AT523921B1 - Koaxialkabel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Koaxialkabel (1) zur Übertragung von elektrischem Strom in einem Hochvoltsystem eines Kraftfahrzeuges umfassend - einen Innenleiter (2); - einen Außenleiter (4); - sowie einen isolierenden Kabelmantel (7); wobei der Außenleiter (4) ausgebildet ist, um im Wesentlichen dieselbe elektrische Leistung übertragen zu können wie der Innenleiter (2). Um auch bei größeren Nennquerschnitten eine zur Verlegung ausreichend hohe Flexibilität des Koaxialkabels (1) zu erzielen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Innenleiter (2) zumindest drei separate isolierte Innenleiterbündel (2a) auweist, wobei die isolierten Innenleiterbündel (2a) miteinander verseilt sind, und dass der Außenleiter (4) mehrere Stabilisierungsbündel (5) und mehrere Hüllbündel (6) umfasst, wobei die Stabilisierungsbündel (5) und die Hüllbündel (6) derart dimensioniert und angeordnet sind, dass eine Hüllfläche des Außenleiters (4) im Wesentlichen einem Zylinder mit kreisförmiger Querschnittsfläche entspricht.

Description

Beschreibung

KOAXIALKABEL

GEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die Erfindung betrifft ein Koaxialkabel zur Übertragung von elektrischem Strom in einem Hochvoltsystem eines Kraftfahrzeuges umfassend

- einen eine Mehrzahl an Einzeldrähten umfassenden Innenleiter;

- einen eine Mehrzahl an Einzeldrähten umfassenden Außenleiter;

- sowie einen isolierenden Kabelmantel;

wobei der Außenleiter ausgebildet ist, um zwischen 50% und 150%, vorzugsweise zwischen 75% und 125%, besonders bevorzugt 100% +/- 5%, einer vom Innenleiter übertragbaren elektrischen Leistung übertragen zu können, sowie die Verwendung eines solchen Kabels in einem Hochvoltsystem eines Kraftfahrzeuges mit einem elektrischen Antrieb.

[0002] Als Hochvoltsystem, auch Hochvolt oder kurz HV bezeichnet, werden in der Fahrzeugtechnik Systeme bezeichnet, welche mit Wechselspannungen über 30 V bis 1 kV oder mit Gleichspannungen über 60 V bis 1,5 kV betrieben werden. Solche Hochvoltsysteme finden sich insbesondere in Fahrzeugen mit einem elektrischen Antrieb, wie Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge oder Fahrzeuge mit Brennstoffzellen.

[0003] Unter Koaxialkabel werden in der Regel Kabel mit Kabelaufbauten verstanden, bei denen ein Innenleiter und zumindest ein den Innenleiter im Querschnitt außen umgebender Außenleiter vorgesehen sind, wobei der Innenleiter gegenüber dem Außenleiter elektrisch isoliert ist. Weiters umfassen Kabel grundsätzlich auch einen isolierenden Kabelmantel, der vorzugsweise die äuBerste Schicht des Kabels darstellt, welcher Kabelmantel das Innere des Kabels gegenüber der Umwelt isoliert und gewöhnlich aus einem Kunststoff oder einem Elastomer besteht.

STAND DER TECHNIK

[0004] Üblicherweise werden in Hochvoltsystemen Kabel zur elektrischen Verbindung der elektrischen Komponenten verwendet, die zwei parallel zueinander verlaufende Kabeladern aufweisen. Jede Kabelader weist eine entsprechende erste Isolationsschicht, auch Aderisolation genannt, auf, wobei der in der Aderisolation geführte elektrische Leiter üblicherweise als Litze ausgeführt ist. Die beiden Kabeladern werden von einem isolierenden Kabelmantel umgeben, wobei der Kabelmantel aus einem dielektrischen Material, in der Regel aus einem vernetzten Kunststoff oder einem Elastomer, besteht. Ublicherweise bildet der Kabelmantel die äußere Isolationsschicht des Kabels aus. Als Material des elektrischen Leiters, insbesondere des Innenleiters, eignen sich elektrisch leitfähige Materialien, insbesondere Metalle wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium bzw. diese Metalle enthaltende Legierungen.

[0005] Beispielsweise ist aus der DE 10 2014 010 346 B3 auch eine als Koaxialkabel ausgebildete Gleichstromleitung für ein Hochvoltbordnetz eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei im Querschnitt die Drahtadern einer Leitungsanordnung ringförmig um die Drahtadern der anderen Leitungsanordnung angeordnet sind.

