CN114078612A - 高压导线和高压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于汽车高压的高压导线(100)，其中所述高压导线(100)具有：包围所述高压导线(100)的内部空腔(112)的内管(102)，包围所述内管(102)的导电的内导体(104)，包围所述内导体(104)的中间绝缘部(106)，包围所述中间绝缘部(106)的导电的外导体(108)，和包围所述外导体(108)的外绝缘部(110)，其中所述外绝缘部(110)、所述外导体(108)、所述中间绝缘部(106)、所述内导体(104)和所述内管(102)相互同轴地布置。

Description

高压导线和高压系统

技术领域

本发明涉及用于汽车高压的高压导线和高压系统。

背景技术

本发明在下文中主要结合用于车载网络的电缆描述。但是本发明可以用于如下任意的应用，即其中应由电缆补偿电磁场并且替代地或补充地应从电缆将热传输出。

车辆中的高压电缆可以被实施为两个基本平行地走向的高压电缆。在此，每个电缆被分开地绝缘。电缆可以被实施为单独地或一起被屏蔽以防止电磁辐射，以对电缆进行电磁解耦。在车辆的高压系统的装置内，高压导线可以被实施为实心的汇流排。然后，装置的壳体负责电磁屏蔽。

电缆可以被集束为高压导线。高压导线然后可以在电缆之间具有分开的冷却剂通道，通过所述冷却剂通道可以引导冷却剂流以用于导出热。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是通过使用结构上尽可能简单的方式提供一种改进的高压导线和改进的高压系统。

上述技术问题通过独立权利要求的内容实现。本发明的有利扩展在从属权利要求、说明书和附图中给出。特别地，一个权利要求类别的独立权利要求也可以与另一个权利要求类别的从属权利要求类似地扩展。

通过在此提出的方案，单独的电缆可以用作高压导线的出线和回线。通过相反方向的电流流动和导体的同心布置，可以尽可能避免电磁耦合。可以在电缆内形成冷却剂通道，以从内部冷却出线和回线。

建议了一种用于汽车高压的高压导线，其中所述高压导线具有包围高压导线的内部空腔的内管、包围内管的导电的内导体、包围内导体的中间绝缘部、包围中间绝缘部的导电的外导体和包围外导体的外绝缘部，其中外绝缘部、外导体、中间绝缘部、内导体和内管相互同轴布置。

此外建议了一种高压系统，所述高压系统具有至少一个根据在此提出的方案的高压导线，其中所述高压导线连接高压系统的两个高压接口，其中至少一个冷却剂流从一个高压接口通过在高压导线的空腔内形成的至少一个冷却剂通道被引导到另一个高压接口。

汽车高压目前可以在400伏特至1000伏特之间，并且可以用于在电驱动车辆的驱动部件之间传输电力。在此，目前可以达到200安培至500安培之间的电流强度。高压系统可以例如是电驱动车辆的驱动系统。例如，高压导线可以将车辆的动力电池与车辆的功率电子器件连接。高压导线也可以将功率电子器件与车辆的电机连接。

在高电流强度下，围绕载流导体产生强的电磁场。场的场方向取决于导体内电流的流动方向。在此提出的高压导线具有两个空的同轴导体，即一个内导体和一个外导体。通过同轴布置，所产生的电磁场具有共同的中心点。因为在高压导线的按预期使用时，导体中的一个导体用作引出导体，而另一个导体用作返回导体，所以电流在两个导体内以相反方向流动。此外，两个导体内的电流基本上大小相同。由此，两个导体的电磁场基本上相互完全抵消，并且高压导线总体上不产生任何干扰性电磁场。

高压导线特别地可以具有圆形横截面。但是高压导线也可以具有多边形或椭圆形的横截面。特别地，高压导线可以具有封闭的环形的横截面。在此，高压导线可以被设计成使其横截面关于几何中心旋转对称或关于通过几何中心的线镜像对称。

