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GEBIET DER TECHNIK
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Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen elektrische Verbinder und insbesondere elektrische Verbinder, die integrierte Flüssigkühlungskreisläufe beinhalten.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Elektrifizierte Fahrzeuge unterscheiden sich dadurch von herkömmlichen Kraftfahrzeugen, dass sie selektiv durch eine oder mehrere traktionsbatteriepackbetriebene elektrische Maschinen angetrieben werden. Die elektrischen Maschinen können die elektrifizierten Fahrzeuge anstelle von oder in Kombination mit einer Brennkraftmaschine antreiben. Viele elektrifizierte Fahrzeuge, wie etwa Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (plug-in hybrid electric vehicle - PHEV) und Batterieelektrofahrzeuge (battery electric vehicle - BEV), beinhalten eine Vielzahl von elektrischen Hochstromverbindern zum zuverlässigen Verbinden und Übertragen von Leistung zwischen Lade- und Antriebsstrangkomponenten der elektrifizierten Fahrzeuge.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein elektrischer Verbinder gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem ein Gehäuse und eine Sammelschiene, die sich innerhalb des Gehäuses erstreckt. Das Gehäuse beinhaltet einen integrierten Kühlkreislauf, der einen Wärmetauscherkanal beinhaltet, der nahe der Sammelschiene angeordnet ist. Der Wärmetauscherkanal ist dazu konfiguriert, ein Fluid zum konvektiven Kühlen der Sammelschiene aufzunehmen.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorgenannten elektrischen Verbinders beinhaltet das Gehäuse ein wärmeleitfähiges Polymer, das einen leitfähigen Füllstoff beinhaltet.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der beiden vorgenannten Verbinder beinhaltet der leitfähige Füllstoff Aluminiumnitrid oder Bornitrid.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten elektrischen Verbinder beinhaltet der Wärmetauscherkanal eine Vielzahl von Merkmalen zur Wärmeübertragungssteigerung.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten elektrischen Verbinder ist die Vielzahl von Merkmalen zur Wärmeübertragungssteigerung als axiale Rippen, Stifte oder als Gitterstruktur konfiguriert.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten elektrischen Verbinder beinhaltet der integrierte Kühlkreislauf einen Einlassverbindungsdurchlass und einen Auslassverbindungsdurchlass, die mit dem Wärmetauscherkanal verbunden sind.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten elektrischen Verbinder ist der Einlassverbindungsdurchlass mit einem Einlassdurchlass verbunden, der innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist, und ist der Auslassverbindungsdurchlass mit einem Auslassdurchlass verbunden, der innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten elektrischen Verbinder ist der integrierte Kühlkreislauf ohne die Verwendung separater mechanischer Befestigungselemente in das Gehäuse eingebunden.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten elektrischen Verbinder ist eine Vergussmasse in einem Spalt zwischen dem Wärmetauscherkanal und der Sammelschiene angeordnet.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten elektrischen Verbinder beinhaltet der integrierte Kühlkreislauf eine Vielzahl von Wärmetauscherkanälen.