[0006] Aus der CN 209515295 U ist ein Kabelaufbau für ein Hochspannungs-Stromkabel bekannt, welches drei isolierte Innenleiterbündel umfasst, wobei Bündel des Außenleiters in sich zwischen den Innenleiterbündeln ausbildenden spaltförmigen Zwischenräumen angeordnet sind, wobei Hohlräume zwischen den Bündeln des Außenleiters und der Außenisolation bestehen bleiben.

[0007] Die US 2886631 A zeigt ein Koaxialkabel mit drei isolierten Innenleitern, wobei die spaltförmigen Zwischenräume des Innenleiters durch ein Füllmaterial ausgefüllt sind, um eine im Wesentlichen einem Zylinder mit kreisförmiger Querschnittsfläche entsprechende Hüllfläche des Innenleiters zu schaffen. Der Außenleiter umhüllt die Hüllfläche des Innenleiters und hat eine im Wesentlichen kreisringförmige Querschnittsfläche.

[0008] Ein Nachteil der Kabel gemäß dem Stand der Technik äußert sich darin, dass die für die Verlegung notwendige Flexibilität der Kabel bei zunehmendem Nennquerschnitt immer geringer wird. Weiters ergeben sich, insbesondere bei großen Nennquerschnitten, Nachteile bei der Ableitung von während des Betriebs im Innenleiter entstehender Wärme, wobei auch die Ablösung des Außenleiters zur Kontaktierung schwieriger wird.

AUFGABE DER ERFINDUNG

[0009] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und ein Koaxialkabel vorzuschlagen, welches auch bei großen Nennquerschnitten eine zur Verlegung ausreichend hohe Flexibilität aufweist. Weiters sollen auch die für die Kontaktierung des Koaxialkabels erforderlichen Eigenschaften verbessert werden und vorzugsweise eine verbesserte Wärmeableitung aus dem Innenleiter erzielt werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen derartigen Kabelaufbau vorzuschlagen, der kostengünstig und wirtschaftlich herstellbar ist.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0010] Diese Aufgabe wird in einem erfindungsgemäßen Koaxialkabel dadurch gelöst, dass die Einzeldrähte des Innenleiters in zumindest drei separate Innenleiterbündel unterteilt sind, wobei jedes Innenleiterbündel von einer inneren Isolationsschicht umhüllt ist und die isolierten Innenleiterbündel miteinander verseilt sind, wobei sich zwischen jeweils zwei an den Außenleiter angrenzenden isolierten Innenleiterbündeln jeweils ein spaltförmiger Zwischenraum ausbildet,

und dass die Einzeldrähte des Außenleiters in mehrere Stabilisierungsbündel und mehrere Hüllbündel unterteilt sind, wobei der Außenleiter derart dimensioniert ist, dass eine Hüllfläche des Außenleiters im Wesentlichen einem Zylinder mit kreisförmiger Querschnittsfläche entspricht, indem in jedem spaltförmigen Zwischenraum des Innenleiters ein Stabilisierungsbündel angeordnet ist und indem die Hüllbündel zwischen aus dem Innenleiter herausragenden Abschnitten der Stabilisierungsbündel verlaufend angeordnet sind.

[0011] In herkömmlichen Koaxialkabeln ist der Innenleiter in der Regel als einzeln gebündelter und isolierter Litzenleiter ausgebildet und besteht der Außenleiter aus einer einlagigen, ringförmig um den Innenleiter angeordneten Schicht aus Einzeldrähten. Desto größer der Nennquerschnitt des Kabels wird, desto höher wird die Biegesteifigkeit und desto aufwendiger die Verlegung.

[0012] Im erfindungsgemäß vorgeschlagenen Koaxialkabel wird sowohl die Flexibilität des Innenleiters als auch die Flexibilität des Außenleiters erhöht, sodass in Kombination die Flexibilität des gesamten Koaxialkabels auch für verhältnismäßig große Nennquerschnitte, beispielsweise über 35 mm”, erreicht wird.

[0013] Die erhöhte Flexibilität des Innenleiters wird dadurch erreicht, dass die Einzeldrähte des Innenleiters in mehreren, nämlich zumindest drei, Innenleiterbündel gebündelt sind, wobei jedes Innenleiterbündel eine innere Isolationsschicht aufweist. Die Leiterbündel sind weiters miteinander verseilt, sodass ein flexibler Kabelkern gebildet wird. Da zumindest drei Innenleiterbündel vorgesehen sind, können diese zum Zwecke der Abisolierung für die Kontaktierung in einfacher Art und Weise mittels eines Dorns getrennt werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn genau drei oder genau vier Innenleiterbündel vorgesehen sind.

