CN115223755A - 线装置、连接装置和能量传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种线装置(1)，线装置包括电线(2)，电线具有至少一个电绝缘体(4，6)和至少一个电导体(5)，电导体至少部分地沿电线(2)的纵向轴线(L)邻近于电绝缘体(4，6)延伸。线装置(1)还具有被动散热器(3)，被动散热器至少部分地沿纵向轴线(L)延伸，并具有至少一个吸热表面部分(7)和热连接至吸热表面部分(7)的至少一个放热表面部分(8)。吸热表面部分(7)被带向电导体(5，至少达到吸热表面部分(7)与电导体(5)形成热操作连接的程度，以便将来自电导体(5)的废热消散至放热表面部分(8)。

Description

线装置、连接装置和能量传输系统
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的一种线装置，该线装置包括电线，该电线具有至少一个电绝缘体和至少一个电导体。
本发明另外涉及一种连接装置，该连接装置具有两个电连接器，每个电连接器用于电连接至电气设备以及线装置。
本发明进一步涉及一种具有连接装置的能量传输系统。
背景技术
特别要求导体和连接装置以及用于电能传输的能量传输系统，特别是在车辆技术的高压领域中。例如，电线用于电动车辆和/或混合动力车辆中以将蓄电池彼此连接，以便向蓄电池供应充电电流，并且向耗电装置提供存储在蓄电池中的能量。为此目的，几百安培的电流有时以几百伏特的电压传输。
为了在高电功率的传输过程中保持输入到线装置中的热量足够低，有时使用大的线横截面。然而，与此关联的高材料要求增加了提供这些线的成本；此外，此类高压线给车辆带来相当大的重量比例。
替代或附加地，使用大的线横截面之外，还已知的是通过主动冷却的高压缆线来消散由于电导体中的高电流流动而产生的废热。在这类线中，冷却通道被纵向地引导穿过线、连接至冷却回路并且被冷却液体穿过以去除热量。例如在DE 199 21 310 A1中描述了相应的缆线。
已知的冷却溶液是极其复杂且昂贵的。由于提供冷却回路所需的许多部件，冷却系统另外需要相对大量的安装空间。因此，已知的冷却线也仅在有限的程度上适合于大规模生产。
除了它们在高压技术中的使用之外，冷却线在通信工程中也可以是有利的，因为冷却允许在相同的极限温度下实现更高的功率密度。然而，已知的冷却技术的缺点超过了所提及的优点，这就是为什么目前在通信工程中通常不使用冷却线的原因。
发明内容
鉴于已知的现有技术，本发明的目的是提供一种线装置，该线装置提供了从电导线的经济的、稳健的、然而有效的散热。
本发明还解决了提供一种具有在散热方面得到改进的线装置的连接装置和能量传输系统的问题。
利用权利要求1中所描述的特征的线装置解决了该问题。对于连接装置，该问题由权利要求14的特征来解决，以及对于能量传输系统，由权利要求15来解决。
从属权利要求和以下描述的特征涉及本发明的有利实施例和变体。
提供了包括电线的线装置。
针对在通信工程或高频工程中抵抗能量供应和/或信号传输的背景，可以具体设计电线来传输电能。为此目的，电线可以连接至电路或电力网络，具体是将两个或更多个电气设备彼此连接，例如将一个电源或多个电源连接至一个耗电装置或连接至多个耗电装置。
在本发明的上下文中，电线可以是柔性或非柔性线。电线可以是电缆，例如高压缆线或数据缆线。然而，电线还可以是例如母线或导线。
可选地，线装置还可以具有多于一个的电线，例如两个电线、三个电线、四个电线或甚至更多个电线，每个电线具有相同或不同的结构，其中另外的电线优选地具有以下描述的结构，但是如果必要的话还可以具有常规结构。
根据本发明，电线具有至少一个电绝缘体和至少一个电导体。电导体至少部分地沿电线的纵向轴线邻近于电绝缘体延伸。
电导体可以基本上由可以提供低阻抗导电连接的任何材料制成。电导体可以优选地由金属制成，例如铜、铝和/或银。
电导体可以呈金属丝、绞线(即，多个单独金属丝的复合物)、条带或轨道的形式。优选地，电导体是细长部件。
在本发明的进一步改进中，可以提供的是，至少一个电导体形成为具有扁平横截面的细长扁平导体。然而，原则上，任何横截面或几何形状都可用于形成电导体。在提供多个电导体的情况下，这些电导体也可不同地形成或可具有不同的横截面。例如，至少一个电导体还可以具有圆形、方形或梳状横截面。
优选地，线装置、电线、电绝缘体和/或电导体的纵向轴线至少大体上、优选地完全地彼此平行地延伸，并且甚至可能同轴地延伸。
电线可以具有恰好一个电导体。然而，原则上，电线可以具有任何数量的电导体，优选恰好两个电导体，但也可能多于两个电导体，例如三个、四个、五个、六个、七个、八个或甚至更多的电导体，每个电导体具有相同或不同的结构。就提供了多个电导体而言，这些电导体优选地沿电线的纵向轴线并排地或交错地或扭曲地延伸。优选地，所述多个电导体彼此间隔开或彼此电绝缘。
至少一个电导体的导体横截面可以是例如高达10mm2、优选地高达30mm2、特别优选地高达60mm2、甚至更优选地高达90mm2、例如还高达200mm2或更大。具体地，可以提供适合于高电压技术中的电能传输的导体横截面，即用于在30V至1kV或更高的AC电压或60V至2.0kV或更高的DC电压下传输高电流(例如100A至2kA)，尤其是在车辆技术中。
以下将更详细描述的电绝缘体可以形成为电线的部件以执行不同任务。电绝缘体可用作触摸防护件以防止人、物体或动物不经意地与电导体接触。电绝缘体可另外用于间隔多个电导体。此外，电绝缘体可以机械地固定、引导和/或保护至少一个电导体免于机械损坏。
电绝缘体可以大体上由具有良好电绝缘效果的任何材料形成。优选地，电绝缘体可以由硅酮制成，例如由硅酮管或硅酮带制成。然而，还可以提供其他合成聚合物和其他材料。
