带有被动冷却的电流轨的制作方法

本发明涉及一种带有冷却单元的电流轨。

背景技术：

1、在下文中主要结合车辆的高压配电系统来描述本发明。

2、在电动车辆中，驱动能量可以通过电流轨传输。电流轨在此是由带有良好导电性的金属材料制成的实心板条。电流轨提供大的导线横截面，以实现低的功率损耗。

3、特别地，在对车辆的牵引电池充电时，以越来越高的功率进行充电，以在短时间内升高牵引电池的充电状态。在这种情况下，即使导线横截面较大的电流轨也可能变热。

技术实现思路

1、因此，本发明所要解决的技术问题是通过使用构造尽可能简单的措施来提供改进的电流轨。在此，改进可以例如涉及电流轨温度的降低，特别是在牵引电池充电时。

2、此技术问题通过独立权利要求的主题来解决。本发明的有利改进方案在从属权利要求、说明书和附图中详细说明。

3、在此处提出的方法中，冷却单元与电流轨热耦合。电流轨与相邻部件之间的接口也通过电流轨与冷却单元热耦合。

4、通过此处提出的方法，在牵引电池充电时出现的功率损耗可以在电流轨中被吸收。此外，由于接口的潜在增加的过渡电阻而导致的在接口处增大的功率损耗可以通过电流轨被传导至冷却单元并且也可以被吸收。因此，可以在充电期间限制电流轨、接口以及(理想情况下)相邻部件的温度。

5、根据本发明的一个方面提出了一种电流轨，其中，电流轨形成用于冷却单元的接收部并且冷却单元被布置在接收部内，其中，接收部被设计为将冷却单元与电流轨热耦合，其中，热存储介质被布置在冷却单元的内部空间内，并且冷却单元被设计成用于被动地对电流轨被动调温。

6、在以下的描述中解释了冷却单元的构造及其与电流轨的联结。在此，详细解释了用于被动冷却电流轨的冷却单元的实施方式。仅作为可能的替代方案，也部分地描述了如果需要电流轨的主动冷却则可以如何构造冷却单元，其中应注意的是，电流轨的主动调温不是在此给出的电流轨的实施方案，而是在申请人在同一天并行提交的另一项申请中被要求保护。

7、电流轨可以是金属板条。电流轨提供在宽度和厚度上的导线横截面以用于传输电力。电流轨可以例如由铜材料、铝材料或铁材料(例如钢)制成。

8、电流轨可以例如布置在电动车辆的充电插座和车辆的牵引电池之间。特别地，电流轨可以布置在充电插座的区域中。

9、冷却单元可以具有由导热材料制成的壳体。壳体特别地可以由金属材料制成。在壳体内可以布置有储热介质。储热介质可以在充电期间吸收热能，并且在充电过程结束后再次释放。由此可以在电流轨达到预定温度之前吸收预定量的能量。特别地，储热介质可以具有比制造电流轨的材料更高的热容，并且因此可以在单位体积下比电流轨吸收和存储更多的热能。此处，储热介质的材料通常不同于围绕储热介质的壳体的材料，并且一般具有比壳体的材料明显更高的热容。例如，储热介质的比热容可以比电流轨或壳体的材料的比热容高50％以上、100％以上或者甚至200％以上。

10、替代地，冷却单元可以是主动的，并且冷却介质可以被引导通过冷却单元并且将由电流轨的功率损耗所产生的热能运走。

11、接收部可以与冷却单元的轮廓匹配，并且在电流轨和冷却单元之间提供尽可能大的传热面。例如，冷却单元可以是柱形或棱柱形的。

12、电流轨对中的电流轨在运行期间可以具有不同的电势。电流轨可以相互电绝缘。在电流轨之间可以保持空间距离和爬电距离。

13、电流轨对中的电流轨可以相互对称地布置。通过对称布置，电流轨的电磁辐射可以相互补偿。通过对称布置可以总体上降低电流轨对的辐射。

14、电流轨对的冷却单元可以具有相互电绝缘的两个部分单元。每个部分单元和电流轨可以以导电方式相互连接。部分单元可以处于不同的电势。通过部分单元的电气隔离，可以实现从电流单元到相应的部分单元的良好的热传递，因为这里不要求电绝缘。

