Title:
Elektrische Leiteranordnung und Kraftfahrzeug
Kind Code:
B4


Abstract:

Die Erfindung betrifft eine elektrische Leiteranordnung umfassend zumindest ein Leiterprofil 1. Erfindungsgemäß ist das Leiterprofil (1) stranggepresst und besteht aus einer Leichtmetalllegierung, wobei das Leiterprofil (1) mindestens einen umfangsseitig geschlossenen Kanal (2) aufweist. Vorzugsweise besteht das Leiterprofil (1) aus einer Aluminium-Knetlegierung. Der Kanal (2) ist insbesondere zur Durchleitung eines Wärmeträgermediums ausgelegt. Mehrere Leiterprofile (1) sind zu einem Leiterstrang (14) aneinander gekoppelt, welcher in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz gelangt. Hierbei kann eine elektrische Leiteranordnung den elektrischen Pfad zwischen einer Ladedose (37) und dem elektrischen Energiespeicher bilden. embedded image




Inventors:
Grienitz, Volker (59494, Soest, DE)
Rabe, Frank (32120, Hiddenhausen, DE)
Drabon, Rodscha (33154, Salzkotten, DE)
Boughardain, Mohamed (38124, Braunschweig, DE)
Application Number:
DE102017103268A
Publication Date:
08/23/2018
Filing Date:
02/17/2017
Assignee:
Benteler Automobiltechnik GmbH, 33102 (DE)
Domestic Patent References:
DE112014003691T5N/A2016-04-28
DE60316980T2N/A2008-07-31
DE19603215A1N/A1997-07-31
DE2918600A1N/A1980-11-13



Foreign References:
201201810822012-07-19
36798111972-07-25
Attorney, Agent or Firm:
Bockermann Ksoll Griepenstroh Osterhoff, 44791, Bochum, DE
Claims:
Elektrische Leiteranordnung, aufweisend zumindest ein Leiterprofil (1), wobei das Leiterprofil (1) stranggepresst ist sowie aus einer Leichtmetalllegierung besteht und das Leiterprofil (1) mindestens einen umfangsseitig geschlossenen Kanal (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leiteranordnung zumindest zwei zueinander parallel angeordnete Leiterprofile (1) aufweist, die durch einen Isolator (15) gegeneinander isoliert und aneinander gebunden sind, wobei die Leiterprofile (1) und der Isolator (15) zueinander komplementäre Formschlussabschnitte (16, 17) aufweisen, welche ineinander greifen.

Elektrische Leiteranordnung, aufweisend zumindest ein Leiterprofil (1), wobei das Leiterprofil (1) stranggepresst ist sowie aus einer Leichtmetalllegierung besteht und das Leiterprofil (1) mindestens einen umfangsseitig geschlossenen Kanal (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leiteranordnung zumindest zwei zueinander parallel angeordnete Leiterprofile (1) aufweist, die durch einen Isolator (15) gegeneinander isoliert und aneinander gebunden sind, wobei der Isolator (15) zumindest einen Leitungskanal (18) aufweist.

Elektrische Leiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leiterprofil (1) aus einer Aluminiumlegierung mit dem Hauptbestandteil Aluminium besteht, bei der die Summe anderer Legierungselemente einschließlich von Beimengungen sowie erschmelzungsbedingter Verunreinigungen nicht mehr als 5,0 Massen-% beträgt.

Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Leiterprofil (1) mehrere durch innere Stege (10, 11) gegeneinander abgegrenzte Kanäle (2) aufweist.

Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Kanal (2) zur Durchleitung eines Wärmeträgermediums und/oder zur Durchführung von Leitungs- oder Rohrkörpern ausgelegt ist.

Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Leiterprofil (1) wenigstens einen Bogenabschnitt (6 - 9) aufweist und eine Krümmung in Längsrichtung besitzt.

Elektrische Leiteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bogenabschnitt (6 - 9) biegetechnisch oder stauchtechnisch erzeugt ist.

Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Leiterprofil (1) an seiner Außenfläche wenigstens ein Wärmeübertragerelement und/oder wenigstens ein steifigkeitserhöhendes Profilelement aufweist.

Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leiterprofile (1) zu einem Leiterstrang (14) aneinander gekoppelt sind.

Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kanal (2) endseitig eines Leiterprofils (1) durch ein Abschlusselement (24) schließbar ist.

Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Leiterprofil (1) wenigstens einen Anschluss (23) aufweist, welcher mit einem Kanal (2) kommuniziert.

Elektrische Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Leiterprofil (1) mit einer Kontaktfläche (21) zur Anbindung eines Funktionselements (22) vorhanden ist.

Elektrische Leiteranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Kontaktfläche (21) beschichtet ist mit einem Kontaktwerkstoff, der eine Elektronenaustrittsarbeit von We < (kleiner) 7,9 × 10-19 Joule aufweist und dass ausgehend von dem Leichtmetall oder dessen Legierung, aus dem das Leiterprofil besteht, wenigstens einen Teil der Schichtenfolge Zink, Chrom, Nickel, Kupfer und/oder Silber aufweist.

Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Leiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13.

Description:

Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Leiteranordnung, aufweisend zumindest ein Leiterprofil und betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer solchen elektrischen Leiteranordnung.

Elektromobilität, auch E-Mobilität oder englisch E-Mobility genannt, sieht die Nutzung von Elektrofahrzeugen vor, die einen Energiespeicher in Form eines elektrischen Akkumulators oder einer Akkumulator-Batterie mitführen sowie einen Elektroantrieb beinhalten, der im Grad der Elektrifizierung variieren kann. Insbesondere aufgrund von umweltpolitischen Zielsetzungen unter Berücksichtigung von Mobilitätsbedürfnissen unter Nachhaltigkeitsaspekten befindet sich die Elektromobilität derzeit in einer dynamischen Entwicklung, so dass zukünftig die Elektrifizierung des Antriebsstrangs in einem Kraftfahrzeug weiter zunehmen wird.

Die Ladezeiten von den derzeit eingesetzten Akkumulator-Batterien bzw. der eingebauten Batteriekapazitäten sind bezogen auf die dem Fahrzeug zugeführte Menge an Energie deutlich länger als die mit einem Betankungsvorgang einer Brennkraftmaschine an einer Tankstelle gewohnten Tankzeiten. Kürzere Ladezeiten sind daher wünschenswert, insbesondere wenn man mit einem Elektrofahrzeug auch auf längeren Strecken über die durch die Batteriekapazität festgelegte Reichweite fahren möchte. Die Ladezeit mindert sich mit der Steigerung der Ladeleistung. Die Umsetzung eines Schnellladekonzepts erfordert eine große elektrische und thermische Belastbarkeit der Komponenten im Ladepfad. Es wird eine elektrische Leiteranordnung benötigt, welche die erforderliche Leistung übertragen kann. Die Ladestation liefert eine endsprechende elektrische Ladespannung und Ladestromstärke für die Akkumulator-Batterie im Fahrzeug. Die zulässige Größe der elektrischen Spannung und der Ladestromstärke werden bestimmt durch die im Fahrzeug eingebauten Komponenten des elektrischen Pfads und deren Belastbarkeit. Ein wesentlicher Teil des elektrischen Ladepfads sind die elektrische Leiteranordnung von der Ladedose im Kraftfahrzeug bis zu der Akkumulator-Batterie. Von der Akkumulator-Batterie aus führt ebenfalls wenigstens ein elektrischer Leiter bzw. ein aus elektrischen Leitern bestehender Leiterstrang zum Elektroantrieb des Kraftfahrzeugs.

Die Ladedauer hängt sowohl von der Leistungsfähigkeit der Ladestelle als auch von der technischen Auslegung des Fahrzeugs bzw. der Komponenten des elektrischen Ladepfads im Fahrzeug ab.

Von den elektrischen Leitern und Steckanschlüssen der elektrischen Ladestationen für Elektrofahrzeuge ist bekannt, dass die bei der zulässigen elektrischen Spannung übertragbare elektrische Leistung begrenzt ist durch die thermische Belastbarkeit der elektrischen Leitungen und der Steckkontakte, die auf Grund des elektrischen Übergangswiderstandes in der kleinflächigen Kontaktstelle die größte Verlustleistungsdichte in dem Lade-Stromkreis aufweisen. Die Kontakterwärmung begrenzt derzeit die Leistungsfähigkeit von elektrischen Schnelllade-Stationen. Zwecks Steigerung der übertragbaren Leistung werden flüssigkeitsgekühlte, flexible elektrische Leitungen und flüssigkeitsgekühlte Stecker bzw. Steckkontakte eingesetzt. Diese führen jedoch zu einer Steigerung der Größe und des Gewichts als auch zu einer Minderung der Leitungsflexibilität und deren Handhabbarkeit.

Im Umfang der DE 11 2012 003 099 T5, welche eine Ladestation zur Schnellladung einer Elektrofahrzeugbatterie beschreibt, wird unter anderem auch eine kühlbare Stromverbindung zwischen dem Ladeanschluss und der Elektrobatterie beschrieben.