电线可以具有恰好一个电绝缘体。然而，原则上，电线可以具有任何数量的电绝缘体，优选恰好两个电绝缘体，但是还可能多于两个电绝缘体，例如三个、四个、五个、六个、七个、八个或甚至更多的电绝缘体，每个电绝缘体具有相同或不同的结构。在提供多个电绝缘体的情况下，这些电绝缘体优选地沿电线的纵向轴线并排地和/或彼此进入地延伸。
至少一个电导体可以附接至至少一个电绝缘体和/或被引导至电绝缘体中或引导至电绝缘体上。至少一个电导体可以通过任何形状配合、压力配合和/或一体结合技术连接至至少一个电绝缘体。
根据本发明，线装置具有至少一个被动散热器，至少一个被动散热器至少部分地沿纵向轴线延伸。
散热器优选地由金属(例如金属板)形成。优选地，散热器是细长部件，特别优选地是扁平的细长部件。散热器可形成为一部分或者形成为一体件，优选地形成为冲压和弯曲的部分。
原则上，散热器可以由任何材料形成，但是优选地由具有高热导率的材料形成，诸如具有10W/(m·K)或更大、优选100W/(m·K)或更大、特别优选200W/(m·K)或更大、甚至更优选400W/(m·K)或更大的热导率的材料。例如，散热器可由铜板或铝板形成。
散热器优选不是作为主动冷却系统的一部分用于输送流体的管道或线。
优选地，电线可以具有恰好一个被动散热器。然而，原则上，电线可具有任何数量的(被动)散热器，例如两个(被动)散热器，但也可能多于两个(被动)散热器，例如三个、四个、五个、六个、七个、八个或甚至更多的(被动)散热器，每个散热器具有相同或不同的结构。如果提供多个(被动)散热器，则它们优选地沿电线的纵向轴线彼此轴向偏移地延伸，但是如果必要的话还部分地或完全地轴向重叠或并行/并排地延伸。
优选地，被动散热器与至少一个电导体间隔开或与至少一个电导体电隔离。然而，在具体情况下，例如用于低电压应用时，或当散热器不导电连接至任何其他传导部件时，被动散热器也可电连接至电导体中的至少一个。
优选地，电线没有主动冷却或没有主动散热器。为了简单起见，被动散热器因此将有时也简称为“散热器”。
根据本发明，散热器具有至少一个吸热表面部分和热连接至吸热表面部分的至少一个放热表面部分。因此，散热器能够经由吸热表面部分吸收热量，特别是通过热传导、热对流或热辐射，并且能够沿热路径在放热表面部分的方向上消散热量。为此目的，放热表面部分可以热连接至下文更详细描述的相邻散热器。
优选地，吸热表面部分和放热表面部分一体地接合在一起。特别地，表面部分可以是形成被动散热器的普通板的不同表面部分。
在设置多个吸热表面部分的情况下，这些吸热表面部分优选地沿电线的纵向轴线彼此轴向偏移。这还类似地适用于多个放热表面部分，这些放热表面部分然后可以形成例如下文描述的各个凸部。然而，原则上，多个放热/吸热表面部分还可以沿纵向轴线装置在相同的轴向位置处或者可以至少部分地轴向重叠，例如通过这些表面部分布置成聚集在一起、呈扇形散开或梳状。
根据本发明，吸热表面部分被带向电导体，至少达到吸热表面部分与电导体形成热操作连接的程度，以便将来自电导体的废热消散至放热表面部分。
来自至少一个电导体的废热的消散被理解成具体是指与线装置的实际应用相关的可测量的热消散。特别地，这样执行，使得通过将热量从电导体借助于消散至吸热表面部分，在正常运行期间电导体不能超过限定的最大温度，即不能由于热操作连接至散热器而过热。
散热器的吸热表面部分在技术上优选地尽可能靠近散热电导体，但是优选地与电导体电绝缘。
具体地，吸热表面部分还可以沿穿过电线的纵向轴线邻近于多个电导体延伸，例如，在两个相邻的电导体之间延伸或至少部分包围多个电导体。
通过使用所提出的被动散热器，用于高压技术、通信技术或高频技术的电线的结构在技术上可以是简单的，尽管提供了冷却，这使得电线的制造特别经济。因此，所提出的线装置还有利地适合于大规模生产。
发明人已经认识到，被动散热可以提供优异的成果，并且因此可以是主动冷却的有利替代方案。优选地，可以完全省略提供复杂的冷却回路。
在此时，应当强调的是，除了被动散热器之外，还可提供主动冷却，优选地不位于电线内部而是与电线相邻，例如以便凭借于流体(液体或气体)通过流动机器(例如，通过泵或风扇)主动地消散来自散热器的放热表面部分的热量，并且可选地使其可用于其他地方。然而，通常，辅助主动冷却不是必需的。
在本发明的有利的进一步改进中，可以提供的是，至少一个电绝缘体形成为电绝缘包封部或缆线护套，其中至少一个电导体至少部分地在电绝缘包封部内部沿纵向轴线延伸。
优选地，电线的所有部件在绝缘包封部内部延伸。因此，绝缘包封部可以为电线提供保护性外套，特别是用于对接触的保护、用于机械保护(例如对损坏、腐蚀和/或污染的保护)和/或用于对液体、气体和/或污染颗粒的密封。
在本发明的另一个实施例中，还可以提供的是，至少一个绝缘体形成为电绝缘间隔元件，其中这些电导体中的至少两个借助于电绝缘间隔元件彼此间隔开。
在电线仅具有单个电绝缘体的情况下，如果仅存在单个电导体，则电绝缘体优选地形成为绝缘包封部(以缆线护套的方式)，并且如果存在至少两个电导体(仅在两个导体的可选完整包封部的情况下)，则形成为绝缘间隔元件。
原则上可以提供的是，除了电绝缘间隔元件之外，还提供了单独的电绝缘包封部，具体地用于联合地包封与至少一个绝缘间隔元件和绝缘间隔元件间隔开的多个电导体。
根据本发明的进一步改进，可以提供的是散热器由扁平的、细长的材料形成。散热器可以具有相对于其纵向延伸的第一纵向边界和第二纵向边界(即，第一和第二纵向端部)，以及相对于其横向延伸的第一横向边界和第二横向边界(即，第一和第二横向端部)。
