-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Doppelstromschiene. Zur Übertragung von elektrischer Energie werden neben den klassischen Rundleiter- und Einzelschienensystemen in dem Bereich der Elektromobilität mittlerweile auch verstärkt Doppelstromschienensysteme eingesetzt, die eine höhere Strom- und Spannungsübertragung erlauben. Doppelstromschienensysteme umfassen zwei in ihrer geometrischen Form identische Stromschienen, welche übereinander deckungsgleich und in einem sehr geringen Abstand zueinander angeordnet sind. Die Stromschienen sind jeweils zueinander elektrisch isoliert. Durch diese Anordnung der Stromschienen mit einem geringen Abstand zueinander wird das elektromagnetische Feld zwischen den beiden Stromschienen abgeschwächt oder sogar ausgelöscht, so dass die elektromagnetische Verträglichkeit im Vergleich zu einer einzelnen Stromschiene stark erhöht ist und die elektromagnetischen Störungen, verursacht durch die Doppelstromschiene, möglichst gering und energetisch schwach gehalten werden. Beispielsweise kann die Doppelstromschiene eingesetzt werden, um die elektrische Energie einer Fahrzeugbatterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs an den Elektromotor des elektrisch betriebenen Fahrzeugs zu übertragen. Trotz der übertragenen hohen Ströme und Spannungen führt dies im Falle der Doppelstromschiene jedoch nicht zu einer erhöhten elektromagnetischen Belastung der Insassen oder von elektrischen Geräten im Fahrzeuginnenraum.
-
Stand der Technik
-
Aufgrund der stetig steigenden Anforderungen an die Bauraumgröße in Fahrzeugen, sollte die Doppelstromschiene platzsparend in einem Fahrzeug angeordnet werden. Mittels zahlreicher formgebender Verfahren können in die Stromschienen Biegungen und Windungen eingebracht werden, damit sich die Doppelstromschiene optimal an eine Fahrzeugkarosserie anpasst und somit platzsparend im Fahrzeug angeordnet ist. Ebenfalls ist es wichtig, dass die Doppelstromschiene Vibrationseinträge, welche beispielsweise durch an die Doppelstromschiene angebundene elektrische Komponenten auf die Doppelstromschiene eintragen, dämpfen kann.
-
Die Druckschrift
DE 10 2011 004 229 A1 beschreibt eine Dehnungsvorrichtung für Stromschienen, die eine Stromschiene mit starrem Profil und eine leitfähige Dehnungsschiene enthält, welche stromleitend in Reihe zur Stromschiene angeordnet ist, wobei die Stromschiene und die Dehnungsschiene in einem Überlappungsbereich flächig gegeneinander gepresst sind.
-
Die Druckschrift
DE 20 2010 008 274 U1 bezieht sich auf eine elektrische Verbindung zwischen zwei Busbars aus ebenen Leitern und einer zwischen den Leitern angeordneten Isolationsschicht an parallel zueinander verlaufenden Längskanten der beiden Busbars.
-
Die Druckschrift
US 10 285 301 B1 betrifft die Leistungsverteilung auf ein Informationshandhabungssystem und die Sammelschienenleistungsverteilung zwischen Gehäusen eines modularen Verteilungszentrums.
-
Beschreibung der Erfindung
-
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine vereinfachte Doppelstromschiene bereitzustellen, welche Bewegungen und Vibrationseinträge ausgleichen kann.
-
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
-
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Doppelstromschiene umfassend eine erste Stromschiene und eine zweite Stromschiene, welche voneinander elektrisch isoliert sind und übereinander angeordnet sind, wobei die erste Stromschiene und die zweite Stromschiene in einem Bereich abisoliert sind und in dem abisolierten Bereich anstelle der ersten Stromschiene und der zweiten Stromschiene ein flexibles elektrisches Leitungselement angeordnet ist, wobei das flexible elektrische Leitungselement eingerichtet ist, elektrischen Strom in der Doppelstromschiene zu führen und das flexible elektrische Leitungselement an die geometrischen Abmessungen der Doppelstromschiene angepasst ist.
-
Durch die Einbringung des flexiblen elektrischen Leitungselements zwischen Teilstücken der den ansonsten durchgängig starren Doppelstromschiene, wobei das flexible Leistungselement zwischen die erste und die zweite Stromschiene erfindungsgemäß anordbar ist, wird die Flexibilität und Formbarkeit der Doppelstromschiene im Bauraum des Fahrzeugs im Vergleich zu einer durchgängig starren Doppelstromschiene wesentlich erhöht.