Die gattungsbildende US 2012 / 0 181 082 A1 offenbart eine elektrische Leiteranordnung, aufweisend ein Leiterprofil, wobei das Leiterprofil stranggepresst ist sowie aus einer Leichtmetalllegierung besteht und das Leiterprofil einen umfangsseitig geschlossenen Kanal aufweist.

Vergleichbare Vorschläge sind in der DE 29 18 600 A1, der DE 603 16 980 T2 oder der US 3 679 811 A beschrieben.

Zum technologischen Hintergrund zählen die DE 196 03 215 A1 und die DE 11 2014 003 691 T5.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Leiteranordnung für ein Kraftfahrzeug bereit zu stellen mit einem Leiterprofil aus einem festen und chemisch beständigen Werkstoff, welche flexibel in seiner Gestalt und Länge fertigbar, gewichtsmäßig vorteilhaft und kostengünstig ist, wobei die Leiteranordnung ein Ableiten der Wärme von den Kontaktstellen und ein verlustarmes Übertragen von elektrischer Leistung mit den für den Betrieb eines leistungselektrischen Gerätes oder eines elektrischen Antriebs erforderlichen elektrischen Stromstärken und hohen elektrischen Spannungen ermöglicht.

Eine erste Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einer elektrischen Leiteranordnung gemäß den Merkmalen von Anspruch 1.

Anspruch 2 zeigt eine zweite Lösung der Aufgabe auf.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der elektrischen Leiteranordnung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 3 bis 13.

Ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Leiteranordnung ist Gegenstand von Anspruch 14.

Eine elektrische Leiteranordnung weist zumindest ein elektrisches Leiterprofil auf. Das Leisterprofil ist stranggepresst und besteht aus einer Leichtmetalllegierung, wobei das Leiterprofil mindestens einen umfangsseitg geschlossenen Kanal aufweist.

Die elektrische Leiteranordnung weist zumindest zwei zueinander parallel angeordnete Leiterprofile auf, die durch einen Isolator gegeneinander isoliert und aneinander gebunden sind.

Nach dem ersten Aspekt der Erfindung weisen die Leiterprofile und der Isolator zueinander komplementäre Formschlussabschnitte auf, welche ineinander greifen.

Nach dem zweiten Aspekt der Erfindung weist der Isolator zumindest einen Leitungskanal auf.

Besonders bevorzugt besteht das Leiterprofil aus einer Aluminiumlegierung mit dem Hauptbestandteil Aluminium, bei der die Summe anderer Legierungselemente einschließlich von Beimengungen sowie erschmelzungsbedingter Verunreinigungen nicht mehr als 5,0 Massen-% beträgt.

Im Rahmen der Erfindung wird eine Aluminium-Knetlegierung als besonders vorteilhafter Werkstoff für die Leiterprofile angesehen. Vorzugsweise kann eine Aluminium-Knetlegierung verwendet werden mit einem Aluminiumgehalt von wenigstens 99 %, zum Beispiel Al99,5 (EN AW-1050).

Legierungen der Gruppe 1xxx, auch Reinaluminium genannt, haben eine hohe elektrische Leitfähigkeit und hohe thermische Leitfähigkeit. Zudem sind sie sehr korrosionsbeständig und auch schweißbar. Aluminiumlegierungen der Gruppe 1xxx sind daher besonders geeignet als Leiterwerkstoff.

Aus der Gruppe 6xxx sind die Aluminiumlegierungen EN AW-6060 oder EN AW-6005 gut für die erfindungsgemäß vorgesehene Anwendung als stranggepresstes Leiterprofil geeignet.

Auch niedrig legierte Aluminium-Knetlegierungen aus der Gruppe 7xxx können angewandt werden, hier beispielsweise die Aluminiumlegierung EN AW-7072.

Ein erfindungsgemäßes Leiterprofil kann mehrere innere Kanäle aufweisen, die sich über die Länge des Leiterprofils erstrecken. Das Leiterprofil ist in diesem Fall ein Strangpressprofil mit mehreren, durch innere Stege gegeneinander abgegrenzten Kanälen. Hierbei können sich die Stege sowohl vertikal als auch horizontal bezogen auf den Querschnitt des Leiterprofils erstrecken.

Der Kanal oder die Kanäle in einem Leiterprofil sind zur Durchführung eines Wärmeträgermediums und/oder zur Durchführung von Leitungskörpern und/oder Rohrkörpern bestimmt und dafür ausgelegt. Leitungskörper können beispielsweise Versorgungsleitungen oder Datenleitungen sein. Rohrkörper können separate Rohrleitungen sein, beispielsweise Kühlmittelleiter bzw. Kühlmittelrohre oder Wärmerohre.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung zielt auf eine kühlbare elektrische Leiteranordnung ab. Dementsprechend sind der oder jeder Kanal zur Durchleitung eines Kühlmediums vorgesehen, hierbei ist insbesondere an flüssige oder gasförmige Wärmeträgermedien gedacht.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist ein Leiterprofil wenigstens einen Bogenabschnitt auf und besitzt insbesondere eine Krümmung in der Längsrichtung.

Der Bogenabschnitt ist biegetechnisch, insbesondere streck-biegetechnisch oder stauchtechnisch, erzeugt.

Des Weiteren kann ein erfindungsgemäßes Leiterprofil an seiner Außenfläche Wärmeübertragerelemente und/oder steifigkeitserhöhende Profilelemente aufweisen. Wärmeübertragerelemente ebenso wie steifigkeitserhöhrende Profilelemente sind bevorzugt als Rippen oder Stege ausgeführt.

Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung ist eine elektrische Leiteranordnung, bei der mehrere Leiterprofile zu einem Leiterstrang aneinander gekoppelt sind. Hierbei können gerade Leiterprofile in Reihe gekoppelt mit gekrümmten, wenigstens einen Bogenabschnitt aufweisenden Leiterprofilen zum Leiterstrang gefügt sein. Bei den untereinander gefügten Leiterprofilen kommunizieren die inneren Kanäle in zweckentsprechender Weise zur Durchleitung eines Wärmeträgermediums und/oder zur Durchführung von Leitungs- oder Rohrkörpern.

Die Koppelung von Leiterprofilen untereinander zu einem Leiterstrang kann formschlüssig und/oder reibschlüssig und/oder stoffschlüssig erfolgen. Möglich sind beispielsweise Stecklösungen, bei dem Leiterprofile aufeinander angepasste Endabschnitte zur steckbaren Anbindung aufweisen. Die Leiterprofile werden dabei durch Formschluss ihrer Steckabschnitte passend ausgerichtet und zusätzlich gegen unbeabsichtigtes Lösen gesichert. Besonders vorteilhaft wird eine stoffschlüssige Bindung der Leiterprofile untereinander angesehen, bei der die Kanäle mediumdicht miteinander gefügt sind.

Ein solcher Leiterstrang ist insbesondere für den On-Board-Einsatz bzw. Einbau in einem Kraftfahrzeug vorgesehen und erstreckt sich von der Ladedose des Kraftfahrzeugs bis zu dem Energiespeicher bzw. einer Akkumulator-Batterie. Weiterhin kann ein Leiterstrang eingesetzt werden auf dem elektrischen Pfad von der Akkumulator-Batterie bis zum Elektroantrieb.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer elektrischen Leiteranordnung sieht vor, dass zumindest zwei Leiterprofile parallel zueinander angeordnet sind.

Die zumindest zwei Leiterprofile sind durch einen Isolator gegeneinander isoliert und aneinander gebunden sein. Hierbei sind insbesondere parallel zueinander angeordnete Leiterprofile durch werkstoffmäßig und geometrisch entsprechend konfigurierte Isolatoren aneinander gebunden.

Die Leiterprofile und der die Leiterprofile aneinander bindende Isolator weisen zueinander komplementäre Formschlussabschnitte auf, welche ineinander greifen.

Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der elektrischen Leiteranordnung sieht vor, dass zumindest zwei Leiterprofile mittels eines Isolators aneinander gebunden sind, wobei auch der Isolator zumindest einen Leitungskanal besitzt.

Ein Kanal kann endseitig eines Leiterprofils durch ein Abschlusselement, beispielsweise einen Stopfen, geschlossen werden. Auf diese Weise ist es möglich, einen oder mehrere Kanäle zweckentsprechend zu schließen. Dies erfolgt bei einer elektrischen Leiteranordnung mit mehreren, zu einem Leiterstrang zusammengeschlossenen Leiterprofilen, jeweils endseitig am letzten Leiterprofil des Leiterstrangs. Hierdurch wird Einfluss auf die Durchgängigkeit des Kanals im Leiterstrang genommen. Damit ist die Einstellung des Durchflusses von Wärmeträgermedien möglich.