[0014] Durch die Verseilung der isolierten Innenleiterbündel entstehen zwischen den Innenleiterbündeln spaltförmige Zwischenräume, die sich entlang einer Kabelachse gesehen schraubflächenförmig erstrecken. Relevant für die Gestaltung des Außenleiters sind jene spaltförmigen Zwischenräume, die an den Außenleiter angrenzen, insbesondere den Außenleiter kontaktieren. Während bei herkömmlichen Koaxialkabel der Innenleiter bereits eine kreisrunde Form aufweist und die Einzeldrähte des Außenleiters nur mit dem Innenleiter verseilt werden müssen, ist es beim erfindungsgemäßen Koaxialkabel erforderlich, die konkaven Zwischenräume auszugleichen.

[0015] Zu diesem Zweck sind die Einzeldrähte des Außenleiters nicht allesamt gleichförmig angeordnet, sondern in Stabilisierungsbündel und Hüllbündel unterteilt. Dabei ist in jedem spaltför-

migen Zwischenraum des Innenleiters ein Stabilisierungsbündel derart angeordnet, dass ein ausfüllender Abschnitt des Stabilisierungsbündels den spaltförmigen Zwischenraum im Wesentlichen ausfüllt während ein herausragender Abschnitt des Stabilisierungsbündels aus dem Innenleiter herausragt. Die herausragenden Abschnitte der Stabilisierungsbündel ragen dabei, wenn man einen Querschnitt normal auf die Kabelachse betrachtet, in radialer Richtung über den Umriss der Innenleiterbündel heraus.

[0016] Um nun wiederum eine im Wesentlichen zylindrische Hüllfläche des Außenleiters zu erreichen, was beispielsweise für das Aufextrudieren des Kabelmantels vorteilhaft bzw. erforderlich ist, sind zwischen den herausragenden Abschnitten der Stabilisierungsbündel die Hüllbündel angeordnet, welche die entsprechende freie Querschnittsfläche ausfüllen.

[0017] Es versteht sich dabei von selbst, dass die Einzeldrähte des Innenleiters und/oder des Außenleiters auch als Litzen ausgebildet sein können. So können die Innenleiterbündel und/oder die Stabilisierungsbündel und/oder die Hüllbündel aus Litzen bestehen, die wiederum jeweils eine Mehrzahl an Einzeldrähten umfassen.

[0018] Eine derartige erfindungsgemäße Dimensionierung der Einzeldrähte des Außenleiters bzw. der Stabilisierungsbündel und der Hüllbündel kann dadurch erreicht werden, dass die Anzahl der Einzeldrähte und/oder die Anzahl der Lagen der Einzeldrähte in radialer Richtung und/oder die Durchmesser der Einzeldrähte der Stabilisierungsbündel und der Hüllbündel entsprechend den geometrischen Erfordernissen ausgewählt werden.

[0019] Die Stabilisierungsbündel sorgen weiters für einen sicheren Halt und eine erhöhte Formstabilität des Außenleiters. Die erhöhte Formstabilität bezieht dabei auf eine theoretische Ausführungsvariante ohne Stabilisierungsbündel, in welcher der Außenleiter ausschließlich aus Hüllbündeln besteht. Die Kombination von Hüllbündeln mit Stabilisierungsbündeln ermöglichen somit eine vorteilhafte Kombination zwischen Formgebung und Flexibilität.

[0020] Darüber hinaus kann durch die „mehradrige“ Ausführung des Innenleiters eine einfachere Wärmeabfuhr aus dem Innenleiter gewährleistet werden. Dies insbesondere deshalb, weil einerseits die zur Wärmeabgabe geeigneten Oberflächen vergrößert sind und andererseits die Wärmeableitung aus dem Innenleiter über die - im Vergleich zu den in den spaltförmigen Zwischenräumen verlaufenden Stabilisierungsbündel „dünneren“ - Hüllbündel gegenüber herkömmlichen Koaxialkabeln erheblich verbessert ist.

[0021] Ein weiterer positiver Effekt des Koaxialkabels besteht darin, dass eine zusätzliche elektromagnetische Abschirmung nicht zwingend erforderlich ist, insbesondere wenn einer der Leiter als Plusleiter und der andere Leiter als Minusleiter eines Gleichstrom-HV-Systems ausgebildet sind.