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Ein elektrifiziertes Fahrzeug gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem eine elektrifizierte Antriebsstrangkomponente und einen elektrischen Verbinder, der mit der elektrifizierten Antriebsstrangkomponente verbunden ist. Der elektrische Verbinder beinhaltet ein Gehäuse, eine Sammelschiene und einen integrierten Kühlkreislauf, der innerhalb des Gehäuses an einer Stelle nahe der Sammelschiene angeordnet ist. Ein Wärmetauscherkanal des integrierten Kühlkreislaufs ist dazu konfiguriert, ein Fluid zum konvektiven Kühlen der Sammelschiene aufzunehmen.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorgenannten elektrifizierten Fahrzeugs ist der elektrische Verbinder ein Teil einer Ladeanschlussbaugruppe des elektrifizierten Fahrzeugs.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der beiden vorgenannten elektrifizierten Fahrzeuge ist die elektrifizierte Antriebsstrangkomponente ein bordeigenes Ladegerätmodul, ein Traktionsbatteriepack, ein Leistungselektronikmodul oder eine elektrische Maschine.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet das Gehäuse ein wärmeleitfähiges Polymer, das einen leitfähigen Füllstoff beinhaltet.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet der leitfähige Füllstoff Aluminiumnitrid oder Bornitrid.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet der Wärmetauscherkanal eine Vielzahl von Merkmalen zur Wärmeübertragungssteigerung.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten elektrifizierten Fahrzeuge ist die Vielzahl von Merkmalen zur Wärmeübertragungssteigerung als axiale Rippen, Stifte oder als Gitterstruktur konfiguriert.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet der integrierte Kühlkreislauf einen Einlassverbindungsdurchlass und einen Auslassverbindungsdurchlass, die mit dem Wärmetauscherkanal verbunden sind.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten elektrifizierten Fahrzeuge ist der Einlassverbindungsdurchlass mit einem Einlassdurchlass verbunden, der innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist, und ist der Auslassverbindungsdurchlass mit einem Auslassdurchlass verbunden, der innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten elektrifizierten Fahrzeuge ist eine Vergussmasse in einem Spalt zwischen dem Wärmetauscherkanal und der Sammelschiene angeordnet.
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Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorhergehenden Absätze, der Patentansprüche oder der folgenden Beschreibung und Zeichnungen, einschließlich beliebiger ihrer verschiedenen Aspekte oder j eweiligen individuellen Merkmale, können unabhängig voneinander oder in einer beliebigen Kombination betrachtet werden. In Verbindung mit einer Ausführungsform beschriebene Merkmale sind auf alle Ausführungsformen anwendbar, sofern derartige Merkmale nicht unvereinbar sind.
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Die verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Offenbarung ergeben sich für den Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung. Die der detaillierten Beschreibung beigefügten Zeichnungen lassen sich kurzgefasst wie folgt beschreiben.
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Figurenliste
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- 1 veranschaulicht schematisch ausgewählte Abschnitte eines elektrifizierten Antriebsstrangs eines elektrifizierten Fahrzeugs.
- 2 veranschaulicht schematisch eine Ladeanschlussbaugruppe des elektrifizierten Fahrzeugs der 1.
- 3 veranschaulicht einen beispielhaften elektrischen Hochstromverbinder.
- 4 veranschaulicht einen integrierten Kühlkreislauf des elektrischen Hochstromverbinders der 3.
- 5 veranschaulicht Merkmale zur Wärmeübertragungssteigerung des integrierten Kühlkreislaufs der 4 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Offenbarung.
- 6 veranschaulicht Merkmale zur Wärmeübertragungssteigerung des integrierten Kühlkreislaufs der 4 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform dieser Offenbarung.
- 7 veranschaulicht Merkmale zur Wärmeübertragungssteigerung des integrierten Kühlkreislaufs der 4 gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform dieser Offenbarung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Diese Offenbarung beschreibt flüssiggekühlte elektrische Hochstromverbinder zum Verbinden von Komponenten von elektrifizierten Fahrzeugen oder Komponenten einer beliebigen anderen Art von Leistungsverbindungs-/Leistungsübertragungssystem. Beispielhafte elektrische Hochstromverbinder beinhalten integrierte Kühlkreisläufe, die Wärmetauscherkanäle zum Zirkulieren eines Fluids zum konvektiven Kühlen von Sammelschienen des Verbinders einsetzen. Diese und andere Merkmale dieser Offenbarung werden in den folgenden Absätzen dieser detaillierten Beschreibung ausführlicher erörtert.
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1 und 2 veranschaulichen schematisch ein elektrifiziertes Fahrzeug 10. Das elektrifizierte Fahrzeug 10 kann eine beliebige Art von elektrifiziertem Antriebsstrang beinhalten. In einer Ausführungsform ist das elektrifizierte Fahrzeug 10 ein Batterieelektrofahrzeug (BEV) oder ein Plug-In-Hybridelektrofahrzeug (PHEV). Daher könnte das elektrifizierte Fahrzeug 10, auch wenn dies in dieser Ausführungsform nicht speziell gezeigt ist, mit einer Brennkraftmaschine ausgestattet sein, die entweder allein oder in Kombination mit anderen Energiequellen verwendet werden kann, um das elektrifizierte Fahrzeug 10 anzutreiben.
