DE-102024132428-A1 - Kühlbare Stromleitung und Batterie

Abstract

Die Erfindung betrifft eine einfach und kostengünstig herstellbare Stromleitung (10, 11) für ein Elektrofahrzeug, umfassend einen Leiter (12) und eine den Leiter (12) umschließende Isolationsstruktur (14), wobei in der Isolationsstruktur (14) wenigstens ein entlang einer Längsrichtung der Isolationsstruktur (14) verlaufender Zwischenraum (16) ausgebildet ist. Durch den Zwischenraum (16) kann ein Kühlmedium (18) fließen und dadurch Brandrisiken und dergleichen senken. In den Rahmen der Erfindung fällt des Weiteren eine Batterie (112).

Inventors

• Philipp Krause
• Dominik Beierl

Assignees

• DR. ING. H.C. F. PORSCHE AKTIENGESELLSCHAFT

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241107

Claims (8)

1. Stromleitung (10, 11) für ein Elektrofahrzeug, umfassend einen Leiter (12) und eine den Leiter (12) umschließende Isolationsstruktur (14), wobei in der Isolationsstruktur (14) wenigstens ein entlang einer Längsrichtung der Isolationsstruktur (14) verlaufender Zwischenraum (16) ausgebildet ist.
2. Stromleitung nach dem vorhergehenden Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet , dass die Isolationsstruktur (14) wenigstens zwei entlang der Längsrichtung verlaufende Zwischenräume (16) aufweist.
3. Stromleitung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Isolationsstruktur (14) wenigstens vier entlang der Längsrichtung verlaufende Zwischenräume (16) aufweist.
4. Stromleitung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der wenigstens eine Zwischenraum (16) ein Kühlmedium (18) enthält.
5. Stromleitung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Kühlmedium (18) Glykol und / oder ein dielektrisches Öl enthält.
6. Stromleitung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Stromleitung (10, 11) wenigstens zwei Leiter (12) aufweist, die von einer Isolationsstruktur (14) umschlossen sind, wobei die Isolationsstruktur (14) für jeden der Leiter wenigstens einen entlang ihrer Längsrichtung verlaufenden Zwischenraum (16) aufweist.
7. Stromleitung (10) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass sie für Stromstärken von wenigstens 100 A, insbesondere von wenigstens 1000 A, ausgelegt ist.
8. Batterie (112), umfassend ein Kühlsystem (114) mit einem Kühlmedium (18) und eine Stromleitung (10) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromleitung für ein Elektrofahrzeug, umfassend einen Leiter und eine den Leiter umschließende Isolationsstruktur. Stand der Technik DE 102015221571 A1 offenbart eine elektrische Leitung mit einem Hohlraum, über den ein Kühlmittel geleitet wird. Aus DE 102018215875 A1 ist eine Stromleitung, insbesondere eines HV-Systems eines Fahrzeugs, bekannt, welche durch einen in Längsrichtung der Stromleitung verlaufenden Kühlkanal, durch den Kühlmittel strömt, gekühlt wird. DE 202017102368 U1 offenbart eine Stromleitung für Elektrofahrzeuge mit einem von Kühlmittel umströmten Litzenleiter, der von einem Isolator umgeben ist. Aus dem Dokument WO 2021014009 A1 ist eine Stromleitung für ein Fahrzeug bekannt, bei denen einzelne Leiter ausgebildet sind, zwischen denen ein Hohlraum ausgebildet ist, der von einem Kühlmittel durchflossen wird. Offenbarung der Erfindung Elektrofahrzeuge sollten eine möglichst hohe Reichweite aufweisen. Um dem resultierenden Energiebedarf Rechnung zu tragen, besteht daher ein Trend, die Elektrofahrzeuge mit Batterien stetig wachsender Kapazität auszustatten. Um die Batterien trotz großer Kapazität innerhalb einer praktikablen Zeit aufladen zu können, besteht ein Bedarf, die Batterien mit sehr hohen Leistungen aufladen zu können. Um die Ladeleistung zu steigern, können grundsätzlich die Ladespannung und / oder der Ladestrom erhöht werden. Bei gegebener Ladespannung muss insbesondere der Ladestrom erhöht werden. Dabei können Stromstärken von wenigstens 100 A, insbesondere von bis zu 1000 A, erforderlich sein. Ladeleistungen und insbesondere derart hohe Stromstärken führen zu starken thermischen Belastungen der beteiligten Elemente. Insbesondere können sich Stromleitungen erheblich erwärmen, woraus sich unter anderem Brandrisiken und dergleichen ergeben können. Bisherige Maßnahmen, um derartige Risiken zu vermeiden oder zumindest zu verringern, gestalten sich sehr aufwendig und sind dadurch in der Regel teuer in der Anwendung. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einfach herstellbare Stromleitungen anzubieten, die eine sichere Übertragung von möglichst hohen elektrischen Leistungen ermöglichen. Gelöst wird die Aufgabe zunächst durch eine Stromleitung für ein Elektrofahrzeug, umfassend einen Leiter und eine den Leiter umschließende Isolationsstruktur, wobei in der Isolationsstruktur wenigstens ein entlang einer Längsrichtung der Isolationsstruktur verlaufender Zwischenraum ausgebildet ist. Somit bietet sich die Möglichkeit, im Zwischenraum ein Kühlmedium fließen zu lassen, das aufgrund des elektrischen Widerstands bei Stromfluss im Leiter entstehende Wärme abtransportieren kann. Der Leiter kann gekühlt werden. Brandrisiken und dergleichen lassen sich somit vermeiden oder zumindest erheblich reduzieren. Ein Gedanke der Lösung ist dabei auch, dass der Zwischenraum in der Isolationsstruktur ausgebildet ist. Die Stromleitung lässt sich somit besonders einfach herstellen, indem lediglich die Isolationsstruktur, mitsamt den darin ausgebildeten Zwischenräumen, auf den Leiter aufgezogen wird. Die Isolationsstruktur kann mitsamt dem auszubildenden Zwischenraum vorgefertigt werden. Die Vorfertigung kann unabhängig von der Herstellung des Leiters erfolgen. Insgesamt kann die Stromleitung besonders einfach und dadurch kostengünstig hergestellt werden. Dadurch, dass der Zwischenraum in der Isolationsstruktur ausgebildet ist, kann das Kühlmedium ausschließlich innerhalb der Isolationsstruktur fließen. Ein Kontakt des Kühlmediums mit dem Leiter kann vermieden werden. Insbesondere kann der Leiter elektrisch vom Kühlmedium, insbesondere durch die Isolationsstruktur, isoliert sein. Das Kühlmedium kann somit weitgehend unabhängig von seinen elektrischen Eigenschaften, beispielsweise unabhängig davon, ob es elektrisch leitend oder isolierend ist, ausgewählt werden. Hierdurch kann eine große Bandbreite von Kühlmedien zur Kühlung der Stromleitung genutzt werden. Die Isolationsstruktur kann wenigstens zwei entlang der Längsrichtung verlaufende Zwischenräume aufweisen. So kann die Stromleitung sowohl einen Vorlauf als auch einen Rücklauf für das Kühlmedium integrieren. Das Kühlmedium kann entlang der Stromleitung zirkulieren. An einem Ende der Stromleitung kann das Kühlmedium über ein Kühlsystem, beispielsweise zum Wärmetausch des Kühlmediums mit einer Umgebung des Kühlsystems, geleitet werden. Alternativ oder ergänzend ist denkbar, dass der Vorlauf über eine erste Stromleitung, beispielsweise eine positive DC-Leitung, geschieht und der Rücklauf über eine zweite Stromleitung, beispielsweise eine negative DC-Leitung. Vorteilhaft wäre in diesem Fall, wenn zwei Enden der beiden Stromleitungen miteinander fluidisch direkt oder indirekt verbunden sind, damit das Kühlmedium zirkulieren kann. Um einen Kurzschluss, insbesondere auch um selbst bei Verwendung von dielektrischem Öl die Kurzschlussfestigkeit weiter zu erhöhen, können die Stromleitungen eine innere Isolation aufweise