CN109791821A - 具有冷却剂管路的电缆 - Google Patents

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Abstract

一种用于传输电流的电缆(2)，包括电缆软管(20)、在所述电缆软管(20)中延伸的至少一个用于传导电流的电负荷线路(22)，以及在所述电缆软管(20)中延伸的至少一个用于导引冷却剂的冷却剂管路(23，24)。此外，设置在所述电缆软管(20)中延伸、至少局部非电绝缘的至少一个导电感应线路(25，26)，其用于检测指示所述电缆软管(20)中的电导率变化的测量信号。通过这种方式，提供一种用于导引电流的电缆，借助该电缆至少能降低冷却剂从在电缆软管中延伸的冷却剂管路中泄漏的风险。

Description

具有冷却剂管路的电缆
技术领域
本发明涉及的是权利要求1的前序部分所述的一种用于传输电流的电缆。
背景技术
这种电缆包括电缆软管、在电缆软管中延伸的至少一个用于传导电流的电负荷线路，以及在电缆软管中延伸的至少一个用于导引冷却剂的冷却剂管路。
这种电缆特别是可作为充电电缆为电力驱动车辆(又称电动车)充电。在此情形下，电缆例如一侧连接充电站，另一侧承载充电插头形式的插式连接器部件，该插式连接器部件可插入车辆上对应的充电插座形式的对配插式连接器部件中，以便通过这种方式在充电站与车辆之间建立电连接。
原则上可将充电电流作为直流电或交流电进行传输，其中特别是直流电形式的充电电流的电流强度较大，例如超过200A甚或超过350A，这会导致电缆以及与电缆连接的插式连接器部件发热。这就可能需要使电缆冷却。
一种抑制这种电缆发热的解决方案可以是进一步增大电缆中负荷线路的横截面。但这样存在的缺陷在于，电缆整体上更重且柔性更小，从而影响用户手工操作电缆。
DE 10 2010 007 975 B4所揭示的充电电缆具有冷却剂管路，该冷却剂管路包括用于冷却剂的馈送管路和回输管路，从而允许冷却剂在充电电缆中往返流动。DE 10 2010007 975 B4的冷却剂管路在此既用于导出车辆的储能器上所产生的损耗热，但也用于冷却电缆本身。
在DE 10 2011 100 389 A1所揭示的用于为电动车充电的充电电缆形式的电缆中，冷却剂管路敷设在电缆软管中，该电缆软管提供冷却剂的往返流路，以吸收电缆上的热量并从电缆散热。
在DE 42 08 928 C1所揭示的一种单导线或多导线复合电缆形式的电力电缆中，设置中空通道，其中可导引冷却剂。例如，在平行通道中还可设有如用于检测发热的光导形式的消息导体或传感器。
具有一个或多个冷却剂管路的充电电缆形式的电缆可能因电缆弯折或将电缆穿过车辆而受损。如果以此方式损坏冷却剂管路，则冷却剂(例如水)可能从冷却剂管路中泄漏并流入电缆软管内。电缆软管中一般可能存在间隙，因此冷却剂就这样在电缆软管中扩散并且例如流向与充电电缆连接的插式连接器部件或流向与充电电缆连接的充电装置，这样带来的风险是导电的冷却剂(例如水)失控流入可能会危及插式连接器部件和充电装置中存在的高压部件的绝缘。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于导引电流的电缆，借助所述电缆至少能降低冷却剂从在电缆软管中延伸的冷却剂管路中西路的操作风险。
这个目的通过具有权利要求1的特征的主题而达成。
根据本发明，所述电缆包括在所述电缆软管中延伸、至少局部非电绝缘的至少一个导电感应线路，其用于检测指示所述电缆软管中的电导率变化的测量信号。
据此，应在电缆软管中敷设感应线路，通过该感应线路可以记录指示电缆软管中的电导性质变化的测量信号。如果从冷却剂管路中泄露至少一定量的导电冷却剂，例如水，这样至少在冷却剂流动的那些区域中会改变电导率。至少局部非电绝缘的感应线路可以与冷却剂电接触，这样就能通过感应线路例如经由施加电压时测量电流来记录测量信号，如此推断电缆软管中的电导率变化，进而推断冷却剂可能已泄漏到电缆软管中。
例如，可以在电缆软管中敷设第一感应线路和与第一感应线路间隔的第二感应线路。可以在这些感应线路之间施加电压差，以便通过测量电流推断出冷却剂已泄漏到电缆软管中。如果冷却剂管路完整无损并且冷却剂未泄漏，则感应线路互相电绝缘。如果冷却剂泄漏，则冷却剂可能在电缆软管中至少局部地桥接感应线路之间的电绝缘，这可基于通过感应线路接收的测量信号来检测。
就此应当指出，原则上使用感应线路即可。这样就能例如通过施加到感应线路的测量电位和处于接地电位的屏蔽导体来记录指示电缆软管中的电导率变化的测量信号。
如果在电缆软管中敷设两个感应线路，则这两个感应线路相互间隔布置并且以非电接触的方式相互接触。有鉴于此，当冷却剂管路正常工作且未受损坏时，感应线路相互电绝缘，这样就没有(导电的)冷却剂从冷却剂管路中泄漏。如果冷却剂泄漏，则可能局部桥接感应线路之间的电绝缘，这可例如基于在感应线路之间施加电压时的电流来检测。
感应线路不必沿其整个长度非电绝缘，即具有非电绝缘的护套。感应线路仅局部电暴露即可。在这类借助电气护套包封并由此绝缘的区域中，感应线路也能相互抵接。唯一重要之处在于，感应线路未以非电绝缘的区段相互接触，而感应线路相互电绝缘。
在一种具体技术方案中，中央第一冷却剂管路在电缆中延伸，通过该中央第一冷却剂管路例如可提供冷却剂的入流。一个或多个第二冷却剂管路以及一个或多个电负荷线路可围绕这个在电缆软管中延伸的中央冷却剂管路分组，以便第二冷却剂管路与负荷线路之间容纳中央第一冷却剂管路。通过第二冷却剂管路例如可提供冷却剂的回流。
当电缆配置为用于为电动车充电的充电电缆时，通过中央第一冷却剂管路例如可提供流向电缆上布置的插式连接器部件的入流。相反，通过第二冷却剂管路，冷却剂可从对配插式连接器部件流回充电站，以便从电缆和插式连接器部件散热。
所述至少一个感应线路优选在中央第一冷却剂管路与至少一个第二冷却剂管路和/或至少一个电负荷线路之间的间隙中延伸。中央第一冷却剂管路以及第二冷却剂管路和负荷线路的横截面具有至少近似圆形的形状。这样中央第一冷却剂管路、第二冷却剂管路和负荷线路之间就会形成间隙，一个或多个感应线路可在该间隙中延伸。
就此应当指出，可以在电缆软管中敷设两个以上感应线路。例如，感应线路可在中央第一冷却剂管路、第二冷却剂管路和负荷线路之间的每个间隙中延伸，以便在空间上近距离检测冷却剂的泄漏。可以将测量电位和接地电位交替施加到感应线路，以便在相邻的感应线路之间产生电位差。
至少一个感应线路优选连接控制装置，该控制装置构建为将测量电位施加到至少一个感应线路，以便检测指示电缆软管中的电导率变化的测量信号。如果电缆构建为用于为电动车充电的充电电缆，则控制装置可集成到例如电缆所连接的充电站中。通过控制装置，例如可在第一感应线路与第二感应线路之间施加电压，以便基于电压检测流过感应线路的电流，并由此推断电缆软管中的电导性质。
通过控制装置还可以提供对流过负荷线路的负荷电流的控制。这样，控制装置可构建为，当指示电缆软管中的(不允许)电导率变化时，切断流过负荷线路的电流。如果电缆构建为用于为电动车辆充电的充电电缆，则当基于电缆软管中的电导率变化检测到冷却剂管路损坏时，控制装置就会中断甚或先不开始充电过程。
电缆优选为用于为电动车充电的充电系统的组成部分，并且在第一末端与例如充电插头的插式连接器部件连接，而在其另一第二末端与用于为电动车充电的充电站连接。电缆软管优选为柔性，以便电缆能以柔韧的方式从充电站敷设到电动车。
附图说明
下面结合附图所示实施例对本发明的构思进行详细说明。图中：
图1为设有电缆的充电站的视图；
图2为电缆的插式连接器部件的视图；
图3为充电电缆形式的电缆的实施例的视图；
图4为电缆的剖视图；
图5为其中延伸有感应线路的电缆的示意图；
图6为冷却剂从冷却剂管路泄漏时电缆和在其中延伸的感应线路的示意图；以及
图7为其中延伸有感应线路的电缆的另一实施例的示意图。
具体实施方式
图1示出用于为又称电动车的电力驱动车辆4充电的充电站1。充电站1被设计为用于提供交流电或直流电形式的充电电流并且具有电缆2，该电缆以末端201连接充电站1并且以另一末端200连接充电插头形式的插式连接器部件3。
如根据图2的放大视图所示，插式连接器部件3在壳体30上具有插接部300、301，借助这些插接部可将插式连接器部件3与车辆4上充电插座形式的对应的对配插式连接器部件40插接接合。借此可将充电站1与车辆4电性连接，以便将充电电流从充电站1传输至车辆4。
