用于车辆的布线系统和用于设计布线系统的电线的方法技术方案

提出了用于车辆(2)的布线系统(4)，其具有电压源(6)和电负载(8)，由此对电负载(8)的需求取决于外部条件。此外，布线系统(4)具有负载路径(10)，该负载路径具有电线(12)，该负载路径将电压源(6)连接到电负载(8)；以及第一开关元件(14)，布置在负载路径(10)中，用于将电负载(8)与电压源(6)断开连接，其中限定了外部条件的工作范围(A

【技术实现步骤摘要】
用于车辆的布线系统和用于设计布线系统的电线的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2019年3月21日提交的德国专利申请DE102019203918.9的权益；该在先申请通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及用于车辆的布线系统以及用于设计这种布线系统的电线的方法。
技术介绍
在车辆，特别是机动车辆中，电能通过布线系统分配。为此，布线系统通常具有多条电线，这些电线将诸如车辆电池之类的电压源连接至车辆的一个或多个电负载。如今，车辆布线系统中的电线的设计和尺寸应使在布线系统运行期间最大(指定)电流不会对电线造成热损坏。电线的热负荷还受到例如相应电线的环境温度的影响。机动车辆以及因此还有布线系统通常被设计为在超过例如-40℃至85℃甚至高达120℃的温度范围的外部温度下使用。为了至少达到所需的工作时间，从而又不超过最大线路温度(这是由电流引起的电线加热和环境温度的影响)，如今，电线关于它们的线横截面最好“尺寸过大”。这意味着，线的横截面比关于最大预期热负荷所将要/必须具有的横截面大。但是，这种尺寸过大与相当大的附加成本和重量增加有关。专利技术概述基于此，本专利技术的目的是提供布线系统，该布线系统以节省成本和节省材料的方式进行设计和制造。根据本专利技术，该目的通过用于车辆的电布线系统来实现。布线系统包括：-至少一个电压源和至少一个电负载，其中对电负载进行操作的需要取决于外部条件，并且布线系统被设计用于外部条件的最大工作范围，-具有至少一条电线的负载路径，该负载路径将电压源连接到电负载，以及-第一开关元件，其布置在负载路径中，用于将电负载与电压源分开，其中--定义了外部条件的工作范围，该工作范围小于最大工作范围，-布置了控制单元，该控制单元被设计为，如果外部条件超出工作范围则防止电负载接通。在从属权利要求中公开了有利的实施方案、进一步的改进和变型。该布线系统特别是被设计和用于车辆，特别是用于机动车辆。它具有电压源和电负载。电负载的操作需求取决于外部条件。此外，布线系统具有带有电线的负载路径，该负载路径将电压源与电负载连接。外部条件应理解为布线系统外部的条件。因此，这种外部条件既不是负载本身的属性，也不是负载路径的属性。此外，布线系统具有第一开关元件，该第一开关元件位于负载路径中。第一开关元件用于将电负载与电压源分开。负载路径限定了电源和负载之间的电连接，并且特别地包括电线和第一开关元件。布线系统通常即默认情况下是针对外部条件的(最大)工作范围(例如温度)进行设计的。这意味着布线系统的各个部件，例如默认情况下，线路、电子部件、开关等是为此最大工作范围设计的。此外，定义了外部条件的工作范围，在该工作范围内负载的功能是有意义的。这意味着仅在外部条件的工作范围内使用电负载才有意义。该工作范围小于最大工作范围。此外，在布线系统内布置有控制单元，该控制单元以如下方式设计：如果外部条件不在工作范围内，则防止接通负载。这确保了例如只有在外部条件在工作范围内时，驾驶员才能“调出”电负载。工作范围是默认情况下设计布线系统的外部条件的最大工作范围的子范围。因此，通过该措施，将布线系统的一部分设计为用于与布线系统的其他部分不同的工作范围。通过防止当外部条件超出工作范围时接通负载，就电线的负载而言实现了布线系统的优化。因此，例如在环境条件下接通电负载不合理的情况下，总是要关闭电负载。因此，在这些状态下有效地防止了手动激活。换句话说，负载不是“不必要地”投入运行。这使得布线系统以及特别是其设计能够在节省材料且从而降低成本方面被有利地设计。优选地，外部条件是外部温度。这尤其是负载区域中的环境温度和/或车辆外部的环境温度或还有车辆中运行资源的温度。工作范围是具有温度上限的预定义温度范围，然后是直至最高温度的另一个工作范围。规定温度范围的温度上限例如具有大于25℃且小于或等于35℃或小于或等于40℃或小于或等于50℃的值。该实施方案基于这样的思想，即，当达到或超过温度上限时，优选地不能接通电负载。这也限制了由电流流过电线引起的最大电线温度，并使电线的整体尺寸较小。最高温度是例如在负载附近，尤其是车辆外部的最高环境温度下可以达到的温度，并且至少部分地针对此设计了布线系统。最高温度为例如85℃或更高，例如120℃。最高温度优选比温度上限高10℃或20℃，特别是高30℃或50℃。另一个工作范围优选地理解为布线系统的工作或操作范围，例如关于最大设计温度(针对此设计布线系统)。基本上可以在高于温度上限的范围内(即在另一个工作范围内)运行电负载。但是，在另一个工作范围内运行负载的需求通常是不切实际或不必要的。优选地，还可以例如通过控制单元动态地调节温度上限，并且在必要时例如特别是在短期内通过增加特定值来调节温度上限。根据负载的类型，可能至少需要对负载进行紧急操作。除了提高温度极限，即避免强制关闭负载外，还优选提供限流器。这意味着在这种特殊的操作情况下(紧急操作)，负载将被提供的电流最好小于最大负载电流。因此，通常在优选实施方案中，工作范围，即特别是规定的温度范围在操作中是可变的。这意味着，可以根据用户的优先级动态调整工作范围，例如在必要时继续提供与安全相关的功能和/或确保紧急操作。作为这种可变性的替代方案，工作范围是固定的，并且在车辆的操作过程中不能更改，例如，生产和交付后不能更改。电线的线横截面仅设计为在线路的最高工作温度下在工作范围内为负载供电。该设计基于以下考虑：优选仅在工作范围内(必须)通过电线向电负载(必须)供应电能，因此必须仅针对该工作范围设计最大线路温度。最高工作温度在此被理解为由电线的近范围内的外部温度和电线的与电流有关的加热组成的温度。电线尤其是单芯线。替代地，电线是多芯线，每个芯都为负载供电。线横截面的设计和计算通常是根据标准或其他法规(例如，根据VDE0298)进行的。除了几何因素，例如安装类型(单芯、多芯)，线的安装位置等，设计的决定性因素是应该流经线的最大电源电流以及最大温度。对于给定的几何形状因素和安装位置，标准和法规通常指示不同线横截面的不同载流容量，通常针对例如在30℃的定义线温度。例如，根据VDE0298T406/13，表11，置于空气中的单芯0.75mm2芯的载流容量为15A。对于25mm2芯，载流容量为129A。所需的横截面在很大程度上取决于环境温度。例如，在表17中，根据上述VDE标准0298T406/13考虑了转换系数，在30℃时为1.0，在50℃时已为0.71，在65℃时为0.35。根据本专利技术采取的措施，即防止负载在一定的温度上限下工作，因此可显着节省线所需的材料，因为这些线可设计为横截面明显较小(与最高工作温度的设计相比)。因此，电线的导体横截面要小于在另一个工作范围内为电负载供电所需的横截面，因此，例如，在布线系统的整个工作范围内(具有其他相同的参数)，特别是在其他方面相同的线结构(单芯多芯；导体和芯绝缘的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于车辆(2)的布线系统(4)，包括：/n-至少一个电压源(6)和至少一个电负载(8)，其中对所述电负载(8)的操作需求取决于外部条件，并且所述布线系统(4)设计用于所述外部条件的最大工作范围，/n-具有至少一条电线(12)的负载路径(10)，该负载路径(10)将电压源(6)连接到电负载(8)，以及/n-第一开关元件(14)，其布置在所述负载路径(10)中，用于将所述电负载(8)与所述电压源(6)分开，/n其中-/n-定义了所述外部条件的工作范围(A

【技术特征摘要】
20190321 DE 102019203918.91.用于车辆(2)的布线系统(4)，包括：
-至少一个电压源(6)和至少一个电负载(8)，其中对所述电负载(8)的操作需求取决于外部条件，并且所述布线系统(4)设计用于所述外部条件的最大工作范围，
-具有至少一条电线(12)的负载路径(10)，该负载路径(10)将电压源(6)连接到电负载(8)，以及
-第一开关元件(14)，其布置在所述负载路径(10)中，用于将所述电负载(8)与所述电压源(6)分开，
其中-
-定义了所述外部条件的工作范围(AB)，该工作范围小于最大工作范围(Amax)，
-布置了控制单元(16)，其设计成，如果所述外部条件超出所述工作范围(AB)，则防止所述电负载(8)接通。


2.根据权利要求1所述的布线系统(4)，
其中所述外部条件是外部温度，并且所述工作范围(AB)是具有温度上限(To)的预定温度范围，其后是直至最高温度(Tmax)的另一个工作范围(Bw)。


3.根据权利要求2所述的布线系统(4)，
其中，如有必要，动态调整所述温度上限(To)。


4.根据权利要求2所述的布线系统(4)，
其中所述温度上限(To)和最高温度(Tmax)之差至少为30℃，最好至少为50℃。


5.根据权利要求1所述的布线系统(4)，
其中最高温度(Tmax)为至少80℃，尤其是至少100℃或至少120℃。


6.根据权利要求1所述的布线系统(4)
其中，所述电线(12)具有线横截面，该线横截面设计仅用于在所述工作范围(AB)内给所述负载(8)供电。


7.根据权利要求6所述的布线系统(4)，
其中，与通过最大温度(Tmax)的设计得出的传统线横截面相比，线横截面小至少2倍，最好至少小10倍。


8.根据权利要求1所述的布线系统(4)，
其中，所述电线(12)被设计用于至少30A，优选地至少60A，并且更优选地至少100A的载流容量。


9.根据权利要求1所述的布线系统(4)，
其中，所述电负载(8)是用于加热车辆(2)的以下部件的电加热元件
-乘客厢，
-车辆座椅，
-方向盘，和/或
-工作流体。


10.根据权利要求1所述的布线系统(4)，
其中所述电负载(8)是PTC加热元件。


11.根据权利要求1所述的布线系统(4)，
其中，所述电线(12)具有多个供电芯，并且在每个供电芯中布置有用于切...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·施劳德，
申请(专利权)人：莱尼线束系统有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE