DE102015222713A1

DE102015222713A1 - Elektrizitätsstrang für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015222713A1
Application number: DE102015222713.8A
Authority: DE
Inventors: Joachim Fröschl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-11-18
Filing date: 2015-11-18
Publication date: 2017-05-18

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektrizitätsstrang (5; 15; 25; 35; 45) für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten und zweiten Stromschiene (1, 2; 17, 18), zur Energieversorgung von Elektronikmodulen (6), die mit dem Elektrizitätsstrang mechanisch und elektrisch koppelbar sind, wobei im Inneren der ersten Stromschiene (1; 17) eine erste Kraftstoffleitung (8; 19) und im Inneren der zweiten Stromschiene (2; 18) eine zweite Kraftstoffleitung (9; 20) vorgesehen ist, die sich beide jeweils entlang der Längsrichtung der zugeordneten Stromschiene erstrecken, insbesondere weist der Elektrizitätsstrang ferner einen Kältespeicher (22; 36; 48) zur zeitweiligen Kältespeicherung auf, der zwischen der ersten und zweiten Stromschiene (1, 2; 19, 20) und in Kontakt zu diesen angeordnet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einem Elektrizitätsstrang.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektrizitätsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten und zweiten Stromschiene, zur Energieversorgung von Elektronikmodulen, die mit dem Elektrizitätsstrang mechanisch und elektrisch koppelbar sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einem Elektrizitätsstrang.
Ein Kraftfahrzeug (insbesondere ein Straßenfahrzeug, wie beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) umfasst Steuergeräte für eine Vielzahl von Funktionen des Kraftfahrzeugs. Die einzelnen Steuergeräte müssen mit elektrischer Energie aus einem Bordnetz des Fahrzeugs versorgt werden. Des Weiteren müssen die einzelnen Steuergeräte in ein Kommunikationsnetz eingebunden werden, um einen Austausch von Daten zwischen verschiedenen Steuergeräten des Fahrzeugs zu ermöglichen. Außerdem ist meist eine geeignete Kühlung der Steuergeräte erforderlich. In Summe führen die elektrische Versorgung, die Einbindung in ein Kommunikationsnetz und/oder die Kühlung der Vielzahl von Steuergeräten zu substantiellem Integrationsaufwand, zu hohen Kosten und zu einem hohen Bedarf an Bauraum.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Versorgung der Steuergeräte eines Kraftfahrzeugs mit möglichst wenig Bauraumbedarf zu schaffen. Diese Aufgabe wird mit einem Elektrizitätsstrang für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1 und einem Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Elektrizitätsstrang für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, mit einer ersten und zweiten Stromschiene, zur Energieversorgung von Elektronikmodulen, die mit dem Elektrizitätsstrang mechanisch und elektrisch koppelbar sind, wobei im Inneren der ersten Stromschiene eine erste Kraftstoffleitung und im Inneren der zweiten Stromschiene eine zweite Kraftstoffleitung vorgesehen ist, die sich beide jeweils entlang der Längsrichtung der zugeordneten Stromschiene erstrecken. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass die Kraftstoffleitung eine Doppelfunktion erfüllt, die des Förderns von Kraftstoff und die der Kühlung des Elektrizitätsstrangs. Da eine Kraftstoffleitung zur Kraftstoffversorgung eines Verbrennungsmotors ohnehin erforderlich ist und durch die Doppelfunktion der Kraftstoffleitung anderweitige Kühlmaßnahmen für den Elektrizitätsstrang entfallen können, ist insgesamt eine Gewichts-, Bauraum- und Kosteneinsparung zu erreichen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Elektrizitätsstrang ferner einen Kältespeicher zur zeitweiligen Kältespeicherung auf, der zwischen der ersten und zweiten Stromschiene und in Kontakt zu diesen (d.h. diese berührend) angeordnet ist. Durch den Kältespeicher kann Kälteenergie für eine bestimmte Zeitspanne gespeichert werden, so dass der Kühlbetrieb zeitlich vom Kühlungsbedarf entkoppelt werden kann. Somit kann der Kühlbetrieb abhängig vom Fahrbetrieb (beispielsweise Antrieb durch Verbrennungsmotor, Antrieb durch Elektromotor oder Rekuperationsbetrieb) gesteuert werden, so dass ein möglichst energiesparendes Kühlen erreicht werden kann.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält der Kältespeicher ein Phasenwechselmaterial. Mittels Phasenwechselmaterial lässt sich der Kältespeicher kostengünstig umsetzen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält der Elektrizitätsstrang ferner zumindest ein Elektronikmodul, das in Kontakt zu dem Kältespeicher (d.h. diesen berührend) angeordnet ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält der Elektrizitätsstrang ferner zumindest eine Bypassleitung, welche die erste und zweite Kraftstoffleitung verbindet und durch den Kältespeicher führt. Dabei sind die Bypassleitungen vorzugsweise auf einer Vertikallinie mit einem zugeordneten Kältespeicher und einem zugeordneten Elektronikmodul angeordnet. Somit kann die Wärme effektiver von den Elektronikmodulen abtransportiert werden. Ferner fungieren die Bypassleitungen durch die Integration in die Kältespeicher als integrierte Wärmetauscher.