优选地，散热器具有彼此平行放置的两个主侧表面，以及相对于主侧表面的横向延伸仅较小的厚度，例如仅几毫米的厚度(例如至多10mm的厚度，优选至多5mm的厚度，进一步优选至多2mm的厚度，例如至多1mm的厚度)。在本文中，就面积而言，散热器的两个最大侧表面称为“主侧表面”。表面部分(吸热和散热)优选地分布在主侧表面上或者至少在主侧表面的部分区域上延伸，如下面将描述的。
优选地，散热器的长度至少大体上、优选精确地对应于电导体的长度。
可以提供的是，吸热表面部分和放热表面部分各自跨越一个主侧表面或两个主侧表面，即，沿纵向方向(相对于纵向轴线)和沿横向方向延伸。
例如，两个表面部分各自可以从两个横向边界中的一个开始。因此，优选地，吸热表面部分可以从第一横向边界延伸并且放热表面部分可以从第二横向边界延伸，其中，表面部分可以在两个横向边界之间的中间部分中彼此合并。中心部分可以设置在散热器的横向端部部分之间，其中，横向端部部分从横向边界延伸。因此，散热器能够将热量从一个横向边界消散至另一个横向边界。
然而，还可提供的是，吸热表面部分或放热表面部分仅在两个横向边界之间的中心部分中拉伸，其中，其他表面部分中的至少一个表面部分从两个横向边界中的至少一个横向边界开始延伸，优选地从两个横向边界开始延伸。两个横向边界之间的中心部分由此可选地形成吸热表面部分或放热表面部分，其中，在每种情况下其他表面部分中的一个表面部分从一个或两个横向边界延伸。
然而，原则上，吸热表面部分和放热表面部分可根据需要分布在被动散热器的侧表面上，特别是分布在主侧表面上。例如，可以提供的是，吸热表面部分布置在散热器的面朝电导体的主侧表面上，放热表面部分布置在散热器的背对电导体的主侧表面上，其中，表面部分也可以完全延伸超过相应的主侧表面。
散热器还可以可选地设计为套管形金属板部件，例如深拉伸的套管形金属板部件。套管形散热器的内部侧向表面可形成吸热表面部分并可面向电线或电导体。套管形散热器的外部侧向表面可形成放热表面部分并背对电线或电导体。套管形散热器可沿其周界完全闭合，并可围绕电线或电导体。然而，套管形散热器还可沿其纵向轴线开槽，例如以便于安装在电线或电导体上和/或可选地通过槽为电导体提供通道，例如以将另外的散热器引导至外部。套管形散热器的轴向长度可对应于电线或电导体的轴向长度，但优选地，散热器设计成更短，其中，由此多个套管形散热器可布置成沿电线的纵向轴线分布(特别是轴向地间隔开)。套管形散热器可以可选地在其背对电线的外侧表面上具有一个或更多个散热片或改善散热的其他结构。
特别地，散热器还可具有彼此独立的多个放热表面部分或吸热表面部分(以独立体的方式分布在主侧表面上)。
特别地，可以提供的是，散热器具有不同组合的不同功能区域。在第一功能区域中，吸热表面部分中的一个可以形成在散热器的彼此背对的两个主表面中的每一个上。在第二功能区域中，放热表面部分中的一个可以形成在散热器的彼此背对的两个主表面中的每一个上。在第三功能区域中，吸热表面部分中的一个可以设置在两个主表面中的一个主表面上，放热表面部分中的一个可以设置在另一主表面上。优选地，至少两个不同的功能区域沿散热器的横向延伸彼此合并。例如，至少两个不同的功能区域可以设置在散热器的第一横向延伸和第二横向延伸之间。
在本发明的有利的进一步改进中，可以提供的是，吸热表面部分和放热表面部分相对于彼此被布置成使得在表面部分之间形成的热路径(电导体的废热沿热路径消散)与纵向轴线成一定角度、优选地成直角地延伸。
废热因此可以有利地横向于电流流动方向沿热路径、优选地沿多个热路径消散。
优选地，可以提供的是吸热表面部分至少大体上平面平行于电导体的外表面延伸，特别是在扁平导体的情况下。在圆形导体的情况下，吸热表面部分可以优选地与电导体同心地或同轴地布置。
以此方式，特别有利的吸热或热传递可以在电导体与吸热表面部分之间发生。
优选地，吸热表面部分和电导体的至少一个外表面被布置成彼此相对。
可以提供的是，吸热表面部分至少部分地遵循电导体的外表面的路线(例如，圆周地围绕电导体)。吸热表面部分可以可选地围绕电导体包裹，使得吸热表面部分与电导体的多个外表面或侧表面相邻，例如，电导体的两个相邻的侧表面、三个相邻的侧表面或四个相邻的侧表面。
根据本发明的进一步改进，可以提供的是，散热器包括多个凸部，这些凸部沿纵向轴线彼此间隔开并形成放热表面部分并且从至少一个吸热表面部分侧向地分支。
已经示出，这可以节省材料，同时提供足够的散热效果，尤其是在凸部的间隔和尺寸是借助于适当的模拟或测量针对预期应用而预先确定时，并且特别是在凸部沿纵向轴线以规则的间隔设置时。
在本发明的进一步改进中，可以提供的是，散热器的吸热表面部分至少大体上在电绝缘包封部内部延伸。
可替代地或另外地，在本发明的特别优选的变体中，可以提供的是，散热器的吸热表面部分至少大体上在电绝缘间隔元件内部延伸。
吸热表面部分在电绝缘体内部至少大体上、优选完全地延伸的事实意味着，一方面，在至少一个电导体和吸热表面部分之间可提供特定定向的热传递，另一方面，散热器可由绝缘体机械地固定或引导。
电绝缘体(例如，绝缘包封部和/或绝缘间隔元件)可以具有用于接收沿纵向轴线延伸的吸热表面部分的细长导向通道。然而，吸热表面部分还可以沿电绝缘体的内壁的表面(无论如何都存在)延伸。此外，吸热表面部分还可以仅仅嵌入电绝缘体中，例如凹入电绝缘体的外表面中的纵向凹槽或另一凹部中。
然而，原则上，还可以提供的是，吸热表面部分根本不延伸穿过电绝缘体，而是例如仅沿电绝缘体的外表面或在电绝缘体的外表面上延伸。
吸热表面部分可以通过任何形状配合、压力配合和/或一体结合技术而连接至或附接至电绝缘体。然而，吸热表面部分也不一定必须附接至电绝缘体。
在本发明的有利的进一步改进中，可以提供的是，散热器的放热表面部分从电绝缘包封部侧向地引出和/或从电绝缘间隔元件侧向地引出。电绝缘体可以具有用于引出放热表面部分或放热表面部分的对应的纵向狭槽。
