机动车高压车载电网中的高压部件及保护方法、机动车

摘要

本发明涉及一种用于布置在机动车(10)的高压车载电网(16)中的高压部件(18、20、22、24、26、28)，该高压部件具有壳体(30)和保护罩(32)，该保护罩至少局部地包围壳体(30)。保护罩(32)包括具有高抗拉强度纤维的纺织的表面组织。保护罩(32)具有其他的表面组织，该其他的表面组织与纺织的表面组织连接。该其他的表面组织具有热塑性材料，该热塑性材料能在加热状态下扩展。在热塑性材料的扩展并冷却的状态下，通过对该热塑性材料施加热量能导致该热塑性材料收缩。本发明还涉及一种具有至少一个这种高压部件(18、20、22、24、26、28)的机动车(10)和一种用于保护高压部件(18、20、22、24、26、28)的方法。

权利要求

1.一种用于布置在机动车(10)的高压车载电网(16)中的高压部件，该高压部件具有壳体(30)和保护罩(32)，该保护罩至少局部地包围壳体(30)，其中保护罩(32)包括纺织的表面组织(36)，该纺织的表面组织具有高抗拉强度纤维(38)，其特征在于，

保护罩(32)具有其他的表面组织(40)，该其他的表面组织与纺织的表面组织(36)接合，其中该其他的表面组织(40)具有热塑性材料，该热塑性材料能在加热状态下扩展，其中在热塑性材料的扩展后的和冷却的状态下，通过对该热塑性材料施加热量能导致该热塑性材料收缩。

2.根据权利要求1所述的高压部件，

其特征在于，

保护罩(32)具有由于对热塑性材料施加热量而处于收缩状态的所述其他的表面组织(40)。

3.根据权利要求1或2所述的高压部件，

其特征在于，

纺织的表面组织(36)布置在保护罩(32)的面向壳体(30)的一侧(42)，所述其他的表面组织(40)布置在保护罩(32)的背离壳体(30)的一侧(44)。

4.根据权利要求1或2所述的高压部件，

其特征在于，

所述其他的表面组织(40)通过压紧在纺织的表面组织(36)上和/或通过压入纺织的表面组织(36)中而与纺织的表面组织(36)接合。

5.根据权利要求1或2所述的高压部件，

其特征在于，

通过在纺织的表面组织(36)上喷涂和/或印刷用于形成所述其他的表面组织(40)的能流动的介质而使所述其他的表面组织(40)与纺织的表面组织(36)接合。

6.根据权利要求1或2所述的高压部件，

其特征在于，

通过对贴合在纺织的表面组织(36)上的所述其他的表面组织(40)施加压力和热量而使所述其他的表面组织(40)与纺织的表面组织(36)接合。

7.根据权利要求1或2所述的高压部件，

其特征在于，

高压部件被设计作为：

-变换器装置(22、26、28)或

-用于安装在机动车(10)中的充电设备(18、20)，该充电设备用于为机动车(10)的高压电池(12)充电，或-分电器装置(24)，该分电器装置被设计用于将可由机动车(10)的高压电池(12)提供的电能分配至机动车(10)的各相应的电动机。

8.一种具有至少一个根据权利要求1-7中任一项所述的高压部件的机动车，其中该至少一个高压部件布置在机动车(10)的高压车载电网(16)中，借助于机动车(10)的至少一个高压电池(12)向该高压车载电网中输入电能，利用该电能能够加载机动车(10)的至少一个被设计用于使机动车(10)移动的电动机。

9.根据权利要求8所述的机动车

其特征在于，

所述至少一个高压电池(12)和/或至少一个高压电池(12)的至少一个部件(14)至少局部地被保护罩包围，该保护罩被设计得与至少一个高压部件的保护罩(32)相同。

10.一种用于保护机动车(10)的高压车载电网(16)的高压部件的方法，其中高压部件的壳体(30)设有保护罩(32)，该保护罩至少局部地包围壳体(30)，其中保护罩(32)包括纺织的表面组织(36)，该纺织的表面组织具有高抗拉强度的纤维(38)，其特征在于，

保护罩(32)具有其他的表面组织(40)，该其他的表面组织与纺织的表面组织(36)相接合，其中该其他的表面组织(40)具有能在加热的状态下扩展的热塑性材料，其中在热塑性材料处于扩展后和冷却的状态下为高压部件的壳体(30)提供所述其他的表面组织(40)，随后通过对该热塑性材料施加热量造成该热塑性材料收缩。

说明书

机动车高压车载电网中的高压部件及保护方法、机动车

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于布置在机动车的高压车载电网中的高压部件，该高压部件具有壳体和保护罩，该保护罩至少局部地包围壳体。保护罩包括具有高抗拉强度纤维的纺织的表面组织/面料 本发明还涉及一种包括至少一个这种高压部件的机动车和一种用于保护高压部件的方法。

背景技术

[0002] 文献DE 198 38 422 A1说明了一种具有壳体的高功率半导体模块，该壳体包围半导体元件。为了防止在模块爆炸时飞散碎片，模块具有保护罩，该保护罩包围壳体并例如由凯夫拉制成。

[0003] 在机动车中，受到强载荷的管道、例如高压车载电网的线路或冷却水软管特别设有由芳族聚酰胺织物制成的罩皮以用于防止磨损，它们例如可是以商品名凯夫拉(Kevlar)或特瓦纶(Twaron)购得的芳族聚酰胺织物。

[0004] 类似地，在设计为具有高压车载电网的电动车辆或混合动力车辆的机动车中，可以通过将相应的高压部件布置在由芳族聚酰胺织物制成的保护罩中提供对高压部件的保护。这可以提供，在配备了高压车载电网的机动车发生事故时，尽管高压部件的壳体爆裂或裂开，高压部件的带电压的部分仍受到保护。按照包袋方式套装在高压部件上并随后封口(例如通过借助于按扣、借助于尼龙搭扣等产生的至少一个连接缝)的芳族聚酰胺织物的作用是，使得不能接触高压部件的任何带电压的部件。但是为了能将这种由芳族聚酰胺织物制成的罩皮或保护罩套装在高压部件上，保护罩必须是足够大的。

[0005] 这特别适合的情况是，高压部件具有连接接口，例如插接连接件、插座、用于冷却水管道的连接接口等。但是高压部件的操作和其在机动车中的安装以及在机动车的高压车载电网中的集成被证明是困难的。因此过大的保护罩仅局部地施加在高压部件的壳体上。此外由于在保护罩与壳体之间的间距而使得污物可以进入到保护罩与壳体之间的间隙中。
另外还可以积存湿气，从而形成潮湿环境。这特别是对于高压部件的密封产生不利影响。

发明内容

[0006] 因此本发明的目的是，提供一种开头所述类型的更好得到保护的高压部件、一种具有这种高压部件的机动车和一种用于保护高压部件的更好的方法。

[0007] 上述目的通过具有权利要求1的特征的高压部件、具有权利要求8的特征的机动车和具有权利要求10的特征的方法实现。具有本发明的改进方案的有利的设计方案在从属权利要求中说明。

[0008] 根据本发明的高压部件被设计用于布置在机动车的高压车载电网中并包括壳体和保护罩。保护罩至少局部地包围壳体。保护罩包括纺织的表面组织，该纺织的表面组织具有高抗拉强度的纤维。保护罩还具有与纺织的表面组织连接/接合的其他的表面组织。该其他的表面组织包括热塑性材料，该热塑性材料在加热状态下可以扩展。在热塑性材料扩展后的和冷却的状态下，通过对该热塑性材料施加热量可以使该热塑性材料收缩。这种热塑性材料或热塑性塑料材料也被用于制造所谓的热缩塑性套管，该热缩塑性套管例如用于包覆电导线的部分区域。这种热缩塑性套管在热的状态下扩展。然后使该热缩塑性套管冷却，该热缩塑性套管保持在其扩展后的状态下。在这种扩展后的状态下，热缩塑性套管被推到要以这种套管材料覆层的部位上。随后加热该热缩塑性套管，该热缩塑性套管收缩。由此该套管紧密地贴合在要以套管覆层的部位上。

[0009] 在使用热塑性材料或热缩塑性套管材料用于所述其他表面组织时也使用相同的性能。即，当热塑性材料处于扩展的状态时，包括具有热塑性材料的其他表面组织的保护罩可以特别简单地被用于包围或包覆高压部件的壳体。随后，通过对保护罩施加热量可以使保护罩缩小或收缩，从而该保护罩可以特别紧密地贴合在壳体上。热塑性塑料材料可以借助于热风鼓风机被施加热量。附加或另选地，为了使热塑性材料收缩，高压部件的以保护罩覆层的壳体被放入烤炉中。

[0010] 由于保护罩既包括具有高抗拉强度的纤维的纺织的表面组织，还包括由热塑性材料制成的或包括热塑性材料的其他表面组织，因此使高压部件受到更好的保护。因此具有高抗拉强度纤维的纺织的表面组织一方面用于，即使在壳体裂开或爆裂的情况下也不能接触到高压部件内部的处于高压车载电网的电压下的部件。另一方面，保护罩至少局部地特别紧密地贴合在壳体上。这在将高压部件布置在机动车的高压车载电网中时，使高压部件易于操作或处理。因为通过热塑性材料的收缩可以实现，使得保护罩象第二层皮肤那样包围壳体。

[0011] 特别是还可以进一步避免，污物到达壳体与保护罩之间。这样也在防污染方面更好地保护高压部件。

[0012] 另外还避免了，当高压部件安装在机动车的发动机舱或机动车的底部区域中时，由于行驶风的作用而使保护罩振动。因此也极大地防止了随着保护罩的这种运动引起的噪声干扰。

[0013] 由于其他的表面组织的热塑性材料或热塑性塑料材料是电绝缘的，因此保护罩的其他的表面组织还有利于改善高压部件的电绝缘性。在碰撞情况下，即例如在配备有高压部件的机动车与其他机动车碰撞时，或在机动车冲撞物体时，其他的表面组织还防止，从外部接触或使其他的导电部件接触布置在高压部件的壳体中的导电部件。

[0014] 在此，被设置用于布置在机动车的高压车载电网中的如下构件被称为高压部件，该构件在机动车的高压电池的运行中被施加了由高压电池提供的电压。机动车的可反复充电的电蓄能器在此被称为高压电池，该电蓄能器能提供高于60伏特、特别是数百伏特的额定电压。为此在高压电池中通常多个电池单体串联和/或并联地电连接。电池单体可以布置在单个的电池模块中，其中电池模块可以借助于模块连接件导电连接。

[0015] 作为纺织的表面组织的高抗拉强度的纤维，可以例如使用芳族聚酰胺纤维和/或其他纤维、特别是塑料纤维，例如被用于制造防弹背心、登山运动的绳索或带子、防割的防护服等的塑料纤维。附加或另选于芳族聚酰胺纤维，在纺织的表面组织中也可以使用例如产品名为柴隆(Zylon)的由聚对苯撑-2,6-苯并双噁唑(Poly(p-phenylen-2,6-benzobisoxazol)(PPBO)) 制成的合成纤维或产品名为迪尼玛(Dyneema)的纤维。上述合成纤维是基于具有超高分子量的聚乙烯(OHMW-PE)制成。在纺织的表面组织中存在的、高抗拉强度的纤维的优异之处特别是，相比于相同厚度的钢纤维具有更高的抗拉强度和/或更大的撕裂长度。

[0016] 纺织的表面组织可以被设计成面式的纺织物、机织物、针织物、编织物、无纺布等。

[0017] 保护罩优选还具有所述其他的表面组织，该其他的表面组织由于对热塑性材料施加了热量而处于收缩状态。即，保护罩可特别紧密地贴合在高压部件的壳体上。这特别适用于保护罩完全包围壳体的情况。

[0018] 另外的优点是，纺织的表面组织布置在保护罩的面向壳体的一侧，所述其他的表面组织布置在保护罩的背离壳体的一侧。因此，由于对热塑性材料施加热而在使所述其他的表面组织收缩同时也使得纺织的表面组织紧密地与壳体贴合。这有利于改善对高压部件的保护。