在高电流强度情况中，由于导体的欧姆电阻，即使在由高质量导体材料制成的导体中也产生大量热。因此，在此处提出的高压导线中，可通过导体内的空腔或至少通过在空腔内形成的冷却剂通道来引导冷却剂。冷却剂可以将热传输出。例如，液体可以用作冷却剂。液体比气体具有更大的热容量。可以通过液体传输出大量的能量。冷却剂通道可以成形为使得至少在冷却剂和冷却剂通道的壁之间的热传递面上产生冷却剂的湍流。可以通过湍流来改善到冷却剂内的热传递。特别地通过冷却剂冷却内导体。外导体也可以至少部分地通过高压导线的表面传出热。

冷却剂通道可以被实施为空调设备的蒸发器。通过蒸发中的冷却剂或制冷剂，可以从高压导线中吸取大量的热，使得与室温相比，导体材料的电阻率显著降低。由此，同时导致更少的功率损耗，并且因此需要更少的冷却能力来维持温度。

可以在高压系统的高压接口处进行高压导线的电接触。高压接口可以将高压导线与高压系统的装置连接。所述装置可以例如是插头连接器或高压系统的电气部件的壳体。

在至少一个高压接口上，可以通过高压接口的与高压电缆同轴布置的外导体接触部与外导体进行电接触。可以通过高压接口的与高压电缆同轴布置的内导体接触部与内导体进行电接触。通过同轴的接触部也可以在高压接口内补偿电磁场。高压接口可以具有圆形的横截面。圆形的或圆的横截面可以很容易地被密封。在高压接口内，外导体可以轴向突出超过外绝缘部。外导体可以通过外导体接触部在裸露的外表面上进行接触。中间绝缘部可以突出于外导体一个与高压相匹配的爬电距离。通过爬电距离可以避免高压接口内的爬电电流。对应地定尺寸的绝缘部可以布置在外导体接触部和内导体接触部之间。绝缘部可以靠放在中间绝缘部上。内导体可以轴向突出超过中间绝缘部。内导体可以通过内导体接触部在裸露的外表面上进行接触。内管可以轴向突出超过内导体。阶梯状地去除了绝缘部的高压导线可以插入到高压接口内以进行连接。由于同心设计，高压接口是可自定中心地插入的。

空腔可以将与相应的高压接口同轴布置的两个空腔接口相连接。空腔接口可以液体地接触至少一个冷却剂通道。替代地或补充地，空腔接口可以接触通过空腔走向的电和/或光数据导线。在此，空腔接口至少在功能上与高压接口的高压接触部严格分开。

高压导线可以实施为不被屏蔽。高压导线可实施为无屏蔽。由于内导体和外导体的同心布置，不需要屏蔽。相反，内导体和外导体用作通过空腔走向的数据导线的屏蔽。

外导体和内导体可以具有被配置为用于200安培至500安培之间的载流能力的导线横截面。导线横截面可以在25平方毫米至100平方毫米之间。特别地，导线横截面可以大于50平方毫米。外导体和内导体可以具有不同的材料厚度。特别地，由于较小的半径，内导体可以具有比外导体更大的材料厚度。在无冷却剂通道的实施方案中，高压导线仅通过其外表面传出热。因此，内导体可以具有比外导体更大的横截面。在此，如所预期，内导体可以在比外导体更高的温度下工作。在带有冷却剂通道的实施方案中，外导体和内导体可以具有不同的材料厚度，但是具有基本上大小相同的导线横截面。如果可以通过冷却剂通道将内导体保持在比外导体更低的工作温度下，则内导体可以具有比外导体更小的导线横截面。

外导体和/或内导体可以被实施为绞线束或实心体。作为绞线束实施比实心体实施更灵活并且更易于制造。实心体实施可以实施为带有更小的外径，因为实心体实施比作为绞线束实施具有更高的导热能力。实心体实施可以具有大的弯曲半径。