具体地，上文已经提及的各个凸部可以从电绝缘体中引出。然而，放热表面部分也可以从电绝缘体引出作为沿电线的全长的连续部分。
在本发明的进一步改进中，可以提供的是，散热器的吸热表面部分大体上沿纵向轴线延伸或在电导体的整个长度上延伸。
吸热表面部分在电导体的优选整个长度上延伸的事实意味着废热可以在相应高的程度上消散。特别地，可以沿电线的纵向延伸实现均匀的散热。
在本发明的有利的进一步改进中，可以提供的是，放热表面部分具有至少一个连接区域，至少一个连接区域被设计成以热传导的方式将放热表面部分连接至相邻结构，特别是连接至热沉。
相邻结构或热沉优选不是线装置的一部分。热沉或包含热沉的结构可以是，例如，车辆的车体部分。
在本发明的上下文中，热沉还可以是储热设备，储热设备可以储存热量以供随后使用、根据需要将其释放、和/或将其转化(暂时地或永久地)成另一种形式的能量。热沉可以可选地连接至主动冷却回路或冷却剂回路以借助于流体和流动机器来输送热量。
可选地，例如，可以提供鼓风机或风扇例如通过使环境空气经过放热表面部分和/或散热器来改进从放热表面部分和/或从热沉的热消散。
还可以提供多个连接区域和/或可以形成至少一个连接区域以用于放热表面部分与热沉之间的多重连接，以改进热传递。
连接区域可以使用任何形状配合、压力配合和/或一体结合技术而连接至散热器。例如，连接区域可以被螺纹拧接、铆接、焊接或粘接至热沉。例如，还可以提供压接(clinching)工艺。连接区域可以具有通孔或其他凹陷，用于紧固元件的通过，例如用于螺钉的通过。
连接区域和/或放热表面部分可以形成直线，但也可以可选地以一定角度形成，并且例如可以具有45°至135°、优选地大约或精确地90°的出口角。也可以提供多个成角部分。连接区域和/或放热表面部分(例如上述凸部中的一个)可以相应地形成。因此，散热器到热沉的连接可以更加灵活。
连接区域与热沉之间的连接还可以包括在连接区域与热沉之间引入的导热装置，诸如导热剂等。如果必要，导热垫或导热粘合剂也可以是非常合适的。
在本发明的有利的进一步改进中，可以提供的是，放热表面部分形成散热片。
散热片可增加散热器在放热表面部分的区域中的表面积，以便改善到周围环境(例如，环境空气或专用的冷却流体或冷却剂)和/或到热沉的热传递，特别是借助于增加的热辐射和热对流。
在本发明的有利的进一步改进中，可以另外提供的是，放热表面部分包括放热层，放热层的发射率大于散热器本身的材料的发射率。
放热层可以优选地是深色放热层，例如深色涂料，优选地是黑漆。借助于放热层，可增加散热器在放热表面部分的区域中的热辐射，优选地尽可能接近黑色冷却器的辐射特性。
可以使用不同涂覆技术(例如，粉刷/上漆/浸渍/电镀/喷涂/粉末涂覆等)将放热层施加至散热器。然而，原则上，其他附接技术也可以是合适的，诸如胶合在放热层上。
可以设置成将放热表面部分与放热层优选地平行于相邻结构(特别是热沉)布置，从而实现由散热器辐射至相邻结构(例如车辆的车体表面)的最佳的可能的热发散。
上述措施可以改善从放热表面部分的散热。原则上，可提供任何措施和装置以改善放热表面部分的热传导和/或热辐射。
原则上，线装置还可以借助于散热器或其连接区域机械地稳定地紧固到相邻结构(例如热沉)。然而，为此目的，可能需要例如通过加强散热器而使散热器充分地承重。因此，通常并不优选经由散热器对线装置进行机械紧固。
然而，根据优选的进一步改进，可以提供的是，线装置具有用于将电线机械地紧固到相邻结构(例如热沉)的至少一个紧固装置。
至少一个紧固装置可以被设计为例如一个支撑件、梁、杆或用于将线装置足够机械地稳定紧固到结构的其他装置。还可以提供的是，借助于缆线系带或其他绑带和/或紧固装置将线装置或电线紧固到相邻结构。
如已经提到的，线装置或电线和/或散热器可以被设计成(非破坏性地)可弯曲或刚性的。优选地，线装置或电线和/或散热器可至少关于定向在散热器的横向延伸中的弯曲轴线弯曲，即，可关于扁平侧弯曲。原则上，关于与散热器的一个主侧表面正交的弯曲轴线弯曲也是可能的，例如通过电导体和/或在外半径的区域中开槽的被动散热器。为了灵活地铺设线装置，还可以在一些区域中提供扭曲或扭转。
本发明还涉及一种连接装置，连接装置具有用于电连接至对应的电气设备的至少一个电气连接器(优选两个电气连接器)，以及根据以上和以下实施例的线装置。这些电连接器各自电连接至线装置的至少一个电导体。
所提出的被动散热器可提供可特别容易且经济地制造的连接装置，特别是当被动散热器为冷却板的形式时。
优选地，这些电连接器沿纵向轴线彼此间隔开，特别优选地在线装置的相对端部处。
电连接器可以是插头连接器。已知电插头连接器将供电信号和/或数据信号传输到对应的配对插头连接器。插头连接器或配对插头连接器可以是插头、印刷电路板连接器、面板连接器、插座、联接器或适配器。在本发明的上下文中所使用的名称“插头连接器”或“配对插头连接器”代表所有变体。然而，插头连接器(即，特别是可拆卸的、可插拔的连接)不是绝对必要的。电连接器可以被专门设计以用于任何(可选地永久的)形状配合、压力配合和/或一体结合的连接。如果需要，也可以完全省略连接器中的一个、两个或全部。
本发明还涉及能量传输系统，能量传输系统包括根据前述实施例和下述实施例的连接装置。提供的是，两个电气设备中的第一电气设备形成为初级电能量源(优选地形成为蓄电池、蓄电池组或用于对蓄电池进行充电的充电设备)。两个电气设备中的第二个电气设备形成为耗电装置(优选作为电动机，例如作为电动车辆的电动机)或形成为次级能量源(优选作为蓄电池或蓄电池组(accumulator group))。
