【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于燃料电池系统的供能单元和一种用于制造供能单元的方法。
技术介绍
1、供能单元(配电单元，英语：power distribution unit，pdu)例如用在燃料电池系统中，更确切地说，用于将燃料电池与电机和/或功率电子器件连接，以便给它们供应电能。pdu通常配备有继电器、电流传感器、汇流条和电阻器并且在软件技术上被监测。pdu到相应用电消耗器的连接通常借助高压线来实现。
2、在pdu内的汇流条由于高电流密度而必须被冷却。为此，汇流条可以被拧到所谓的冷却塔上，该冷却塔布置在冷却通道上方，该冷却通道被铣削到pdu的壳体的壳体基座中并且借助包括密封件的单独的盖来密封。为了优化热传导并且因此优化散热，冷却塔通常由铝或铜制成。为了避免电气短路，在冷却塔和壳体之间置入有薄的绝缘膜。为了以不发生短路的方式将冷却塔与壳体拧紧，可以设置塑料环，借助金属夹将该塑料环压住并紧固在壳体上。
技术实现思路
1、从上述现有技术出发，本专利技术研究以下任务：优化pdu的载流构件、尤其汇流条的冷却。同时，应简化供能单元的结构，使得该供能单元能够成本有利地制造。
2、为了解决该任务，提出具有权利要求1的特征的供能单元。本专利技术的有利扩展方案可由从属权利要求获知。此外，给出一种用于制造供能单元的方法。
3、提出用于燃料电池系统的供能单元包括具有壳体部件的壳体，该壳体部件构造能用冷却介质来加载的冷却通道以及至少一个关于冷却通道基本上垂直延伸的冷却塔，该冷却塔
4、通过构造在冷却塔中的空腔，可以引导冷却介质更靠近待冷却的载流构件，使得改善了载流构件的冷却。因为冷却塔是构造冷却通道的壳体部件的集成的组成部分，所以构件的数量减小，从而制造得到简化并且因此变得成本更有利。
5、优选地，冷却通道和/或在冷却塔中的空腔实施成在所有侧面均被包围。也就是说，它们通过以下方式被集成到壳体部件中：它们在所有侧面均被壳体的材料围绕。因此取消了费事的密封措施。仅应确保，冷却通道能经由至少一个入口用冷却介质来加载。然后，冷却介质通过冷却通道进入冷却塔的空腔中。优选地，还设置有至少一个出口，以便从冷却通道或者说壳体部件中又引导出冷却剂。由于壳体部件被冷却介质穿流，因此可以进一步优化散热并且因此优化冷却。
6、构造在冷却塔中的空腔优选通过以下方式与冷却通道连接：冷却剂可以在一个部位流入并且在另一部位又流出。以这种方式确保了空腔中的冷却剂的交换，从而最佳地散热。为此，冷却通道可以经由所述空腔被引导，使得该冷却通道在空腔的区域中形成一种环路。在这种情况下，冷却介质被强制引导，使得新鲜的冷却介质不断地穿流所述空腔。
7、还优选地，构造冷却通道和冷却塔的壳体部件已在增材制造方法中制造、优选在3d打印方法中制造。在增材制造方法中、尤其在3d打印方法中，可以以简单的方式构造空腔，使得简化了壳体部件的制造。
8、根据本专利技术的一个优选实施方式，冷却塔在其自由端部处被由电绝缘材料制成的套筒围绕。所述套筒构造绝缘构件，借助该绝缘构件能够使靠置在冷却塔上的载流构件相对于壳体部件电绝缘。优选地，套筒具有向径向内部偏移的套环区段。该套环区段实现在套筒与载流构件之间的材料锁合的连接，尤其当在载流构件中构造有用于接收套筒的套环区段的凹部时。
9、此外提出，载流构件靠置在套筒上、优选向径向内部偏移的套环区段上并且借助紧固器件、例如螺钉紧固在冷却塔上。为此，紧固器件优选被引导通过载流构件、优选通过接收所述套筒的套环区段的凹部。然后，紧固器件可以穿过套环区段与冷却塔连接、优选拧紧。然后，载流构件经由套筒与冷却塔或者说构造冷却塔的壳体部件电绝缘。
10、为了使载流构件与紧固器件电绝缘，在本专利技术的扩展方案中提出，在载流构件与紧固器件之间置入有由电绝缘材料制成的盖盘。优选地，盖盘具有套环，该盖盘经由该套环与布置在冷却塔上的套筒的套环区段连接。该连接可以是例如插塞连接、夹紧连接、压接连接或螺纹连接。在螺纹连接的情况下，盖盘的套环和套筒的套环区段应分别设有螺纹。与连接的具体类型无关地，通过套环可以建立盖盘与套筒的套环区段的形状锁合，使得盖盘在置入紧固器件之前已经被可靠地保持。由此简化了装配。
11、有利地，在盖盘与紧固器件之间置入有垫圈。如果紧固器件是螺钉，则这尤其适用。因为垫圈在拧紧螺钉时引起均匀的力分布，从而不损坏盖盘。