15、冷却单元可以与电流轨电绝缘。如果导电冷却介质流过冷却单元，则可以通过将冷却单元与电流轨电气隔离来防止电流流过冷却介质。为使冷却单元与电流轨电绝缘，可以在冷却单元与电流轨之间布置导热的绝缘材料。此外，可以保持冷却单元和电流轨之间的空间距离和爬电距离。替代地，可以使用电绝缘的冷却介质。

16、在接收部的区域内，在冷却单元和电流轨之间可以布置有两个电绝缘的间隔保持件。由间隔保持件所形成的冷却单元和电流轨之间的间隙可以填充以电绝缘的并且导热的膏。电绝缘的并且导热的膏可以称为间隙填充物。间隙填充物被构造为用于补偿可能的公差和由此产生的气隙，并且确保最优的热传递。间隙的侧边缘可以被封闭以将膏包围在间隙内。间隔保持件可以封闭间隙的至少一侧。间隔保持件可以被布置在间隙的相对的侧。位于间隔保持件之间的间隙边缘可以通过电绝缘的封闭部被封闭。

17、冷却单元可以被布置在两个电绝缘的接触保护帽之间。间隔保持件可以由接触保护帽形成。触摸保护帽可以例如由塑料材料组成。接触保护帽可以提供与冷却单元的电绝缘的必要的空间距离和爬电距离。间隔保持件可以沿接触保护帽的边沿布置。

18、在接收部的区域内，在冷却单元和电流轨之间可以布置有电绝缘膜。对于冷却单元和电流轨之间的膏来说，附加地，该膜被布置为用于防止击穿的保护件。

19、在冷却单元和电流轨之间可以布置有用于将接收部区域内的温度映射为温度值的传感器系统。传感器系统可以例如被设计为膜内的印刷电路。传感器也可以集成到间隔保持件内。通过传感器系统可以调控冷却单元的冷却能力。在高出温度阈值时，也可以限制通过电流轨的电流。

20、电流轨可以在接收部的区域内具有至少一个突片，以用于将冷却单元固定在电流轨上和/或用于将电流轨固定在结构构件上。突片可以是电流轨的延续。替代地，突片也可以是电绝缘的间隔保持件的部分。突片可以从电流轨伸出并且在电流轨旁提供用于固定的空间。

21、替代地，冷却单元可以与电流轨电连接。如果电绝缘的冷却介质流过冷却单元或冷却单元被设计为被动冷却单元，则冷却单元可以直接地抵接在电流轨上并且处于与电流轨相同的电势。由于导电连接，可以简单并且低成本地构造接收部。导电的连接具有低的传热热阻。由于直接连接，冷却单元可以特别好地吸收热能。

22、电流轨可以在接收部的区域内至少部分地仿照冷却单元的轮廓。电流轨可以是冷却单元的轮廓的至少一部分的阴模(negativform)。通过仿照该轮廓可以实现电流轨和冷却单元之间的尽可能大的传热面。

23、电流轨可以在接收部的区域内以超过180°的方式包围冷却单元。冷却单元因此可以机械地卡锁在接收部内。为此，电流轨在卡锁时可以在接收部的区域内弹性变形。例如，电流轨在接收部的区域内可以具有比冷却单元的轮廓略小的弯曲半径。以此，电流轨略微预张紧，并且以所导致的回复力压靠已卡锁的冷却单元的外壳。由于由此导致的面压力，可以实现接收部和冷却单元之间的低传热热阻。

24、电流轨可以具有布置在接收部的区域内的至少一个保持元件。冷却单元可以布置在保持元件和电流轨之间。保持元件可以至少部分地仿照冷却单元的轮廓并且至少部分地包围冷却单元。可以将保持元件固定在电流轨上。保持元件例如可以由塑料材料制成。保持元件可以包围未被接收部所包围的轮廓的部分。保持元件可以将冷却单元固定在接收部内。