优选地，本发明可用于充电路径中，即，用于将电能从充电设备开始传输至蓄电池或蓄电池组。然而，其他应用也是有利地可能的，例如用于将电能从蓄电池或蓄电池组传输到消耗装置，特别是传输到电动机。
在此时应提及的是，术语“蓄电池”在本发明的上下文中可以指单个蓄电池单元(也称为次级电池)以及包括多个蓄电池单元的互连包(也称为“蓄电池包(accumulatorpack)”)。
初级或次级电能量源还可以是用于电能的存储设备，存储设备在设计上不是或不仅仅是电化学的，例如电容器。
其还可以是电能的非可再充电存储设备，例如电池或电池组。
特别有利地，本发明适用于在优选高电压(例如，高达500伏、高达600伏、高达700伏、高达800伏、高达900伏、高达1000伏、高达1100伏、高达1500伏、高达2000伏或更高)下传输高电流(例如，高达100安培、高达200安培、高达300安培、高达400安培、高达500安培、高达600安培、高达2000安培或更高)，例如在汽车工程中，特别优选在电动汽车领域中。
本发明还涉及具有根据上述和下述实施例的连接装置和/或能量传输系统的车辆(优选地是电动车辆)。术语“车辆”描述了任何运输工具，特别是陆地、水中或空中的车辆，包括太空车辆。
结合本发明的主题中的一个(即，由根据本发明的线装置、连接装置、能量传输系统或车辆给出)已经描述的特征也可以有利地实现本发明的其他主题。同样地，结合本发明主题中的一个提及的优点还可以被理解为涉及本发明的其他主题。
还应指出，术语如“包括”、“具有”或“带有”不排除其他特征或步骤。此外，表示单数步骤或特征的诸如“一”或“该”的术语不排除多个特征或步骤，反之亦然。
然而，在本发明的纯粹实施例中，还可以提供的是，在本发明中由术语“包括”、“具有”或“带有”引入的特征而被详尽地列出。因此，在本发明的范围内(例如，每个权利要求考虑的特征)可以认为一个或更多个特征列表是完整的。例如，本发明可以仅由权利要求1中引用的特征组成。
应注意的是，诸如“第一”或“第二”等的指定主要目的是用于区分相应的设备或方法特征，并且不一定旨在暗示特征是相互依赖的或相互关联的。
此外，应强调的是，在此描述的值和参数包括具体指定值或参数的±10％或更小、优选±5％或更小、进一步优选±1％或更小、并且非常特别优选±0.1％或更小的偏差或波动，前提是在实践中本发明的实现方式中不排除这些偏差。通过初始值和最终值对范围的指定还包括由具体指定的范围包括的所有那些值和分数，特别是初始值和最终值以及相应的平均值。
本发明还涉及独立于权利要求1的一种线装置，线装置包括电线和散热器，散热器至少部分地沿电线的纵向轴线延伸并且被带向电线至少达到散热器能够消散电线的废热的程度。权利要求1及从属权利要求的进一步特征以及本说明书中描述的特征涉及线装置的有利实施例和变体。
下面参考附图更详细地描述本发明的示例性实施例。
附图说明
图各自示出了优选示例性实施例，其中本发明的单独特征被彼此组合地示出。一个示例性实施例的特征也可以与同一示例性实施例的其他特征分开地实现，并且因此可以由本领域技术人员容易地与其他示例性实施例的特征组合以形成进一步的有用组合和子组合。
在图中，功能相似的元件提供有相同的附图标记。
图示意性地示出：
图1以透视图示出了具有电线和连接至热沉的散热器的线装置的第一示例性实施例；
图2是图1的线装置的端面视图；
图3以透视图示出了具有电线和连接至热沉的散热器的线装置的第二示例性实施例；
图4是图3中的线装置的端面视图；
图5以端面视图示出了具有电线和连接至热沉的散热器的线装置的第三示例性实施例；
图6以透视图示出了具有电线和连接至热沉的散热器的线装置的第四示例性实施例；
图7是图6的线装置的端面视图；
图8以端面视图示出了具有电线和连接至热沉的散热器的线装置的第五示例性实施例；
图9以端面视图示出了具有电线和连接至热沉的散热器的线装置的第六示例性实施例；
图10以透视图示出了具有电线和连接至热沉的散热器的线装置的第七示例性实施例；
图11是图10的线装置的端面视图；
图12以端面视图示出了具有电线和连接至热沉的散热器的线装置的第八示例性实施例；
图13以端面视图示出了具有电线和连接至热沉的散热器的线装置的第九示例性实施例；
图14是根据本发明的能量传输系统，包括两个电气设备和互连电气设备的连接装置；以及
图15是导体装置内部的温度分布随着单独的散热凸部之间的中心到中心距离的变化的曲线图形式的图示。
具体实施方式
图1至图13示出了根据本发明的线装置1的示例性不同实施例。每个示例性线装置1包括电线2和被动散热器3。
图1和图2示出了线装置1的第一示例性实施例。图1示出了透视图，图2示出了端面视图。电线2包括形成为电绝缘间隔元件4的电绝缘体，两个电导体5邻近靠着电绝缘间隔元件4延伸，两个电导体沿电线2的纵向轴线L延伸。绝缘间隔元件4将这两个导体5彼此间隔开，以便防止导体5之间的短路(具体参见图2，特别简单且经济的)。
电导体5形成为具有扁平横截面的细长扁平导体。然而，原则上可以提供任何横截面，例如还在以下图13中示出的圆形横截面，另外例如正方形横截面、椭圆形横截面或梳状横截面。电线2的电导体5的数量原则上也可以是任意的，其中在大多数示例性实施例中，提供了两个电导体5以便在共用的电线2中提供正向导体和反向导体。然而，根据本申请，也可以提供恰好一个电导体5或多于两个电导体5。
当使用与绝缘间隔元件4间隔开的两个电导体5时，尤其如图1和图2的示例性实施例中所示的，还可以可选地提供形成为电绝缘包封部6的电绝缘体(在图2中由虚线示出)，并且该电绝缘体联合地包封电导体5和绝缘间隔元件4。
原则上，还可以提供另外的电绝缘体，例如包封每个单独的电导体5的绝缘体。此外，绝缘间隔元件4还可以已经被设计成为电导体5提供完整的包封部，如例如在以下图7中所示。