[0019] 所述其他的表面组织通过压紧在纺织的表面组织上和/或通过压入纺织的表面组织中而与纺织的表面组织接合，这在制造技术方面是特别简单的。由此可以实现两种表面组织彼此的紧密结合，而无需以复杂的方式将由可收缩的、热塑性材料制成的纤维与抗拉纤维进行编制。这两个表面组织可以彼此贴合，随后可以通过施加压力实现压合或压入。这在制造技术方面是特别简单和成本有利的。

[0020] 附加或另选地，可以通过在纺织的表面组织上喷涂和/或印刷用于形成所述其他的表面组织的能流动的介质而使所述其他的表面组织与纺织的表面组织连接。因此一方面可以特别简单实现该其他的表面组织的期望的厚度。特别是可以简单地使该表面组织的厚度与相应的应用情况相协调。另一方面可以通过喷涂或印刷在两种表面组织之间实现特别牢固的连接。

[0021] 但是也可以提出，通过对贴合在纺织的表面组织上的所述其他的表面组织施加压力和热量而使所述其他的表面组织与纺织的表面组织连接。例如所述其他的表面组织可以通过熨烫而与纺织的表面组织连接。

[0022] 通常在高压部件的壳体中布置电子结构元件、特别是功率电子设备的电子结构元件，由此高压车载电网中的高压部件可以满足与高压部件关联的功能。

[0023] 例如，高压部件可以设计为变换器设备、例如DC/DC变换器或DC/AC 变换器，DC/AC变换器也可以被称为脉冲逆变器或换流器。这种脉冲逆变器在机动车的高压车载电网中例如被设置用于，将机动车的高压电池提供的直流电流转换为交变电流，利用该交变电流对机动车的用于使机动车移动的电动机加载。如果变换器装置设计为DC/DC变换器，则可以借助于这种变换器装置将由高压电池提供的电压转换到机动车的其他车载电网、例如12V的车载电网的电压中的电压水平。

[0024] 高压部件可以被设计作为用于安装在机动车中的充电设备，该充电设备用于为机动车的高压电池充电。这种充电设备也被称为车载充电器 (OBC)。在这种高压部件中，例如在机动车碰撞的情况下由保护罩提供的保护也是有利的。

[0025] 高压部件还可以被设计为分电器装置，该分电器装置被设计用于将由机动车的高压电池能够提供的电能分配至机动车的各相应的电动机。这种分电器装置也被称为动力电网分电器(Traktionsnetzverteiler)，这是因为该分电器装置在由高压电池或牵引电池供电的车载电网、即高压车载电网中作为分电器装置或节点起作用。在这种高压部件的情况下，由保护罩提供的保护在壳体爆裂或裂开的情况下也是有利的，以用于防止接触到壳体内部的带电压的部件。

[0026] 根据本发明的机动车具有至少一个根据本发明的高压部件，其中该至少一个高压部件布置在机动车的高压车载电网中。在高压车载电网运行中，该高压车载电网具有高于60伏特的电压，特别是高达数百伏特的电压。

[0027] 优选借助于机动车的至少一个高压电池可以向高压车载电网中输入电能。利用该电能能够加载机动车的至少一个被设计用于使机动车移动的电动机。在设计为混合动力车辆的机动车中，至少一个电动机至少辅助机动车的移动。

[0028] 优选至少一个高压电池和/或至少一个高压电池的至少一个部件至少局部地被保护罩包围，该保护罩被设计得与至少一个高压部件的保护罩相同。整个的高压电池或高压电池的单个电池模块也可以被这种保护罩包覆，电池模块分别具有彼此导电连接的多个电池单体。

[0029] 例如也被称为电池接线盒(BJB)的电池接线箱也可以作为高压的部件受到这种保护罩的保护。在电池接线箱中可以布置部件，例如保险装置、用于绝缘监控的装置、主接触器、预充电接触器、高压电池的接头、机械的断路器等。

[0030] 针对根据本发明的高压部件所说明的优点和优选实施形式也适用于根据本发明的机动车，反之亦然。

[0031] 在根据本发明的用于保护机动车的高压车载电网的高压部件的方法中，为高压部件的壳体提供保护罩。该保护罩至少局部地包围壳体并包括纺织的表面组织，该纺织的表面组织具有高抗拉强度的纤维。保护罩还包括与纺织的表面组织相连接的其他的表面组织。该其他的表面组织包括热塑性材料，该热塑性材料可以在加热状态下扩展。在热塑性材料处于扩展后和冷却状态下为高压部件的壳体提供所述其他的表面组织。随后，通过对热塑性材料施加热量造成该热塑性材料收缩。以这种方式可以使包括纺织的表面组织和其他的表面组织的保护罩有利地、紧密地贴合在高压部件的壳体上。因此为高压部件提供了改善的保护。