Vorzugsweise ist in der Bypassleitung ein Ventil vorgesehen. Durch die Ventile in den jeweiligen Bypassleitungen kann eine bestimmte (oder mehrere) Bypassleitung(en) je nach Bedarf oder abhängig von einem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs zu- und abgeschaltet werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zumindest ein Längsabschnitt der ersten und zweiten Stromschiene vollständig innerhalb des Kältespeichers angeordnet. Dadurch ist die Kontaktfläche zwischen Stromschienen und Kältespeicher vergrößert, was zu einer besseren Übertragung der thermischen Energie führt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält der Elektrizitätsstrang ferner Kältemittelleitungen, die sich durch den Kältespeicher erstrecken, wobei der Kältespeicher die Kältemittelleitungen berührt. Insbesondere kann damit in einem Rekuperationsbetrieb eine Kälteleistung erzeugt und in den Kältespeichern zwischengespeichert werden. Wenn die Kälteleistung mit Rekuperationsenergie erzeugt wird, dann spart dies Kraftstoff, der ansonsten zur Erzeugung von Kälteleistung erforderlich sein könnte. Wenn der Elektrizitätsstrang in Fahrzeuglängsrichtung verläuft, so hat dies den Vorteil, dass das vordere Ende der Stromschienen und damit die vorderen Anschlüsse von Vor- und Rücklauf nahe der Klimaanlage platziert sind.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die erste und zweite Stromschiene angepasst, ein Massepotential bereitzustellen. Hierzu sind die Stromschienen elektrisch mit einem Massepotential verbunden, beispielsweise über eine Fahrzeugkarosserie, die wiederum mit dem Massepol einer Batterie oder eines Akkumulators verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass die Stromschiene gegenüber dem Kraftstoff, dem Kältespeicher und/oder dem Elektronikmodul nicht elektrisch isoliert werden muss. Durch eine Isolierung würde sich der thermische Übergangswiderstand vergrößern.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Elektrizitätsstrang so ausgebildet, dass er ferner eine dritte und vierte Stromschiene aufweist, wobei die erste und dritte Stromschiene auf einer Seite des Kältespeichers angeordnet sind, die zweite und vierte Stromschiene auf einer gegenüberliegenden Seite des Kältespeichers angeordnet sind; die erste, zweite, dritte und vierte Stromschiene den Kältespeicher berühren; die erste und dritte Stromschiene so angepasst sind, dass zwischen ihnen ein erstes Spannungspotential bereitgestellt wird; die zweite und vierte Stromschiene so angepasst sind, dass zwischen ihnen ein zweites Spannungspotential bereitgestellt wird, und sich das erste und zweite Spannungspotential voneinander unterscheiden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung verläuft zwischen der ersten und zweiten Stromschiene entlang der Längsrichtung des Elektrizitätsstrangs eine Datenleitung.
Darüber hinaus stellt die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einem Elektrizitätsstrang bereit.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
1 zeigt schematisiert einen Querschnitt eines Elektrizitätsstrangs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 zeigt schematisiert eine Draufsicht des Elektrizitätsstrangs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 zeigt schematisiert eine Draufsicht einer Modifikation des Elektrizitätsstrangs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
4 zeigt schematisiert einen Querschnitt eines Elektrizitätsstrangs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5 zeigt schematisiert einen Querschnitt eines Elektrizitätsstrangs gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
6 zeigt schematisiert einen Querschnitt eines Elektrizitätsstrangs gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7 zeigt schematisiert eine Draufsicht des Elektrizitätsstrangs gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
8 zeigt schematisiert einen Querschnitt eines Elektrizitätsstrangs gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der nachfolgend beschriebene Elektrizitätsstrang verläuft in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise einem Personenkraftwagen oder einem Lastkraftwagen, kanal- oder schienenartig im Bereich eines Fahrzeugunterbodens (z.B. ober- oder unterhalb) und dient der Stromversorgung von Elektronikmodulen (z.B. Steuerungsmodule, Recheneinheiten, Sensormodule, Stromwandler (z.B. DC/DC-Wandler) etc.) sowie der Datenkommunikation der Elektronikmodule untereinander. Die Elektronikmodule sind dabei über Schnittstellen aufweisende Steckplätze mit dem Elektrizitätsstrang sowohl mechanisch als auch elektrisch koppelbar, beispielsweise durch eine Steckverbindung oder eine Klickverbindung. Der Elektrizitätsstrang kann dabei das Kraftfahrzeug teilweise in Längsrichtung durchqueren. So können Elektronikmodule an unterschiedlichen Stellen im Fahrzeug mit elektrischer Energie versorgt werden.
Die 1 und 2 zeigen einen stark schematisiert dargestellten Elektrizitätsstrang 5 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei 1 einen Querschnitt des Elektrizitätsstrangs (senkrecht zur Längsrichtung des Elektrizitätsstrangs, vorzugsweise auch senkrecht zur Längsrichtung des Fahrzeugs) und 2 eine Draufsicht des Elektrizitätsstrangs 5 darstellt.
Wie in 1 dargestellt umfasst der Elektrizitätsstrang 5 eine erste Stromschiene 1, eine zweite Stromschiene 2, eine dritte Stromschiene 3 und eine vierte Stromschiene 4. Diese Stromschienen 1 bis 4 dienen zur Stromversorgung der Elektronikmodule 6 und erstrecken sich parallel zueinander und vorzugsweise über die gesamte Länge des Elektrizitätsstrangs 5. Die erste Stromschiene 1 und die zweite Stromschiene 2 fungieren jeweils als Masseleitungen und sind hierzu mit einem Massepotenzial einer Batterie oder eines Akkumulators (nicht dargestellt) elektrisch verbunden, beispielsweise über eine Fahrzeugkarosserie. Die dritte Stromschiene 3 ist der ersten Stromschiene 1 zugeordnet und stellt gegenüber der ersten Stromschiene 1 ein erstes Spannungspotenzial von beispielsweise +12V bereit, wozu diese Stromschiene elektrisch mit dem Plus-Pol einer entsprechenden Batterie oder eines Akkumulators verbunden ist. Die vierte Stromschiene 4 ist der zweiten Stromschiene 2 zugeordnet und stellt gegenüber der zweiten Stromschiene 2 ein zweites Spannungspotential von beispielsweise +48V bereit, wozu diese Stromschiene elektrisch mit einem Minus-Pol einer entsprechenden Batterie oder eines Akkumulators verbunden ist. Das erste und zweite Spannungspotenzial ist unterschiedlich, wodurch über die Stromschienen 1 bis 4 Elektronikmodule mit unterschiedlichem Spannungsbedarf versorgt werden können. Zwischen Stromschiene 1 und 3 sowie