所提出的被动散热器3同样至少部分地沿电线2的纵向轴线L延伸。散热器3具有至少一个吸热表面部分7和热连接至吸热表面部分7的至少一个放热表面部分8。在示例性实施例中，在每种情况下，设置有恰好一个连续的吸热表面部分7，其在散热器3的或电线2的以及多个单独的放热表面部分8的整个纵向延伸上延伸(例如组合地参见图1和图2)。
吸热表面部分7被带向电导体5，至少达到吸热表面部分7与电导体5形成热操作连接的程度，以便将来自电导体5的废热沿一个热路径W或多个热路径W消散至放热表面部分8。在图1中，作为示例，热路径中的一个由虚线表示。
优选地，散热器3形成为一体件，如示例性实施例中所示的，其中，吸热表面部分7优选地直接过渡至放热表面部分8中。
特别地，提供的是，散热器3由扁平的细长材料形成，例如由深拉伸的金属板材料(例如，铜板或铝板)形成，并且具有相对于散热器3的纵向延伸或纵向轴线L的第一纵向边界和第二纵向边界，以及具有相对于散热器3的横向延伸Q(参见图1)的第一横向边界9和第二横向边界10。优选地，吸热表面部分7另外地至少大体上平面平行于电导体5的外表面延伸，和/或至少在一些部分中遵循电导体5的外表面的路线。在优选的变体中，散热另外地发生在电导体5和/或电线2的全长上，这就是为什么吸热表面部分7和/或散热器3沿纵向轴线L在电导体5的全长上延伸，如已经提到的。
吸热表面部分7和放热表面部分8在散热器3的主侧表面上的布置存在不同的变体，这些变体在图中仅作为节选和示例示出。在所有变体中，在表面部分7、8之间延伸的热路径W横向于纵向轴线L延伸或与纵向轴线L成一定角度地延伸，并且因此还横向于电流流动的方向延伸。
通常，吸热表面部分7和放热表面部分8均沿纵向轴线L延伸，并在散热器3的一个主侧表面或多个主侧表面上沿横向方向Q横跨它们的表面。
例如，尤其如图1和图2的第一示例性实施例所示的，这两个表面部分7、8中的每一个可以从两个横向边界9、10中的一个延伸，并且从与其相关联的横向边界9、10开始，沿另一个表面部分8、7的方向延伸。如可在图2中特别好地看到的，在第一示例性实施例中，提供的是，吸热表面部分7从第一横向边界9延伸，放热表面部分8从散热器3的第二横向边界10延伸。在第一示例性实施例中，散热器3的吸热表面部分7或第一横向边界9在电绝缘间隔元件4内部(以及在可选地设置的电绝缘包封部6内部)延伸。为此目的，吸热表面部分7有利地布置在两个电导体5之间、在绝缘间隔元件4的细长导向通道中。这允许散热器3的特别直接的吸热和散热器3的稳定引导。
散热器3通过其放热表面部分8侧向地(在图中“向下”)从电绝缘包封部6引出或从电绝缘间隔元件4引出，例如穿过绝缘间隔元件4中和/或绝缘包封部中的相应狭槽。
提供的是，散热器3通过放热表面部分8将经由吸热表面部分7吸收的电导体5的废热释放到周围结构，特别是释放到热沉11和/或释放到周围环境(例如，环境空气或专用的冷却流体)。热沉11还可以是储热设备。
放热表面部分8可以具有至少一个连接区域12，至少一个连接区域被设计成以热传导的方式将放热表面部分8连接至热沉11或结构。热沉11或结构可以是例如车辆的车身部件。热沉11还可以是主动冷却系统的一部分，其中通过使流体机器(例如，泵或风扇)将流体(例如，冷却流体或冷却剂(优选液体冷却剂)或气体(诸如环境空气等))邻近地移动经过放热表面部分8来增加热去除。在图1和图2的第一示例性实施例中，连接区域12经由形成为螺钉13的紧固元件而连接至热沉11。
在图中所示的优选变体中，散热器3具有多个凸部14，上述多个凸部14在散热器3的第二横向边界10处沿纵向轴线L间隔开，放热表面部分8从第二横向边界10延伸。在第一示例性实施例中，每个凸部14形成对应的放热表面部分8，所有放热表面部分8经由散热器3的共用的主侧表面一体地连接至共用的吸热表面部分7。优选地，凸部14沿纵向轴线L均匀地分布，以允许均匀的散热，且由此允许电导体5内部的至少大体恒定的温度梯度。凸部14的合适的中心到中心距离d1可以根据具体应用来确定，例如使用模拟或测量。现在将参见图15，呈现了用于确定有利的中心到中心距离d1的可行方法。图15示出了线装置1内部的示例性温度分布。凸部14布置成沿线装置1的纵向轴线L分布的示例性中心到中心距离d1的倍数n。在图表中标记了初始温度T0，该初始温度T0在没有所提出的散热器3或没有凸部14的线装置1中(在限定的待传输电功率下)是占主导的。每个凸部14能够提供来自线装置1的对应的散热，在曲线图中每个凸部14表示为对应的基本曲线B。基本曲线B的路线、特别是沿线装置1的纵向轴线L的基本曲线B的宽度可以例如通过使用合适的热传感器来度量地确定。通过改变中心到中心距离d1，现在可以使各个凸部14的基本曲线B重叠，使得建立通常在两个凸部14中间形成的期望的最大温度Tmax。这导致来自基本曲线B的叠加的温度曲线K。线装置1内部的最低温度Topt通常直接出现在凸部14处。
例如，中心到中心距离d1可以是10mm至500mm、优选地50mm至300mm、特别优选地100mm至250mm、甚至更优选地150mm至200mm。在此接合处，应再次提及，作为使用各个凸部14的替代方案，还可以将连续的放热表面部分8从线装置1中引出。
散热还取决于放热表面部分8的尺寸，即特别地，还取决于各个凸部14沿纵向轴线L的延伸。凸部14的纵向延伸d2原则上可以是任意的，并且还可以在实际应用上基于模拟或测量来确定。例如，凸部14的纵向延伸d2可以是5mm至100mm、优选地10mm至80mm、特别优选地30mm至70mm、甚至更优选地约50mm。
可选地，散热器3或放热表面部分8或连接区域12还可以用于将线装置1紧固到相邻结构或热沉11。然而，优选地，机械紧固通过单独的紧固装置提供。图1示出了除了连接区域12与热沉11的螺纹连接之外的这种紧固的示例。热沉11具有例如支撑元件15(不是绝对必需的)。对于每个支撑元件15，设置有被设计为缆线系带16的紧固装置，以将线装置1捆绑到结构或热沉11。原则上，可以提供任何紧固装置以便实现形状配合(form-fit)、压力配合(force-fit)和/或一体结合的紧固。
图3和图4示出了根据本发明的线装置1的第二示例性实施例。第二示例性实施例基本上对应于第一示例性实施例，但具体地具有吸热表面部分7和放热表面部分8的不同布置。
根据第二示例性实施例，吸热表面部分7形成在散热器3的两个横向边界9、10之间的中心部分中，其中，放热表面部分8从两个横向边界9、10中的每一个横向边界延伸，进而其形成在凸部14上(具体参见图3)。散热器3由此为T形，且其中心部分(其包括吸热表面部分7)设置在电绝缘间隔元件4内。与第一示例性实施例相比，由于表面面积扩大或加倍，能够改善经由放热表面部分8的散热。由于对称性，电气优点也可能由这种布置产生。
此外，在图3和图4的第二示例性实施例中以及在进一步的示例性实施例中，不提供连接区域12与热沉11的螺纹连接。可替代地，例如，可以提供铆接连接、压接连接或材料锁定连接(例如，粘合连接)。
而且，在图3和图4的示例性实施例中，还可以提供未在图中示出的电绝缘包封部6。
图5中示出了第三示例性实施例。例如，图5的电线2仅具有单个电导体5，其被电绝缘包封部6直接包围。如图5所示，吸热表面部分7也可以可选地形成在电绝缘体或电绝缘包封部6的外部，并且优选地可以机械地附接(例如胶合)至绝缘包封部6。以此方式，废热可以被电导体5吸收。为了进一步增加第三示例性实施例中的散热，散热器3或吸热表面部分7可以可选地围绕电导体5或电绝缘包封部6的另外的侧表面的至少一个、优选两个或三个折叠。然而，设置在电绝缘体4、6外部的吸热表面部分7通常不一定是优选的。
图6和图7示出了第四示例性实施例，第四示例性实施例基本上类似于先前的示例性实施例。电线2具有两个电导体5，两个电导体被共用的电绝缘体包封，电绝缘体同时实现绝缘包封部6和绝缘间隔元件4的功能。
与图3和图4的示例性实施例相比，吸热表面部分7布置在散热器3的中心部分中。放热表面部分8从两个横向边界9、10开始在相应的凸部14处延伸。吸热表面部分7布置为在电绝缘体4、6的内部延伸。
第四示例性实施例的变体在图8中被示出为第五示例性实施例。在此再次，相应的表面部分7、8从每个横向边界9、10开始延伸，换言之，省略第三示例性实施例的两个“脚”中的一个。
图9中示出了第六示例性实施例。如图所示，还可提供的是，放热表面部分8设置在中间部分中或设置在两个横向边界9、10之间，其中，对应的吸热表面部分7从两个横向边界9、10延伸。
图10和11示出了本发明的第七示例性实施例。为了提高放热表面部分8的散热，放热表面部分8或凸部14具有包括多个散热片17的散热片结构。这可以增加热对流和热辐射。所有示例性实施例可以可选地具有散热片结构。
如还可以从图10中容易地看到的，还可以提供的是，线装置1具有弯曲部分并且由此沿结构或在结构上或在热沉11上相对灵活地放置。
图12旨在参考本发明的第八示例性实施例展示用于增加放热表面部分8的散热的另一种可能性。可以提供的是，放热表面部分8具有放热层18，例如，涂覆有具有发射率大于散热器3的材料的发射率的放热层18。例如，可以提供深色涂料，由此可以增强放热。所有的示例性实施例可以可选地包含放热层18。
如以上关于图5的示例性实施例已经建议的，散热器3围绕电线2的多个侧表面包裹以便增加从电导体5的吸热。在这种情况下，散热器3至少部分地嵌入电绝缘体4、6的外表面中。在散热器3连接至电线2的区域中，吸热表面部分7布置在电导体5的面向电线2的主侧表面上。与此背对的，在散热器3的第二主侧面上，设置有能够将内部吸收的热辐射到外部的放热表面部分8。此外，废热也经由另一放热表面部分8经由连接区域12直接放热到热沉11。
此外，图12的示例性实施例旨在展示放热表面部分8或连接区域12可以形成不同的路线或可以几乎任意地重新成形，以便允许线装置1相对于相邻结构或热沉11的不同取向。
在图13中示出了线装置1的另一示例性实施例。具体地，图13旨在展示本发明可以适用于与一个或多个电导体5的任何截面一起使用，包括例如与具有如图所示的圆形横截面的电导体5一起使用。图13中的电线2是以电缆的方式构造的，并且除了电导体5之外还具有以电缆护套的方式包围电导体5的绝缘包封部6。吸热表面部分7设置在散热器3的中心部分中，并延伸到电绝缘包封部6内部。两个放热表面部分8设置在散热器3的两个横向边界9、10的区域中。
上述线装置1原则上适用于电气工程中的任何应用，但是对于通信工程并且非常特别地对于高压工程是特别有利的。图14示出了能量传输系统19的示例。
能量传输系统19具有用于将第一电气设备21和第二电气设备22彼此电连接的连接装置20(原则上，多于两个电气设备21、22还可以借助于连接装置20或线装置1彼此连接)。
连接装置20包括线装置1，线装置1可以可选地在一端部或两端部处具有对应的电连接器23(例如，但不一定是插头连接器)。电连接器23可以电连接至线装置1的电导体5，并且优选地，如图所示，可以沿线装置1或电线2的纵向轴线L布置在线装置1的相对端部处。为了连接至对应的电气设备21、22，电气设备21、22可以包括配对连接器24(例如，但不一定是配对插头连接器)。原则上，线装置1或线装置1的电线2的电导体5也可以直接连接至电气设备21、22。
优选地，能量传输系统19的两个电气设备21、22中的一个被设计成初级电能量源(例如，被设计成蓄电池、蓄电池组或用于对蓄电池进行充电的充电设备)。其他电气设备22、21于是可以优选地被设计为耗电装置(例如，电动机)或次级能量源(例如，蓄电池或蓄电池组)。
特别优选地，电气设备21、22中的一个被设计为充电设备，并且另一个电气设备22、21被设计为蓄电池或蓄电池组，以便通过线装置1将充电设备连接至蓄电池或蓄电池组，特别是在电动车辆中。
另一个特别有利的应用可以是将能量从蓄电池或蓄电池组传输到耗电装置，特别是电动车辆的电动机。然而，如已经提到的，原则上可以设想任何应用。

Claims (13)

1.一种线装置(1)，所述线装置包括电线(2)，所述电线(2)具有至少一个电绝缘体(4、6)和至少一个电导体(5)，所述至少一个电导体(5)至少部分地沿所述电线(2)的纵向轴线(L)邻近于所述电绝缘体(4、6)延伸，
其特征在于，
被动散热器(3)，所述被动散热器(3)至少部分地沿所述纵向轴线(L)延伸，并且所述被动散热器(3)具有至少一个吸热表面部分(7)和热连接至所述吸热表面部分(7)的至少一个放热表面部分(8)，其中，所述吸热表面部分(7)被带向所述电导体(5)，至少达到所述吸热表面部分(7)与所述电导体(5)进入热操作连接的程度，以便将所述电导体(5)的废热消散至所述放热表面部分(8)；
所述散热器(3)具有沿所述纵向轴线(L)彼此间隔开的多个凸部(14)，所述凸部(14)形成所述放热表面部分(8)，并且所述凸部(14)从所述至少一个吸热表面部分(7)侧向地分支；
所述热导体(3)的所述吸热表面部分(7)沿所述纵向轴线(L)至少大体上在所述电导体(5)的整个长度上延伸。
2.根据权利要求1所述的线装置(1)，
其特征在于，
所述至少一个电绝缘体
a)形成为电绝缘包封部(6)，其中，所述至少一个电导体(5)至少部分地沿所述纵向轴线(L)在所述电绝缘包封部(6)内部延伸；和/或
b)形成为电绝缘间隔元件(4)，其中，所述电导体(5)中的至少两个借助于所述电绝缘间隔元件(4)彼此间隔开。
3.根据权利要求1或2所述的线装置(1)，
其特征在于，
所述散热器(3)由扁平的细长材料形成，并且至少大体上平面平行于所述电导体(5)的外表面延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的线装置(1)，
其特征在于，
所述吸热表面部分(7)和所述放热表面部分(8)相对于彼此布置，使得形成在所述表面部分(7，8)之间并且所述电导体(5)的废热沿其消散的热路径(W)与所述纵向轴线(L)成一定角度、优选地成直角地延伸。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的线装置(1)，
其特征在于，
所述散热器(3)的所述吸热表面部分(7)至少大体上在所述电绝缘体(4，6)内部延伸，优选地
a)在所述电绝缘包封部(6)内部延伸；和/或
b)在所述电绝缘间隔元件(4)内部延伸。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的线装置(1)，
其特征在于，
所述散热器(3)的所述放热表面部分(8)从所述电绝缘体(4，6)侧向地引出，优选地从所述电绝缘包封部(6)侧向地引出和/或从所述电绝缘间隔元件(4)侧向地引出。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的线装置(1)，
其特征在于，
所述放热表面部分(8)具有至少一个连接区域(12)，所述至少一个连接区域(12)被设计成将所述放热表面部分(8)导热地连接至热沉(11)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的线装置(1)，
其特征在于，
所述放热表面部分(8)形成散热片(17)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的线装置(1)，
其特征在于，
所述放热表面部分(8)具有放热层(18)，所述放热层(18)的发射率大于所述散热器(3)本身的材料的发射率。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的线装置(1)，
其特征在于，
所述至少一个电导体(5)形成为具有扁平横截面的细长的扁平导体。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的线装置(1)，
其特征在于，
至少一个紧固装置，所述至少一个紧固装置用于将所述电线(2)机械地紧固到邻近结构，优选地紧固到所述热沉(11)。
12.一种连接装置(20)，所述连接装置(20)具有用于电连接至对应的电气设备(21、22)的两个电连接器(23)，以及根据权利要求1至11中任一项所述的线装置(1)，其中，所述电连接器(23)均电连接至所述线装置(1)的所述至少一个电导体(5)，并且所述电连接器(23)优选地沿所述纵向轴线(L)布置在所述线装置(1)的相对端部处。
13.一种具有根据权利要求12所述的连接装置(20)的能量传输系统(19)，其中，
a)所述两个电气设备(21、22)中的第一电气设备(21)形成为初级电能量源，优选地形成为蓄电池、蓄电池组或用于为蓄电池充电的充电设备；以及其中
b)所述两个电气设备(21、22)中的第二电气设备(22)被设计为耗电装置，优选地设计为电动机，或者设计为次级能量源，优选地设计为蓄电池或蓄电池组。
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