[0032] 还可以提出，首先使所述其他的表面组织与纺织的表面组织相连接，然后为高压部件的壳体设置保护罩。

[0033] 另选地可以提出，首先使高压部件的壳体至少局部地被纺织的表面组织包围，随后被具有所述其他的表面组织的罩皮包覆，该其他的表面组织处于扩展和冷却的状态下。然后通过对热塑性材料施加热量而造成所述其他的表面组织的热塑性材料的缩小或收缩。
由此可以实现所述其他的表面组织与纺织的表面组织的连接。特别是可以保证，保护罩的收缩或缩小尤其尽可能不受到纺织的表面组织的妨碍。

[0034] 本发明还包括所述实施形式的特征的组合。

[0035] 本发明还包括根据本发明的方法的改进方案，这些改进方案具有如已结合根据本发明的高压部件或根据本发明的机动车的改进方案所说明的特征。由此，根据本发明的方法的相应的改进方案在此不再赘述。

附图说明

[0036] 下面说明本发明的实施例。其中示出：

[0037] 图1非常示意性地示出机动车，该机动车具有高压电池和布置在机动车的高压车载电网中的高压部件，该高压电池在机动车的电动运行中对高压部件施加电压；

[0038] 图2非常示意性地示出保护罩构造，该保护罩包围相应的高压部件的壳体。

具体实施方式

[0039] 在以下描述的实施例是本发明的优选实施例。在实施例中，实施形式的所述各个部分分别表示本发明的各个、可视为彼此独立的特征，这些特征也可以彼此独立地改进本发明，由此也可以单独地或以与示出的组合不同的组合被视为本发明的组成部分。所述实施形式还可以通过本发明的其它已经说明的特征被加以补充。

[0040] 在附图中功能相同的元件设有相同的附图标记。

[0041] 在图1中强烈示意性地示出机动车10，该机动车可以设计为电动车辆或混合动力车辆。机动车10相应地具有高压电池12，该高压电池也被称为牵引电池，该高压电池在机动车10的以电动方式或由机动车的至少一个 (未示出的)电动机辅助的行驶运行中为电动机提供电能。高压电池12 具有多个在此未详细示出的电池单体，这些电池单体串联和/或并联连接，从而高压电池12可以提供的电压比单个电池单体提供的电压高。通过也被称为电池接线盒的电池接线箱14，高压电池12可以向高压车载电网16中输入电能，该高压车载电网在此仅示意性地示出且未示出电导线等。在高压车载电网16中布置多个高压部件，这些高压部件在高压电池12放电或充电时被施加在高压电池12的接头上的电压加载。

[0042] 作为高压部件的示例，在图1中示出第一充电设备18和第二充电设备 20。这种安装在机动车10中的、用于为高压电池12充电的充电设备被称为车载充电器。作为其他的示例性高压部件，在图1中还示出DC/DC变换器22形式的变换器装置和动力电网分电器24形式的分电器装置。作为示例性的、布置在高压车载电网16中的高压部件，在图1中示出第一脉冲逆变器26和第二脉冲逆变器28形式的其他的变换器装置。这些功率电子的高压部件将由高压电池12提供的直流电流转换为交变电流，通过该交变电流可以加载机动车10的(未示出的)电动机，该电动机在电动的行驶运行中实现或辅助机动车10的移动。

[0043] 各高压部件包括相应的壳体30，在该壳体中布置相应的高压部件的在运行中带电压的构件。在图1中，通过箭头34表明在前进行驶时机动车 10的行驶方向。相应地，在机动车10的正面碰撞中，布置在机动车10的前部区域中的高压部件更容易受到损坏，在尾部冲撞中布置在机动车10 的尾部区域中的高压部件更容易受到损坏。

[0044] 因此在机动车10的事故中不能排除，高压部件中的至少一个的相应壳体30爆裂或裂开。特别是，为了针对这种情况提供额外的保护，高压部件在此具有相应的保护罩32，该保护罩的构造在图2中示意性详细示出。

[0045] 在图2中示意性示出，相应的保护罩32包括纺织的第一表面组织36，该纺织的第一表面组织具有高抗拉强度的纤维38。纤维38可以是例如芳族聚酰胺纤维，相应的纺织的表面组织36可以是芳族聚酰胺织物。该高度抗撕裂的、纺织的表面组织36保证了：即使在壳体30爆裂时，布置在壳体30中的、带电压的构件也不会裸露，因此也不能被触摸到。

[0046] 由于高压部件原则上包括用于电导线、数据线、冷却剂管道等的接头，很难提供由芳族聚酰胺织物制成的、足够大的罩皮，以使得该罩皮能套装在具有接头的壳体30上并尽可能紧密地贴合在壳体30上。如果由芳族聚酰胺织物或类似的纺织的表面组织制成的罩皮或外罩的尺寸大到足够可以覆盖接头，则难以实现芳族聚酰胺织物在壳体30上的紧密贴合。这使得高压部件的操作和高压部件在机动车10中的安装变得困难。而且污物和湿气也可以进入芳族聚酰胺织物与壳体30之间的间隙中。由于提供了在本发明中所使用的保护罩32特别是在很大程度上避免了上述情况。

[0047] 保护罩32还包括其他的表面组织40，该其他的表面组织由热塑性塑料材料制成。这种热塑性塑料材料可以在加热状态下扩展。如果随后使该热塑性塑料材料冷却，则该材料保持其扩展后的形状。如果热塑性材料随后再次被加热，则该热塑性材料收缩。通过对扩展后的热塑性材料施加热，可以造成该热塑性材料的收缩。这种热塑性材料可以被用于制造热缩塑性套管。相应地，用于形成其他的表面组织40的热塑性材料或热塑性塑料材料也可以被称为热缩塑性套管材料。

[0048] 为了将所述其他的表面组织40与纺织的表面组织36相连接，可以将形成保护罩32的这两个覆盖层彼此贴靠地压紧或向彼此中压紧。例如可以将所述其他的表面组织40压入到例如芳族聚酰胺织物形式的纺织的表面组织36中或向这种织物贴靠地压紧。因此可以在制造技术方面特别简单地提供保护罩32。也可以将所述其他的表面组织40熨烫、喷涂或印刷在纺织的表面组织36上。

[0049] 如果利用保护罩32包覆壳体30，则可借助于热风鼓风机或通过使用烤炉将热量输入到保护罩32中。这导致所述其他的表面组织40缩小或收缩。由此保护罩32特别紧密地、即如第二层皮肤那样贴合在壳体30上。

[0050] 以这种方式，在将高压部件安装在机动车10中时可以更好地操作。污物和湿气不再能容易地进入壳体30与保护罩32形式的罩皮之间。此外热缩塑性套管材料或所述其他的表面组织40是电绝缘的。这在机动车10的碰撞事故中还防止了，与位于设备外部或壳体30外部的导电部件产生导电连接。

[0051] 纺织的表面组织36优选布置在保护罩32的面向壳体30的一侧42。相应地，所述其他的表面组织40布置在保护罩32的背离壳体30的一侧 44。

[0052] 还可以提出，首先利用由纺织的表面组织制成的罩皮包覆相应地高压部件的壳体30，其中随后该罩皮被所述其他的表面组织40包覆。然后，对所述其他的表面组织40的热缩塑性套管材料或热塑性材料施加热量导致，所述其他的表面组织40收缩或缩小。同时也产生了纺织的表面组织 36与其他的表面组织40的连接。

[0053] 但是也可首先使纺织的表面组织36与所述其他的表面组织40接合。然后壳体被该保护罩32包覆。随后对保护罩32施加热量导致，所述其他的表面组织40的热塑性材料收缩，并导致纺织的表面组织36紧密地贴合在壳体30上。

[0054] 总之所述示例示出，如何通过本发明为控制设备或高压部件实现可适配的保护、特别是通过芳族聚酰胺织物提供的保护。