空腔可以被至少一个片分成至少两个通道。特别地，在作为用于反向的冷却剂流的冷却剂通道的情况中，通道可以具有相同的横截面积。在分成冷却剂通道和电缆通道的情况中，所述通道也可以具有不同的横截面积。

空腔可以被至少三个片分成至少三个通道。各个片可以分别在一侧与内管的壁连接，并且在相对侧彼此相互连接。内管可以挤压成型。片可以简单地与壁一起挤压。通道可以作为空管准备好而用于不同的应用情况。

在空腔内可以布置至少一个数据导线。可以将数据导线松散地拉入到空腔内。多个数据导线可以组合在一个套管内。一个或多个数据导线的套管可以具有用于影响冷却剂流的表面结构。表面结构可用作相对于内管的间隔件。例如，套管可以具有用于产生湍流冷却剂流的湍流器。数据导线可以被实施为电导体或光导体。在空腔内可以将多个数据导线集束。形成在空腔内的电缆通道可以将至少一个数据导线与至少一个冷却剂管道分开。由此，数据导线可以干燥地沿空腔被引导。

附图说明

下文中通过参考附图解释本发明的有利的实施例。各图为：

图1示出根据一个实施例的高压导线的空间图示；

图2示出根据一个实施例的高压导线的截面图示；和

图3示出根据一个实施例的高压系统的高压接口的图示。

附图仅仅是示意性的表示并且仅用于解释本发明。相同的或作用相同的元件在各处带有相同的附图标记。

具体实施方式

为便于理解，在附图中附图标号在图1至图3中作为参考保持相同。

图1示出了根据示例性实施例的高压导线100的空间图示。高压导线100具有同心结构。从内到外，高压导线100具有内管102、内导体104、中间绝缘部106、外导体108和外绝缘部110。内管102是中空的并且包围高压导线100的内部空腔112。内导体104、中间绝缘部106、外导体108和外绝缘部110也分别是管形的。高压导线100在此具有圆形的横截面面积。然而，高压导线100例如也可以具有多边形横截面面积。

高压导线100被配置为将用于电驱动车辆的驱动电力传输到汽车高压部。内导体104和外导体108可以用作共同的电路的出线和回线。每个导线最多可流过500安培。内导体104和外导体108的导线横截面对应地大。在此内导体104和外导体108的导线横截面尺寸基本上大小相同。因为外导体108的内半径比内导体104的外半径大出了中间绝缘部106的材料厚度，所以内导体104具有比外导体108更大的材料厚度，以提供导线横截面。中间绝缘部106的材料厚度和外绝缘部110的材料厚度与高压匹配。

在一个实施例中，冷却剂通道114形成在空腔112内。合适的冷却剂的冷却剂流可以被引导通过冷却剂通道114，以从内部冷却高压导线100。冷却剂在此从高压导线100导出热能，所述热能特别地通过由于内导体104和外导体108的欧姆电阻所造成的损耗而产生。在此，内导体104特别地被冷却。但是外导体108也可以通过高压导线100的外表面传出热能。

在一个实施例中，空腔112被片116分成通道118。片116在此以十字形方式布置，并且将空腔112细分为四个通道118。根据需要，片116可以不同地布置，并且形成不同数量的通道118。通道118可用作冷却剂通道114或用作例如数据导线的空管。在此，通道118具有相同的横截面面积。根据使用的不同，通道118也可以具有不同的横截面面积。

图2示出了根据一个实施例的高压导线100的截面图示。高压导线100在此基本上对应于图1的高压导线。在此，内导体104和外导体108在同一电路中用作出线和回线，即被电流流过。因为流过内导体104的电流与流过外导体108的电流基本相同，所以围绕内导体104和外导体108形成了相同强度的电磁场200、202。因为内导体104内的电流方向与外导体108内的电流方向相反，所以电磁场200、202具有相反的场方向。因为内导体104和外导体108相互同心布置，所以电磁场200、202具有共同的中心点204。因为电磁场200、202具有相同的中心点204和相同的强度但是相反的场方向，所以电磁场200、202基本上相互抵消。因此，在此提出的高压导线100不需要屏蔽。