[0022] In einer weiteren Ausführungsvariante ist für die Erhöhung der Formstabilität sowie zur einfacheren Herstellung der herausragenden Abschnitte der Stabilisierungsbündel vorgesehen, dass die Stabilisierungsbündel als miteinander verseilte Einzeldrähte ausgebildet sind. In anderen Worten werden bei der Herstellung des Koaxialkabels bereits in sich verseilte Stabilisierungsbündel mit dem Innenleiter verseilt, um die spaltförmigen Zwischenräume zu füllen und die herausragenden Abschnitte auszubilden.

[0023] Eine weitere Ausführungsvariante sieht, insbesondere wenn genau drei oder genau vier Innenleiterbündel vorgesehen sind, vor, dass die Anzahl der Stabilisierungsbündel der Anzahl der Innenleiterbündel entspricht.

[0024] Um die Flexibilität des Außenleiters sowohl bei kleinen als auch bei großen Nennquerschnitten zu gewährleisten, sieht eine weitere Ausführungsvariante vor, dass die Einzeldrähte der Hüllbündel in Abhängigkeit eines Nennquerschnitts des Außenleiters einlagig oder mehrlagig angeordnet sind. Bei einem größeren Nennquerschnitt kann durch die mehrlagige Ausführung der Hüllbündel, sprich durch mehrere in radialer Richtung übereinander angeordneten Lagen an Einzeldrähten, der Durchmesser der Einzeldrähte gegenüber dem Stand der Technik reduziert werden, um die Biegesteifigkeit zu verringern.

[0025] Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einzeldrähte eines Hüllbündels parallel zueinander verlaufend angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die Einzeldrähte der Hüllbündel mit dem Innenleiter einfach durch Verseilung herzustellen.

[0026] Eine besonders einfache Herstellung und ein robuster Kabelaufbau lassen sich dadurch erreichen, dass ein Durchmesser der Einzeldrähte der Stabilisierungsbündel größer ist als ein Durchmesser der Einzeldrähte der Hüllbündel.

[0027] Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass eine Folie, vorzugsweise eine Kabelfolie oder eine Metallfolie oder eine Verbundfolie, zwischen Außenleiter und Kabelmantel angeordnet ist. Während eine Metallfolie, beispielsweise eine Aluminiumfolie, und/oder eine Verbundfolie auch die elektromagnetischen Abschirmungseigenschaften des Koaxialkabels verbessern können, kann eine Kabelfolie, insbesondere aus Kunststoff, zur einfacheren Herstellung und/oder Entfernung des Kabelmantels am bzw. vom Außenleiter beitragen.

[0028] Insbesondere für die elektromagnetischen Abschirmungseigenschaften des Außenleiters sowie gegebenenfalls zur möglichst genauen Annäherung der zylindrischen Hüllfläche ist ein hoher optischer Bedeckungsgrad des Außenleiters vorteilhaft. Daher sieht eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Koaxialkabels vor, dass ein Bedeckungsgrad des Außenleiters größer ist als 90%, bevorzugt größer als 95%.

[0029] Im Einsatzbereich von Hochvoltsystemen ist eine besonders hohe Temperaturfestigkeit der eingesetzten Kabel vorteilhaft. Um die anwendungsspezifische Temperaturfestigkeit zu erzielen, sieht eine weitere Ausführungsvariante vor, dass der Kabelmantel und/oder die innere Isolationsschicht aus einem thermoplastischen und/oder vernetzten Kunststoff oder einem Elastomer oder aus einem Silikon gefertigt ist. Unter Silikon werden dabei silikonhältige Kunststoffe, insbesondere aus der Gruppe der Poly(organo)siloxane, verstanden.

[0030] Um sicherzustellen, dass die beiden Leiter, sprich Innenleiter und Außenleiter, des Koaxialkabels jeweils an einem Ende mit derselben Stromquelle und am anderen Ende mit demselben Stromabnehmer verbunden werden können, ist in einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass der Außenleiter derart ausgebildet ist, dass er dieselbe elektrische Leistung übertragen kann wie der Innenleiter.

[0031] Im Zusammenhang mit der zu übertragenden elektrischen Leistung des Innenleiters ist festzuhalten, dass für Ladestationen von Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb, wie beispielsweise Elektroautos, eine elektrische Leistung von bis zu 350 kW vorgesehen ist, welche entsprechend beim Anschluss des Fahrzeuges mit elektrischem Antrieb an die Ladestation im Hochvoltsystem des Fahrzeuges übertragen werden muss. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass während des Betriebs oder des Ladevorgangs auch kleinere elektrische Leistungen übertragen werden bzw. das Hochvoltsystem insgesamt für größere oder kleinere Maximalleistungen ausgelegt ist.