为实现为电动车4快速充电，所传输的充电电流具有较大的电流强度，例如超过200A，视情况甚至达到350A或以上的数量级。如此之高的充电电流导致电缆2的管路上产生热损失，这部分热损失致使电缆2发热。在充电站1目前使用的电流强度下，例如每米电缆2可能产生150W甚或更多的热损失，随之而来的是电缆2极剧发热。
一般可通过使用增大线路横截面的电线来克服高强度电流。但这不仅会增加电缆2的成本，而且还会影响电缆2的手工操作性，因为线路的重量以及电缆2的重量都会随线路横截面的增大而增加。因此，需要主动冷却电缆2，同时要避免电缆2的过度发热，而不必过度增大电缆2中敷设的线路的线路横截面。
因此，在图3所示的电缆2的实施例中，在电缆软管20中敷设冷却剂管路23、24，这些冷却剂管路在电缆2内提供冷却剂流并且以此方式可吸收在电缆软管20中延伸的负荷线路22上的热量并散热。
如图3和图4的剖视图所示，电缆2具有由电绝缘的柔性材料制成的外侧电缆软管20，在该电缆软管内侧上布置有屏蔽导体21。屏蔽导体21处于接地电位并且用于使在电缆软管20中延伸的负荷线路22对外电磁屏蔽。
在电缆软管20的内部敷设多个负荷线路22，这些负荷线路可用于传输交流电或直流电并且在插式连接器部件3的侧面上与插接部300、301上的接触元件连接。每个负荷线路22具有由电绝缘护套221包封的导电线路芯线220。负荷电流经由负荷线路22输向插式连接器部件3，从而当插式连接器部件3连接电动车侧面上的充电插座40时，能够传输用于为电动车4充电的充电电流。
特别是如图4的剖视图所示，电缆2具有例如提供流向插式连接器部件3的冷却剂入流的中央第一冷却剂管路23。负荷线路22以及两个第二冷却剂管路24围绕中央第一冷却剂管路23分组，通过这两个第二冷却剂管路例如可提供冷却剂从插式连接器部件3流回充电站1的回流。此外，信号线路27嵌装在电缆软管20中，通过该信号线路可向插式连接器部件3传递来自充电站1的控制信号，反之亦然。充填元件28用于充填电缆软管20的内部而使电缆软管20的横截面如图4所示呈现至少近似圆形的形状。
电缆2沿纵向轴线L延伸，但能柔韧地弯曲。中央第一冷却剂管路23与纵向轴线L同轴。负荷线路22和第二冷却剂管路24围绕纵向轴线L沿圆周分布在中央第一冷却剂管路23上。
中央第一冷却剂管路23、第二冷却剂管路24和负荷线路22的横截面如图4所示均具有至少近似圆形的形状。有鉴于此，中央第一冷却剂管路23、第二冷却剂管道24和负荷线路22之间就产生见隙Z。在参照图3和图4的实施例中，在这些间隙Z中敷设两个感应线路25、26，这两个感应线路沿纵向在电缆软管20内延伸并且分别与中央第一冷却剂管路23、第二冷却剂管路24中的一个和负荷线路22抵接。感应线路25、26至少局部非电绝缘，优选沿其整个长度在电缆软管20内非电绝缘。有鉴于此，感应线路25、26的导电导线暴露在电缆软管20内，但相互间隔而互不电接触，这样感应线路25、26在电缆2的正常使用状态下就相互电绝缘。
如图5的示意图所示，感应线路25、26在充电站1的侧面与控制装置10连接。通过感应线路25、26可检测到，在电缆软管20内，例如当冷却剂管路23、24中的一个损坏时，冷却剂从冷却剂管路23、24中的一个泄漏，因此导致电缆软管20内的电导率变化。
如果冷却剂管路23、24中的一个损坏，则如图6的示意图所示，冷却剂K可能从相应的冷却剂管路23、24中泄露并进入电缆软管20的内部，特别是进入在电缆软管20中延伸的管路22-24之间的间隙Z中。如果冷却剂K至少在一定程度上导电(例如在水的情况下)，则通过冷却剂K在局部桥接感应线路25、26之间的电绝缘，从而当在感应线路25、26之间施加电压差V时，产生流过感应线路25、26的电流I，可在控制装置10方面评估该电流。这样就能基于电流来检测感应线路25、26之间的绝缘劣化，通过这种方式便推断出冷却剂管路23、24中的一个上的泄漏。
控制装置10在此可例如构建为，当检测到电缆软管20内的电导率变化时，控制流过负荷线路22的电流。例如，当检测到电缆软管20内的(不允许)电导性质变化时，可切断负荷电流，以便通过这种方式终止充电过程。