In einem Leiterprofil können auch Weichenelemente oder -stücke integriert sind. Dies lässt Kreuzungen in einem Leiterstrang oder auch die Abzweigung oder Einspeisung von Wärmeträgermedien innerhalb eines Leiterstrangs oder der von dem Leiterstrang gebildeten elektrischen Leiteranordnung zu.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass ein Leiterprofil wenigstens einen Anschluss aufweist, welcher mit einem Kanal kommuniziert. Bei einem solchen Anschluss kann es sich bevorzugt um einen Kühlmittelanschluss handeln.

Ferner werden die Anwendungsmöglichkeiten gesteigert, wenn zumindest ein Leiterprofil mit einer Kontaktfläche zur Anbindung eines Funktionselements vorhanden ist. Auf dieses Weise können dem Anwendungszweck entsprechend Funktionselemente an ein Leiterprofil in einem Leiterstrang angebunden werden. Funktionselemente sind beispielsweise elektrische Anbindungsstücke oder Kontaktstücke bzw. Kontaktschuhe, aber auch Kühlmittelsammler oder Kühlmittelleiter ebenso wie Wärmerohre.

Wärmeträgermedien, sowohl in Form von Gas oder einer Flüssigkeit, können die Leiteranordnung bzw. das oder die Leiterprofile der Leiteranordnung sowohl außen umströmen als auch innen durchströmen. Ein Leiterprofil kann zumindest bereichsweise, vorzugsweise an Kontakt-, End- oder Fügestellen, beschichtet sein mit einem Werkstoff, der eine geringe Elektronenaustrittsarbeit aufweist von We < (kleiner) 7,9 × 10-19 Joule, entsprechend 4,93 Elektron-Volt. Ausgehend von dem Leichtmetall oder dessen Legierung, aus dem das Leiterprofil besteht, weist die Beschichtung bis zu dem oberflächlich aufgebrachten Kontaktwerkstoff wenigstens einen Teil der Schichtenfolge Zink, Chrom, Nickel, Kupfer und/oder Silber auf. Die Leiteranordnung bzw. deren Leiterprofile können zumindest bereichsweise, vorzugsweise an elektrisch nicht zu kontaktierenden Stellen, beschichtet sein mit einem elektrisch isolierenden oder einem thermisch strahlenden Werkstoff, beispielsweise einem Lack. Eine Leiteranordnung kann zudem eingesetzt werden als Wärmeleiter, welcher die von der elektrischen Stromstärke bewirkte Wärme aus den Leitungen, Kabeln, Steckern oder Steckkontakten ableitet an eine Kühlfläche oder an eine Kühleinrichtung in einem Kraftfahrzeug.

Durch den von wenigstens einem Kanal gebildeten Innenraum einer Leiteranordnung können isoliert von dem elektrischen Potential der Leiteranordnung zusätzlich elektrische Leiter, insbesondere Daten- oder Steuerleitungen, geschützt vor Umgebungseinflüssen, geführt und befestigt sein.

Die erfindungsgemäße Leiteranordnung zeichnet sich durch geringe Übertragungsverluste aus und besitzt einen größeren Wirkungsgrad und größere elektrische Leistungs- bzw. Übertragungsfähigkeit. Die Möglichkeit des Ableitens der von der elektrischen Stromstärke bewirkten Wärme aus den peripheren Leitungen und Steckern an eine Kühlfläche oder eine Kühlvorrichtung lässt eine Minderung der Masse der elektrischen Leiteranordnung zu. Weiterhin ist eine Minderung der Ladezeit der Batterie in einem Kraftfahrzeug über die Leiteranordnung zu erwarten. Insbesondere bei gekühlter Leiteranordnung ermöglicht die kraftfahrzeugseitige Leiterkühlung eine Steigerung der übertragbaren elektrischen Leistung.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

