DE102016114434A1

DE102016114434A1 - Power rail and system for a power supply

Info

Publication number: DE102016114434A1
Application number: DE102016114434.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Wortberg; Peter Thoma
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2016-08-04
Filing date: 2016-08-04
Publication date: 2018-02-08

Abstract

Es wird vorgestellt eine Stromschiene (102) zum Leiten von elektrischem Strom in einem Kraftfahrzeug (100). Die Stromschiene (102) umfasst einen ersten konturgeformten Flachleiter (230) als erste leitende Schicht, die mit einer ersten Energiequelle (104) verbunden oder verbindbar ist, einen zweiten konturgeformten Flachleiter (232) als zweite leitende Schicht, die mit einer zweiten Energiequelle (106) verbunden oder verbindbar ist, sowie eine elektrisch isolierende Isolationsschicht (234), die zwischen den zwei konturgeformten Flachleitern (230, 232) angeordnet ist. Die Stromschiene (102) zeichnet sich aus durch eine erste Schnittstelle (236) zu einer ersten Elektronikeinrichtung (112), angeordnet an dem ersten konturgeformten Flachleiter (230), und eine zweite Schnittstelle (238) zu einer zweiten Elektronikeinrichtung (114), angeordnet an dem zweiten konturgeformten Flachleiter (232), wobei die zwei Schnittstellen (236, 238) ausgebildet sind, Wärme von der jeweiligen Elektronikeinrichtung (112, 114) an den jeweiligen Flachleiter (230, 232) zu leiten und Strom von dem Flachleiter (230, 232) an die jeweilige Elektronikeinrichtung (112, 114) zu leiten. A bus bar (102) for conducting electrical power in a motor vehicle (100) is presented. The bus bar (102) includes a first contoured flat conductor (230) as a first conductive layer connected or connectable to a first energy source (104), a second contoured flat conductor (232) as a second conductive layer connected to a second energy source (106 ) or connectable, and an electrically insulating insulating layer (234) which is arranged between the two contour-shaped flat conductors (230, 232). The bus bar (102) is characterized by a first interface (236) to a first electronic device (112) arranged on the first contour-shaped flat conductor (230), and a second interface (238) to a second electronic device (114) arranged on the second contoured flat conductor (232), wherein the two interfaces (236, 238) are adapted to conduct heat from the respective electronic device (112, 114) to the respective flat conductor (230, 232) and current from the flat conductor (230, 232 ) to the respective electronic device (112, 114).

Description

Technisches Gebiet Technical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromschiene zum Leiten von elektrischem Strom in einem Kraftfahrzeug sowie ein System für eine Stromversorgung von Lasten in einem Kraftfahrzeug. The present invention relates to a bus bar for conducting electrical power in a motor vehicle and to a system for supplying power to loads in a motor vehicle.

Stand der Technik State of the art

Das Bordnetz eines Fahrzeugs verbindet eine Energiequelle über Verteiler und Unterverteiler mit den verschiedenen Lasten oder Verbrauchern im Kraftfahrzeug. So kann man unter den Komponenten des Bordnetzes Stromverteiler wie Verteiler und Unterverteiler sowie Lasten, aber auch diese verbindende Leitungen verstehen. Dabei können die Leitungen über Steckverbindungen mit Schnittstellen der Verteiler, Unterverteiler oder Lasten verbunden sein. The electrical system of a vehicle connects an energy source via distributors and subdistributor with the various loads or consumers in the vehicle. So you can understand among the components of the electrical system power distributors such as distributors and sub-manifolds and loads, but also these connecting lines. In this case, the lines can be connected via plug connections with interfaces of the distributor, sub-distributor or loads.

In Kraftfahrzeugen werden immer mehr elektronische Schaltungen im Bordnetz benutzt. So sind immer mehr elektronische Schaltungen nutzende (vernetzte) Steuergeräte in einem Kraftfahrzeug verbaut, die untereinander Schaltinformationen oder Schaltbefehle austauschen oder Lasten schalten. Durch die Entwicklung in Richtung autonomes Fahren gewinnt dabei das Thema funktionale Sicherheit (FuSi) immer mehr an Bedeutung. Dabei wird sowohl bei den Steuergeräten wie auch bei den angeschlossenen Lasten zwischen einem quasi konventionellem Teil und einem hochverfügbaren Sicherheitsteil unterschieden. In motor vehicles more and more electronic circuits are used in the electrical system. Thus, more and more electronic circuits using (networked) control units are installed in a motor vehicle, which exchange switching information or switching commands with each other or switch loads. Due to the development toward autonomous driving, the topic of functional safety (FuSi) is becoming more and more important. In this case, a differentiation is made between a quasi-conventional part and a high-availability safety part, both in the case of the control devices and in the connected loads.

Es existieren in heutigen Fahrzeugen bereits sicherheitsrelevante Funktionen, wie z.B. das automatisierte Lenken der Einparkfunktion. Diese Funktionen müssen Fail-Save ausgelegt werden, dass heißt, dass bei Erkennen eines Fehlers der sichere Zustand "aus" eingenommen wird und der Fahrer über Anzeigeinstrumente benachrichtigt wird. Systeme des autonomen Fahrens hingegen müssen Fail-Operational mit einem Fehler-Zustandsübergang in den sicheren Zustand "an" ausgelegt werden. Der Ausfall der Versorgung mit Energie (Versorgungsleitung) oder Kommunikation (Busleitung) für diese Funktion kann zu einer direkten Gefährdung von Menschen führen. Dieser sichere Zustand "an" muss solange gehalten werden, bis das Fahrzeug an einem sicheren Ort angehalten werden kann oder bis der Fahrer die Kontrolle übernehmen kann. Da der Sichere Zustand "an" ist, wird die Versorgung relevant für das Einhalten des Sicherheitsziels. Safety-relevant functions already exist in today's vehicles, such as e.g. the automated steering of the parking function. These functions must be designed fail-safe, which means that when an error is detected, the safe state is assumed "off" and the driver is informed via display instruments. By contrast, autonomous driving systems must be designed to be fail-operational with an error state transition to the safe state "on". The failure of the supply of energy (supply line) or communication (bus line) for this function can lead to a direct hazard to people. This safe condition "on" must be maintained until the vehicle can be stopped in a safe place or until the driver can take control. Since the safe state is "on", the supply becomes relevant to meeting the safety objective.

Zur Erhöhung der funktionalen Sicherheit beschreibt die deutsche Patentanmeldung DE 10 2016 111 690 einen modularen Stromverteiler, bei dem eine Stromschiene separat zu einer Steuerelemente und Sicherungen aufweisenden Leiterplatte angeordnet ist. To increase the functional safety describes the German patent application DE 10 2016 111 690 a modular power distributor, wherein a bus bar is arranged separately from a control and fuses having printed circuit board.