25、保持元件可以形成接收部并且布置在电流轨和冷却单元之间。保持元件可以至少部分地包围冷却单元。特别地，保持元件可以完全包围冷却单元的轮廓。保持元件可以由导热的电绝缘材料制成。保持元件可以将冷却单元与电流轨电气隔离。通过保持元件，电流轨可以具有简化的几何形状。

26、电流轨可以在接收部的区域内形成冷却单元的至少一个壁。电流轨在此可以是冷却单元的集成的组成部分。因而，冷却单元可以被直接布置在电流轨上。通过直接连接实现了从电流轨到冷却单元的很好的热传递。

27、冷却单元的连接部可以延伸穿过电流轨。用于冷却介质的入口和出口可以布置在穿过电流轨的通口内。通过将连接部布置在电流轨内，可以非常简单地构造冷却单元。

28、电流轨可以具有与接收部相邻的、用于充电插座的插脚的连接区。电流轨也可以具有与接收部相邻的、通向车辆的高压配电系统的接口。电流轨可直接被布置在充电插座后方。电流轨可以被称为适配器电流轨，并且形成充电插座和高压配电系统之间的连接。由于紧邻充电插座，因此可以很好地吸收由于充电插座内的过渡电阻而在充电插座内产生的热量。

29、连接区可以被设计为用于接收不同的插脚。不同的充电插座标准可能需要不同的插脚。由于采用通用的接收部，在充电插座标准不同的情况中电流轨可以被设计为通用件。

30、冷却单元可具有指向冷却单元的内部空间的肋部。肋部可以增加通向内部空间内的冷却介质或储热介质的传热面。由于传热面的增加，可以实现提高的冷却能力。

31、冷却单元可以具有至少一个延伸穿过冷却单元的内部空间的板条。板条可以为内部空间内的冷却介质或储热介质提供额外的传热面。通过额外的传热面可以提高冷却能力。板条可以是平坦的或弯曲的。板条可以加固冷却单元。

32、至少一个板条可由肋部保持。肋部可以沿板条的方向取向。板条可插在至少两个肋部之间。板条可以使肋部略微弹性变形并且以所产生的回复力夹紧板条。

33、至少一个板条可以在内部空间内限定冷却介质从入口到出口的通流路径。冷却介质可以在板条的相对的侧上沿相反的方向流动。通过板条可以延长通流路径。也可以减小冷却介质的流动横截面，这可以导致流速增加并且导致改善的到冷却介质的热传递。

34、至少一个板条可以具有用于冷却介质的通流开口。板条因而可以延伸通过整个内部空间。冷却介质可从板条的一侧通过通流开口流至板条的另一侧。

35、替代地，至少一个板条可以比内部空间更短，以形成用于冷却介质的通流路径。冷却介质因而可以围绕板条的一个边缘从一侧流动到另一侧。

36、冷却单元可以在内部空间内具有至少两个板条。冷却板条可以从相对的侧突伸入内部空间内。可以通过对置侧的板条将通流路径构造为蛇形曲线形状由此可以延长通流路径并且减小流动横截面。

37、板条可用于修改或优化冷却单元内的流动力学。通过构造、形状、表面以及有针对性的隆起和通口，可以有意地实现层流或湍流。

38、储热介质可以是相变材料。相变材料可以称为潜热储存材料。相变材料在经历相变期间可以在基本上恒定的温度下吸收或释放热能。例如，石蜡材料或盐材料可以在其熔化温度下在其熔点处吸收或释放大量的热能。仅在相变基本上完全完成时温度才再次上升或下降。可通过相变材料的体积调节可吸收的热能的量。可以通过相变材料的材料组成调节熔点或熔化温度。通过相变材料可以在充电过程期间将电流轨的温度保持在预先限定的温度范围内。充电过程之后热能可以缓慢释放。

39、至少一个板条可以具有平衡开口。通过平衡开口可以平衡冷却单元内的储热介质的填充水平。然而，板条可以防止液体储热材料来回晃动。

40、储热介质可以不完全充满内部空间。通过不完全填充冷却单元可以将储热介质的热膨胀纳入考虑。

41、内部空间的剩余体积可以填充以惰性气体。惰性气体至少可以减缓甚至防止储热介质随时间的化学变化。由此，冷却单元可以具有长的使用寿命。