[0032] In besonders einfacher Art und Weise kann die Leistungsübertragung von Innenleiter und Außenleiter durch konstruktive Maßnahmen aufeinander abgestimmt werden, insbesondere wenn die Leiter aus denselben Materialien gefertigt sind, wenn ein Nennquerschnitt des Wendelleiters zwischen 75% und 125%, vorzugsweise zwischen 90% und 110%, insbesondere 100%, eines Nennquerschnitts des Innenleiters beträgt. Vorteilhafter Weise liegt der Nennquerschnitt des Innenleiters zwischen 3 mm® und 95 mm®, insbesondere zwischen 6 mm? und 60 mm*®.

[0033] Um den Außenleiter in einfacher Art und Weise mit einer Stromquelle und/oder einem Stromabnehmer und/oder einem Verbindungselement verbinden zu können, ist in einer weiteren Ausführungsvariante vorgesehen, dass in einem Kontaktzustand des Koaxialkabels in einem vom Kabelmantel befreiten Endbereich des Koaxialkabels der Außenleiter vom Innenleiter abgelöst ist und die abgelösten Einzeldrähte des Außenleiters in Form eines litzenförmigen Verbindungsabschnitts gebündelt sind.

[0034] Dabei eignet sich der erfindungsgemäße Kabelaufbau besonders gut zur Bündelung in einem litzenförmigen Verbindungsabschnitt: Die Innenleierbündel können zur Herstellung des

Kontaktzustandes einfach, beispielsweise durch Einführen eines Dorns oder Aufdrehen, voneinander getrennt und aufgedreht werden. Dadurch lösen sich auch die Stabilisierungsbündel und die Hüllbündel vom Innenleiter ab und können in einfacher Art und Weise im Verbindungsabschnitt zusammengefasst werden, ohne dass ein separates Abheben oder Ablösen erforderlich ist. Durch einen einzelnen einfachen Verfahrensschritt können die abgelösten Einzeldrähte des Außenleiters nun nämlich in einem Verbindungsabschnitt als Litze gebündelt werden. Der litzenförmige Verbindungsabschnitt kann sodann wie ein herkömmlicher Leiter mit einem elektrischen Anschluss verbunden werden, was eine einfache Anwendung des erfindungsgemäßen Koaxialkabels in herkömmlichen Hochvoltsystemen ermöglicht. Natürlich ist es auch denkbar, dass alternativ eine entsprechende Kontaktierungsvorrichtung vorgesehen ist, mittels welcher das Koaxialkabel ohne vorherige Ablösung des Außenleiters kontaktiert werden kann.

[0035] Wie eingangs erwähnt, ist das erfindungsgemäße Koaxialkabel für den Einsatz in einem Hochvoltsystem eines Kraftfahrzeuges vorgesehen. Kraftfahrzeuge in denen Hochvoltsysteme vorhanden sind, zeichnen sich durch einen elektrischen Antrieb aus, der entweder alternativ zu einem Verbrennungsmotor in einem Hybridfahrzeug oder als alleiniger Antrieb in einem Elektrofahrzeug ausgebildet ist. Durch die verbesserte Biegsamkeit und die verbesserten Eigenschaften des erfindungsgemäßen Koaxialkabels eignet sich ein derartiges Koaxialkabel besonders gut für den Einsatz in einem Hochvoltsystem eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

[0036] Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben.

[0037] Dabei zeigt:

[0038] Fig. 1 eine axonometrische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines abschnittsweise freigelegten Koaxialkabels;

[0039] Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt des Koaxialkabels nach Fig. 1;

[0040] Fig. 3a bis 3c schematische Zwischenschritte bei der Herstellung eines Koaxialkabels;

[0041] Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Koaxialkabels in einem Kontaktzustand.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

[0042] Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsmäßigen Koaxialkabels 1 zur Verwendung in einem Hochvoltsystem eines Kraftfahrzeuges für die Übertragung von elektrischem Strom. In der Regel werden entsprechende Koaxialabel 1 zur Verbindung von Stromquellen, beispielsweise Akkus, mit Stromabnehmern, wie elektrischen Antriebseinheiten insbesondere Elektromotoren, eingesetzt. Die Nennquerschnitte der Leiter 2,4 des Kabels 1 sind entsprechend gewählt, um die Ströme und Spannungen des Hochvoltsystems übertragen zu können. Der besseren UÜbersichtlichkeit halber sind die einzelnen Bereiche des Koaxialkabels freigelegt.