12、还优选地，冷却塔具有端侧的钻孔，用于接收紧固器件。因为冷却塔不接触载流构件，所以紧固器件不必相对于冷却塔或者说壳体部件电绝缘。如果冷却塔相对于载流构件的电绝缘借助具有向径向内部偏移的套环区段的套筒来实现和/或紧固器件相对于载流构件的电绝缘借助具有套环的盖盘来实现，则通过套环区段和/或套环还确保了，紧固器件不接触载流构件。如果紧固器件是螺钉，则还提出，用于接收紧固器件的钻孔至少区段式地实施为螺纹孔。然后可以将螺钉拧入到螺纹孔中。
13、优选地，用于接收紧固器件的钻孔不具有与构造在冷却塔中的、用于接收冷却介质的空腔的连接。由此取消了用于密封所述空腔的措施。
14、此外，提出一种用于制造供能单元的方法，所述供能单元包括具有壳体部件的壳体，所述壳体部件构造能用冷却介质来加载的冷却通道以及至少一个关于冷却通道基本上垂直延伸的冷却塔，该冷却塔用于接收载流构件、尤其汇流条。在该方法中，壳体部件在增材制造方法中制造、尤其在3d打印方法中制造。
15、增材制造方法、尤其3d打印方法简化了壳体部件中的空腔的构造，使得所述壳体部件能够特别简单地制造。由于冷却通道和冷却塔是壳体部件的集成的组成部分，因此构件的数量减小。此外，可以省去费事的装配步骤。密封措施也不是必需的。
16、在制造壳体部件之后，将由电绝缘材料制成的套筒套设到冷却塔上。将载流构件放置到套筒上并且借助紧固器件、优选螺钉紧固在冷却塔上。在此，将由电绝缘材料制成的盖盘和/或垫圈置入在紧固器件与载流构件之间。借助套筒(如果存在)和盖盘，可以实现必要的电绝缘。优选地，套筒具有向径向内部偏移的套环区段，该套环区段贯穿所述载流构件，使得紧固器件不与载流构件接触。如果设置有盖盘，其可以具有套环，盖盘能够经由该套环与套筒、尤其套筒的套环区段连接。
17、紧固器件优选穿过载流构件置入冷却塔的钻孔中。如果紧固器件是螺钉，则其拧入到所述钻孔中。为此，钻孔至少区段式地实施为螺纹孔。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于燃料电池系统的供能单元(1)，所述供能单元包括具有壳体部件(3)的壳体(2)，所述壳体部件构造能用冷却介质来加载的冷却通道(4)以及至少一个关于所述冷却通道(4)基本上垂直延伸的冷却塔(5)，所述冷却塔用于接收载流构件(6)、尤其汇流条，其中，在所述冷却塔(5)中构造有空腔(7)，所述空腔与所述冷却通道(4)连接，使得所述空腔(7)同样能用所述冷却介质来加载。
2.根据权利要求1所述的供能单元(1)，
3.根据权利要求1或2所述的供能单元(1)，
4.根据前述权利要求中任一项所述的供能单元(1)，
5.根据权利要求4所述的供能单元(1)，
6.根据权利要求5所述的供能单元(1)，
7.根据权利要求5或6所述的供能单元(1)，
8.根据权利要求5至7中任一项所述的供能单元(1)，
9.一种用于制造供能单元(1)的方法，所述供能单元包括具有壳体部件(3)的壳体(2)，所述壳体部件构造能用冷却介质来加载的冷却通道(4)以及至少一个关于所述冷却通道(4)基本上垂直延伸的冷却塔(5)
10.根据权利要求9所述的方法，
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于燃料电池系统的供能单元(1)，所述供能单元包括具有壳体部件(3)的壳体(2)，所述壳体部件构造能用冷却介质来加载的冷却通道(4)以及至少一个关于所述冷却通道(4)基本上垂直延伸的冷却塔(5)，所述冷却塔用于接收载流构件(6)、尤其汇流条，其中，在所述冷却塔(5)中构造有空腔(7)，所述空腔与所述冷却通道(4)连接，使得所述空腔(7)同样能用所述冷却介质来加载。
2.根据权利要求1所述的供能单元(1)，
3.根据权利要求1或2所述的供能单元(1)，
4.根据前述权利要求中任一项所述的供能单元(1)，
5.根据权利要求4...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·特雷梅尔，M·法伊格尔，A·西格特，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：
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