-
Die erste Stromschiene bildet gemeinsam mit der zweiten Stromschiene die Doppelstromschiene. Die erste Stromschiene und die zweite Stromschiene können als elektrisch leitfähige Flachleiterschienen ausgebildet sein. Die erste Stromschiene und die zweite Stromschiene umfassen jeweils eine elektrische Isolierung. Die Isolierung kann aus Kunststoff bestehen. Als Isolierung können beispielsweise mittels einem Spritzgussverfahren zwei Halbschalen gefertigt werden, welche dann auf die jeweilige Stromschiene aufgesteckt wird. Alternativ kann die Isolierung als Hohlprofil mittels des Extrudierens hergestellt und anschließend kann die erste Stromschiene oder die zweite Stromschiene in das Hohlprofil eingeschoben werden
-
Die Doppelstromschiene kann zum Führen von elektrischer Energie in einem Hochvoltsystem, beispielsweise in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug dienen. Beispielsweise kann die Doppelstromschiene an eine Fahrzeugbatterie des elektrisch betriebenen Fahrzeugs angebunden sein und zum Schnellladen der Fahrzeugbatterie verwendet werden; insbesondere für den Fall, dass die Batterie mit hohen elektrischen Strömen geladen wird. Die Doppelstromschiene kann insbesondere zum Führen von elektrischen Strömen bis 1500 Ampere verwendet werden.
-
Das flexible elektrische Leitungselement ist an der ersten Stromschiene und an der zweiten Stromschiene befestigt und dient zur Überbrückung eines Bereichs der Doppelstromschiene. Um das flexible elektrische Leitungselement an der ersten Stromschiene und an der zweiten Stromschiene zu befestigen, müssen die erste Stromschiene und die zweite Stromschiene in einen abisolierten Bereich, in welchem das flexible elektrische Leitungselement befestigt wird, abisoliert sein. Das heißt, dass die elektrische Isolierung der ersten Stromschiene und die Isolierung der zweiten Stromschiene in den abisolierten Bereichen entfernt ist. Anschließend kann beispielsweise das flexible elektrische Leitungselement mittels Ultraschall-Schweißen stoffschlüssig an den abisolierten Bereichen befestigt werden. Die abisolierten Bereiche können nach dem Befestigen des flexiblen elektrischen Leitungselements wieder mittels einem Isolierelement isoliert werden. Beispielsweise kann eine Kunststoffkappe auf die abisolierten Bereiche aufgeschoben und befestigt werden, sodass hier sowohl ein Berührschutz als auch eine vollständige elektrische Isolierung in den abisolierten Bereichen der Befestigung der ersten Stromschiene und der zweiten Stromschiene mit dem flexiblen elektrischen Leitungselements gegeben ist.
-
Das flexible elektrische Leitungselement weist die geometrischen Abmessungen der Doppelstromschiene auf; insbesondere korrespondiert die Breite des flexiblen elektrischen Leitungselements mit der Breite der Doppelstromschiene.
-
Durch das flexible elektrische Leitungselement können Längen- und Lageänderungen der Doppelstromschiene ausgeglichen werden. Ebenfalls ist es mittels des flexiblen elektrischen Leitungselements möglich, Vibrationseinträge der Doppelstromschiene zu bedämpfen. Das flexible elektrischen Leitungselement verleiht der Doppelstromschiene eine Flexibilität im Hinblick auf alle drei Raumachsen, wobei diese Flexibilität des flexiblen elektrischen Leitungselements zur Dämpfung von Vibrationen verwendbar ist. Eine ansonsten herkömmliche starre Doppelstromschiene kann mithilfe des flexiblen elektrischen Leitungselements auch in Bauräumen angeordnet werden, welche gebogene Flächen und spitze Winkel umfasst.
-
In einer Ausführungsform umfasst das flexible elektrische Leitungselement eine Vielzahl von elektrischen Einzelleitungen. Die elektrischen Einzelleitungen können zu einem Bündel zusammengefasst sein. Es ist vorteilhaft, wenn die elektrischen Einzelleitungen dasselbe elektrische Potential umfassen, sodass kein elektrisches Feld zwischen den elektrischen Einzelleitungen besteht. Die elektrischen Einzelleitungen sind derart als das flexible elektrischen Leitungselement angeordnet, dass das flexible elektrische Leitungselement an die geometrischen Abmessungen, das heißt an die Größe und Form, der Doppelstromschiene angepasst ist. Die elektrischen Einzelleitungen sind durch eine Isolierung, welche um die einzelnen Einzelleitungen angeordnet ist, voneinander elektrisch isoliert.
-
Die Anzahl der elektrischen Einzelleitungen des flexiblen elektrischen Leitungselements sollte so gewählt sein, dass das flexible elektrischen Leitungselement die erforderliche Stromtragfähigkeit der Doppelstromschiene aufweist.
-
Die Querschnitte der elektrischen Einzelleitungen des flexiblen elektrischen Leitungselements können beliebig gewählt werden.
-
In einer Ausführungsform sind die elektrischen Einzelleitungen des flexiblen elektrischen Leitungselements bezüglich der Mittelachse des flexiblen elektrischen Leitungselements symmetrisch zueinander angeordnet. Als Mittelachse ist die zwischen der flächig aneinander liegenden ersten Stromschiene und zweiten Stromschiene mittig liegende Achse definiert.
-
In einer Ausführungsform sind die elektrischen Einzelleitungen zueinander asymmetrisch bezüglich der Mittelachse des flexiblen elektrischen Leitungselements angeordnet. Dadurch können die Abstände zwischen den elektrischen Einzelleitungen minimiert werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, da dadurch mehrere elektrische Einzelleitungen mit einem geringen Querschnitt verwendet werden können. Dadurch kann das flexible elektrische Leitungselement mit einer höheren Flexibilität ausgestaltet werden und sich dadurch besser an Lageänderungen der Doppelstromschiene anpassen.
-
In einer Ausführungsform werden die elektrischen Einzelleitungen des flexiblen elektrischen Leitungselements mittels Befestigungselementen in ihrer Position gehalten, sodass sich eine Form des flexiblen elektrischen Leitungselements nicht verändert. Beispielsweise können Clips als Befestigungselemente verwendet werden. Die elektrischen Einzelleitungen des flexiblen elektrischen Leitungselements können in den geometrischen Abmessungen der Doppelschiene angeordnet werden und derart über die Befestigungselemente befestigt werden, dass sie ihrer Position gehalten werden. Beispielsweise können modulare Clipselemente als Befestigungselemente verwendet werden, in welche die elektrischen Einzelleitungen eingeclipst werden. Die Befestigungselemente können zum Beispiel mittels einem Spritzgussverfahren hergestellt werden. Die Befestigungselemente können federnd ausgebildet sein, sodass sich die Befestigungselemente an eine Bewegung der elektrischen Einzelleitungen des flexiblen elektrischen Leitungselements anpassen.
-
In einer Ausführungsform ist das flexible elektrische Leitungselement stoffschlüssig an die erste Stromschiene und an die zweite Stromschiene angebracht. Beispielsweise kann das flexible elektrische Leitungselement an die erste Stromschiene und an die zweite Stromschiene angeschweißt sein. Beispielsweise kann in den abisolierten Bereichen, in dem das flexible elektrische Leitungselement an die erste Stromschiene und an die zweite Stromschiene angebracht ist zusätzlich ein Berührschutz angeordnet sein. Der Berührschütz ist elektrisch isolierend und kann in den abisolierten Bereichen aufgesteckt sein. Beispielsweise kann der Berührschutz alternativ um die abisolierten Bereiche mit angeordnetem flexiblen elektrischen Leitungselement gewickelt sein. Der Berührschutz kann ein Kunststoffelement sein, welches mittels Spritzgusses hergestellt werden kann.
-
In einer Ausführungsform umfasst das flexible elektrische Leitungselement ein Verbindungselement, mit welchem das flexible elektrische Leitungselement an die erste Stromschiene und an die zweite Stromschiene anbringbar ist. Beispielsweise kann das Verbindungselement ein Trägerelement sein, welcher stoffschlüssig mit der ersten Stromschiene und der zweiten Stromschiene verbunden ist. Das Verbindungselement kann beispielsweise mittels Laserschweißen an der ersten Stromschiene und an der zweiten Stromschiene befestigt sein.
-
Auf dem Verbindungselement können die Befestigungselemente, beispielsweise die Clipselemente, befestigt sein. Beispielsweise können die Befestigungselemente auf dem Verbindungselement angeklebt sein. Die elektrischen Einzelleitungen des flexiblen elektrischen Leitungselements können so einfach in die Clipselemente eingeclipst werden. Das Verbindungselement sollte möglichst stabil ausgestaltet sein, damit die Befestigung der elektrischen Einzelleitungen auch bei Bewegung der elektrischen Einzelleitungen gewährleistet ist.
-
In einer Ausführungsform ist in dem abisolierten Bereich ein erstes flexibles elektrisches Leitungselement und ein zweites flexibles elektrisches Leitungselement angebracht, wobei das erste flexible elektrische Leitungselement mit der ersten Stromschiene stoffschlüssig verbunden ist und das zweite flexible elektrische Leitungselement mit der zweiten Stromschiene stoffschlüssig verbunden ist. Dabei sollte der Abstand zwischen dem ersten flexiblen elektrischen Leitungselement und dem zweiten flexiblen elektrischen Leitungselement so gering wie möglich gehalten werden, sodass das elektrische Feld zwischen dem ersten flexiblen elektrischen Leitungselement und dem zweiten flexiblen elektrischen Leitungselement klein und energetisch schwach gehalten wird.