[0043] Der Innenleiter 2 des Koaxialkabels 1 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus drei separaten Innenleiterbündeln 2a, die jeweils eine Mehrzahl an Einzeldrähten umfassen. Jedes Innenleiterbündel 2a ist von einer inneren Isolationsschicht 3 umgeben, sodass sich drei isolierte Innenleiterbündel 2a,3 ausbilden. Die drei isolierten Leiterbündel 2a,3 sind miteinander verseilt. Es versteht sich von selbst, dass die Anzahl an Innenleiterbündeln 2a in alternativen Ausführungsbeispielen auch größer sein kann, beispielsweise können auch vier Innenleiterbündel 2a oder mehr vorgesehen sein.

[0044] In radialer Richtung bezogen auf eine Kabelachse 9 des Koaxialkabels 1 über dem mit den inneren Isolationsschichten 3 versehenen Innenleiter 2 verläuft ein Außenleiter 4, dessen Aufbau in weiterer Folge im Detail beschrieben wird. Das Koaxialkabel 1 umfasst weiters einen

äußeren isolierenden Kabelmantel 7 aus Kunststoff, der vorzugsweise als Silikonlsolierung ausgebildet ist. Zusätzlich ist zwischen Außenleiter 4 und Kabelmantel 7 eine Folie 8, vorzugsweise eine Metallfolie, insbesondere eine Aluminiumfolie, vorgesehen, die die Eigenschaften des Koaxialkabels 1 verbessert, jedoch für den grundsätzlichen Aufbau nicht erforderlich ist.

[0045] Wie insbesondere in den Figuren 1 und 2 zu erkennen ist, setzt sich der Außenleiter 4 im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Stabilisierungsbündeln 5 und Hüllbündeln 6 zusammen. Im Detail sind drei Stabilisierungsbündel 5 und drei Hüllbündel 6 vorgesehen.

[0046] Wie in Fig. 3a gut zu erkennen ist, bilden sich durch die Verseilung der Innenleiterbündel 2a spaltförmige Zwischenräume 12 an den Kontaktflächen zwischen den isolierten Innenleiterbündeln 2a,3 aus. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden sich die spaltförmigen Zwischenräume 12 nur in jenen Bereichen aus, die in weiterer Folge vom Außenleiter 4 kontaktiert werden.

[0047] In jedem dieser spaltförmigen Zwischenräume 12 verläuft nun ein Stabilisierungsbündel 5 (siehe Fig. 3b), wobei jeweils ein ausfüllender Abschnitt eines Stabilisierungsbündel 5 den spaltförmigen Hohlraum 12 ausfüllt und ein herausragender Abschnitt des Stabilisierungsbündels 5 über den Umriss des Innenleiters 2 hinausragt.

[0048] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Stabilisierungsbündel 5 als miteinander verseilte Einzeldrähte ausgebildet, was die Formstabilität der Stabilisierungsbündel 5 erhöht.

[0049] Um nun einerseits sicherzustellen, dass der Nennquerschnitt des Außenleiters ausreichend dimensioniert ist, und andererseits zu gewährleisten, dass eine Hüllfläche des Außenleiters 4 im Wesentlichen einem Zylinder mit kreisförmiger Querschnittsfläche entspricht, sind in den vom Innenleiter 2 und von den Stabilisierungsbündeln 5 begrenzten Flächenabschnitten der Querschnittsfläche Hüllbündel 6 angeordnet (siehe Fig. 3c). In anderen Worten fungieren die Hüllbündel 6 als Füllung zwischen Kabelmantel 7 und Innenleiter 2 mit den Stabilisierungsbündeln 5. Insbesondere durch Zusammenschau der Figur 1 mit den Figuren 3a bis 3c ist ersichtlich, dass Stabilisierungsbündel 5 und Hüllbündel 6 mit dem Innenleiter 2 verseilt sind.

[0050] Figur 2 zeigt einen vergrößerten Querschnitt normal auf die Kabelachse 9 des Koaxialkabels 1, aus dem der zuvor beschriebene Aufbau nochmals deutlich ersichtlich ist. Ebenfalls ist zu erkennen, dass der Durchmesser der Einzeldrähte der Hüllbündel 6 kleiner ist als der Durchmesser der Einzeldrähte der Stabilisierungsbündel 5. Auch ist ersichtlich, dass die Stabilisierungsbündel 5 aus sieben miteinander verseilten Einzeldrähten bestehen sowie dass die Einzeldrähte der Hüllbündel mehrlagig angeordnet sind.