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Das elektrifizierte Fahrzeug 10 der 1 ist schematisch als ein Auto veranschaulicht. Jedoch können die Lehren dieser Offenbarung auf eine beliebige Art von Fahrzeug anwendbar sein, einschließlich unter anderem Autos, Lastwagen, Vans, Geländelimousinen (SUV) usw. Obwohl eine spezifische Komponentenbeziehung in den Figuren dieser Offenbarung veranschaulicht ist, sollen die Veranschaulichungen diese Offenbarung nicht einschränken. Die Platzierung und Ausrichtung der verschiedenen Komponenten des elektrifizierten Fahrzeugs 10 sind schematisch gezeigt und könnten innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung variieren. Zusätzlich sind die verschiedenen dieser Offenbarung beigefügten Figuren nicht zwingend maßstabsgetreu gezeichnet und einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um gewisse Details einer bestimmten Komponente hervorzuheben. Darüber hinaus sind, wie der Durchschnittsfachmann erkennen würde, die verschiedenen hierin beschriebenen Konzepte nicht auf das Gebiet der elektrifizierten Fahrzeuge beschränkt und könnten auf ein beliebiges Leistungsverbindungs-/Leistungsübertragungssystem anwendbar sein.
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In einer veranschaulichten Ausführungsform ist das elektrifizierte Fahrzeug 10 ein vollelektrisches Fahrzeug, das ausschließlich durch elektrische Leistung, wie etwa durch eine oder mehrere elektrische Maschinen 12, ohne jegliche Unterstützung von einer Brennkraftmaschine angetrieben wird. Die elektrische Maschine 12 kann als Elektromotor, elektrischer Generator oder beides betrieben werden. Die elektrische Maschine 12 nimmt elektrische Leistung auf und stellt einem oder mehreren Antriebsrädern 14 des elektrifizierten Fahrzeugs 10 ein Drehausgabedrehmoment bereit.
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Ein Hochspannungsbus 16 verbindet die elektrische Maschine 12 durch ein Leistungselektronikmodul 25 elektrisch mit einem Traktionsbatteriepack 18. Das Traktionsbatteriepack 18 ist eine beispielhafte Traktionsbatterie eines elektrifizierten Fahrzeugs. Das Traktionsbatteriepack 18 kann ein Hochspannungs-Traktionsbatteriepack sein, das eine Vielzahl von Batterieanordnungen 20 (d. h. Batteriebaugruppen oder Gruppierungen aufladbarer Batteriezellen) beinhaltet, die in der Lage ist, elektrische Leistung zum Betreiben der elektrischen Maschine 12 und/oder anderer elektrischer Verbraucher des elektrifizierten Fahrzeugs 10 auszugeben. Es können auch andere Arten von Energiespeichervorrichtungen und/oder -ausgabevorrichtungen verwendet werden, um das elektrifizierte Fahrzeug 10 elektrisch zu betreiben.
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Das Leistungselektronikmodul 25 kann ein Ladegerät, einen DC-DC-Wandler, eine Motorsteuerung (die als Wechselrichtersystemsteuerung oder ISC (inverter system controller) bezeichnet werden kann) usw. beinhalten und ist dazu konfiguriert, elektrische Energie bidirektional zwischen dem Traktionsbatteriepack 18 und der elektrischen Maschine 12 zu übertragen. Zum Beispiel kann das Traktionsbatteriepack 18 eine Gleichspannung bereitstellen, während die elektrische Maschine 12 über eine Dreiphasenwechselspannung betrieben werden kann. Das Leistungselektronikmodul 25 kann die Gleichspannung in eine Dreiphasenwechselspannung umwandeln, wie durch die elektrischen Maschine 12 benötigt. Das Leistungselektronikmodul 25 kann ferner den Hochspannungsgleichstromausgang des Traktionsbatteriepacks 18 in eine Niederspannungsgleichstromversorgung umwandeln, die mit Fahrzeugzusatzverbrauchern kompatibel ist.
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Von Zeit zu Zeit kann das Laden der Energiespeichervorrichtungen des Traktionsbatteriepacks 18 erforderlich oder erwünscht sein. Das elektrifizierte Fahrzeug 10 kann daher mit einer Ladeanschlussbaugruppe 22 (manchmal als Fahrzeugeinlassbaugruppe bezeichnet) zum Laden der Energiespeichervorrichtungen (z. B. Batteriezellen) des Traktionsbatteriepacks 18 ausgestattet sein. Die Ladeanschlussbaugruppe 22 ist eine beispielhafte Art eines elektrischen Hochstromverbinders, der innerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs 10 genutzt werden kann.
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Eine Stromversorgung für Elektrofahrzeuge (Electric Vehicle Supply Equipment - EVSE) 24 kann zwischen der Ladeanschlussbaugruppe 22 und einer externen Leistungsquelle 26 wirkverbunden sein, um Leistung zwischen diesen zu übertragen. In einer Ausführungsform beinhaltet die externe Leistungsquelle 26 Leistung aus dem Versorgungsnetz. In einer anderen Ausführungsform beinhaltet die externe Leistungsquelle 26 eine alternative Energiequelle, wie etwa Solarleistung, Windleistung usw. In noch einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die externe Leistungsquelle 26 eine Kombination aus Leistung aus dem Versorgungsnetz und alternativen Energiequellen. Die externe Leistungsquelle 26 kann sich an einem Haus des Benutzers, einer öffentlichen Ladestation usw. befinden.
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Die EVSE 24 kann einen Ladegerätkoppler 28 beinhalten, der an einen Einlassanschluss 30 (siehe 2) der Ladeanschlussbaugruppe 22 gekoppelt sein kann, um das Traktionsbatteriepack 18 des elektrifizierten Fahrzeugs 10 von der externen Leistungsquelle 26 zu laden. Ein Kabel 32 der EVSE 24 kann eine Verbindung zwischen dem Ladegerätkoppler 28 und einer Steckdose oder Ladestation herstellen, die mit der externen Leistungsquelle 26 wirkverbunden ist.
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Der Einlassanschluss 30 der beispielhaften Ladeanschlussbaugruppe 22 kann dazu konfiguriert sein, Wechselstrom von der externen Leistungsquelle 26 zu empfangen. In einer weiteren Ausführungsform ist der Einlassanschluss 30 der Ladeanschlussbaugruppe 22 dazu konfiguriert, Gleichstrom von der externen Leistungsquelle 26 zu empfangen. In noch einem weiteren Beispiel ist der Einlassanschluss 30 ein kombinierter Wechselstrom/Gleichstrom-Ladeanschluss, der dazu konfiguriert ist, Wechselstrom, Gleichstrom oder beides von der externen Leistungsquelle 26 zu empfangen. Die EVSE 24 kann somit dazu konfiguriert sein, einen beliebigen Ladepegel bereitzustellen (z. B. Pegel 1, Pegel 2, Schnelladen mit Gleichstrom usw.).
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Die Ladeanschlussbaugruppe 22 kann elektrisch mit einem bordeigenen Ladegerätmodul (on-board charger module - OBCM) 34 verbunden sein. Das bordeigene Ladegerätmodul 34 ist dazu konfiguriert, die Leistung zu konditionieren, die von der EVSE 24 zugeführt wird, um dem Traktionsbatteriepack 18 den richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen.
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Eine Vielzahl von elektrischen Hochstromverbindern 36 kann genutzt werden, um die verschiedenen Komponenten des elektrifizierten Antriebsstrangs des elektrifizierten Fahrzeugs 10 zu verbinden. Die elektrischen Hochstromverbinder 36 ermöglichen in Kombination mit verschiedenen Kabeln und Kabelbäumen (nicht gezeigt) die Verbindung und Übertragung von Leistung zwischen der Lade- und der Antriebsstrangkomponente des elektrifizierten Fahrzeugs 10.