zwischen Stromschiene 2 und 4 sind schematisch elektrische Isolierungen 7 angedeutet, die eine sichere Isolierung der jeweiligen positiven Spannungspotenziale gegenüber den zugeordneten Masseleitungen sicherstellen. Die Zuordnung der Spannungspotenziale zu den einzelnen Stromschienen 1 bis 4 ist selbstverständlich beispielhaft und es kann auch eine andere Zuordnung und/oder andere Spannungspotenziale gewählt werden, beispielsweise können die Masseleitungen oben und die Stromschienen mit positiven Spannungspotenzialen unten angeordnet sein, ebenso können die Masseleitungen beide rechts oder beide links (bzgl. der Blattebene der 1) und entsprechend die Stromschienen mit den positiven Spannungspotenzialen auf den jeweils gegenüberliegenden Seiten angeordnet sein. Die Stromschienen 1 und 3 sind auf einer Seite der Elektronikmodule 6 angeordnet und die Stromschienen 2 und 4 sind auf einer gegenüberliegenden Seite der Elektronikmodule 6 angeordnet. Dabei sind die Elektronikmodule 6 direkt in Kontakt mit allen vier Stromschienen 1 bis 4, d.h. die Elektronikmodule 6 berühren alle vier Stromschienen 1 bis 4. Durch den Kontakt zwischen den Stromschienen 1 bis 4 und den Elektronikmodulen 6 wird eine gute Wärmeleitfähigkeit erreicht. Es ist jedoch auch eine Ausführung denkbar, bei der die Elektronikmodule 6 wärmeleitend mit den Stromschienen 1 bis 4 verbunden sind, aber diese nicht direkt kontaktieren. Wie bereits erwähnt können die Elektronikmodule 6 mit dem Elektrizitätsstrang 5 mechanisch und elektrisch gekoppelt werden, wobei der Elektrizitätsstrang 5 zumindest eine, vorzugsweise mehrere Aufnahmeplätze für die Elektronikmodule 6 bereithält. Die Vielzahl der Elektronikmodule 6 ist beabstandet zueinander entlang der Längsrichtung des Elektrizitätsstrangs 5 angeordnet. Innerhalb der ersten und zweiten Stromschiene 1 und 2 verlaufen Kraftstoffleitungen 8 und 9, wobei die Kraftstoffleitung 8 als Kraftstoffvorlauf und die Kraftstoffleitung 9 als Kraftstoffrücklauf fungiert, d.h. die Kraftstoffleitungen 8 und 9 sind angepasst (derart in einen Kraftstoffkreislauf eingebunden), Kraftstoff in entgegengesetzten Richtungen zu fördern. Der Kraftstoff in den Kraftstoffleitungen 8 und 9 kommt dabei direkt mit dem Material der Stromschienen 1 und 2 in Kontakt. Die Stromschienen 1 bis 4 haben vorzugsweise einen quadratischen oder runden Querschnitt und sind abgesehen von den Kraftstoffleitungen und Bypassleitungen aus einem elektrisch leitfähigen Vollmaterial, beispielsweise Kupfer oder Aluminium. Im Falle eines runden Querschnitts können auch Rohrleitungen verwendet werden.
Bezugnehmend auf 2 wird die Funktionsweise der Kraftstoffleitungen 8 und 9 als Vor- bzw. Rücklauf ersichtlich.
2 zeigt einen Verbrennungsmotor 10 des Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) der mit Kraftstoff (z.B. Benzin oder Diesel) aus einem Kraftstofftank 11 zu versorgen ist. Aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise der DE 203 07 214 U1 , ist bekannt, dass es vorteilhaft sein kann, diesen Kraftstoff zu kühlen. Durch die Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches im Verbrennungsmotor 10 entsteht Wärmeenergie im Brennraum des Verbrennungsmotors. Diese Wärmeenergie führt zur Ausdehnung der Luft im Brennraum wodurch weniger Luft im Brennraum aufgenommen werden kann. Der ebenfalls durch die Wärmeenergie erwärmte Kraftstoff kann nicht bei der Kühlung der Luft beitragen. Daher ist aus dem Stand der Technik bekannt, den einzuspritzenden Kraftstoff zu kühlen, bevor dieser in den Brennraum eingespritzt wird, sodass dieser gekühlte Kraftstoff ebenfalls die eingeführte Luft kühlt und somit ein größeres Volumen an Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Brennraum geladen werden kann, was den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 10 steigert.
