母线制造技术

本发明专利技术涉及一种具有外护套(12)的母线(10)，外护套包围至少一个腔(13)，相变材料位于该腔中。在根据本发明专利技术的母线(10)中，母线(10)允许使用简单而紧凑的结构进行有效冷却，腔(13)包含金属泡沫(14)，其中在金属泡沫(14)内形成的孔隙度至少部分地填充有相变材料。内形成的孔隙度至少部分地填充有相变材料。内形成的孔隙度至少部分地填充有相变材料。

【技术实现步骤摘要】
母线


[0001]本专利技术涉及一种具有外护套的母线，外护套包围至少一个腔，相变材料位于该腔中。

技术介绍

[0002]本专利技术涉及电动领域，特别是充电路径和电池中的连接，例如电动机动车辆的引出或引入电缆和电池单元连接器。为了减少包含在这些车辆中的电池的充电时间，特别是在高电流充电(也称为高功率充电(HPC))的情况下，目的是避免由电流加热触发的充电电流功率的降额。这种高功率充电需要从电源(例如充电站)到用户(即车辆的电池)的不断增加的电流。因此，导电部件暴露于超过500A的电流，这导致载流部件的电阻加热。
[0003]为了减少对从充电接触元件延伸到或进入机动车辆电池的电流传导路径及其周围的可能加热损害，可以增大相应部件的横截面，以便减少电流密度和由此引起的热量产生。然而，这直接导致重量增加，需要更多的空间和部件成本。为了散发产生的热量，可能还需要使用额外的有源冷却系统，尽管这些系统具有类似的缺点。
[0004]用于冷却机动车辆电池的电池单元的冷却装置是已知的。在这种情况下，冷却装置被配置为在用于电连接电池单元的电极的母线中具有相变材料(PCM)的母线布置。封闭通道集成到母线中，该封闭通道沿母线纵向延伸并包含相变材料，当超过相变材料进行相变的特定相变温度时，该相变材料适于从母线中提取热量。
[0005]当达到相变温度时，母线的进一步加热被延迟，因为产生的热量被转移到相变材料中并被其吸收以进行相变。因此，热量可以从母线散发出来，母线的温度升高可以被停止或延迟。
[0006]然而，除非母线尺寸更大，否则这种结构在不会大幅降低母线可传输的电流的情况下，限制了可以集成到母线中的相变材料的量。
[0007]本专利技术的基本问题是提供一种母线，其允许以简单和紧凑的结构进行有效冷却，而不减少在相同几何横截面中传输的电流量。

技术实现思路

[0008]为了解决这个问题，本专利技术提供了一种具有权利要求1的特征的母线。
[0009]在此情况中，母线表示优选但不限于由导电材料制成的刚性部件，该刚性部件用作电路的部件，并且因此能够在电源和负载之间进行连接。因此，根据本专利技术的母线也可以被配置为模块化连接器，或者被设置有至少一个螺钉连接件或连接凸耳，以用于连接到电流传导路径的相邻部分。根据本专利技术的母线可以安装在从车辆的充电接触元件到电池的电流传导路径或电池内的电流传导路径中，例如以电连接不同的电池单元或模块。通常，母线是细长体，其长度通常显著大于其直径或等效直径。虽然母线通常是直的，但它也可以是弯曲或成角度的，优选为钝角。应理解，母线还可具有更柔性的部分或元件，或以诸如编织带或织物带等方式形成，以改善母线在期望的安装空间中的安装。
[0010]母线的横截面优选沿着母线的整个长度均匀地配置并且可以具有任何几何形状；然而，母线的横截面的形状优选为矩形、方形、圆形或椭圆形。
[0011]此外，母线具有外护套，外护套包围沿母线纵向延伸的至少一个腔，该腔不一定但优选地沿母线的整个长度延伸。优选地，外护套具有前端面和/或后端面，前端面和/或后端面各自垂直于母线的长度布置并且向外终止腔。腔通常由外护套完全包围。
[0012]优选地，根据本专利技术所述的母线的前端面和后端面设置有末端凸耳或固体压制端部区域，末端凸耳或固体压制端部区域设置有Sn或Sn合金、Ag或Ag合金、Ni或Ni合金的特殊表面涂层，该涂层具有可能的中间层或粘附促进剂或表面结构。例如，通过螺纹连接或US焊接与充电入口或电池或电池单元进行接触。外护套可以通过诸如挤压的制造工艺制造成均匀部件，然而也可以通过例如焊接或钎焊来连接单独的片或板以形成母线，每个片或板形成外部圆周表面的部分区域。外护套也可以由编织带或织物带或由几个编织带或织物带的连接组成。例如也可由塑料形成的外护套可以收缩管制成或通过挤压制成。此外，外护套的与腔接触的内表面可通过技术上惯用的镀锡方法设置有锡层。
[0013]外护套通常至少部分地由导电金属合金组成，例如铜基或铝基的合金。应当理解，这包括使用商业上和技术上纯的铝或铜材料。特别是，在材料由铜制成的情况下，如果不能完全避免，优选减少合金元素的添加。合金元素，例如氧、磷、硅、锂、镁、硼、锡、铬、锆和/或铁可以存在于所选材料中，但是优选低于3wt％。可用于外护套的铜合金包括例如C10200、C11000、C12200、C10100等。就铝基材料而言，可以优先使用纯铝合金、具有99.99wt％铝纯度的超纯铝、具有镁和硅的合金或具有锆的合金。可能的合金是A1050、AW 5743、A1350、AW6101等。
[0014]外护套的壁厚，其优选在整个母线上保持恒定，可以根据所需重量、空间要求和/或母线的必要载流能力来定制和选择。外护套的壁厚优选为至少1mm，优选在1mm至3mm之间，并且优选不超过4mm。此外，当从母线的横截面观察时，外护套具有优选至少20％、更优选35％和最优选50％的面积分数，其中剩余面积分数由腔确定。不建议让外护套的面积分数增加到70％以上，优选地不建议让外护套的面积分数增加到60％以上。
[0015]根据本专利技术的母线的腔包含至少一种金属泡沫。作为金属泡沫的固有特征的金属泡沫的孔隙度至少部分地填充有相变材料。
[0016]金属泡沫由导电和导热材料组成，优选地包括优选为铜基或铝基的金属材料。这可以包括技术上纯的铝和铜合金，也可以包括优选反映前述外护套的化学成分的合金。由于金属泡沫的制造工艺，在其成分中可能存在诸如Al2O3、Mg
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氧化物、Ca
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氧化物、Ti
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氢化物、SiC颗粒的夹杂物。在本专利技术的优选实施例中，金属泡沫具有与周围的外护套相同的化学成分。在另一优选实施例中，外护套由铜或铜合金组成，而金属泡沫由铝或铝合金组成。在另一优选实施例中，外护套由铝或铝合金组成，而金属泡沫由铜或铜合金组成。
[0017]金属泡沫可以通过多种方法制造。在粉末冶金方法中，例如，金属粉末均匀地与推进剂粉末(propellant powder)混合，例如氢化物，如氢化钛，并压实成前体材料。这可以通过粉末压块的单轴或等静压、粉末挤压、共形挤压或触变铸造来实现。随后，如果需要，起始材料可以使用成型方法被进一步处理或例如通过铣削加工。然后将前体材料加热至等于或高于金属粉末的熔化温度的温度。在此加热期间，推进剂释放气体，从而导致熔融金属的膨胀和孔隙形成，从而导致金属泡沫的产生。一旦达到最大泡沫膨胀，系统或金属泡沫被冷
却，从而转移到固相。
[0018]该工艺可以在合适的模具中进行，使得膨胀的金属泡沫呈现模具的内部轮廓。例如，可以将前体材料引入优选被挤出的外护套中，使得发泡过程直接发生在外护套内。这样，母线可以制造为相对于外护套和金属泡沫的均匀部件。应理解，在用作机动车辆中的导电部件之前，以这种方式制造的母线可以经历进一步的处理步骤，例如弯曲、压制或切割。
[0019]也可以在冷却后从模具中移除近终形金属泡沫部件，并在必要时通过机加工方法进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种母线(10)，具有外护套(12)，所述外护套包围至少一个腔(13)，相变材料位于所述腔(13)中，其特征在于，所述腔(13)包含金属泡沫(14)，其中在所述金属泡沫(14)内形成的孔隙度至少部分地被所述相变材料填充。2.根据权利要求1所述的母线(10)，其特征在于，所述金属泡沫(14)连接到所述外护套(12)。3.根据权利要求1或2所述的母线(10)，其特征在于，所述外护套(12)具有至少1mm的壁厚(16)。4.根据前述权利要求中任一项所述的母线(10)，其特征在于，所述金属泡沫(14)的孔隙度的至少60％、优选至少80％、优选至少98％填充有所述相变材料。5.根据前述权利要求中任一项所述的母线(10)，其特征在于，所述金属泡沫(14)的孔隙度有至少30％为开孔，优选至少50％为开孔。6.根据前述权利要求中任一项所述的母线(10)，其特征在于，所述金属泡沫(14)的最小孔隙度为10PPI，优选至少20PPI并且特别优选至少30PPI。7.根据前述权利要求中任一项所述的母线(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：泰连德国有限公司，
类型：发明
国别省市：