Title:
Hochstromkabel und Stromversorgungssystem mit Hochstromkabel
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Hochstromkabel, insbesondere ein Ladekabel, aufweisend einen Außenmantel sowie eine Anzahl sich in Längsrichtung erstreckende Übertragungselemente, wobei jedes dieser Übertragungselemente eine Ader mit einem Leiter und mit einer Aderisolierung aufweist. embedded image




Inventors:
Ernst, Christian (91781, Weißenburg, DE)
Goß, Sebastian (91154, Roth, DE)
Application Number:
DE102016224104A
Publication Date:
06/07/2018
Filing Date:
12/05/2016
Assignee:
LEONI Kabel GmbH, 90402 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102015114133A1N/A2017-03-02
DE102010007975B4N/A2012-10-04
DE4209928C1N/A1992-12-24
DE566202CN/A1932-12-12



Foreign References:
200901013812009-04-23
200901788252009-07-16
Other References:
Norm IEC 62196-2
Norm EN 62196
Attorney, Agent or Firm:
FDST Patentanwälte Freier Dörr Stammler Tschirwitz Partnerschaft mbB, 90411, Nürnberg, DE
Claims:
Hochstromkabel, insbesondere Ladekabel, aufweisend einen Außenmantel sowie eine Anzahl sich in Längsrichtung erstreckende Übertragungselemente, wobei jedes dieser Übertragungselemente eine Ader mit einem Leiter und mit einer Aderisolierung sowie einen ersten Schlauch aufweist und wobei die Aderisolierung und der erste Schlauch über eine sich in Längsrichtung erstreckende Verbindung miteinander verbunden sind.

Hochstromkabel nach Anspruch1, wobei die sich in Längsrichtung erstreckende Verbindung derart ausgebildet ist, dass der erste Schlauch im Querschnitt gesehen einseitig, stoffschlüssig mit der Aderisolierung verbunden oder an der Aderisolierung angeformt ist.

Hochstromkabel nach Anspruch1 oder 2, wobei die Aderisolierung und der erste Schlauch durch ein auf den Leiter aufextrudiertes Mantelprofil ausgebildet sind.

Hochstromkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die sich in Längsrichtung erstreckende Verbindung derart ausgebildet ist, dass die Aderisolierung und der erste Schlauch im Querschnitt gesehen über einen Winkelbereich kleiner 90° und insbesondere kleiner 15° hinweg miteinander verbunden sind.

Hochstromkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Verbindung zwischen der Aderisolierung und dem ersten Schlauch als sich in Längsrichtung erstreckende, linienförmige Verbindung ausgestaltet ist, insbesondere zur Ausbildung einer Soll-Trennstelle für eine zumindest abschnittsweise Trennung von Aderisolierung und erstem Schlauch im Rahmen einer Konfektionierung.

Hochstromkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die sich in Längsrichtung erstreckende Verbindung derart ausgebildet ist, dass die Aderisolierung und der Schlauch über einen sich in Längsrichtung erstreckenden Steg miteinander verbunden sind.

Hochstromkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das zumindest eine Übertragungselement den ersten Schlauch sowie einen zweiten Schlauch, der über eine sich in Längsrichtung erstreckende Verbindung mit der Aderisolierung verbunden ist, aufweist und wobei die beiden Schläuche an gegenüberliegenden Querschnittsseiten an der Aderisolierung angeordnet sind.

Hochstromkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das zumindest eine Übertragungselement einen V-förmigen Querschnitt aufweist mit einer schmalen Seite und einer breiten Seite.

Hochstromkabel nach Anspruch 8, wobei mehrere gleichartig ausgestaltete Übertragungselemente, die einen V-förmigen Querschnitt mit einer schmalen Seite und einer breiten Seite aufweisen, im Querschnitt gesehen um ein Zentrum herum derart fächerförmig angeordnet sind, dass die schmale Seite eines jeden Übertragungselements dem Zentrum zugewandt und die breite Seite vom Zentrum abgewandt ist.

Hochstromkabel nach Anspruch 9, wobei zwischen benachbarten Übertragungselementen sich in Längsrichtung erstreckende Stützelemente angeordnet sind, an denen sich die jeweiligen Übertragungselemente abstützen.

Hochstromkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 10 bei dem an zumindest einem Ende ein Anschlusselement mit einem Kühlmittelanschuss ausgebildet ist, wobei der Kühlmittelanschuss mit einem jeden ersten Schlauch verbunden ist, wobei das Anschlusselement zum Anschluss an eine Kühlmittelleitung ausgebildet ist und wobei das Anschlusselement insbesondere zudem als Kabelanschlusselement mit elektrischen Anschlusskontakten ausgebildet ist.

Hochstromkabel nach Anspruch 11, wobei das Anschlusselement zwei Kühlmittelanschlüsse für einen Vorlauf und einen Rücklauf aufweist und wobei einer dieser Kühlmittelanschlüsse mit einem jeden ersten Schlauch und einer dieser Kühlmittelanschlüsse mit einem jeden zweiten Schlauch verbunden ist.

Hochstromkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, welches als Ladekabel für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildet ist mit zumindest einem endseitig angeordneten Ladestecker, wobei der Ladestecker elektrische Kontakte sowie zumindest einen Kühlmittelanschluss aufweist.

Stromversorgungssystem, insbesondere Ladesystem für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, mit einem Hochstromkabel nach einem der vorherigen Ansprüche aufweisend eine elektrische Energiequelle, eine elektrische Energiesenke sowie einen Kühlkreislauf zur aktiven Kühlung des Hochstromkabels, wobei die elektrische Energiequelle und die elektrische Energiesenke zur Übertragung von elektrischer Energie im Betrieb über das Hochstromkabel miteinander verbunden sind und wobei der erste Schlauch im Betrieb den Kühlkreislauf mitausbildet.

Stromversorgungssystem nach Anspruch 14, wobei der Kühlkreislauf derart ausgebildet ist, dass im Betrieb ein darin geführtes Kühlmittel durch zumindest einen einen Vorlauf ausbildenden Schlauch durch das Hochstromkabel über dessen gesamte Länge hinweg geführt wird und dass das Kühlmittel durch zumindest einen weiteren einen Rücklauf ausbildenden Schlauch durch das Hochstromkabel über dessen gesamte Länge hinweg zurückgeführt wird.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Hochstromkabel, insbesondere ein Ladekabel, aufweisend einen Außenmantel sowie eine Anzahl sich in Längsrichtung erstreckende Übertragungselemente, wobei jedes dieser Übertragungselemente eine Ader mit einem Leiter und mit einer Aderisolierung aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Stromversorgungssystem mit einem Hochstromkabel.

Als Hochstromkabel werden Kabel bezeichnet, die für die Durchleitung hoher Ströme und somit für die Übertragung hoher elektrischer Leistungen ausgebildet sind. Dabei wird durch die Durchleitung entsprechend hoher Ströme typischerweise eine relativ große Menge Abwärme generiert, durch die sich ein entsprechendes Hochstromkabel im Betrieb relativ deutlich erhitzt.

Dies ist jedoch im Falle diverser Anwendungsszenarien potenziell problematisch, da sich ein solches Hochstromkabel beispielsweise nicht ohne weiteres in der Nähe von temperaturempfindlichen Bauteilen oder Baugruppen anordnen und verbauen lässt. Ebenfalls problematisch sind Anwendungsszenarien, bei denen davon auszugehen ist oder bei denen ein erhebliches Risiko besteht, dass Personen mit einem eingesetzten Hochstromkabel in Berührung kommen, da hier sicherzustellen ist, dass sich ein entsprechendes Hochstromkabel im Betrieb nicht so weit erhitzt, dass eine Verletzungsgefahr besteht.

Ein typisches Beispiel hierfür sind sogenannten Ladekabel für Elektrofahrzeuge, durch die während eines Ladevorgangs relativ hohe Ströme geleitet werden und die gleichzeitig derart ausgelegt sein müssen, dass diese sich ohne Probleme über einen längeren Zeitraum hinweg verletzungsfrei berühren lassen. Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaft ausgestaltetes Hochstromkabel sowie ein vorteilhaft ausgebildetes Stromversorgungssystem mit einem entsprechenden Hochstromkabel anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Hochstromkabel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Stromversorgungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen enthalten. Die im Hinblick auf Hochstromkabel angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Stromversorgungssystem übertragbar und umgekehrt.