Erfindungsgemäß werden die erste und zweite Stromschiene 1 und 2 durch die in deren Inneren verlaufenden Kraftstoffleitungen 8 und 9, durch die gekühlter Kraftstoff strömt, gekühlt, wodurch wiederum die Elektronikmodule 6 gekühlt werden. Die Erfindung soll jedoch nicht ausschließlich auf eine Kühlfunktion beschränkt sein, sondern es können auch Situationen auftreten, in denen ein Erwärmen dieser Komponenten gewünscht ist, beispielsweise bei sehr kalten Außenbedingungen, wobei erwärmter Kraftstoff in den Kraftstoffleitungen 8 und 9 strömen kann und somit die Elektronikmodule 6 erwärmt. Dieser erwärmte Kraftstoff wird beispielsweise erwärmt, während er den Verbrennungsmotor 10 passiert, aber nicht eingespritzt wird, d.h. der Kraftstoff im Kraftstoffrücklauf eines Kraftstoffsystems. Somit eignen sich die Kraftstoffleitungen 8 und 9 allgemein zum Temperieren der Stromschienen 1 bis 4 und insbesondere der Elektronikmodule 6. Die Erfindung ist ebenfalls nicht darauf beschränkt, dass sich die Kraftstoffleitung 8 und 9 in der ersten und zweiten Stromschiene 1 und 2 befinden. Ebenso könnten die Kraftstoffleitungen 8 und 9 in den Stromschienen 3 und 4 oder in allen vier Stromschienen 1 bis 4 oder nur in einer der vier Stromschienen verlaufen. Der Vorteil, die Kraftstoffleitung 8 und 9 in den Masseleitungen anzuordnen besteht darin, dass dann der Kraftstoff sowie die mit den Masseleitungen in Kontakt stehenden Elemente nicht galvanisch von den Masseleitungen getrennt werden müssen. Anderenfalls wäre eine solche galvanische Trennung erforderlich.
Die als Kraftstoffvorlauf fungierende Kraftstoffleitung 8 ist beispielsweise so in die Kraftstoffversorgung des Kraftfahrzeugs eingebunden, das in einen Eingang der Kraftstoffleitung 8 Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 11 eingeführt wird der am Ausgang der Kraftstoffleitung 8 dem Verbrennungsmotor 10 zugeführt wird. In der Praxis führen Kraftstoffpumpen einer Kraftstoffeinspritzanlage mehr Kraftstoff zu, als Einspritzdüsen tatsächlich in eine Brennkammer einspritzen, sodass der überschüssige Kraftstoff einem Eingang der als Kraftstoffrücklauf fungierenden Kraftstoffleitung 9 zugeführt wird. Von einem Ausgang der Kraftstoffleitung 9 wird dieser Kraftstoff dem Kraftstofftank 11 oder einer Kraftstoffpumpe zugeführt. Zum Einbinden der Kraftstoffleitungen 8 und 9 in den Kraftstoffkreislauf können die Ein- und Ausgänge der Kraftstoffleitungen 8 und 9 mit entsprechenden Anschlüssen für die Kraftstoffzu- und -ableitungen versehen sein, beispielsweise indem diese mit Anschlüssen, z.B. einem Gewinde, versehen werden. In diesem Kreislauf ist beispielsweise zwischen Kraftstofftank 11 und dem Eingang der Kraftstoffleitung 8 eine Kraftstoffkühlvorrichtung 12 vorgesehen. Bei einer derartigen Ausführung ist ersichtlich, dass der durch die Kraftstoffleitung 8 strömende Kraftstoff kühler als der durch die Kraftstoffleitung 9 strömende Kraftstoff ist. Trotzdem wird insgesamt eine Kühlung der zu kühlenden Komponenten des Elektrizitätsstrangs 5 erreicht. Wie bereits oben erwähnt könnte wahlweise in bestimmten Betriebszuständen die Kraftstoffkühlvorrichtung 12 abgeschaltet oder weggelassen werden und der erwärmte Kraftstoff in der Kraftstoffleitung 9 zum Erwärmen der Elektronikmodule 6 verwendet werden.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine Anordnung wie in 2 beschränkt. 3 zeigt eine Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels. Nach dieser Modifikation kann auch vorgesehen sein, dass dem Eingang der Kraftstoffleitung 8 Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 11 zugeführt wird, mit zwischengeschalteter Kraftstoffkühlvorrichtung 12, und am Ausgang der Kraftstoffleitung 8 der Kraftstoff dem Eingang der Kraftstoffleitung 9 zugeführt wird, optional mit Zwischenschaltung einer Kraftstoffpumpe 13. Vom Ausgang der Kraftstoffleitung 9 wird der Kraftstoff dem Verbrennungsmotor 10 zugeführt.
Bezug nehmend auf 1, ist ferner zwischen der ersten und zweiten Stromschiene 1 und 2 ein Datenkabel 14 vorgesehen, das beispielsweise als Flachbandkabel ausgebildet und als Datenbus fungieren kann. Der Elektrizitätsstrang 5 kann außerdem ein Gehäuse 16 aufweisen, das den Elektrizitätsstrang 5 nach außen hin elektrisch isoliert und eine mechanische Stabilität, insbesondere in Längsrichtung, bereitstellt.