在参照图3和图4的实施例中，存在两个感应线路25、26，在操作期间通过控制装置10向这两个感应线路施加电压差V，以便基于流过感应线路25、26的电流来推断冷却剂管路23、24中的一个上的泄漏。例如，第一感应线路25可施加有测量电位，而另一感应线路26可处于接地电位。如果产生电流I，则表明桥接感应线路25、26之间的绝缘。
在图7示意性示出的实施例中，设置两个以上感应线路25、26。在参照图7的实施例中，在中央第一冷却剂管路23与围绕其分组的第二冷却剂管路24和负荷线路22之间的每个间隙Z中都布置有感应线路25、26。感应线路25、26此时交替施加有不同的电位，例如具体方式是，每个感应线路25处于测量电位，而每个感应线路26处于接地电位。这样相邻的感应线路25、26就会处于不同的电位，从而在相邻的感应线路25、26之间产生电位差。如果在局部桥接相邻的感应线路25、26之间的电绝缘，则产生电流，评估该电流就能检测电缆软管20内的冷却剂泄漏。
通过使用两个以上的感应线路25、26，可以在电缆软管20内对冷却剂泄漏进行空间上的近距离检测。
本发明的基本理念不限于上述实施例，而是原则上也可以完全不同的方式实现。
因此，负荷线路和冷却剂管路在电缆软管中的布置可与如图所示的实施例采用不同的设计。例如，电缆软管中可以仅有两个负荷线路。
感应线路至少局部非电绝缘。感应线路优选沿其整个长度非电绝缘。但这并非强制性特征。感应线路的部分也可设有电绝缘护套，以便感应线路仅局部暴露。
例如，感应线路的电导线设有金属表面涂层，使得感应线路不易受到腐蚀。
附图标记说明
1 充电站
10 控制装置
2 充电电缆
20 电缆软管
200，201 末端
21 屏蔽导体
22 负荷线路
220 线路芯线
221 护套
23，24 冷却剂管路
25，26 感应线路
27 信号线路
28 充填元件
3 充电插头
30 壳体
300，301 插接部
4 车辆
40 充电插座
I 电流
K 冷却剂
L 纵向
V 测量电位(电压)
Z 间隙

Claims (8)

1.一种用于传输电流的电缆(2)，具有：
电缆软管(20)，
在所述电缆软管(20)中延伸的至少一个用于传导电流的电负荷线路(22)，以及
在所述电缆软管(20)中延伸的至少一个用于导引冷却剂的冷却剂管路(23，24)，
其特征在于
在所述电缆软管(20)中延伸、至少局部非电绝缘的至少一个导电感应线路(25，26)，其用于检测指示所述电缆软管(20)中的电导率变化的测量信号。
2.根据权利要求1所述的电缆(2)，其特征在于，所述电缆(2)具有在所述电缆软管(20)中延伸的第一感应线路(25)和以与所述第一感应线路(25)间隔的方式在所述电缆软管(20)中延伸的第二感应线路(26)。
3.根据权利要求2所述的电缆(2)，其特征在于，所述第一感应线路(25)与所述第二感应线路(26)在所述电缆软管(20)中互不电接触。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电缆(2)，其特征在于，所述电缆(2)具有中央第一冷却剂管路(23)，至少一个第二冷却剂管路(24)和所述至少一个电负荷线路(22)围绕所述第一冷却剂管路分组。
5.根据权利要求4所述的电缆(2)，其特征在于，所述至少一个感应线路(25，26)在所述中央第一冷却剂管路(23)与所述至少一个第二冷却剂管路(24)或所述至少一个电负荷线路(22)之间的间隙(Z)中延伸。
6.根据上述权利要求中任一项所述的电缆(2)，其特征在于，所述至少一个感应线路(25，26)连接控制装置(10)，所述控制装置构建为将测量电位(V)施加到所述至少一个感应线路(25，26)，以便检测指示所述电缆软管(20)中的电导率变化的测量信号。
7.根据权利要求6所述的电缆(2)，其特征在于，所述控制装置(10)构建为，当检测到所述电缆软管(20)中的电导率变化时，切断流过所述至少一个负荷线路(22)的电流。
8.根据上述权利要求中任一项所述的电缆(2)，其特征在于，所述电缆(2)在第一末端(200)上与插式连接器部件(3)连接并在背离所述第一末端(200)的第二末端(201)上与用于为电动车(4)充电的充电站(1)连接。
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