图3示出了根据实施例的高压系统302的高压接口300的图示。高压系统302在此是电驱动车辆的驱动系统的部分。高压接口300将高压导线100-例如如图1和2所示的高压导线-与高压系统302的装置304连接。在此，仅图示出装置304的汇流排306的端部区域。

高压导线100的各个同心的层以阶梯形的形式裸露布置。由此，外导体108轴向突出超过外绝缘部110，中间绝缘部106突出超过外导体108，内导体104突出超过中间绝缘部106，并且内管102突出超过内导体104。内管102以钝端结束。因此，高压导线100的直径朝向端部逐级减小。中间绝缘部106至少突出于外导体108一个与汽车高压匹配的爬电距离。

高压接口300与高压导线100一样具有同心的层。高压接口300的外导体接触部308与外导体108的去除绝缘的外表面接触。外导体接触部308在所有侧包围所述外表面。高压接口300的内导体接触部310与内导体104的去除绝缘的外表面接触。内导体接触部310在所有侧包围所述外表面。在外导体接触部308和内导体接触部310之间布置绝缘层。绝缘层具有与汽车高压相匹配的材料厚度。外导体接触部308突出超过绝缘层。绝缘层突出超过内导体接触部310。绝缘层至少突出于内导体接触部310一个与汽车高压匹配的爬电距离。

整个接口300被壳体312包围。壳体312通过密封部314在外绝缘部110的外表面上被密封。因为，在此处提出的实施中出线和回线都在高压导线100内延伸，所以接口300可以通过单个密封部来密封。

在一个实施例中，装置304的空腔接口316与高压接口300同轴地布置在高压接口300内。空腔接口316与内管102的空腔112接触。空腔接口316产生与通过空腔112走向的数据导线或多个数据导线和/或与通过空腔112走向的冷却剂通道114或多个冷却剂通道114的连接。数据导线在此可以作为带有低电压的电导体工作。数据导线也可以被实施为光导体。

换言之，提出了同心的电力导线。

用于传输高功率的电气连接产生强的电磁场，所述电磁场通常只能通过例如屏蔽或过滤器之类的附加措施被降低或控制。此外，高功率的传输导致导体发热，所述导体也可以被主动冷却以免热损坏绝缘部。

由于平行地并且尽可能相互靠近地布置的出线和回线(正和负)，所产生的电磁场相互抵消-特别是在较低的频率范围内，使得理想情况下不需要附加的EMC措施。在此处提出的方案中，导体被布置为同心的管或编织线，使得其广泛地仅通过一个绝缘层相互分开。在中心形成空腔，冷却剂可以通过所述空腔流动，和/或所述空腔为与电力导线平行走向的其他介质(例如数据导线)提供安装空间。

以此处提出的方案，每个应用可以节省一个电缆线束，并且可以省去昂贵的屏蔽连结。由于不受限制的弯曲方向，在此提出的高压导线实现了简单的成型。此外，在圆形横截面的情况下，可以很好地简单密封。

提出了无需屏蔽费用即可直接(内部)冷却的导线。

通过取消屏蔽，可以显著简化与例如插头等装置的连结。通过同心实施，得到沿每个方向的几何可匹配性。通过内腔提供了集成的冷却和/或导线引导的可能性。

同轴功率导体具有同心结构。理想情况中横截面是圆形的，但是也可以具有其他的几何形状(椭圆形、多边形)。在每个情况中，在中心存在空腔，所述空腔也可以被分成分开的腔室。