In der nachfolgenden Beschreibung sollen im wesentlichen Unterschiede zu diesem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben werden, sodass die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels auch für die nachfolgenden Ausführungsbeispiele zutreffen soll, sofern es nicht Unterschiede dieser Ausführungsbeispiele betrifft.
4 zeigt einen Querschnitt eines Elektrizitätsstrangs 15 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Elektrizitätsstrang 15 umfasst eine erste Stromschiene 17 mit einer Kraftstoffleitung 19 und eine zweite Stromschiene 18 mit einer Kraftstoffleitung 20. Zwischen der ersten Stromschiene 17 und der zweiten Stromschiene 18 sind ein oder mehrere Kältespeicher 22 angeordnet. Die Kältespeicher 22 sind in Kontakt zu den Stromschienen 17, 18 angeordnet, d.h. sie berühren sich, jedoch wäre auch eine wärmeleitende Verbindung ohne direkten Kontakt denkbar. Vorzugsweise ist jedem Aufnahmebereich bzw. Steckplatz für ein Elektronikmodul 6 ein Kältespeicher 22 zugeordnet. Die Stromschienen 17 und 18 mit den Kraftstoffleitungen 19 und 20 unterscheiden sich von den jeweiligen Stromschienen und Kraftstoffleitungen des ersten Ausführungsbeispiels nur dadurch, dass Bypassleitungen 21 vorgesehen sind, welche die erste Kraftstoffleitung 19 mit der zweiten Kraftstoffleitung 20 verbindet. Dabei erstrecken sich die Bypassleitungen 21 vorzugsweise geradlinig und senkrecht zur Längsrichtung der Stromschienen 17 und 18. Die einzelnen Bypassleitungen 21 sind in Längsrichtung des Elektrizitätsstrangs 15 voneinander beabstandet und vorzugsweise ist jedem Kältespeicher 22 eine oder mehrere Bypassleitungen 21 zugeordnet. Die Bypassleitungen 21 verlaufen durch den/die Kältespeicher 22 hindurch und kühlen somit den/die Kältespeicher 22. Optional können die Bypassleitungen Kühllamellen (nicht dargestellt) aufweisen, um eine noch bessere Wärmeübertragung zu erreichen. Die Bypassleitungen 21 werden entweder durch flexible oder starre Leitungen bzw. Rohre ausgebildet oder direkt als Durchgangskanal im Material des/der Kältespeicher(s) 22 ausgebildet. Vorzugsweise ist jedes der Elektronikmodule 6 auf einer Vertikallinie mit einem zugeordneten Kältespeicher 22, der wiederum von einer oder mehreren zugeordneten Bypassleitungen 21 durchdrungen wird. Der Kältespeicher 22 umfasst ein Phasenwechselmaterial, beispielsweise Paraffin, welches in der Lage ist, Kälteenergie zeitweilig zu speichern. Die Elektronikmodule 6 sind in Kontakt zu den Kältespeichern 22 auf diesem angeordnet, d.h. sie berühren ihn, jedoch wäre auch eine wärmeleitende Verbindung ohne direkten Kontakt denkbar. Eine dritte und vierte Stromschiene 3 und 4 ist in 4 der Übersichtlichkeit halber weggelassen, diese können jedoch, jeweils ober- oder unterhalb der ersten und zweiten Stromschiene 1 und 2 angeordnet sein.
Die Bypassleitungen 21 könnten ebenfalls durch einen Kühlkörper (nicht dargestellt) eines Elektronikmoduls 6 führen, um mehr Wärme abzuführen als der Kühlkörper alleine in der Lage wäre. Falls es sich bei dem Elektronikmodul 6 beispielsweise um ein integriertes Ladegerät (z.B. DC-DC-Wandler) für ein Hybridfahrzeug handelt, könnte mit der Verlustwärme beim Ladevorgang (und somit in einem Parkzustand) der Kraftstoff erwärmt werden, was im Winter vorteilhaft sein könnte.
5 zeigt einen Querschnitt eines Elektrizitätsstrangs 25 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, der sich vom zweiten Ausführungsbeispiel aus 4 nur dadurch unterscheidet, dass zusätzlich in den Bypassleitungen 21 jeweils ein Ventil 23 angeordnet ist. Vorzugsweise handelt es sich bei den Ventilen 23 um Thermostatventile, die selbständig beim Erreichen einer bestimmten Grenztemperatur öffnen und unterhalb dieser geschlossen sind. Erwärmt sich ein bestimmtes Elektronikmodul 6, dann erwärmt sich auch der zugeordnete Kältespeicher und das Ventil 23 in der zugeordneten Bypassleitung 21. Überschreitet die Temperatur am Ventil 23 die Grenztemperatur, dann wird die dem Elektronikmodul 6 zugeordnete Bypassleitung 21 zugeschaltet und sorgt für eine verstärkte Kühlung. Eine erhöhte Förderleitung in den Kraftstoffleitungen kann von der Kraftstoffpumpe mittel Datenbuskommunikation angefordert werden. Weiterhin können im Fall eines Rekuperationsbetriebs, beispielsweise eines Hybridfahrzeugs, die Bypassleitungen auch unterhalb der Grenztemperatur zugeschalten werden, um die rekuperativ gewonnene thermische Energie in den Kältespeichern 22 und Elektronikmodulen 6 zwischen zu speichern. Umgekehrt kann in einem Schubbetrieb des Verbrennungsmotors 10 und bei geringem Kühlleistungsbedarf die Förderleistung der Kraftstoffpumpe aus thermischer Sicht zum Zwecke des Energiesparens gesenkt werden. Im Übrigen wird auf die Beschreibung des vorhergehenden Ausführungsbeispiels beschrieben.
6 zeigt einen Querschnitt eines Elektrizitätsstrangs 35 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen dadurch, dass die erste Stromschiene 1 und die zweite Stromschiene 2 in einen Kältespeicher 36 eingebettet sind. Das heißt, der Umfang der ersten und zweiten Stromschiene 1, 2 wird vollständig mit Material des Kältespeichers 36 umgeben, welches direkt in Kontakt mit der Außenfläche der ersten und zweiten Stromschiene 1, 2 ist. Die Funktionsweise und das Material des Kältespeichers 36 entsprechen dem des Kältespeichers 22. In diesem Ausführungsbeispiel können ebenfalls Bypassleitungen vorgesehen sein, wie sie im Zusammenhang mit den 4 und 5 beschrieben wurden. Ebenso kann selbstverständlich eine dritte und vierte Stromschiene vorgesehen sein, die der Übersichtlichkeit halber weggelassen wurden.
7 zeigt eine Draufsicht des Elektrizitätsstrangs 35 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hinsichtlich der Elemente 10 bis 13 und möglicher Anordnungen wird auf die Beschreibung der 2 und 3 verwiesen. Wie in 7 erkennbar ist, erstreckt sich jeder Kältespeicher 36 (von denen nur einer dargestellt ist) über einen Längsabschnitt der Stromschienen. Es kann nur ein Kältespeicher 36 oder mehrere, in Längsrichtung des Elektrizitätsstrangs 35 beabstandete Kältespeicher 36 vorgesehen sein.
8 zeigt einen Querschnitt eines Elektrizitätsstrangs 45 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Elektrizitätsstrang 45 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Elektrizitätsstrang 35 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass zusätzlich eine erste Kältemittelleitung 46 und eine zweite Kältemittelleitung 47 vorgesehen sind. Die Kältemittelleitungen 46 und 47 erstrecken sich durch einen Kältespeicher 48 hindurch, der abgesehen von den Kältemittelleitungen dem Kältespeicher 36 entspricht. Die Kältemittelleitungen 46, 47 sind mit einer Fahrzeugklimaanlage verbunden, d.h. sie bilden einen Abschnitt eines Kältekreislaufs, wobei die erste Kältemittelleitung 46 einen Vorlauf und die zweite Kältemittelleitung 47 einen Rücklauf des Kältekreislaufs der Fahrzeugklimaanlage bildet. Hierdurch kann der Kältespeicher zusätzlich gekühlt werden. Die Kältemittelleitungen 46 und 47 sind flexible oder starre Leitungen bzw. Rohre, deren Außenflächen direkt mit dem Material des Kältespeichers 48 in Kontakt sind.
Während die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, ist diese Veranschaulichung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen und es ist nicht beabsichtigt die Erfindung auf die offenbarten Ausführungsbeispiele zu beschränken. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht andeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch vorteilhaft genutzt werden könnte.
Bezugszeichenliste

1: Erste Stromschiene (Masseleitung)
2: Zweite Stromschiene (Masseleitung)
3: Dritte Stromschiene
4: Vierte Stromschiene
5: Elektrizitätsstrang
6: Elektronikmodul
7: Elektrische Isolation
8: Erste Kraftstoffleitung
9: Zweite Kraftstoffleitung
10: Verbrennungsmotor
11: Kraftstofftank
12: Kraftstoffkühlvorrichtung
13: Kraftstoffpumpe
14: Datenkabel
15: Elektrizitätsstrang
16: Gehäuse
17: Erste Stromschiene
18: Zweite Stromschiene
19: Erste Kraftstoffleitung
20: Zweite Kraftstoffleitung
21: Bypassleitung
22: Kältespeicher
23: Ventil
25: Elektrizitätsstrang
35: Elektrizitätsstrang
36: Kältespeicher
45: Elektrizitätsstrang
46: Erste Kältemittelleitung
47: Zweite Kältemittelleitung
48: Kältespeicher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 20307214 U1 [0029]

Claims

Elektrizitätsstrang (5; 15; 25; 35; 45) für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten und zweiten Stromschiene (1, 2; 17, 18), zur Energieversorgung von Elektronikmodulen (6), die mit dem Elektrizitätsstrang mechanisch und elektrisch koppelbar sind, wobei im Inneren der ersten Stromschiene (1; 17) eine erste Kraftstoffleitung (8; 19) und im Inneren der zweiten Stromschiene (2; 18) eine zweite Kraftstoffleitung (9; 20) vorgesehen ist, die sich beide jeweils entlang der Längsrichtung der zugeordneten Stromschiene erstrecken.
Elektrizitätsstrang (15; 25; 35; 45) gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend einen Kältespeicher (22; 36; 48) zur zeitweiligen Kältespeicherung, der zwischen der ersten und zweiten Stromschiene (1, 2; 19, 20) und in Kontakt zu diesen angeordnet ist.
Elektrizitätsstrang (15; 25; 35; 45) gemäß Anspruch 2, wobei der Kältespeicher (22; 36; 48) ein Phasenwechselmaterial enthält.
Elektrizitätsstrang (5; 15; 25; 35; 45) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend ein Elektronikmodul (6), das in Kontakt zu dem Kältespeicher (22; 36; 48) angeordnet ist.
Elektrizitätsstrang (15; 25) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend zumindest eine Bypassleitung (21), welche die erste und zweite Kraftstoffleitung (19, 20) verbindet und durch den Kältespeicher (22) führt.
Elektrizitätsstrang (25) gemäß Anspruch 4, wobei in der Bypassleitung (21) ein Ventil (23) vorgesehen ist.
Elektrizitätsstrang (35; 45) gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Längsabschnitt der ersten und zweiten Stromschiene (1, 2) vollständig innerhalb des Kältespeichers (36; 48) angeordnet ist.
Elektrizitätsstrang (45) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend Kältemittelleitungen (46, 47), die sich durch den Kältespeicher (48) erstrecken.
Elektrizitätsstrang (5; 15; 25; 35; 45) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und zweite Stromschiene (1, 2; 17, 18) angepasst sind, ein Massepotential bereitzustellen.
Elektrizitätsstrang (5; 15; 25; 35; 45) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine dritte und vierte Stromschiene (3, 4), wobei die erste und dritte Stromschiene auf einer Seite des Kältespeichers (22; 36; 48) angeordnet sind, die zweite und vierte Stromschiene auf einer gegenüberliegenden Seite des Kältespeichers (22; 36; 48) angeordnet sind, die erste, zweite, dritte und vierte Stromschiene den Kältespeicher berühren, die erste und dritte Stromschiene so angepasst sind, dass zwischen ihnen ein erstes Spannungspotential bereitgestellt wird, die zweite und vierte Stromschiene so angepasst sind, dass zwischen ihnen ein zweites Spannungspotential bereitgestellt wird, und sich das erste und zweite Spannungspotential voneinander unterscheiden.
Elektrizitätsstrang (5; 15; 25; 35; 45) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der ersten und zweiten Stromschiene (1, 2; 17, 18) entlang der Längsrichtung des Elektrizitätsstrangs (5; 15; 25; 35; 45) eine Datenleitung (14) verläuft.
Kraftfahrzeug mit einem Elektrizitätsstrang (5; 15; 25; 35; 45) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.