-
In einer Ausführungsform ist der Abstand zwischen dem ersten flexiblen elektrischen Leitungselement und dem zweiten flexiblen elektrischen Leitungselement vorbestimmt, sodass ein elektromagnetisches Feld zwischen dem ersten flexiblen elektrischen Leitungselement und dem zweiten flexiblen elektrischen Leitungselement geringgehalten ist.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung können sich aus der nachfolgenden Beschreibung möglicher Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung ergeben.
-
Figurenliste
-
Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Draufsicht der Doppelstromschiene gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine Schnittdarstellung der Doppelstromschiene gemäß dem Ausführungsbeispiel und
- 3 eine perspektivische Darstellung der Doppelstromschiene gemäß dem Ausführungsbeispiel.
-
Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Die 1 zeigt eine Draufsicht eine Doppelstromschiene 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Doppelstromschiene 100 umfasst einen ersten Teilbereich 107 und einen zweiten Teilbereich 108. Jeder der Teilbereiche 107, 108 umfasst jeweils eine erste Stromschiene 101 und eine zweite Stromschiene 102. Die erste Stromschiene 101 und die zweite Stromschiene 102 umfassen jeweils eine elektrische Isolierung. Die erste Stromschiene 101 und die zweite Stromschiene 102 sind in einer Längsrichtung zueinander flächig aneinander liegend angeordnet. In einem dritten Teilbereich 109 der Doppelstromschiene 100 sind die erste Stromschiene 101 und die zweite Stromschiene 102 unterbrochen und die Doppelstromschiene 100 ist in diesem Bereich durch ein flexibles Leitungselement 104 ersetzt. Das flexible elektrische Leitungselement 104 umfasst elektrische Einzelleitungen 104a, 104b, 104c. Die elektrischen Einzelleitungen 104a, 104b, 104c sind an die erste Stromschiene 101 und die zweite Stromschiene 102 stoffschlüssig befestigt. In diesem abisolierten Bereich 105 der Befestigung ist die erste Stromschiene 101 und die zweite Stromschiene 102 von der Isolierung befreit.
-
Die 2 zeigt eine Schnittdarstellung der Doppelstromschiene 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel. Aus der 2 wird ersichtlich, dass das flexible elektrische Leitungselement 104 den geometrischen Abmessungen, insbesondere der Form, der Doppelstromscheine 100 entspricht. Dafür sind die elektrischen Einzelleitungen 104a, 104b, 104c des flexiblen elektrischen Leitungselements 104 möglichst nah aneinander angeordnet. Je nach Stromtragfähigkeit und Querschnitte der elektrischen Einzelleitungen 104a, 104b, 104c kann die Anzahl der elektrischen Einzelleitungen 104a, 104b, 104c je flexiblen elektrischen Leitungselements 104 variieren.
-
Die 3 zeigt eine perspektivische Darstellung der Doppelstromschiene 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel. Dabei ist das flexible elektrische Leitungselement 104 an der ersten Stromschiene 101 befestigt. Ein weiteres flexibles elektrisches Leitungselement 106 ist an der zweiten Stromschiene 102 befestigt. Das flexible elektrische Leitungselement 104 und das weitere flexible elektrische Leitungselement 106 sind in einem sehr geringen Abstand zueinander angeordnet. Dadurch wird erreicht, dass zwischen dem flexiblen elektrischen Leitungselement 104 und dem weiteren flexiblen elektrischen Leitungselement 106 die jeweiligen elektrischen Felder sich gegenseitig minimieren oder sogar auslöschen und damit die von der Doppelstromschiene 100 abgestrahlten elektrischen Störungen gegenüber einer herkömmlichen Doppelschiene stark reduziert sind.
-
Mittels des flexiblen elektrischen Leitungselements 104 lässt sich die Doppelstromschiene 100 gut an verwinkelte Bauräume anpassen. Beispielsweise kann die Doppelstromschiene 100 durch das flexible elektrische Leitungselement 104 auch an krummen und schrägen Flächen und spitzen Winkeln verlegt werden. Das flexible elektrische Leitungselement 104 kann ebenfalls Vibrationseinträge, welche auf die Doppelstromschiene 100 wirken, ausgleichen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Doppelstromschiene
- 101
- erste Stromschiene
- 102
- zweite Stromschiene
- 104
- flexibles elektrisches Leitungselement
- 104a, 104b, 104c
- elektrische Einzelleitungen
- 105
- abisolierter Bereich
- 106
- weiteres flexibles elektrisches Leitungselement
- 107
- erster Teilbereich
- 108
- zweiter Teilbereich
- 109
- dritter Teilbereich
