湿器装置1的示意性结构。这种除湿器装置具有电热的换能器元件10、优选是珀耳帖元件；和收集容器11，该收集容器被布置在电热的换能器元件10的下方，用以收集形成在该换能器元件上的冷凝物。收集容器11具有流出口12，收集在收集容器11中的冷凝物可以经由该流出口从除湿器装置1中导出。收集容器11尤其可以被设计成并且被布置成使得形成在换能器元件10的冷侧上的冷凝物可以被收集在该收集容器中。冷侧可以直接是电热的换能器元件10在除湿器装置1的运行中变冷的表面或者也可以是安置在冷侧上并且因此导热耦合的冷凝体。
32.图2示出了除湿器装置1的构件方面的具体实施例。除湿器装置1被安装在支撑板15上，在该支撑板上尤其布置有壳体14以及另外的部件。在壳体14中布置有保持框架，用以接触布置在该保持框架中或该保持框架上的电热的换能器元件的电触点。在图2中展示的除湿器装置1的实施例中，在电热的换能器元件的冷侧上布置有冷凝体13，通过壳体14的背面开口可以看到该冷凝体。在此，冷凝体13具有呈杆形或圆锥形的结构形式的三维表面结构，用以增大其表面。收集容器11位于冷凝体13的下方、壳体14的下部部分中(或作为壳体14下方的单独构件)，用以收集形成在冷凝体13的冷表面上的冷凝物。冷凝物可以最终经由流出口12从除湿器装置1中引出。支撑板15可以借助于第一螺栓16(其中当然可以使用更多的第一螺栓16)安置到另外的构件上，例如功率电子器件的冷却板或充电站内的内壁。壳体14借助于螺栓被紧固到支撑板15上。还示出了第二螺栓17，这些第二螺栓用于将通风机(参见图3)任选地紧固在壳体14上。还设置有插接连接器18，该插接连接器与在壳体14的保持框架中的对应的触点电耦合并且因此用于为电热的换能器元件提供能量。所展示的内触点19与用于电接触通风机的另外的插接连接件的触点相对应。
33.在图3中示出了在图2中展示的除湿器装置1的实施例。在此额外地将通风机20安置到壳体14上，在所示出的示例中借助于第二螺栓17来实现。在通风机20的上游还连接有任选的盖22(即被布置在通风机的空气进入区域中)，空气供应接口21被设置在该盖中。软管可以连接到空气供应接口21上，以从充电站的至少一个预先设定的区域中吸入空气。连接到空气供应接口21上的软管可以具有多个空气供应开口。
34.在图4中示出了充电站4的实施例，除湿器装置1被布置在该充电站中。除湿器装置1的流出口12借助于软管或管线42与充电站4的出口41流体连接。出口41在此优选地位于充电站4的底座区域中。由此，所收集的冷凝物可以被导出到周围的土壤中，而不在充电站4周
围形成积水。此外，冷凝物出于重力而从收集容器11被输送到出口41处，因此这个过程无需能量。
35.替代于在图4中所展示的清除冷凝物的变体，可以藉由设置在充电站4中的通风机排放冷凝物或者使冷凝物滴到该通风机上。通风机优选地可以是将该通风机的空气流向外引导、即从充电站运走的通风机。对此，尤其当除湿器装置被布置在通风机的上方时，例如除湿器装置1的流出口12可以被布置在这种通风机的上方。或者替代性地，尤其当除湿器装置1被布置在通风机的下方时，冷凝物可以从流出口12借助于管线42被输送到通风机上方的区域，以将冷凝物沉积到通风机上。可以使用泵将冷凝物抽往高处。