Ein entsprechendes Hochstromkabel ist dabei insbesondere als Ladekabel, beispielsweise als Ladekabel für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, oder als Robotikleitung, beispielsweise für einen Schweißroboter, ausgebildet und weist einen Außenmantel sowie eine Anzahl sich in Längsrichtung erstreckende und vorzugsweise vorgefertigte Übertragungselemente auf. Hierbei weist ein jedes dieser Übertragungselement und vorzugsweise jedes Übertragungselement im Hochstromkabel eine Ader mit einem Leiter, beispielsweise einer Litzenleiter oder einer Massivleiter, und mit einer insbesondere aufextrudierten Aderisolierung sowie einen ersten Schlauch auf, wobei die Aderisolierung und der erste Schlauch über einen sich in Längsrichtung erstreckende Verbindung, insbesondere eine in Längsrichtung durchgehende Verbindung, also eine Verbindung ohne Unterbrechungen, miteinander verbunden sind.

Dabei ist der erste Schlauch zur Durchleitung eines Kühlmittels ausgebildet, sodass sich das Hochstromkabel kühlen lässt, in dem ein Kühlmittel durch das Hochstromkabel durchgeleitet oder hindurchgeführt wird. Auf diese Weise ist dann quasi eine Art Wärmetauscher für einen Kühlkreislauf in das Hochstromkabel integriert, der durch den ersten Schlauch mitausgebildet ist. Hierdurch lassen sich dann, beispielsweise bei für das Hochstromkabel vorgegebener maximaler Oberflächentemperatur von zum Beispiel 60° Celsius, größere Ströme durch das Hochstromkabel leiten, als dies bei einem nicht gekühlten oder nur passiv, durch die Umgebungsluft gekühlten Hochstromkabel der Fall wäre.

Ein entsprechendes Hochstromkabel ist hierbei i zweckdienlicher Weise für Ströme größer 5 A, bevorzugt größer 10 A, weiter bevorzugt größer 50 A und insbesondere größer 100 A ausgelegt. Außerdem ist das Hochstromkabel vorzugsweise für Ströme kleiner 1000 A und insbesondere kleiner 500 A ausgebildet. Ein entsprechendes Hochstromkabel ist somit also bevorzugt für eine Stromstärke ausgelegt, die im Bereich zwischen 10 A und 1000 A liegt, sowie insbesondere im Bereich zwischen 100 A und 500 A. Zudem ist ein solches Hochstromkabel gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante für Gleichströme ausgelegt, also insbesondere als Ladekabel für ein Gleichstromladen. Ein entsprechendes Gleichstromladen erfolgt dann beispielsweise bei 1000 V mit 450 A.

Weiter ist eine Ausgestaltung der sich in Längsrichtung erstreckenden Verbindung von Vorteil, bei der der erste Schlauch an einer Querschnittsseite, also im Querschnitt gesehen einseitig, stoffschlüssig mit der Aderisolierung verbunden oder an der Aderisolierung angeformt ist. Eine entsprechende Verbindung ist dann beispielsweise durch eine Klebeverbindung oder durch eine Schweißverbindung (Kunststoffschweißen) ausgebildet.

Zudem ist eine Ausführung bevorzugt, bei der die Aderisolierung und der erste Schlauch durch ein auf dem Leiter aufextrudiertes und insbesondere einteiliges sowie einstückiges Mantelprofil ausgebildet sind, bei der also das Übertragungselement durch Aufextrudieren einer Ummantelung auf den Leiter hergestellt wird und bei der die Ummantelung die Aderisolierung einerseits und den ersten Schlauch andererseits, quasi als Anformung an der Aderisolierung, ausbildet.

Außerdem ist die sich in Längsrichtung erstreckende Verbindung vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Aderisolierung und der erste Schlauch im Querschnitt gesehen lediglich über einen Winkelbereich kleiner 90°, bevorzugt kleiner 30° und insbesondere kleiner 15° hinweg miteinander verbunden sind und dass darüber hinaus keine weitere Verbindung zwischen der Aderisolierung und dem ersten Schlauch ausgebildet ist.

Die sich in Längsrichtung erstreckende Verbindung oder Anbindungsstelle zwischen der Aderisolierung und dem erste Schlauch, und somit typischerweise zwischen einer stromführender Ader und einem Kühlelement, ist dabei beispielsweise ähnlich wie bei einer sogenannten Lautsprecherleitung (liegende 8) ausgebildet, so dass sich die Elemente, also die Aderisolierung und der erste Schlauch, leicht mechanisch trennen lassen. Ja näher die Elemente hierbei beieinanderliegen, desto besser ist der Wärmeabtransport.

In vorteilhafter Weiterbildung ist die Verbindung zwischen der Aderisolierung und dem ersten Schlauch als sich in Längsrichtung erstreckende, linienförmige Verbindung ausgestaltet und insbesondere ausgelegt zur Ausbildung einer Art Soll-Trennstelle für eine zumindest abschnittsweise Trennung von Aderisolierung und erstem Schlauch im Rahmen einer Konfektionierung. Eine entsprechende Trennung von Aderisolierung und erstem Schlauch im Rahmen einer Konfektionierung erfolgt dabei typischerweise nicht über die volle Ausdehnung des Hochstromkabels in Längsrichtung, sondern üblicherweise lediglich in einem Endbereich des Hochstromkabels.

Günstig ist hierbei zudem eine Ausgestaltung des Hochstromkabels, bei der die sich in Längsrichtung erstreckende Verbindung durch eine Art Steg zwischen Aderisolierung und Schlauch ausgebildet ist, bei der also die Aderisolierung und der Schlauch über einen sich in Längsrichtung erstreckenden Steg miteinander verbunden sind.

Bevorzugt ist weiter eine Ausführung des Hochstromkabels, bei der jedes dieser Übertragungselemente zusätzlich zum ersten Schlauch einen zweiten Schlauch aufweist, wobei auch der zweite Schlauch in zweckdienlicher Weise über eine sich in Längsrichtung erstreckende Verbindung mit der Aderisolierung verbunden ist und wobei die beiden Schläuche vorzugsweise an gegenüberliegenden Querschnittsseiten an der Aderisolierung angeordnet sind. Hierbei ist auch die Verbindung zwischen dem zweiten Schlauch und der Aderisolierung bevorzugt durch eine Verbindung gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten ausgebildet, wobei typischerweise gleichartige Verbindungen zwischen dem ersten Schlauch und der Aderisolierung sowie zwischen dem zweiten Schlauch und der Aderisolierung ausgebildet sind.

Außerdem ist es günstig, wenn ein jedes dieser Übertragungselemente einen Querschnitt mit näherungsweise V-förmiger, kreissegmentförmiger oder ringsegmentförmiger Geometrie aufweist, also einen Querschnitt mit einer schmalen Seite und mit einer breiten Seite, wobei sich der Querschnitt von der schmalen Seite ausgehend zur breiten Seite hin allmählich verbreitert. In diesem Fall weist dann beispielsweise die Ader einen geringeren Durchmesser als der erste Schlauch auf und zudem weist der zweite Schlauch einen geringeren Durchmesser auf als die Ader auf.

Des Weiteren ist eine Ausgestaltung des Hochstromkabels von Vorteil, bei der mehrere gleichartig ausgestaltete Übertragungselemente, die insbesondere einen V-förmigen Querschnitt mit einer schmalen Seite und mit einer breiten Seite aufweisen, im Querschnitt gesehen fächerförmig um ein Zentrum herum angeordnet sind. Jenes Zentrum ist dabei zum Beispiel durch das geometrische Zentrum des Querschnitts gegeben oder aber durch ein zentral angeordnetes, sich in Längsrichtung erstreckendes Kernelement, welches beispielsweise durch ein weiteres Übertragungselement, eine Ader, einen Schutzleiter mit oder ohne Isolierung, einen Schlauch oder ein Stützelement/Füllelement ausgebildet ist. Dabei weisen die Übertragungselemente, wie bereits erwähnt, bevorzugt einen V-förmigen Querschnitt auf und sind dann derart fächerförmig um das Zentrum herum angeordnet, dass die schmale Seite eines jeden Übertragungselements dem Zentrum zugewandt und die breite Seite vom Zentrum abgewandt ist. In diesem Fall bilden die Übertragungselemente dann näherungsweise Ringsegmente oder Kreissegmente im Querschnitt aus.

Je nach Anwendungszweck und Anforderungsprofil sind zudem zwischen benachbarten Übertragungselementen sich in Längsrichtung erstreckende Füllelemente, sogenannte Füller, oder Stützelemente angeordnet, an denen sich die jeweiligen Übertragungselemente abstützen und/oder die jeweils zwei benachbarte Übertragungselemente auf Abstand halten. Hierdurch lassen sich dann zum Beispiel die Übertragungselemente, im Querschnitt gesehen, fächerförmig anordnen und dabei nach Art einer Gleichteilung verteilen. Außerdem wird hierdurch die Rundheit des gesamten Kabels verbessert.

Eine entsprechende Anordnung von Übertragungselementen ist dann weiter bevorzugt gegebenenfalls unter Zwischenlage einer Schirmung und/oder weiterer Füllelemente mittelbar oder unmittelbar vom Außenmantel umhüllt, der das Hochstromkabel in zweckdienlicher Weise nach außen hin abschließt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsvariante ist das Hochstromkabel als sogenannte Meterware ausgebildet und wird dementsprechend im Rahmen einer Weiterverarbeitung konfektioniert und hierzu zum Beispiel in Segmente unterschiedlicher Länge zerteilt. Alternativ dazu ist das Hochstromkabel zumindest teilweise vorkonfektioniert und weist zumindest an einem Ende ein Anschlusselement mit einem Kühlmittelanschluss auf, wobei der Kühlmittelanschluss zumindest mit dem ersten Schlauch eines Übertragungselements verbunden ist und wobei das Anschlusselement zum Anschluss einer Kühlmittelleitung insbesondere eines Kühlkreislaufs ausgebildet ist. Jenes Anschlusselement ist hierbei weiter bevorzugt zu dem als Kabelanschlusselement mit elektrischen Anschlusskontakten ausgebildet, also zum Beispiel nach Art eines klassischen Steckers, in den jedoch zusätzlich zumindest ein Kühlmittelanschluss integriert ist, sodass über dem Kühlmittelanschluss ein Kühlmittel zumindest in den einen ersten Schlauch einleitbar oder aus diesem herausführbar ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das entsprechende Anschlusselement zwei voneinander getrennte Kühlmittelanschlüsse für einen Vorlauf und für einen Rücklauf auf, wobei bevorzugt einer diese Kühlmittelanschlüsse mit zumindest einem ersten Schlauch und einer dieser Kühlmittelanschlüsse mit zumindest einem zweiten Schlauch verbunden ist.

Ein zuvor beschriebenes Hochstromkabel ist außerdem, wie bereits zuvor erwähnt, bevorzugt als Ladekabel ausgebildet, insbesondere als Ladekabel für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, und weist vorzugsweise einen endseitig angeordneten Ladestecker mit einer Anzahl elektrischer Kontakte auf, typischerweise ein elektrischer Kontakt pro Ader und/oder pro Schutzleiter. Jener Ladestecker ist hierbei insbesondere entsprechend der Norm IEC 62196-2 (oder SAE J1772-2009) oder gemäß der Norm EN 62196 ausgestaltet. In einem solchen Ladestecker ist dann zudem bevorzugt zumindest (jeweils) ein Kühlmittelanschluss integriert, über den sich ein Kühlmittel in das Ladekabel hinein oder aus diesem herausführen lässt.

Weiter ist ein zuvor beschriebenes Hochstromkabel bevorzugt Teil eines Stromversorgungssystems, insbesondere eines Ladesystems für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, und dementsprechend eine an das Stromversorgungssystem angepasste Komponente des Stromversorgungssystems. Ein solches Stromversorgungssystem weist dabei typischerweise eine elektrische Energiequelle, beispielsweise eine sogenannte Ladestation, eine elektrische Energiesenke, wie beispielsweise einen elektrischen Verbraucher oder einen Akkumulator, sowie einen Kühlkreislauf zur aktiven Kühlung des Hochstromkabels auf. Im Betrieb des Stromversorgungssystems ist dann die elektrische Energiequelle zur Übertragung von elektrischer Energie mit der elektrischen Energiesenke über das Hochstromkabel verbunden, wobei währenddessen das Hochstromkabel mit Hilfe des Kühlkreislaufes gekühlt wird. Dabei dient zumindest ein erster Schlauch im Hochstromkabel als integrierter Wärmetauscher im Kühlkreislauf, mit dessen Hilfe Wärme aus dem Hochstromkabel in das Kühlmittel des Kühlkreislaufes übertragen wird.

Bevorzugt ist hierbei insbesondere eine Ausgestaltung, bei der das Hochstromkabel zumindest einen ersten und zumindest einen zweiten Schlauch aufweist und bei der der zumindest eine erste Schlauch als Vorlauf und der zumindest eine zweite Schlauch als Rücklauf im Kühlkreislauf dient, sodass das Kühlmittel über den den Vorlauf ausbildenden Schlauch durch das Hochstromkabel über dessen gesamte Länge hinweg geführt wird und ein weiteres Mal über den den Rücklauf ausbildenden Schlauch durch das Hochstromkabel über dessen gesamte Länge hinweg geführt wird. Das heißt also, dass in diesem Fall das Kühlmittel bei seinem Weg durch den Kühlkreislauf zweimal über die nahezu volle Länge des Hochstromkabels durch das Hochstromkabel geführt wird.

Ein zuvor beschriebenes Ladekabel ist also insbesondere Teil eines Ladesystems für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug und weist an einem Ende einen Ladestecker auf. Das andere, zweite Ende des Ladekabels ist dann weiter bevorzugt fest installiert, also beispielsweise in einer Ladesäule oder Ladestation fest verbaut oder eingebaut. Ein solches Ladesystem weist dann in zweckdienlicher Weise ein aktives Kühlsystem auf und besteht im Wesentlichen aus einer Ladestation mit dem Ladekabel und zumindest einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug mit einem Akkumulator und mit einer Buchse oder einem Gegenstecker für den Ladestecker. Je nach Anwendungsszenario erfolgt bei einem derartigen Ladesystem im Betrieb entweder nur die Kühlung des Ladekabels oder aber es werden weitere Komponenten im Ladesystem mitgekühlt, beispielsweise die stromführenden Leitungen im Hybrid- oder Elektrofahrzeug von der Buchse bzw. dem Gegenstecker hin zum Akkumulator und/oder der Akkumulator selbst. Die wesentlichen Komponenten des entsprechenden Kühlsystems oder Kühlkreislaufs sind dabei je nach Ausführung bevorzugt in der Ladesäule oder Ladestation oder aber im Hybrid- oder Elektrofahrzeug angeordnet und verbaut. Alternativ weist ein entsprechendes Ladesystem mehr als einen Kühlkreislauf auf, also beispielsweise einen Kühlkreislauf in der Ladesäule oder Ladestation zur Kühlung der Stromführenden Baugruppen bis hin zum Ladestecken und einen Kühlkreislauf im Hybrid- oder Elektrofahrzeug zur Kühlung der stromführenden Leitungen im Hybrid- oder Elektrofahrzeug von der Buchse bzw. dem Gegenstecker hin zum Akkumulator und/oder zur Kühlung des Akkumulators.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

  • 1 in einer Querschnittsdarstellung eine erste Ausführung eines Übertragungselements einer ersten Ausführung eines Hochstromkabels,
  • 2 in einer Querschnittsdarstellung eine zweite Ausführung des Übertragungselements,
  • 3 in einer Querschnittsdarstellung die erste Ausführung des Hochstromkabels,
  • 4 in einer Querschnittsdarstellung eine zweite Ausführung des Hochstromkabels,
  • 5 in einer Querschnittsdarstellung eine dritte Ausführung des Hochstromkabels,
  • 6 in einer Querschnittsdarstellung eine vierte Ausführung des Hochstromkabels,
  • 7 in einer Blockschaltbilddarstellung eine fünfte Ausführung des Hochstromkabel sowie
  • 8 in einer Blockschaltbilddarstellung ein Stromversorgungssystem mit der fünften Ausführung des Hochstromkabels.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Ein nachfolgend exemplarisch beschriebenes und in 3 im Querschnitt dargestelltes Hochstromkabel 2 ist insbesondere als Ladekabel für ein Elektrofahrzeug 4 ausgebildet und dementsprechend für relativ hohe Ströme, typischerweise größer 100 A jedoch in der Regel kleiner 500 A, ausgelegt.

Jenes Hochstromkabel 2 weist dabei ein zentral angeordnetes, sich in Längsrichtung 6 erstreckendes Kernelement 8 auf, welches im Ausführungsbeispiel durch ein Füllelement ausgebildet ist. Um jenes Kernelement 8 herum sind im Ausführungsbeispiel gemäß 3 zwölf Übertragungselemente 10 fächerförmig angeordnet, wobei diese am Kernelement 8 einerseits und aneinander andererseits anliegen. Auf diese Anordnung von Übertragungselementen 10 ist weiter ein Außenmantel 12 aufextrudiert, der das Hochstromkabel 2 nach außen abschließt.

Jedes Übertragungselement 10 ist dabei durch eine Ader 14 mit einem Leiter 16 und mit einer Aderisolierung 18 sowie einem ersten Schlauch 20 ausgebildet, wobei der erste Schlauch 20, wie in 1 angedeutet, über eine sich in Längsrichtung 6 erstreckende Verbindung mit der Aderisolierung 18 verbunden ist. Hierbei ist die sich in Längsrichtung 6 erstreckende Verbindung gemäß einer Ausführungsvariante durch eine Klebeverbindung ausgebildet, die sich linienförmig im Wesentlichen über die gesamte Ausdehnung des Übertragungselements 10 in Längsrichtung 6 erstreckt. Alternativ sind die Aderisolierung 18 und der erste Schlauch 20 durch ein einstückiges, auf den Leiter 16 aufextrudiertes Mantelprofil ausgebildet.

Eine alternative Ausgestaltung des Übertragungselements 10 ist in 2 wiedergegeben. Dieses weist zusätzlich zum ersten Schlauch 20 einen zweiten Schlauch 22 auf, wobei der erste Schlauch 20 und der zweite Schlauch 22 auf gegenüberliegenden Querschnittsseiten der Aderisolierung 18 angeordnet sind. Dabei ist der zweite Schlauch 22 ebenso wie der erste Schlauch 20 über einen Steg 24 mit der Aderisolierung 18 verbunden und zudem ist am zweiten Schlauch 22 ein sich in Längsrichtung 6 erstreckender Füller 26 angeformt und am ersten Schlauch 20 sind zwei sich in Längsrichtung 6 erstreckende Füller 26 angeformt. Hierbei sind die Aderisolierung 18, der erste Schlauch 20, der zweite Schlauch 22, die beiden Stege 24 sowie die drei Füller 26 bevorzugt durch ein einstückiges, auf den Leiter 16 aufextrudiertes Mantelprofil ausgebildet.

Weiter bevorzugt ist ein entsprechendes Übertragungselement 10 derart ausgestaltet, dass dieses zumindest näherungsweise einen V-förmigen Querschnitt aufweist mit einer schmalen Seite 28 und mit einer breiten Seite 30. In diesem Fall weist dann beispielsweise die Ader 14 einen geringeren Durchmesser auf, als der erste Schlauch 20 und zudem weist der zweite Schlauch 22 einen geringeren Durchmesser auf als die Ader 14.

Im Hochstromkabel 2 sind die entsprechenden Übertragungselemente 10 dann typischerweise im Querschnitt gesehen fächerförmig angeordnet, wobei die schmale Seite 28 dem Zentrum des Querschnitts, oder wie im Ausführungsbeispiel dem Kernelement 8, zugewandt und die breite Seite 30 davon abgewandt ist. Während also die schmale Seite 28 im Ausführungsbeispiel außenseitig am Füllelement anliegt, liegt die breite Seite 30 innenseitig am Außenmantel 12 an.

Hierbei variiert die Anzahl an Übertragungselementen 10 im Hochstromkabel 2 je nach Anwendungszweck und Anforderungsprofil, wobei sich mit ein und demselben kreissegmentartigen Profilelementtyp als Übertragungselement 10 in gegebenen Rahmen eine variierende Anzahl an Adern ausbilden lassen. Somit erreicht man eine hohe Flexibilität mit einem einzigen Profil. Dabei sind im Ausführungsbeispiel gemäß 6 beispielsweise nicht zwölf sondern acht Übertragungselemente 10 um ein Füllelement herum angeordnet und von einem Außenmantel 12 umhüllt. Hierbei sind zudem zwischen benachbarten Übertragungselementen 10 Stützelemente 32 oder Füllelemente angeordnet, an denen die Übertragungselemente 10 im Querschnitt gesehen seitlich anliegen und sich abstützen oder die die benachbarten Übertragungselemente 10 auf Abstand halten. Durch entsprechende Stützelemente 32 lässt sich beispielsweise eine Gleichverteilung der Übertragungselemente 10 im Querschnitt erreichen.

Unabhängig von diesen Ausgestaltungsmerkmalen weist ein entsprechendes Hochstromkabel 2 des Weiteren bevorzugt an zumindest einem Ende ein Anschlusselement 34 auf und ist dementsprechend zumindest teilweise vorkonfektioniert. Ein solches Anschlusselement 34 ist, wie in 7 angedeutet, bevorzugt nach Art eines Steckers ausgebildet und weist dementsprechend eine Anzahl elektrischer Kontakte 36 auf. Darüber hinaus weist das Anschlusselement 34 jedoch noch zwei Kühlmittelanschlüsse 38 auf, über die sich ein Kühlmittel in das Hochstromkabel 2 einbringen und/oder aus diesem herausführen lässt.

Jene Kühlmittelanschlüsse 38 sind dabei für einen Anschluss an Kühlmittelleitungen 40 ausgebildet, sodass sich das Hochstromkabel 2 auf einfache Weise mit einem Kühlkreislauf 42 verbinden lässt. Eine entsprechende Situation ist in 8 skizziert. Hier bilden eine Ladestation 44, ein Elektrofahrzeug 4, ein Hochstromkabel 2 sowie ein Kühlkreislauf 42 ein Ladesystem 46 aus. Bei diesem wird für einen Ladevorgang das Hochstromkabel 2 mit dem Elektrofahrzeug 4 verbunden, beispielsweise über eine Steckverbindung, also einen Stecker. Nachfolgend wird elektrische Leistung von der Ladestation 44 über die Adern 14 des Hochstromkabels 2 an das Elektrofahrzeug 4 übertragen.

Während dieser Leistungsübertragung werden zudem die Adern 14 des Hochstromkabels 2 mit Hilfe des Kühlkreislaufs 42 der Ladestation 44 gekühlt, wobei hierfür ein Kühlmittel durch das Hochstromkabel 2 durchgetrieben wird. Hierbei wird das entsprechende Kühlmittel durch die im Hochstromkabel 2 vorhandenen Schläuche 20, 22 getrieben, so dass ein jeder Schlauch 20, 22 als Wärmetauscher im Kühlkreislauf 42 wirkt, über den Wärme aus den Leitern 16 in das Kühlmittel übertragen wird. Im Ausführungsbeispiel ist dabei im Hochstromkabel 2 für den Kühlkreislauf 42 sowohl ein Vorlauf als auch ein Rücklauf realisiert und dementsprechend wird das Kühlmittel auf seinem Weg durch den Kühlmittelkreislauf 42 zweimal über nahezu die volle Länge des Hochstromkabels 2 durch das Hochstromkabel 2 hindurchgetrieben.

Im Ausführungsbeispiel bilden dabei die zweiten Schläuche 22 der Übertragungselemente 10 zusammen den Rücklauf aus, während die ersten Schläuche 20 der Übertragungselemente 10 den Vorlauf ausbilden.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Nicht-Patentliteratur

  • Norm IEC 62196-2 [0022]
  • Norm EN 62196 [0022]