从内到外，导体由内管、内导体、中间绝缘部、外导体和外绝缘部组成。导体在此可以被实施为实心体，也可以被实施为绞线束。

在载流导体的情况中，围绕导体同心地建立电磁场。因为在同轴电力导线情况中用于引出和回流(正和负)导体同轴地布置并且两个导体中的电流大小相同，所以形成两个大小相同但符号不同的同心场，以此所述场在理想情况中可以相互抵消。

内部空腔可以由冷却介质完全地或分段地流过，以主动调节导体组件的温度。根据分段，可实现单向和双向流。

除冷却介质之外或代替冷却介质，内部空腔还可以用于容纳信号和/或通信导线，而不增加导线束的总直径。

类似于插头，装置的连结可以通过直接接触到相应的导体管上进行，并且因此无需消除与EMC相关的同心性。在通过圆形横截面实现时，此外可使用传统的单线密封(或其原理)来实施介质密封。如果内部空腔也用于附加的导线，则装置可以同时通过布置在中心的插头直接与电源接触，而无需附加的低压接口。

因为以上详细描述的设备和方法是示例性实施例，所以本领域技术人员可以在不脱离本发明的范围的情况下以通常的方式在广泛的范围内对其进行修改。特别地，机械布置和各个元件相互之间的比例仅作为示例来选择。

附图标记列表

100 高压导线

102 内管

104 内导体

106 中间绝缘部

108 外导体

110 外绝缘部

112 空腔

114 冷却剂通道

116 片

118 通道

200 电磁场

202 电磁场

204 中心点

300 高压接口

302 高压系统

304 装置

306 汇流排

308 外导体接触部

310 内导体接触部

312 壳体

314 密封部

316 空腔接口

Claims (10)

1.一种用于汽车高压的高压导线(100)，其中所述高压导线(100)具有：包围所述高压导线(100)的内部空腔(112)的内管(102)，包围所述内管(102)的导电的内导体(104)，包围所述内导体(104)的中间绝缘部(106)，包围所述中间绝缘部(106)的导电的外导体(108)，和包围所述外导体(108)的外绝缘部(110)，其中所述外绝缘部(110)、所述外导体(108)、所述中间绝缘部(106)、所述内导体(104)和所述内管(102)相互同轴地布置。

2.根据权利要求1所述的高压导线(100)，其中所述高压导线(100)被实施为未屏蔽。

3.根据前述权利要求中任一项所述的高压导线(100)，其中所述外导体(108)和所述内导体(104)具有被配置为用于200安培至500安培之间的载流能力的导线横截面。

4.根据前述权利要求中任一项所述的高压导线(100)，其中所述外导体(108)和/或所述内导体(104)被实施为绞线束。

5.根据前述权利要求中任一项所述的高压导线(100)，其中所述空腔(112)被至少一个片(116)分成至少两个通道(118)。

6.根据权利要求5所述的高压导线(100)，其中所述空腔(112)被至少三个片(116)分成至少三个通道(118)，其中，各所述片(116)分别在一侧与所述内管(102)的壁连接，并且在相对侧彼此相互连接。

7.根据前述权利要求中任一项所述的高压导线(100)，其中至少一个数据导线布置在所述空腔(112)内。

8.一种高压系统(302)，其中所述高压系统(302)具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的高压导线(100)，其中，所述高压导线(100)连接所述高压系统(302)的两个高压接口(300)，其中，至少一个冷却剂流从一个所述高压接口(300)通过至少一个在所述高压导线(100)的空腔(112)内形成的冷却剂通道(114)被引导到另一个所述高压接口(300)。

9.根据权利要求8的高压系统(302)，其中，在所述高压接口(300)的至少一个上，所述外导体(108)通过所述高压接口(300)的与所述高压电缆(100)同轴布置的外导体接触部(308)进行电接触，并且所述内导体(104)通过所述高压接口(300)的与高压电缆(100)同轴布置的内导体接触部(310)进行电接触。

10.根据权利要求8或9所述的高压系统(302)，其中，所述空腔(112)将与相应的高压接口(300)同轴布置的两个空腔接口(316)相连接。

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