  • 1 einen Ausschnitt aus einer elektrischen Leiteranordnung mit einem Leiterprofil;
  • 2 ebenfalls einen Ausschnitt einer Leiteranordnung mit einer alternativen Ausgestaltung eines Leiterprofils;
  • 3 ein Leiterprofil in einer weiteren Ausgestaltung;
  • 4 eine weitere Ausgestaltung einer elektrischen Leiteranordnung;
  • 5 eine alternative Gestaltung eines Leiterprofils;
  • 6 einen vertikalen Querschnitt durch eine Leiteranordnung mit zwei parallel zueinander angeordneten Leiterprofilen;
  • 7 eine Modifikation der Leiteranordnung gemäß der 6;
  • 8 einen vertikalen Querschnitt durch eine Leiteranordnung mit zwei parallel zueinander angeordneten Leiterprofilen;
  • 9 eine Modifikation der Leiteranordnung gemäß der 8;
  • 10 einen vertikalen Querschnitt durch eine weitere Leiteranordnung mit drei parallel zueinander angeordneten Leiterprofilen;
  • 11 eine Modifikation der Leiteranordnung gemäß der 10;
  • 12 eine weitere Modifikation einer Leiteranordnung;
  • 13 eine weitere Modifikation einer Leiteranordnung;
  • 14 eine weitere Ausführungsform einer Leiteranordnung;
  • 15 eine weitere Ausführungsform einer Leiteranordnung;
  • 16 einen endseitigen Ausschnitt einer Leiteranordnung mit einem angeschlossenen elektrischen Leiterschuh sowie einem angeschlossenen Rohrkörper;
  • 17 wiederum einen endseitigen Abschnitt einer Leiteranordnung in einer anderen Gestaltungsform;
  • 18 eine weitere endseitige Anschlusskonfiguration einer elektrischen Leiteranordnung;
  • 19 technisch schematisiert eine Leiteranordnung mit einer angeschlossenen Kühlvorrichtung;
  • 20 ebenfalls eine Leiteranordnung mit einer Kühlvorrichtung;
  • 21 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer elektrischen Leiteranordnung;
  • 22 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leiteranordnung;
  • 23 technisch vereinfacht ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Leiteranordnung und
  • 24 ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Leiteranordnung mit der Darstellung von weiteren Systemkomponenten.

In allen Figuren sind einander entsprechende Bauteile bzw. Bauteilkomponenten durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Die 1 bis 18 zeigen jeweils unterschiedliche Ausführungsformen einer elektrischen Leiteranordnung bzw. Modifikationen eines Leiterprofils 1 der Leiteranordnung.

Die Darstellungen in den 1 bis 5 dienen zur Illustrierung der beanspruchten Erfindung und sind nicht Ausführungsformen der Erfindung, für die Schutz begehrt wird.

Der in der 1 dargestellte Ausschnitt einer Leiteranordnung umfasst ein Leiterprofil 1. Das Leiterprofil 1 ist stranggepresst und besteht aus einer Leichtmetalllegierung. Das Leiterprofil 1 weist einen inneren, umfangsseitig geschlossenen, rechteckig konfigurierten Kanal 2 auf. Auch das Leiterprofil 1 ist im Querschnitt im Wesentlichen rechteckig konfiguriert mit einer oberen Längswand 3 und einer unteren Längswand 4 sowie Seitenwänden 5.

Bei der Leichtmetalllegierung, aus welcher das Strangpressprofil des Leiterprofils 1 hergestellt ist, handelt es sich um eine Aluminium-Knetlegierung. Hierbei kommt insbesondere eine Aluminiumlegierung zur Anwendung mit dem Hauptbestandteil Aluminium, bei der die Summe anderer Legierungselemente einschließlich von Beimengungen sowie erzschmelzungsbedingter Verunreinigungen nicht mehr als 5,0 Massen-% beträgt.

Das Leiterprofil 1 weist eine Krümmung in Längsrichtung auf. Unterschiedlich gerichtete Profilabschnitte 1a, 1b, 1c, 1d, 1e schließen sich über Bogenabschnitte 6 - 9 aneinander an. Die Bogenabschnitte 6 - 9 sind biegetechnisch, insbesondere streck-biegetechnisch oder stauchtechnisch erzeugt. Hierbei kann es sich um Stauchbögen 6, 7, Streckbögen 8 oder Knickbögen 9 handeln.

Der im Inneren des Leiterprofils 1 ausgebildete Kanal 2 dient zur Durchleitung eines Wärmeträgermediums.

Bei allen nachfolgend erläuterten Leiteranordnungen bzw. deren Leiterprofilen 1 sind diese Leiterprofile 1 aus Strangpressprofilen aus einer Leichtmetalllegierung gebildet und weisen wenigstens einen umfangsseitig geschlossenen Kanal 2 auf.

Wie die Ausführungsformen des Leiterprofils 1 gemäß den Darstellungen in den 2 bis 5 zeigen, kann ein Leiterprofil 1 mehrere durch innere Stege 10, 11 gegeneinander abgegrenzte Kanäle 2 aufweisen. Die Stege 10, 11 können bezogen auf die Mittelängsebene des Leiterprofils 1 vertikal (Vertikalstege) oder horizontal (Horizontalstege) ausgeführt sein.

Bei den Leiterprofilen 1 gemäß der 3, 5 bis 9 sowie 12 und 13 sind an der Außenfläche 12 Wärmeübertragerelemente und/oder steifigkeitserhöhende Profilelement, insbesondere Rippen 13, vorgesehen.

Die äußeren Längswände 3, 4 des Leiterprofils 1 können sowohl eine ebene Fläche (siehe 1 bis 3) oder eine gekrümmte Fläche (vgl. 4 und 5) besitzen.

Mehrere Leiterprofile 1 können zu einem Leiterstrang 14 (23 und 24) miteinander und aneinander gekoppelt sein. Die Leiterprofile 1 sind untereinander stoffschlüssig gefügt.

Bei den Leiteranordnungen gemäß den Darstellungen der 6 bis 9 sind zwei Leiterprofile 1 parallel zueinander angeordnet.

Bei den Leiteranordnungen, wie in den 10 bis 13 dargestellt, sind drei Leiterprofile 1 parallel zueinander angeordnet.

Die 14 und 15 zeigen Ausführungsformen einer Leiteranordnung, bei der vier Leiterprofile 1 parallel zueinander angeordnet sind.

Die Leiterprofile 1 in den Ausführungsformen einer Leiteranordnung gemäß der 6 bis 15 sind jeweils durch einen Isolator 15 gegeneinander isoliert und aneinander gebunden. Hierfür weisen die Leiterprofile 1 und der Isolator 15 zueinander komplementäre Formschlussabschnitte 16, 17 auf, welche ineinander greifen. Ein Isolator 15 (vgl. 7, 9, 13 und 14) kann zumindest einen Leitungskanal 18 aufweisen. In den Leitungskanal 18 können die mit einer Isolierung bzw. Abschirmung umgebenen Kabel 19 gelegt sein.

Die Kanäle 2 der zu einem Leiterstrang zusammengeschlossenen Leiterprofile 1 kommunizieren miteinander. Zur Kühlung der elektrischen Leiteranordnung sind die Kanäle 2 zur Durchleitung eines Wärmeträgermediums ausgelegt. Möglich ist es auch, dass durch die Kanäle 2 Leitungskörper oder Rohrkörper, beispielsweise Datenleitungen oder Wärmerohre 20 (siehe 17), hindurchgeführt werden.

Die 16, 17 und 18 zeigen jeweils einen endseitigen Abschnitt einer Leiteranordnung. Das in der Leiteranordnung bzw. in dem Leiterstrang 14 letzte Leiterprofil 1 weist Kontaktflächen 21 zur Anbindung eines Funktionselements 22 in Form eines Kontaktschuhs oder Kontaktsteckers auf. Weiterhin ist ein Anschluss 23 vorgesehen, insbesondere ein Kühlmittelanschluss, welcher mit dem Kanal 2 im Inneren des Leiterstrangs bzw. der Leiterprofile 1 kommuniziert. Das offene Ende des letzten Leiterprofils 1 ist zur Steuerung des Kühlmittelflusses mittels Abschlusselementen 24 in Form von Stopfen geschlossen.

Bei der Ausführungsform gemäß der 16 ebenso wie der 17 sind Kühlmittelleiter oder Wärmerohre mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet.

Die Leiteranordnung gemäß der Darstellung von 18 zeigt ein Leiterprofil 1 mit Kontaktflächen 21 auf zur Anbindung eines Funktionselementes in Form eines Kühlmittelsammlers 25. Weiterhin ist dort ein Funktionselement 22 in Form eines elektrischen Kontaktstückes ebenso wie ein Kühlmittelleiter oder ein Wärmerohr 20 angeschlossen. Der Kühlmittelleiter bzw. der Wärmerohr 20 sind gegen das Leiterprofil 1 elektrisch isoliert.

Die 19 und 20 zeigen jeweils eine Leiteranordnung mit der Darstellung eines Leiterprofils 1, welchem ein Kühlmodul 26 mit einem Gebläse 27 als Kühlvorrichtung vorgeschaltet ist. Das Gebläse 27 umfasst einen Rotorantrieb 28 mit einer Rotorwelle 29 und Rotorblättern 30. Die Kühlmodule 26 weisen elektrische Leiter- und Kontaktelemente 31 zur Herstellung der elektrischen Bindung an eine Leiteranordnung auf.

Bei der in den 21 und 22 dargestellten Leiteranordnung sind wiederum zwei Leiterprofile 1 in Längsrichtung parallel aneinander angeordnet und durch einen Isolator 15 gegeneinander isoliert sowie gebunden. Bei der Leiteranordnung gemäß der 21 sind der obere Kanal 2 und der untere Kanal 2 über ein Rohrstück 32 medienleitend aneinander gebunden. Das Rohrstück 32 ist gegenüber den Leiterprofilen 1 elektrisch isoliert. Über das Rohrstück 32 wird eine Kühlmittelverbindung zwischen dem oberen Kanal 2 und dem unteren Kanal 2 hergestellt.

Bei der Leiteranordnung gemäß der 22 weisen das obere Leiterprofil 1 und das untere Leiterprofil 1 jeweils einen seitlichen Anschluss 33 auf mit integrierten Anschlussstücken 34, die über einen Rohrbogen 35 aneinander geschlossen sind. Durch diese Anordnung ist ebenfalls der Austausch von einem Wärmeträgermedium zwischen dem oberen Kanal 2 und dem unteren Kanal 2 möglich. Die fluiddichtende Bindung zwischen dem oberen Kanal 2 und dem unteren Kanal 2 ermöglicht somit auch einen Wärmeaustausch zwischen den Kanälen 2.

Im Isolator 15 ist ein rechteckig konfigurierter Leitungskanal 18 vorgesehen. Dieser dient zur Durchleitung von beispielsweise Daten- oder Steuerleitungen 19.

Die 23 und 24 zeigen jeweils ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Leiteranordnung und Leiterprofilen 1. Die Leiterprofile 1 sind zu einem Leiterstrang 14 zusammengeschlossen und bilden einen Hochstromleiter.

Die Darstellungen der 23 und 24 sind technisch vereinfacht und dienen zur Illustration von wesentlichen, mit einer elektrischen Leiteranordnung zusammenwirkenden Komponenten. Ein Akkumulatorbehälter ist mit dem Bezugszeichen 36 versehen. Optional kann ein Kühlmittelsammler 37 vorhanden sein. Eine Ladedose 38 umfasst einen Empfänger für konduktive Elektrizitätsübertragung. Über die Ladedose 38 erfolgt die Einspeisung von elektrischer Energie in das elektrische Bordsystem des Kraftfahrzeugs. Von der Ladedose 38 erstreckt der Leiterstrang 14 einer Leiteranordnung sich bis zu einem Akkumulatorbehälter 36.

Der Leiteranordnung kann optional ein Gebläse 27 vorgeschaltet sein. An geeigneten Stellen können Wärmerohre 20 integriert sein. Die Leiteranordnung führt von der Ladedose 38 zu einem Akkumulatorbehälter 36 und von dort aus zu einem Vorderradelektroantrieb 39 sowie zu einem Hinterradelektroantrieb 40. Weiterhin dargestellt sind ein Außenraumwärmetauscher 41, eine Wärmeträgerpumpe 42 und ein Innenraumwärmetauscher 43 sowie eine Elektrizitätskupplung 44.

Bezugszeichenliste

1
- Leiterprofil
1a
- Profilabschnitt
1b
- Profilabschnitt
1c
- Profilabschnitt
1d
- Profilabschnitt
1e
- Profilabschnitt
2
- Kanal
3
- obere Längswand
4
- untere Längswand
5
- Seitenwand
6
- Bogenabschnitt (Stauchbogen)
7
- Bogenabschnitt (Stauchbogen)
8
- Bogenabschnitt (Streckbogen)
9
- Bogenabschnitt (Knickbogen)
10
- Steg
11
- Steg
12
- Außenfläche
13
- Rippe
14
- Leiterstrang
15
- Isolator
16
- Formschlussabschnitt
17
- Formschlussabschnitt
18
- Leitungskanal
19
- Kabel
20
- Wärmerohr
21
- Kontaktfläche
22
- Funktionselement
23
- Anschluss
24
- Abschlusselement
25
- Kühlmittelsammler
26
- Kühlmodul
27
- Gebläse
28
- Rotorantrieb
29
- Rotorwelle
30
- Rotorblatt
31
- Leiter- und Kontaktelement
32
- Rohrstück
33
- seitlicher Anschluss
34
- Anschlussstück
35
- Rohrbogen
36
- Akkumulatorbehälter
37
- Kühlmittelsammler
38
- Ladedose
39
- Vorderradelektroantrieb
40
- Hinterradelektroantrieb
41
- Außenraumwärmetauscher
42
- Wärmeträgerpumpe
43
- Innenraumwärmetauscher
44
- Elektrizitätskupplung