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Die Geschwindigkeit des Ladens ist ein häufiges Problem, das mit dem Laden elektrifizierter Fahrzeuge zusammenhängt. Wenn Fahrzeugtraktionsbatterien immer größer werden, ist mehr Leistung erforderlich, um die Traktionsbatteriepacks in der gleichen Zeitdauer zu laden. Die Strompegel, die erforderlich sind, um die erhöhten Leistungsanforderungen zu erfüllen, können erhebliche Wärmemengen erzeugen. Wärmeverwaltungslösungen sind somit erforderlich, um die Wärme zu verwalten, die während hoher Stromladeraten erzeugt wird. Diese Offenbarung beschreibt daher flüssiggekühlte elektrische Hochstromverbinder, die in der Lage sind, höhere Laderaten innerhalb von Leistungsverbindungs-/Leistungsübertragungssystemen zu erreichen.
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3 veranschaulicht einen beispielhaften elektrischen Hochstromverbinder 36. Der elektrische Hochstromverbinder 36 kann zur Verwendung innerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs 10 der 1 oder in einem beliebigen anderen Leistungsverbindungs-/Leistungsübertragungssystem, das die Übertragung von Hochstromleistung involviert, eingesetzt werden. Mit anderen Worten können die elektrischen Hochstromverbinder 36 dieser Offenbarung außerhalb des Bereichs elektrifizierter Fahrzeuge anwendbar sein.
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Der elektrische Hochstromverbinder 36 kann ein Gehäuse 38 und eine oder mehrere Sammelschienen 40, die sich innerhalb des Gehäuses 38 erstrecken, beinhalten. Die Sammelschienen 40 sind die stromführenden Elemente des elektrischen Hochstromverbinders 36. Auch wenn in den Figuren zwei Sammelschienen 40 gezeigt sind, könnte der elektrische Hochstromverbinder 36 innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung eine größere oder kleinere Anzahl von Sammelschienen 40 beinhalten.
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In einer Ausführungsform ist das Gehäuse 38 eine Polymerstruktur und sind die Sammelschienen 40 Metallstrukturen. Die Größen und Formen des Gehäuses 38 und der Sammelschienen 40 sollen diese Offenbarung nicht einschränken.
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Das Gehäuse 38 kann eine einstückige Struktur sein, die aus einem wärmeleitfähigen Polymer hergestellt ist. Das wärmeleitfähige Polymer ist dazu konfiguriert, Wärme von den Sammelschienen 40 in das Gehäuse 38 zu leiten und gleichzeitig die Sammelschienen 40 auch elektrisch von nahegelegenen metallischen Komponenten zu isolieren. In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem wärmeleitfähigen Polymer um ein Polymer (z. B. Polypropylen oder andere geeignete Polymere), das mit einem leitfähigen Füllstoff, wie etwa Aluminiumnitrid oder Bornitrid, beladen ist. Andere Materialien werden jedoch innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung ebenfalls in Erwägung gezogen. Der leitfähige Füllstoff kann die Leitfähigkeit des Polymers in einer Ausführungsform um einen Faktor von zwanzig oder mehr erhöhen. Um das Polymer mit den leitfähigen Füllstoffen zu „beladen“, kann dem Extruder ein Gewichtsanteil des leitfähigen Füllstoffs beigefügt werden, wenn das wärmeleitfähige Polymer gemischt wird.
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Die Sammelschienen 40 können gestanzte, relativ dünne Metallstreifen sein, die dazu konfiguriert sind, Strom zu leiten. Beispielhafte Sammelschienenmaterialien beinhalten Kupfer, Messing oder Aluminium, auch wenn andere leitfähige Materialien ebenfalls geeignet sein können. In einer Ausführungsform sind die Sammelschienen 40 Hochstrom-Sammelschienen mit relativ hohen Amperezahlen.
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Eine relativ signifikante Menge an Wärme kann durch die Sammelschienen 40 während stromführender Bedingungen erzeugt werden. Daher kann das Gehäuse 38 des elektrischen Hochstromverbinders 36 einen integrierten Kühlkreislauf 42 beinhalten. Wie weiter unten erläutert, kann der integrierte Kühlkreislauf 42 eine Reihe von miteinander verbundenen Kanälen und Durchlässen beinhalten, die ausgelegt sind, um ein Fluid F zum Entfernen von Wärme von den Sammelschienen 40 zum Beispiel als Teil eines konvektiven Wärmeübertragungsprozesses zirkulieren zu lassen. Der integrierte Kühlkreislauf 42 ist dahingehend „integriert“, dass er einstückig als Teil des Gehäuses 38 ausgebildet ist, anstatt eine separate Struktur zu sein, die fest an dem Gehäuse 38 gesichert werden muss. Somit ist der integrierte Kühlkreislauf 42 in das Gehäuse 38 eingebunden, ohne dass die Verwendung von separaten mechanischen Befestigungselementen, wie zum Beispiel Schrauben oder Bolzen, erforderlich ist.
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Das Fluid F, das durch den integrierten Kühlkreislauf 42 zirkuliert, kann Wasser, das mit Ethylenglycol gemischt ist, oder ein beliebiges anderes geeignetes Kühlmittel sein. Das Fluid F kann als Teil einer geschlossenen Wärmeverwaltungsschleife weitergeleitet werden. In einer Ausführungsform wird das Fluid F von einer Batteriekühlschleife oder einer HLK-Kühlschleife des elektrifizierten Fahrzeugs 10 weitergeleitet. In einer weiteren Ausführungsform wird das Fluid F als Teil einer dedizierten Kühlschleife des elektrischen Hochstromverbinders 36 weitergeleitet.
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Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 kann der integrierte Kühlkreislauf 42 einen oder mehrere Wärmetauscherkanäle (z. B. Kühlkörper) 44 beinhalten, die nahe jeder Sammelschiene 40 angeordnet sind. In einer Ausführungsform ist ein Wärmetauscherkanal 44 auf jeder Seite jeder Sammelschiene 40 positioniert, um den für die Wärmeübertragung verfügbaren Umfang an Flächenbereich zu erhöhen. Die Gesamtanzahl der Wärmetauscherkanäle 44, die als Teil des integrierten Kühlkreislaufs 42 bereitgestellt sind, soll diese Offenbarung jedoch nicht einschränken.
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Jeder Wärmetauscherkanal 44 kann ein relativ langer, schmaler Kanal sein, der zum Zirkulieren des Fluids F relativ zu einer benachbarten der Sammelschienen 40 konfiguriert ist. Die Wärmetauscherkanäle 44 können eine Vielzahl von Merkmalen 46 zur Wärmeübertragungssteigerung beinhalten, die ausgelegt ist, um die konvektive Wärmeübertragung zwischen dem Fluid F und den Sammelschienen 40 zu erhöhen.
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Die Merkmale 46 zur Wärmeübertragungssteigerung können von einer Wand 48 jedes Wärmetauscherkanals 44 vorstehen. In einer Ausführungsform sind die Merkmale 46 zur Wärmeübertragungssteigerung als axiale Rippen konfiguriert (siehe 5). In einer weiteren Ausführungsform sind die Merkmale 46 zur Wärmeübertragungssteigerung als Stifte konfiguriert (siehe 6). In noch einer weiteren Ausführungsform sind die Merkmale 46 zur Wärmeübertragungssteigerung als eine komplexe Gitterstruktur konfiguriert (siehe 7). Jedoch werden innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung auch andere Konfigurationen oder Kombinationen von Konfigurationen der Merkmale 46 zur Wärmeübertragungssteigerung in Betracht gezogen.
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Der integrierte Kühlkreislauf 42 kann zusätzlich einen oder mehrere Einlassverbindungsdurchlässe 50, einen oder mehrere Auslassverbindungsdurchlässe 52, einen Einlassdurchlass 54 und einen Auslassdurchlass 56 beinhalten, die jeweils in dem Gehäuse 38 ausgebildet sind. Die Einlassverbindungsdurchlässe 50 können jeweils eine Verbindung zwischen dem Einlassdurchlass 54 und einem der Wärmetauscherkanäle 44 herstellen, und die Auslassverbindungsdurchlässe 52 können jeweils eine Verbindung zwischen dem Auslassdurchlass 56 und einem der Wärmetauscherkanäle 44 herstellen. Das Fluid F kann durch die Einlassverbindungsdurchlässe 50 von dem Einlassdurchlass 54 in die Wärmetauscherkanäle 44 eintreten und das Fluid F kann aus den Wärmetauscherkanälen 44 durch die Auslassverbindungsdurchlässe 52 in den Auslassdurchlass 56 austreten. Das Fluid F kann daher in einer geschlossenen Schleife durch den integrierten Kühlkreislauf 42 zirkulieren.
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In einer Ausführungsform beinhalten die Einlassverbindungsdurchlässe 50, die Auslassverbindungsdurchlässe 52, der Einlassdurchlass 54 und der Auslassdurchlass 56 jeweils eine im Allgemeinen kreisförmige Querschnittsform. Jedoch können andere Formen im Umfang dieser Offenbarung ebenfalls geeignet sein.
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Eine Vergussmasse 58 (siehe 4) kann um jede Sammelschiene 40 angeordnet sein, um das Raumvolumen zwischen den Sammelschienen 40 und der Struktur des Gehäuses 38, das die Wärmetauscherkanäle 44 bildet, zu füllen. Die Vergussmasse 58 ist auch dazu konfiguriert, den Wärmewiderstand des Luftspalts zwischen dem Gehäuse 38 und den Sammelschienen 40 während der Herstellung zu entfernen. Bereiche der Vergussmasse 58, die die Sammelschienen 40 umgeben, können durch einen Angusskanal 69 der Vergussmasse 58 verbunden sein.
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Der elektrische Hochstromverbinder 36 kann zusätzlich eine Dichtung 60 beinhalten (siehe 3). Die Dichtung 60 kann in einer Ausführungsform ein Dichtungsring sein, der in einer Nut 62 aufgenommen ist, die in einer Rückseite 64 des Gehäuses 38 ausgebildet ist.
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Die elektrischen Hochstromverbinder dieser Offenbarung setzen Flüssigkühlungsschemata ein, die als Teil des Verbindergehäuses integriert sind. Die Flüssigkühlungsschemata stellen eine Möglichkeit zum aktiven Kühlen der Verbinder bereit, wodurch höhere Laderaten im Vergleich zu aktuellen Ausgestaltungen berücksichtigt werden. Neben anderen Vorteilen reduzieren die beispielhaften elektrischen Hochstromverbinder Material- und Herstellungskosten aufgrund von weniger Teilen und weniger Montagevorgängen.
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Obwohl die unterschiedlichen nicht einschränkenden Ausführungsformen als konkrete Komponenten oder Schritte aufweisend veranschaulicht sind, sind die Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese bestimmten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale aus einer beliebigen der nicht einschränkenden Ausführungsformen in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten aus einer beliebigen der anderen nicht einschränkenden Ausführungsformen zu verwenden.
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Es versteht sich, dass in den mehreren Zeichnungen gleiche Bezugszeichen einander entsprechende oder ähnliche Elemente kennzeichnen. Es versteht sich, dass in diesen beispielhaften Ausführungsformen zwar eine bestimmte Komponentenanordnung offenbart und veranschaulicht ist, andere Anordnungen aber ebenfalls von den Lehren dieser Offenbarung profitieren könnten.
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Die vorstehende Beschreibung soll als veranschaulichend und nicht in einschränkendem Sinne ausgelegt werden. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass bestimmte Modifikationen in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen könnten. Aus diesen Gründen sollten die folgenden Patentansprüche genau gelesen werden, um den wahren Umfang und Inhalt dieser Offenbarung zu bestimmen.