Im Zuge hochautomatisierter bzw. autonomer Fahrfunktionen wächst der Bedarf an Rechenleistung im Fahrzeug. Mit dem Hintergrund notwendiger Redundanz zur Erfüllung von Fail-Operational werden die softwaregetriebenen Dienste möglicherweise auf zwei redundanten Rechnereinheiten mit hoher Performance gerechnet. Problematisch ist die hohe Verlustleistung der Rechnereinheiten. Diese beinhalten mehrere µC für die Auswertung der Sensoren des hochautomatisierten Fahrens und für die Berechnung der Algorithmik des hochautomatisierten Fahrens. Die dabei entstehende Verlustleistung kann bis zu 60 W betragen. Eine Entwärmung ist entsprechend aufwendig. In the course of highly automated or autonomous driving functions, the need for computing power in the vehicle is growing. With the background of necessary redundancy to perform fail-operational, the software-driven services may be expected to have two high-performance redundant computing units. The problem is the high power dissipation of the computer units. These include several μC for the evaluation of the sensors of highly automated driving and for the calculation of the algorithms of highly automated driving. The resulting power loss can be up to 60 W. A heat dissipation is correspondingly expensive.

Beschreibung der Erfindung Description of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine Entwärmung der Rechnereinheiten zu ermöglichen und somit die funktionale Sicherheit zu verbessern. It is therefore an object of the invention to enable a cooling of the computer units using structurally simplest possible means and thus to improve the functional safety.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben. The object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying figures.

Eine erfindungsgemäße Stromschiene zum Leiten von elektrischem Strom in einem Kraftfahrzeug umfasst zwei schienenförmige, massiv ausgestaltete Flachleiter, die somit als Flachleiterschiene bezeichnet werden können und jeweils mit einer Energiequelle verbunden sind oder verbindbar sind. So kann unter der Stromschiene eine Multischiene verstanden werden, bei der die beiden schienenförmigen Flachleiter lagig zueinander angeordnet sind. Dabei sind die beiden Flachleiter durch eine Isolationsschicht voneinander getrennt. So sind ein erster Flachleiter mit einer ersten Energiequelle und ein zweiter Flachleiter mit einer zweiten Energiequelle verbunden oder verbindbar. Über die beiden unabhängigen Energiequellen kann eine redundante Stromversorgung aufgebaut werden. Unter einer Energiequelle kann dabei ein Energiespeicher, eine Brennstoffzelle, ein Generator oder ein Gleichspannungswandler in Kombination mit einem der zuvor genannten Einrichtungen verstanden werden. Zusätzlich kann eine Stützbatterie integriert sein. Zumindest eine der Energiequellen kann als eigensicherer Energiespeicher ausgebildet sein. Die Flachleiter sind in der Regel konturgeformt, um sich an eine Karosserie des Kraftfahrzeugs anzupassen. Die Isolationsschicht ist elektrisch nicht-leitend. An dem ersten Flachleiter ist eine erste Schnittstelle zu einer ersten Elektronikeinrichtung, an dem zweiten Flachleiter ist eine zweite Schnittstelle zu einer zweiten Elektronikeinrichtung angeordnet. Dabei sind die beiden Schnittstellen ausgebildet, sowohl Strom von dem jeweiligen Flachleiter an die Elektronikeinrichtung als auch Wärme in die entgegengesetzte Richtung von der jeweiligen Elektronikeinrichtung zu den Flachleitern zu übertragen. Unter einer Elektronikeinrichtung kann dabei beispielsweise ein intelligenter Stromverteiler, ein Steuergerät oder eine Rechnereinheit beziehungsweise Rechnereinrichtung verstanden werden. A bus bar according to the invention for conducting electrical current in a motor vehicle comprises two rail-shaped, solidly designed flat conductors, which can thus be referred to as a flat conductor rail and are each connected to an energy source or can be connected. Thus, under the busbar, a multi-rail can be understood, in which the two rail-shaped flat conductor are arranged in layers. The two flat conductors are separated by an insulating layer. Thus, a first flat conductor with a first energy source and a second flat conductor with a second energy source are connected or connectable. A redundant power supply can be set up via the two independent energy sources. An energy source can be understood to be an energy store, a fuel cell, a generator or a DC-DC converter in combination with one of the aforementioned devices. In addition, a backup battery can be integrated. At least one of the energy sources can be designed as intrinsically safe energy storage. The flat conductors are usually contour-shaped in order to adapt to a body of the motor vehicle. The insulation layer is electrically non-conductive. On the first flat conductor is a first interface to a first electronic device, on the second flat conductor is a second interface to a second Electronic device arranged. In this case, the two interfaces are designed to transmit both current from the respective flat conductor to the electronic device and heat in the opposite direction from the respective electronic device to the flat conductors. Under an electronic device can be understood, for example, an intelligent power distributor, a control unit or a computer unit or computer device.

So bilden die zwei Flachleiter mit redundanter Versorgungsspannung aus zwei Speichern das Rückgrat für den elektrischen und thermischen Fluss im Kraftfahrzeug. Zudem erfolgt eine vertikale Anordnung der Elektronikeinrichtungen entlang der Flachleiter. Je ein Flachleiter ist für die Versorgung einer Elektronikeinrichtung zuständig. Diese sind direkt auf dem jeweiligen Flachleiter montiert und sind mit diesem thermisch gekoppelt. Neben der Versorgung mit Energie sind die Flachleiter auch für die thermische Entlastung bzw. Entwärmung der Elektronikeinrichtungen zuständig. Thus, the two flat conductors with redundant supply voltage from two memories form the backbone for the electrical and thermal flow in the motor vehicle. In addition, there is a vertical arrangement of the electronics along the flat conductor. Each flat conductor is responsible for the supply of an electronic device. These are mounted directly on the respective flat conductor and are thermally coupled with this. In addition to the supply of energy, the flat conductors are also responsible for the thermal discharge and heat dissipation of the electronic equipment.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind der erste Flachleiter und der zweite Flachleiter über einen Entkopplungsschalter elektrisch gekoppelt. So kann im positiven Fall eine redundante Versorgung für an beiden Flachleitern angebundene Lasten gewährleistet werden. Gleichzeitig können in einem Fehlerfall, wie beispielsweise einem Kurzschluss in oder an einem der beiden Flachleiter, die beiden Flachleiter getrennt werden, um durch den aufgetretenen Fehler den unbetroffenen Flachleiter nicht zu beeinträchtigen. Dabei kann eine Kühlung über den elektrisch abgetrennten Flachleiter weiter erfolgen. In a preferred embodiment, the first flat conductor and the second flat conductor are electrically coupled via a decoupling switch. Thus, in a positive case, a redundant supply for connected to two flat conductors loads can be ensured. At the same time, in an error case, such as a short circuit in or on one of the two flat conductors, the two flat conductors are separated so as not to affect the unaffected flat conductor by the error occurred. In this case, cooling via the electrically separated flat conductor can continue.

Ferner können der erste Flachleiter und der zweite Flachleiter thermisch gekoppelt sein, um einen Temperaturausgleich zwischen den beiden Flachleitern zu ermöglichen. Dabei kann die thermische Kopplung elektrisch isolierend ausgebildet sein, und somit von einem optionalen Entkopplungsschalter getrennt ausgeformt sein. Furthermore, the first lead and the second lead can be thermally coupled to allow temperature compensation between the two leads. In this case, the thermal coupling may be formed electrically insulating, and thus be formed separately from an optional decoupling switch.

Der Entkopplungsschalter kann zwei seriell geschaltete Transistorstufen, insbesondere in Back-to-Back-Beschaltung, umfassen. Bei den Transistorstufen kann es sich um MOSFETs handeln. Diese können als normal-sperrende n-Kanal-MOSFETs ausgebildet sein, deren Drain jeweils mit einem Flachleiter verbunden ist, deren Source miteinander gekoppelt ist, wobei das Gate mit einer Ansteuerung gekoppelt ist. Diese paarweise Anordnung der beiden MOSFETs kann mehrfach parallel angeordnet sein, um die Stromtragfähigkeit zu erhöhen. So lässt sich besonders einfach und kosteneffizient eine elektrische Verbindung mit einer sicheren Entkopplung für den Fehlerfall schaffen. The decoupling switch may comprise two series-connected transistor stages, in particular in back-to-back circuitry. The transistor stages may be MOSFETs. These may be formed as normal-blocking n-channel MOSFETs whose drain is connected in each case to a flat conductor whose source is coupled to one another, wherein the gate is coupled to a drive. This paired arrangement of the two MOSFETs can be arranged several times in parallel to increase the current carrying capacity. This makes it particularly easy and cost-effective to create an electrical connection with a safe decoupling in case of failure.

Vorteilhafterweise werden die Elektronikeinrichtungen jeweils über eine Energieweiche mit den Flachleitern elektrisch gekoppelt. So kann erreicht werden, dass an jeder Elektronikeinrichtung, die über eine Energieweiche angebunden ist, eine maximale Spannung der in den beiden Flachleitern anliegenden Schienenspannung anliegt. Die Energieweiche koppelt eine Elektronikeinrichtung an die beiden Flachleiter jeweils über zumindest einen als ideale Diode wirkenden MOSFET elektrisch an. Bei den MOSFETs kann es sich jeweils um normal-sperrende n-Kanal-MOSFETs handeln. Dabei kann auch eine Anzahl von MOSFETs parallel geschaltet sein. Dadurch kann die Stromtragfähigkeit erhöht werden. Advantageously, the electronic devices are each electrically coupled via an energy switch with the flat conductors. It can thus be achieved that a maximum voltage of the rail voltage applied in the two flat conductors is applied to each electronic device, which is connected via a power switch. The energy switch electrically couples an electronic device to the two flat conductors via at least one MOSFET acting as an ideal diode. The MOSFETs may each be normal-blocking n-channel MOSFETs. In this case, a number of MOSFETs may be connected in parallel. As a result, the current carrying capacity can be increased.

In einer günstigen Ausführungsform umfasst die Isolationsschicht Luft. Unter der Luft kann insbesondere Kühlluft verstanden werden. Hierüber kann ein Wärmeübergang von den Flachleitern an die Luft durch Konvektion und Wärmestrahlung erfolgen. Dabei kann die Luft aktiv zirkulieren und ergänzend kann die Luft vorab gekühlt werden, um einen im Vergleich zur Umgebungsluft höheren Temperaturunterschied zwischen Luft und Flachleitern zu erzeugen und somit die Kühlleistung des Systems zu verbessern. In a favorable embodiment, the insulating layer comprises air. Under the air can be understood in particular cooling air. This can be a heat transfer from the flat conductors to the air by convection and heat radiation. In this case, the air can actively circulate and in addition, the air can be pre-cooled to produce a higher compared to the ambient air temperature difference between air and flat conductors and thus to improve the cooling performance of the system.

Vorteilhafterweise kann die Luft über eine Klimaanlage des Kraftfahrzeugs getrocknet worden sein, bevor sie an den Flachleitern vorbei oder zwischen den Flachleitern strömt. So kann einer Kondenswasserbildung, die beispielsweise indirekt zu einem Kurzschluss führen kann, und Korrosion vorgebeugt werden. Advantageously, the air may have been dried over an air conditioning system of the motor vehicle before it flows past the flat conductors or between the flat conductors. Thus, a condensation, which can lead, for example, indirectly to a short circuit, and corrosion can be prevented.

Optional kann zumindest eine Oberfläche der Flachleiter strukturiert sein. So können an zumindest einer Oberfläche Kühlfinnen, Kühlrippen oder Kühlnoppen ausgeformt sein, um die Oberfläche zu vergrößern. Eine größere Oberfläche kann die Wärmeabgabe und somit die Kühlleistung verbessern. Dabei kann die Oberflächenstruktur an ein gewünschtes Strömungsverhalten der Kühlluft angepasst werden. Optionally, at least one surface of the leads can be structured. Thus, cooling fins, cooling fins or cooling knobs may be formed on at least one surface in order to increase the surface area. A larger surface area can improve the heat output and thus the cooling performance. In this case, the surface structure can be adapted to a desired flow behavior of the cooling air.

Um die Führung der Luft zu verbessern und um Störeinflüsse zu verringern kann die Stromschiene in einem luftdurchströmten Schacht angeordnet sein. So kann die Luftzirkulation besser gesteuert werden und somit auch die Kühlleistung verbessert werden. In order to improve the guidance of the air and to reduce interference, the busbar can be arranged in a shaft through which air flows. Thus, the air circulation can be better controlled and thus the cooling performance can be improved.

Sowohl die Isolationsschicht als auch die Schnittstellen können eine Wärme-leitende, elektrisch-isolierende Anschlussschicht auffassen. Die Anschlussschicht kann einen Wärmetransport von den Elektronikeinrichtungen hin zu den Flachleitern verbessern, da Unebenheiten ausgeglichen werden. Gleichzeitig kann die Anschlussschicht Kurzschlüsse verhindern. Über eine derartige Anschlussschicht kann ein Wärmeausgleich zwischen beiden Flachleitern erfolgen, was letztendlich zu einer Verbesserung der Kühlleistung führt. Both the insulation layer and the interfaces may include a heat-conducting, electrically-insulating connection layer. The connection layer can improve a heat transfer from the electronic devices to the flat conductors, as bumps are compensated. At the same time, the connection layer can prevent short circuits. About such a connection layer, a heat balance between the two Flat conductors, which ultimately leads to an improvement in cooling performance.

Dabei kann die Anschlussschicht Silizium aufweisen. Die Anschlussschicht kann zum Beispiel als eine handelsüblich erhältliche Silizium-Lage oder "sil-pad" ausgebildet sein. In this case, the connection layer may comprise silicon. The terminal layer may be formed, for example, as a commercially available silicon layer or "sil pad".

In bevorzugten Ausführungsformen sind die Flachleiter im Wesentlichen aus Aluminium oder Kupfer oder einer entsprechenden Legierung, die im Wesentlichen Aluminium oder Kuper aufweist, gefertigt. Jeder Flachleiter weist dabei eine bevorzugte Breite von zumindest 45 mm, besser von zumindest 50 mm, insbesondere bevorzugt von 60 mm oder mehr, auf. Dabei beträgt die Höhe der Flachleiter bevorzugt in etwa 1 mm. Die Höhe kann in bevorzugten Ausführungsformen auch zwischen 0,5 mm und 10 mm betragen. So kann die in einem Kraftfahrzeug benötigte elektrische Energie sicher übertragen werden. In preferred embodiments, the flat conductors are made substantially of aluminum or copper or a corresponding alloy comprising substantially aluminum or copper. Each flat conductor has a preferred width of at least 45 mm, better of at least 50 mm, particularly preferably of 60 mm or more. The height of the flat conductor is preferably about 1 mm. The height may also be between 0.5 mm and 10 mm in preferred embodiments. Thus, the electrical energy required in a motor vehicle can be safely transmitted.

Zur Erhöhung der Sicherheit können die Flachleiter eine elektrisch-isolierende, wärmeleitende Ummantelung aufweisen. Eine solche Ummantelung kann beispielsweise aus Polypropylen (PP) gefertigt werden. Andere Werkstoffe oder Werkstoffzusammensetzungen sind denkbar, sie sollten dabei die Anforderung der elektrischen Isolation bei guten Wärme leitenden Eigenschaften mit Kosten- oder Fertigungs-Vorteilen kombinieren. To increase safety, the flat conductors may have an electrically insulating, thermally conductive sheath. Such a jacket can be made of polypropylene (PP), for example. Other materials or material compositions are conceivable, they should combine the requirement of electrical insulation with good heat conducting properties with cost or manufacturing advantages.

Eine derartige Ummantelung kann eine Dicke zwischen in etwa 0,5 mm und in etwa 2 mm aufweisen. So kann die geforderte Funktionalität ohne zu viel Bauraumverlust optimal erzielt werden. Such a sheath may have a thickness between about 0.5 mm and about 2 mm. Thus, the required functionality can be optimally achieved without too much space loss.

Ein erfindungsgemäßes System für eine Stromversorgung von Lasten in einem Kraftfahrzeug umfasst eine Variante einer oben beschriebenen Stromschiene mit zumindest zwei Flachleitern, die jeder jeweils mit einer Energiequelle elektrisch gekoppelt sind, sowie zumindest zwei Elektronikeinrichtungen, die jeweils über Schnittstelle mit jeweils einer der Stromschienen leitend verbunden sind. Dabei sind die Schnittstellen ausgebildet, thermisch und elektrisch zu leiten. So kann die erfinderische Idee als ein System-Assembly umgesetzt sein. Die beiden Elektronikeinrichtungen sind bevorzugt derart an der Stromschiene angeordnet, dass sie bei einer Montage in einem Kraftfahrzeug innerhalb dessen Crashzelle angeordnet sind. An inventive system for a power supply of loads in a motor vehicle comprises a variant of a bus bar described above having at least two flat conductors, each electrically coupled to a respective energy source, and at least two electronic devices, each of which is conductively connected via interface with one of the busbars , The interfaces are designed to conduct thermally and electrically. Thus, the inventive idea can be implemented as a system assembly. The two electronic devices are preferably arranged on the busbar such that they are arranged during assembly in a motor vehicle within the crash cell.

Bevorzugt sind der erste Flachleiter mit einer ersten Energiequelle und der zweite Flachleiter mit einer zweiten Energiequelle elektrisch gekoppelt, um eine redundante Energieversorgung für angeschlossene Lasten zu realisieren. Dabei kann die erste Energiequelle beispielsweise ein Energiespeicher in Form einer Batterie beziehungsweise eines Akkumulators und die zweite Energiequelle als ein Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler) an einer Hochvoltbatterie ausgebildet sein. Preferably, the first flat conductor with a first energy source and the second flat conductor with a second energy source are electrically coupled to realize a redundant power supply for connected loads. In this case, the first energy source, for example, an energy store in the form of a battery or a rechargeable battery and the second power source as a DC-DC converter (DC / DC converter) may be formed on a high-voltage battery.

Das System kann einen luftdurchströmten oder luftdurchströmbaren Schacht aufweisen, in dem die Stromschiene angeordnet ist. Optional können zusätzlich die Elektronikeinrichtungen in dem Schacht angeordnet sein. The system may comprise an air-flowed or air-permeable shaft in which the busbar is arranged. Optionally, the electronic devices can additionally be arranged in the shaft.

Kurze Figurenbeschreibung Short description of the figures

Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen: Hereinafter, an advantageous embodiment of the invention will be explained with reference to the accompanying figures. Show it:

1 ein Kraftfahrzeug mit einem System für eine Stromversorgung von Lasten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a motor vehicle with a system for a power supply of loads according to an embodiment of the present invention;

2 eine schematische Darstellung eines Systems zur Stromversorgung von Lasten in einem Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 a schematic representation of a system for powering loads in a motor vehicle according to an embodiment of the present invention;

3a und 3b eine schematische Schnittdarstellung einer Stromschiene jeweils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3a and 3b a schematic sectional view of a bus bar respectively according to an embodiment of the present invention;

4a einen Schaltplan eines Entkopplungsschalters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 4a a circuit diagram of a decoupling switch according to an embodiment of the present invention;

4b einen Schaltplan einer Energieweiche gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 4b a circuit diagram of a power switch according to an embodiment of the present invention; and

5 eine schematische Darstellung einer Stromschiene gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 5 a schematic representation of a busbar according to an embodiment of the present invention.

Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen. The figures are merely schematic representations and serve only to illustrate the invention. Identical or equivalent elements are consistently provided with the same reference numerals.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 100 mit einer Stromschiene 102, die mit einer ersten Energiequelle 104 und einer zweiten Energiequelle 106 gekoppelt ist. So weist die Stromschiene 102 zumindest zwei – in 1 nicht dargestellte – Flachleiter auf, von denen jeweils einer mit einer der Energiequellen 104, 106 elektrisch gekoppelt ist. Das Kraftfahrzeug 100 weist symbolisch eine Last 108 auf, die über einen Verteiler 110 oder Stromverteiler 110 an die Stromschiene 102 angebunden ist. An der Stromschiene 102 sind eine erste Elektronikeinrichtung 112 und eine zweite Elektronikeinrichtung 114 angeordnet, die über Steuerleitungen mit dem Stromverteiler 110 verbunden sind, um die daran angeschlossene Last 108 zu schalten. 1 shows a motor vehicle 100 with a busbar 102 that with a first source of energy 104 and a second energy source 106 is coupled. This is how the busbar points 102 at least two - in 1 not shown - flat conductor, of which one with one of the energy sources 104 . 106 is electrically coupled. The car 100 symbolically has a burden 108 on that over a distributor 110 or power distributor 110 to the power rail 102 is connected. At the power rail 102 are a first electronic device 112 and a second electronic device 114 arranged via control lines to the power distributor 110 connected to the connected load 108 to switch.

In dem im 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Stromschiene 102 in einem Schacht 116 angeordnet, der derart eingerichtet ist, dass Kühlluft über eine Klimaanlage 118 des Kraftfahrzeugs 100 eingeleitet wird. In the im 1 illustrated embodiment, the busbar 102 in a shaft 116 arranged, which is arranged such that cooling air via an air conditioner 118 of the motor vehicle 100 is initiated.

Die Stromschiene 102 mit den verbundenen Einrichtungen ist in einem Ausführungsbeispiel als System 120 oder System-Assembly 120 ausgeführt. So kann ein System 120 aus zumindest Stromschiene 102 und Elektronikeinrichtungen 112, 114, optional erweitert beispielsweise um den Schacht 116 und ergänzend den Stromverteiler 110 als vormontierte Einheit getestet als ein System-Assembly 120 am Band in ein Kraftfahrzeug 120 integriert werden. Bevorzugt sind die für die funktionale Sicherheit notwendigen Einrichtungen innerhalb der Crash-Zelle 122 des Fahrzeugs angeordnet. The busbar 102 with the connected devices is in one embodiment as a system 120 or system assembly 120 executed. This is how a system works 120 from at least power rail 102 and electronics 112 . 114 , optionally extended, for example, to the shaft 116 and additionally the power distributor 110 as a preassembled unit tested as a system assembly 120 on the tape in a motor vehicle 120 to get integrated. The devices required for functional safety are preferably within the crash cell 122 of the vehicle.

Die Stromschiene 102 ist in einem optionalen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel thermisch an eine Wärmesenke angebunden, um die transportierte Wärmeenergie noch effektiver abgeben zu können. The busbar 102 is thermally connected to a heat sink in an optional, not shown embodiment in order to deliver the transported heat energy more effectively.

In nicht gezeigten Ausführungsbeispielen umfasst die Stromschiene 102 eine Anzahl von schienenförmigen Flachleitern für unterschiedliche Spannungsniveaus – beispielsweise 12 V und 480 V sowie eine Masseleitung, die dann zueinander lagig angeordnet sind. Auch kann die Stromschiene 102 zusätzliche Datenleitungen, beispielsweise in Form von biegeschlaffen Leitungen, räumlich integriert haben. In embodiments not shown, the busbar comprises 102 a number of rail-shaped flat conductors for different voltage levels - for example 12 V and 480 V and a ground line, which are then arranged to one another in layers. Also, the power rail 102 have additional data lines, for example in the form of pliable pipes, spatially integrated.

Wie bereits mit anderen Worten dargestellt, wächst im Zuge hochautomatisierter bzw. autonomer Fahrfunktionen der Bedarf an Rechenleistung im Fahrzeug 100. Vor dem Hintergrund notwendiger Redundanz zur Erfüllung von Fail-Operational werden die softwaregetriebenen Dienste möglicherweise auf zwei redundanten Rechnereinheiten 112, 114 mit hoher Performance gerechnet. Die beiden Rechnereinheiten 112, 114 müssen dabei redundant versorgt werden, genauso wie alle Sensor- und Aktor-Funktionen des hochautomatisierten Fahrens. Die Energieversorgung wird dabei in Crash-sicheren Zonen des Fahrzeugs integriert, sodass auch im Schadensfall eine Versorgung der Rechnereinheit 112, 114 gewährleitet ist. As already shown in other words, the need for computing power in the vehicle is growing in the course of highly automated or autonomous driving functions 100 , Given the need for redundancy to perform fail-operational, the software-driven services may become two redundant computing devices 112 . 114 calculated with high performance. The two computer units 112 . 114 must be redundantly supplied, as well as all sensor and actuator functions of highly automated driving. The energy supply is integrated in crash-safe zones of the vehicle, so that even in case of damage, a supply of the computer unit 112 . 114 is guaranteed.

Problematisch ist die hohe Verlustleistung der Rechnereinheiten. Diese beinhalten mehrere µC für die Auswertung der Sensoren des hochautomatisierten Fahrens und für die Berechnung der Algorithmik des hochautomatisierten Fahrens. Die dabei entstehende Verlustleistung kann bis zu 60 W betragen. Eine Entwärmung ist entsprechend aufwendig. The problem is the high power dissipation of the computer units. These include several μC for the evaluation of the sensors of highly automated driving and for the calculation of the algorithms of highly automated driving. The resulting power loss can be up to 60 W. A heat dissipation is correspondingly expensive.

In den folgenden Figuren werden Merkmale der Stromschiene 102 deutlicher dargestellt und ausführlicher beschrieben. In the following figures are features of the busbar 102 shown more clearly and described in more detail.

So zeigt 2 eine schematische Darstellung eines Systems 120 zur Stromversorgung von Lasten 108 in einem Kraftfahrzeug. Bei der Stromschiene 102 kann es sich um eine Variante einer in 1 gezeigten Stromschiene 102 handeln. Die Stromschiene 102 verfügt über einen ersten Flachleiter 230 und einen zweiten Flachleiter 232, die im Wesentlichen parallel zu einander angeordnet sind. Es handelt sich dabei um konturgeformte Flachleiter 230, 232, die an einer Form einer Karosserie des Kraftfahrzeugs angepasst sind. Dabei sind in 2 die Flachleiter 230, 232 von der Seite aus gesehen dargestellt, sodass die zwischen den beiden Flachleitern 230, 232 angeordnete Isolationsschicht 234 gut zu erkennen ist. Eine erste Elektronikeinrichtung 112 ist flächig an dem ersten Flachleiter 230 angeordnet, eine zweite Elektronikeinrichtung 114 ist flächig an dem zweiten Flachleiter 232 angeordnet. Dabei ist zwischen dem ersten Flachleiter 230 und der ersten Elektronikeinrichtung 230 eine erste Schnittstelle 236 und zwischen dem zweiten Flachleiter 232 und der zweiten Elektronikeinrichtung 115 eine zweite Schnittstelle 238 angeordnet. So shows 2 a schematic representation of a system 120 for power supply of loads 108 in a motor vehicle. At the power rail 102 it can be a variant of an in 1 shown busbar 102 act. The busbar 102 has a first flat conductor 230 and a second lead 232 which are arranged substantially parallel to each other. These are contour-shaped flat conductors 230 . 232 , which are adapted to a shape of a body of the motor vehicle. Here are in 2 the flat conductors 230 . 232 shown from the side, so that the between the two flat conductors 230 . 232 arranged insulation layer 234 easy to recognize. A first electronic device 112 is flat on the first flat conductor 230 arranged, a second electronic device 114 is flat on the second flat conductor 232 arranged. It is between the first lead 230 and the first electronic device 230 a first interface 236 and between the second lead 232 and the second electronic device 115 a second interface 238 arranged.

In einem optionalen Ausführungsbeispiel weist zumindest eine Oberfläche 240 der Flachleiter 230, 232 eine Strukturierung in Form von Kühlfinnen, -rippen oder –noppen auf, wie dies aus 3b noch besser ersichtlich wird. In an optional embodiment, at least one surface has 240 the flat conductor 230 . 232 a structuring in the form of cooling fins, ribs or nubs on how this 3b can be seen even better.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Flachleiter 230, 232 jeweils eine Ummantelung 242 auf. Die Ummantelung 242 ist dabei teilweise ein Teil der Isolationsschicht 234. Einen weiteren Teil der Isolationsschicht 234 bildet Luft, welche in Form von Kühlluft 244 eingebracht wird. Hierzu ist die Stromschiene 102 zusammen mit den Elektronikeinrichtungen 112, 114 in einem Schacht 116 angeordnet. In the illustrated embodiment, the flat conductors 230 . 232 one sheath each 242 on. The jacket 242 is partly a part of the insulation layer 234 , Another part of the insulation layer 234 forms air, which in the form of cooling air 244 is introduced. For this purpose, the busbar 102 along with the electronics 112 . 114 in a shaft 116 arranged.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Kühlluft 244 um getrocknete und gekühlte Luft aus der Klimaanlage des Kraftfahrzeugs. In a preferred embodiment, the cooling air is 244 to dried and cooled air from the air conditioning of the motor vehicle.

Die beiden Flachleiter 230, 232 ermöglichen eine redundante Versorgung der Lasten 108, für die die Sicherstellung der funktionalen Sicherheit relevant ist. Dafür sind sie jeweils mit einer Energiequelle 104, 106 (beispielsweise DC/DC-Wandler 104 für den ersten Flachleiter 230 und Batterie 106 für den zweiten Flachleiter 232) verbunden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Flachleiter über einen Entkopplungsschalter 246 verbunden. Tritt z.B. ein Kurzschluss im DC/DC-Wandler 104 auf, so trennt der Entkopplungsschalter 246 den ersten Flachleiter 230 vom zweiten Flachleiter 232, damit dieser nicht mit beeinträchtigt wird. Die Kühlung von der ersten Elektronikeinrichtung 104 durch den ersten Flachleiter 230 bleibt dabei erhalten. The two flat conductors 230 . 232 allow a redundant supply of the loads 108 for which the functional safety is relevant. But they are each with an energy source 104 . 106 (For example, DC / DC converter 104 for the first flat conductor 230 and battery 106 for the second flat conductor 232 ) connected. In the embodiment shown, the two flat conductors via a decoupling switch 246 connected. Occurs as a short circuit in the DC / DC converter 104 on, so disconnects the decoupling switch 246 the first flat Head 230 from the second flat conductor 232 so that it is not affected. The cooling of the first electronic device 104 through the first flat conductor 230 is retained.

Der Entkopplungsschalter 246 besteht aus zwei seriell geschalteten Transistorstufen 460, 460 in Back-to-Back-Beschaltung, sodass der Entkopplungsschalter 246 in beide Richtungen sperren kann. Dies wird in 4 deutlicher. The decoupling switch 246 consists of two series-connected transistor stages 460 . 460 in back-to-back wiring, so the decoupling switch 246 can lock in both directions. This will be in 4 more clear.

Die Schnittstellen 235, 236 weisen im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils eine Energieweiche 248 auf, wie diese in 4 noch detaillierter dargestellt ist. The interfaces 235 . 236 in the illustrated embodiment each have a power switch 248 on how these in 4 is shown in more detail.

3a und 3b zeigen jeweils einen Schnitt durch eine Stromschiene 102. Die beiden Flachleiter 230, 232 weisen jeweils eine Breite B und eine Höhe H auf. Der zweite Flachleiter 232 ist auf drei Seiten mit einer Ummantelung 242 versehen, welche eine Dicke D aufweist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Ummantelung 242 aus Polypropylen (PP) hergestellt. In der Darstellung ist die dem ersten Flachleiter 230 zugewandte und die beiden daran anliegenden Seiten des Flachleiters 232 mit der Ummantelung versehen. Dabei ist die Ummantelung 242 hier beispielhaft dargestellt. Diese ist optional auf allen Seiten des Flachleiters 230, 232 vorgesehen oder nur auf einer oder alternativ auf zwei Seiten des Flachleiters. An den ersten Flachleiter 230 ist über eine erste Schnittstelle 236 eine erste Elektronikeinrichtung 112 angebunden. Die erste Schnittstelle 236 umfasst in dem Ausführungsbeispiel eine Energieweiche 248 und eine Anschlussschicht 352. Die Anschlussschicht – elektrisch isolierend, aber thermisch sehr gut leitend – verbessert eine thermische Anbindung der Elektronikeinrichtung 112 an den Flachleiter 230. Bei der Anschlussschicht 352 handelt es sich in einem Ausführungsbeispiel um eine Silizium-aufweisende Schicht, die auch als Sil-Pad bezeichnet wird. Zumindest während der Montage ist diese Schicht 352 leicht verformbar und passt sich der Oberflächenstruktur des Elektronikeinrichtung 112 und ergänzend der Oberflächenstruktur der Flachleiter 230, 232 an. Die flächige Anbindung verbessert dabei den Wärmeübergang. 3a and 3b each show a section through a busbar 102 , The two flat conductors 230 . 232 each have a width B and a height H. The second flat conductor 232 is on three sides with a sheath 242 provided, which has a thickness D. In a preferred embodiment, the sheath is 242 made of polypropylene (PP). In the illustration, that is the first flat conductor 230 facing and the two adjoining sides of the flat conductor 232 provided with the sheath. Here is the sheath 242 shown here by way of example. This is optional on all sides of the flat conductor 230 . 232 provided or only on one or alternatively on two sides of the flat conductor. To the first flat conductor 230 is via a first interface 236 a first electronic device 112 tethered. The first interface 236 includes in the embodiment an energy switch 248 and a connection layer 352 , The connection layer - electrically insulating, but very good thermal conductivity - improves a thermal connection of the electronic device 112 to the flat conductor 230 , At the connection layer 352 In one exemplary embodiment, this is a silicon-containing layer, which is also referred to as a Sil pad. At least during assembly this layer is 352 easily deformable and adapts to the surface structure of the electronic device 112 and additionally the surface structure of the flat conductors 230 . 232 at. The surface connection improves the heat transfer.

In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Anschlussschicht 352 in Teilbereichen zwischen den beiden Flachleitern 230, 232 angeordnet. Dadurch findet ein Wärmeaustausch zwischen beiden Flachleitern 230, 232 statt, wodurch lokale Hotspots vermieden und das System 120 eine homogenere Temperaturverteilung aufweist. In an embodiment, not shown, is a connection layer 352 in partial areas between the two flat conductors 230 . 232 arranged. This results in a heat exchange between the two flat conductors 230 . 232 instead, thereby avoiding local hotspots and the system 120 has a more homogeneous temperature distribution.

In 3b ist eine Strukturierung einer Oberfläche 240 des Flachleiters 230, 232 in Form von Kühlfinnen 350 vereinfacht dargestellt. Durch eine derartige Vergrößerung der Oberfläche 240 kann mehr Wärme an die Umgebungsluft oder Kühlluft abgegeben werden. Anstelle von Kühlfinnen ist auch eine Strukturierung mittels Kühlnoppen oder Kühlrippen denkbar. In 3b is a structuring of a surface 240 of the flat conductor 230 . 232 in the form of cooling fins 350 shown in simplified form. By such an enlargement of the surface 240 More heat can be released to the ambient air or cooling air. Instead of cooling fins, structuring by means of cooling knobs or cooling fins is also conceivable.

4a zeigt einen Schaltplan eines Entkopplungsschalters 246. Der Entkopplungsschalter 246 umfasst zwei Transistorstufen 460, die in einer Back-to-Back-Anordnung zwischen den beiden Flachleitern 230, 232 angeordnet sind. Bei den beiden Transistorstufen handelt es sich um MOSFETs, welche als normal-sperrende, n-Kanal-MOSFETs ausgeführt sind. In dieser Konfiguration kann der Entkopplungsschalter 246 vorteilhafterweise in beiden Richtungen sperren. Die Ansteuerung erfolgt über eine Steuereinrichtung 462, welche jeweils mit GATE verbunden ist. DRAIN ist jeweils mit einem der Flachleiter 230, 232 verbunden, SOURCE der beiden MOSFETs ist miteinander gekoppelt. 4a shows a circuit diagram of a decoupling switch 246 , The decoupling switch 246 includes two transistor stages 460 in a back-to-back arrangement between the two flat conductors 230 . 232 are arranged. The two transistor stages are MOSFETs, which are designed as normal-blocking, n-channel MOSFETs. In this configuration, the decoupling switch 246 advantageously lock in both directions. The control takes place via a control device 462 , which is connected to GATE. DRAIN is each with one of the flat conductors 230 . 232 SOURCE of the two MOSFETs is coupled together.

4b zeigt einen Schaltplan einer Energieweiche 248. Die Energieweiche 248 umfasst zwei Transistorstufen 464 sowie eine Steuereinrichtung 466. Über die Energieweiche 248 ist jeweils eine Elektronikeinrichtung 112, 114 mit den Flachleitern 230, 232 der Stromschiene 102 elektrisch gekoppelt. Bei den Transistorstufen 464 handelt es sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel um normal-sperrende, n-Kanal-MOSFETs 464, wobei jeweils SOURCE mit einem der Flachleiter 230, 232 elektrisch gekoppelt ist, DRAIN der beiden MOSFETs 464 gemeinsam mit der Elektronikeinrichtung 112, 114 elektrisch gekoppelt ist und GATE der beiden MOSFETs 464 jeweils mit einem Steuerausgang der Steuereinrichtung 466 verbunden ist. 4b shows a circuit diagram of a power switch 248 , The energy switch 248 includes two transistor stages 464 and a control device 466 , About the energy switch 248 is each an electronic device 112 . 114 with the flat conductors 230 . 232 the busbar 102 electrically coupled. At the transistor stages 464 In the embodiment shown, these are normal-blocking, n-channel MOSFETs 464 , each SOURCE with one of the flat conductors 230 . 232 electrically coupled, DRAIN of the two MOSFETs 464 together with the electronics 112 . 114 is electrically coupled and GATE of the two MOSFETs 464 each with a control output of the control device 466 connected is.

Sowohl für den Entkopplungsschalter 246 in 4a als auch für die Energieweiche 248 in 4b ist jeweils nur ein MOSFET-Paar dargestellt. Zur Erhöhung der Stromtragfähigkeit können davon mehrere parallelgeschaltet sein. Both for the decoupling switch 246 in 4a as well as for the energy switch 248 in 4b in each case only one MOSFET pair is shown. To increase the current carrying capacity, several of these can be connected in parallel.

5 zeigt eine schematische Darstellung einer Stromschiene 102 in einer Aufsicht (obere Darstellung) und einer Seitenansicht (untere Darstellung). 5 shows a schematic representation of a busbar 102 in a plan view (top view) and a side view (bottom view).

In der Aufsicht der Stromschiene 102 ist zu sehen, dass eine Elektronikeinrichtung 112 über eine Energieweiche 248 elektrisch und über eine Anschlussschicht 352 thermisch mit der Stromschiene 102 verbunden ist. In the supervision of the busbar 102 is to see that an electronics device 112 via a power diverter 248 electrically and via a connection layer 352 thermally with the busbar 102 connected is.

In der Seitenansicht sind der konturgeformte erste Flachleiter 230, der konturgeformte zweite Flachleiter 232 und die dazwischen angeordnete Isolationsschicht 234 zu erkennen. Zwischen den beiden Schienen 230, 232 kann ein Abstand von typischerweise 5 mm eingestellt werden, sodass die Schienen 230, 232 von beiden Seiten mit Luft 244 umspült werden. Wie bereits aus der Aufsicht ersichtlich, ist die Elektronikeinrichtung 112 über die Energieweiche 248 elektrisch und über die Anschlussschicht 352 thermisch mit der Stromschiene 102 verbunden. Dabei ist die Stromschiene 102 in einem Schacht 116 angeordnet und eine Luftanströmung mittels – von der Klimaanlage getrockneter – Kühlluft 244 wird durch den Schacht 116 geleitet, um die Wärme abzutransportieren. In the side view are the contour-shaped first lead 230 , the contour-shaped second lead 232 and the interposed insulating layer 234 to recognize. Between the two rails 230 . 232 a distance of typically 5 mm can be set so that the rails 230 . 232 from both sides with air 244 be lapped. As already seen from the supervision, the electronic device is 112 over the energy switch 248 electrically and via the connection layer 352 thermally with the busbar 102 connected. Here is the busbar 102 in a shaft 116 arranged and an air flow by - dried by the air conditioning - cooling air 244 gets through the shaft 116 passed to dissipate the heat.

Die Elektronikeinrichtung 112, 114 – beispielsweise in Form eines Zentralrechners oder zentralem Steuergerät – ist mit jeder Schiene 230, 232 über einen MOSFET 464 verbunden. Dieser ist so beschaltet, dass er wie eine ideale Diode wirkt. Auf die Art und Weise stellt sich an der Elektronikeinrichtung 112, 114 immer die maximale Spannung von beiden Schienenspannungen ein. The electronic device 112 . 114 - For example, in the form of a central computer or central control unit - is with each rail 230 . 232 via a MOSFET 464 connected. This is wired so that it acts like an ideal diode. In the way, turns on the electronics device 112 . 114 always the maximum voltage of both rail voltages.

Die Elektronikeinrichtungen 112, 114, beispielsweise in Form von elektronischen Rechnereinheiten, werden über ein thermisches Interfacematerial 352 (zum Beispiel Sil-Pad) thermisch an die Schienen 230, 232 angekoppelt. Über die Schienen 230, 232 erfolgt eine Wärmespreizung über die transversale Wärmeleitung. Wegen ihrer großen Oberfläche ist die Schiene 230, 232 geeignet den Wärmeübergang durch Konvektion und Wärmestrahlung in die Kühlluft 244 darzustellen. The electronics 112 . 114 , for example in the form of electronic computer units, are provided via a thermal interface material 352 (For example, Sil pad) thermally to the rails 230 . 232 coupled. About the rails 230 . 232 Heat spreading takes place via the transverse heat conduction. Because of its large surface is the rail 230 . 232 suitable for the heat transfer by convection and heat radiation in the cooling air 244 display.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: Kraftfahrzeug motor vehicle
102102: Stromschiene conductor rail
104104: erste Energiequelle first source of energy
106106: zweite Energiequelle second energy source
108108: Last load
110110: Verteiler, Stromverteiler Distributor, power distributor
112112: erste Elektronikeinrichtung first electronic device
114114: zweite Elektronikeinrichtung second electronic device
116116: Schacht shaft
118118: Klimaanlage air conditioning
120120: System system
122122: Crash-Zelle Crash cell
230230: erster Flachleiter first flat conductor
232232: zweiter Flachleiter second flat conductor
234234: Isolationsschicht insulation layer
236236: erste Schnittstelle first interface
238238: zweite Schnittstelle second interface
240240: Oberfläche des Flachleiters Surface of the flat conductor
242242: Ummantelung jacket
244244: Kühlluft cooling air
246246: Entkopplungsschalter decoupling switch
248248: Energieweiche Soft power
350350: Kühlfinne, Kühlrippe, Kühlnoppe Cooling fin, cooling fin, cooling knob
352352: Anschlussschicht connection layer
B B: Breite width
H H: Höhe height
D D: Dicke thickness
460460: Transistorstufe, MOSFET Transistor stage, MOSFET
462462: Steuereinrichtung control device
464464: Transistorstufe, MOSFET Transistor stage, MOSFET
466466: Steuereinrichtung control device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102016111690 [0005]

Claims

Busbar ( 102 ) for conducting electrical power in a motor vehicle ( 100 ), with - a first contour-shaped flat conductor ( 230 ) as a first conductive layer which is connected to a first energy source ( 104 ) is connected or connectable, - a second contour-shaped flat conductor ( 232 ) as a second conductive layer connected to a second energy source ( 106 ) is connected or connectable, - an electrically insulating insulating layer ( 234 ) between the two contour-formed flat conductors ( 230 . 232 ), characterized by - a first interface ( 236 ) to a first electronic device ( 112 ) arranged on the first contour-shaped flat conductor ( 230 ), and - a second interface ( 238 ) to a second electronic device ( 114 ) arranged on the second contour-shaped flat conductor ( 232 ), The two interfaces ( 236 . 238 ) are formed, heat from the respective electronic device ( 112 . 114 ) to the respective lead ( 230 . 232 ) and power from the lead ( 230 . 232 ) to the respective electronic device ( 112 . 114 ).

Busbar ( 102 ) according to claim 1, characterized in that the two electronic devices ( 112 . 114 ) are designed as control devices or computer devices.

Busbar ( 102 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first flat conductor ( 230 ) and the second lead ( 232 ) via a decoupling switch ( 246 ) are electrically coupled.

Busbar ( 102 ) according to the preceding claim, characterized in that the decoupling switch ( 246 ) two series-connected transistor stages ( 460 . 460 ) in back-to-back wiring.

Busbar ( 102 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic devices ( 112 . 114 ) each via a power switch ( 248 ) with the flat conductors ( 230 . 232 ) are electrically coupled, wherein the energy switch ( 248 ) is designed such that at the electronics device ( 112 . 114 ) a maximum voltage in the two flat conductors ( 230 . 232 ) bears adjacent rail voltage, in particular wherein the energy switch ( 248 ) in each case the electronic device ( 112 . 114 ) via in each case one acting as an ideal diode MOSFET ( 464 ) with the two flat conductors ( 230 . 232 ) is electrically coupled.

Busbar ( 102 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the insulating layer ( 234 ) Air includes.

Busbar ( 102 ) according to the preceding claim, characterized in that the air via an air conditioning ( 118 ) of the motor vehicle ( 100 ) is dried.

Busbar ( 102 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one surface ( 240 ) the flat conductor ( 230 . 232 ), in particular cooling fins ( 350 ) or cooling fins ( 350 ) or cooling knobs ( 350 ) are formed around the surface ( 240 ) to enlarge.

Busbar ( 102 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the busbar ( 102 ) in an air-flowed shaft ( 116 ) is arranged.

Busbar ( 102 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the insulating layer ( 234 ) and / or the interfaces ( 236 . 238 ), at least in some areas, a heat-conducting, electrically insulating connection layer ( 352 ), which in particular comprise silicon.

Busbar ( 102 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the flat conductors ( 230 . 232 ) have a width (B) of at least 50 mm, in particular 60 mm and a height (H) of at least 1 mm and / or the flat conductors ( 230 . 232 ) are made substantially of aluminum.

Busbar ( 102 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the flat conductors ( 230 . 232 ) an electrically insulating, thermally conductive sheath ( 242 ), in particular substantially of polypropylene (PP).

Busbar ( 102 ) according to the preceding claim, characterized in that the sheath ( 242 ) has a thickness D between about 0.5 mm and about 2 mm.

System ( 120 ) for a power supply of loads ( 108 ) in a motor vehicle ( 100 ) comprising a bus bar ( 102 ) according to one of the preceding claims and a first electronic device ( 112 ), via the first interface ( 236 ) with the busbar ( 102 ) is conductively connected, and a second electronic device ( 114 ) via the second interface ( 238 ) with the busbar ( 102 ) is conductively connected.

System ( 120 ) according to the preceding claim, characterized in that the first flat conductor ( 230 ) with a first energy source ( 104 ) and the second lead ( 232 ) with a second energy source ( 106 ) is electrically coupled.

System ( 120 ) according to the two preceding claims, characterized in that the busbar ( 102 ) in an air-flowed or air-flowable shaft ( 116 ) is arranged.