[0051] Durch die beschriebene Ausbildung des Außenleiters 4 und die entsprechende Dimensionierung und Anordnung von Stabilisierungsbündel 5 und Hüllbündel 6 wird also in anderen Worten erreicht, dass die Hüllfläche des Außenleiters 4 im Wesentlichen einem Zylinder mit kreisförmiger Querschnittsfläche entspricht, was insbesondere für den Auftrag des Kabelmantels 7 vorteilhaft bzw. erforderlich ist.

[0052] Die erfindungsgemäße Gestaltung des Koaxialkabels 1 bedingt im Vergleich zu herkömmlichen Koaxialkabeln insbesondere eine verbesserte Flexibilität des Koaxialkabels 1 auch bei gröBeren Nennquerschnitten.

[0053] In Figur 4 ist eine vorteilhafte Gestaltung eines Endbereichs 10 eines Koaxialkabels 1 in einem Kontaktzustand dargestellt, welche die Verbindung des erfindungsgemäßen Koaxialkabels 1 an einen elektrischen Anschluss vereinfacht. Zu sehen ist eine vereinfachte schematische Darstellung, bei der weder die Innenleiterbündel 2a noch die Stabilisierungsbündel 5 bzw. Hüllbündel 6 im Detail dargestellt sind. Im Endbereich 10 des Kabels 1 ist zumindest der Kabelmantel 7 entfernt, sodass der Außenleiter 4 freigelegt ist. Dadurch, dass der Außenleiter 4 schraublinienförmig um den Innenleiter 2 gewickelt ist, sprich verseilt ist, können die Einzeldrähte des Außenleiters 4 in einfacher Art und Weise vom Innenleiter 2 abgelöst werden. Nachdem die Einzeldrähte des Außenleiters 4 abgelöst sind, werden die Einzeldrähte des Außenleiters 4 auf einer Seite des Innenleiters 2 zusammengeführt und in einem litzenartigen Verbindungsabschnitt 11 gebündelt.

[0054] Durch die Bündelung der Einzeldrähte des Außenleiters 4 im litzenförmigen Verbindungs-

abschnitt 11 entspricht der Endbereich des Kabels 1, wenn auch die inneren Isolationsschichten 3 im endseitigen Abschnitt des Endbereichs 10 entfernt sind und der Innenleiter 2 somit abisoliert ist, einem Kabel mit zwei litzenförmigen Kabelverbindungsabschnitten zur Verbindung mit einem elektrischen Anschluss, wobei der abisolierte Endabschnitt des Innenleiters 2 einen ersten Kabelverbindungsabschnitt darstellt und der litzenförmige Verbindungsabschnitt 11 des Außenleiters 4 einen zweiten Kabelverbindungsabschnitt darstellt.

[0055] So kann das Koaxialkabel 1 in einfacher Art und Weise mit einer weiteren elektrischen Komponente, etwa mit einer Stromquelle oder mit einem Stromabnehmer, verbunden werden.

[0056] Dies deshalb, da im Bereich des litzenartigen Verbindungsabschnitts 11, welcher den Endabschnitt des Außenleiters 4 darstellt, die Einzeldrähte des Außenleiters 4 in einen Litzenleiter überführt und gebündelt sind, welcher litzenförmiger Verbindungsabschnitt 11 sodann in herkömmlicher Art und Weise an die elektrische Komponente angeschlossen werden kann. Da somit der Innenleiter 2 und der litzenförmige Verbindungsabschnitt 11 des Wendelleiters 4 separat anschließbar sind und gegebenenfalls auch unterschiedlich zueinander verlaufend angeordnet werden können, besteht durch die Vorsehung des litzenförmigen Verbindungsabschnitts 11 beim erfindungsgemäßen Koaxialkabel 1 kein signifikanter Unterschied mehr im Kontaktzustand zum Anschluss eines herkömmlichen zweiadrigen Kabels. In anderen Worten weist auch das erfindungsgemäße Koaxialkabel 1 im Kontaktzustand zwei litzenförmige Kabelverbindungsabschnitte auf, die im Wesentlichen dem Endabschnitt eines herkömmlichen zweiadrigen Kabels entsprechen.

[0057] Das erfindungsgemäße Kabel 1 eignet sich aus den vorstehend genannten Gründen besonders zur Verwendung in Hochvoltsystemen von Kraftfahrzeugen mit elektrischem Antrieb, da es insbesondere zur Übertragung von Strom zwischen einer Stromquelle und einem Stromabnehmer ausgebildet ist, wobei beispielsweise in einem Gleichstromsystem der Innenleiter 2 den Pluspol der Stromquelle mit dem Stromverbraucher verbindet, während der Wendelleiter 4 den Minuspols der Stromquelle mit dem Stromverbraucher verbindet, wobei natürlich auch die umgekehrte Zuordnung der Leiter denkbar ist.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Koaxialkabel 2 Innenleiter 2a Innenleiterbündel 3 innere Isolationsschicht 4 Außenleiter

5 Stabilisierungsbündel

6 Hüllbündel 7 Kabelmantel 8 Folie

9 Kabelachse 10 Endabschnitt 11 litzenförmiger Verbindungsabschnitt

12 spaltförmiger Hohlraum

Claims (13)

Patentansprüche

1. Koaxialkabel (1) zur Übertragung von elektrischem Strom in einem Hochvoltsystem eines Kraftfahrzeuges umfassend - einen eine Mehrzahl an Einzeldrähten umfassenden Innenleiter (2); - einen eine Mehrzahl an Einzeldrähten umfassenden Außenleiter (4); - sowie einen isolierenden Kabelmantel (7); wobei der Außenleiter (4) ausgebildet ist, um zwischen 50% und 150%, vorzugsweise zwischen 75% und 125%, besonders bevorzugt 100% +/- 5%, einer vom Innenleiter (1) übertragbaren elektrischen Leistung übertragen zu können, wobei die Einzeldrähte des Innenleiters (2) in zumindest drei separate Innenleiterbündel (2a) unterteilt sind, wobei jedes Innenleiterbündel (2a) von einer inneren Isolationsschicht (3) umhüllt ist und die isolierten Innenleiterbündel (2a) miteinander verseilt sind, wobei sich zwischen jeweils zwei an den Außenleiter (4) angrenzenden isolierten Innenleiterbündeln (23,3) jeweils ein spaltförmiger Zwischenraum (12) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzeldrähte des Außenleiters (4) in mehrere Stabilisierungsbündel (5) und mehrere Hüllbündel (6) unterteilt sind, wobei der Außenleiter (4) derart dimensioniert ist, dass eine Hüllfläche des Außenleiters (4) im Wesentlichen einem Zylinder mit kreisförmiger Querschnittsfläche entspricht, indem in jedem spaltförmigen Zwischenraum (12) des Innenleiters (2) ein Stabilisierungsbündel (5) angeordnet ist und indem die Hüllbündel (6) zwischen aus dem Innenleiter (2) herausragenden Abschnitten der Stabilisierungsbündel (5) verlaufend angeordnet sind.

2. Koaxialkabel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsbündel (5) als miteinander verseilte Einzeldrähte ausgebildet sind.

3. Koaxialkabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Stabilisierungsbündel (5) der Anzahl der Innenleiterbündel (2a) entspricht.

4. Koaxialkabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzeldrähte der Hüllbündel (6) in Abhängigkeit eines Nennquerschnitts des Außenleiters (4) einlagig oder mehrlagig angeordnet sind.

5. Koaxialkabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzeldrähte eines Hüllbündels (6) parallel zueinander verlaufend angeordnet sind.

6. Koaxialkabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser der Einzeldrähte der Stabilisierungsbündel (5) größer ist als ein Durchmesser der Einzeldrähte der Hüllbündel (6).

7. Koaxialkabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Folie (8), vorzugsweise eine Kabelfolie oder eine Metallfolie oder eine Verbundfolie, zwischen Außenleiter (4) und Kabelmantel (7) angeordnet ist.

8. Koaxialkabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bedeckungsgrad des Außenleiters (4) größer ist als 90%, bevorzugt größer als 95%.

9. Koaxialkabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelmantel (7) und/oder die innere Isolationsschicht (3) aus einem thermoplastischen und/oder vernetzten Kunststoff oder einem Elastomer oder aus einem Silikon gefertigt ist.

10. Koaxialkabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenleiter (4) derart ausgebildet ist, dass er dieselbe elektrische Leistung übertragen kann wie der Innenleiter (2).

11. Koaxialkabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nennquerschnitt des Außenleiters (4) zwischen 75% und 125%, vorzugsweise zwischen 90% und 110%, insbesondere 100%, eines Nennquerschnitts des Innenleiters (2) beträgt.

12. Koaxialkabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Kontaktzustand des Koaxialkabels (1) in einem vom Kabelmantel (7) befreiten Endbereich (10) des Koaxialkabels (1) der Außenleiter (4) vom Innenleiter (2) abgelöst ist und die abgelösten Einzeldrähte des Außenleiters (4) in Form eines litzenförmigen Verbindungsabschnitts (11) gebündelt sind.

13. Verwendung eines Koaxialkabels (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in einem Hochvoltsystem eines Kraftfahrzeuges mit einem elektrischen Antrieb.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen