DE102015009407A1

DE102015009407A1 - Thermochromic cable for connecting batteries and process for its manufacture

Info

Publication number: DE102015009407A1
Application number: DE102015009407.6A
Authority: DE
Inventors: Matthias Adamy
Original assignee: Adamy GmbH
Current assignee: Adamy De GmbH
Priority date: 2015-07-20
Filing date: 2015-07-20
Publication date: 2017-01-26

Abstract

Zum Starten von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren und mit nicht mehr leistungsfähiger Batterie gibt es zwecks Weiterleitung des Stroms von einer externen Stromquelle, die sich im Allgemeinen in einem anderen helfenden Fahrzeug befindet, Kabelverbindungen, sogenannte Starterkabel, Starhilfekabel, Überbrückungskabel oder Überleitungskabel. Diese bestehen aus einem Paar isolierter elektrischer Leitungen in Form von Kabeln, die jeweils an den beiden Kabelenden mit einer handlichen Klemmverbindung, der sogenannten Polzange abschließen. Bei unsachgemäßer Verwendung kann eine Kabelüberhitzung zu einem Kabelbrand und schweren Unfällen führen. Zu deren Vermeidung wurde ein Kabel mit jeweils an beiden Enden befindlichen Klemmvorrichtungen geschaffen, bei dem die das leitende Material umhüllende Isolierschicht ein oder mehrere thermochrome Materialien enthält oder aus dem thermochromen Material selbst besteht. Bei Überhitzung des Kabels dient das thermochrome Material als Temperaturindikator, indem es bei einer vorbestimmten Temperatur die Farbe des Verbindungskabels irreversibel oder reversibel ändert.For starting vehicles with internal combustion engines and with no longer powerful battery, there is a cable connection, so-called starter cable, starter cables, jumper cables or crossover cable to forward the power from an external power source, which is generally located in another helping vehicle. These consist of a pair of insulated electrical cables in the form of cables, each terminating at the two ends of the cable with a handy clamp connection, the so-called Polzange. Improper use may cause cable overheating resulting in cable fire and serious accidents. To avoid this, a cable has been provided, each with clamping devices located at both ends, in which the insulating layer surrounding the conductive material contains one or more thermochromic materials or consists of the thermochromic material itself. When the cable overheats, the thermochromic material serves as a temperature indicator by irreversibly or reversibly changing the color of the connection cable at a predetermined temperature.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Temperaturanzeiger zur Verwendung im Kabelteil von Überbrückungskabeln zwischen Starterbatterien von Fahrzeugen, insbesondere zum Starten von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren mit nicht mehr leistungsfähiger Batterie.The present invention relates to a temperature indicator for use in the cable part of jumper cables between starter batteries of vehicles, in particular for starting vehicles with internal combustion engines with no longer powerful battery.

Im Allgemeinen erfolgt das Anlassen, d. h. das Starten von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen, aber auch bei Boots- und Schiffsmotoren, bei Flugzeugmotoren, bei Schienenfahrzeugen, bei mobilen und stationären Anlagen mit Motorantrieben sowie im Modellbau mit Hilfe einer Starterbatterie. Aus Altersgründen oder bei tiefen Temperaturen liefert diese Starterbatterie oftmals jedoch nicht mehr genügend Strom, um den Verbrennungsmotor mit einem elektrischen Anlasser mit ausreichender Drehzahl zu starten. Ist das Austauschen der defekten Batterie vor allem unterwegs nicht möglich, muss eine externe Stromquelle genutzt werden, deren Nennspannung gleich ist und die eine ausreichende Leistung bereitstellen kann. Umgangssprachlich wird dieser Vorgang als Überbrückung oder Starthilfe bezeichnet. Zwecks Weiterleitung des Stroms von dieser externen Stromquelle, die sich im Allgemeinen in einem anderen helfenden Fahrzeug befindet, ist eine Kabelverbindung zwischen dieser externen Stromquelle und dem Empfängerfahrzeug mit erschöpfter oder defekter Stromquelle aufzubauen. Im Handel werden dafür sogenannte „Starterkabel”, „Starhilfekabel”, „Überbrückungskabel” oder „Überleitungskabel” angeboten, die aus einem Paar isolierter elektrischer Leitungen in Form von Kabeln bestehen, die jeweils an den beiden Kabelenden mit einer handlichen Klemmverbindung, der sogenannten Polzange abschließen. Die Kabel müssen laut bestehenden Industrienormen einen festen Mindestquerschnitt besitzen, um den Spannungsabfall infolge des elektrischen Widerstands klein zu halten. Außerdem verringert ein der Vorschrift entsprechender Kabelquerschnitt die Überhitzungsgefahr mit möglichem Kabelbrand. Zudem sind bei mehreren Startversuchen hintereinander Pausen vorgeschrieben. Gerade bei mehrmaligen aufeinanderfolgenden Startversuchen in kurzer Zeit kann eine Kabelüberhitzung zu einem Kabelbrand und schweren Unfällen führen. Neben dem vorgeschriebenen Kabelquerschnitt muss die ordnungsgemäße Klemmverbindung ebenfalls einen Leiterquerschnitt aufweisen, welcher dem Kabelquerschnitt entspricht, um einen unzulässig hohen Spannungsabfall im Klemmenbereich zu vermeiden.In general, the tempering, ie. H. the starting of internal combustion engines in motor vehicles, but also in marine and marine engines, aircraft engines, rail vehicles, mobile and stationary systems with motor drives and in model making with the help of a starter battery. However, due to age or low temperatures, this starter battery often does not provide enough power to start the engine with an electric starter with sufficient speed. If it is not possible to replace the defective battery, especially on the road, an external power source must be used whose rated voltage is the same and which can provide sufficient power. Colloquially, this process is referred to as bridging or jump start. In order to relay the power from this external power source, which is generally located in another helping vehicle, a cable connection must be made between this external power source and the receiver vehicle with a depleted or faulty power source. Commercially so-called "starter cable", "Starhilfekabel", "jumper cables" or "Überleitungskabel" are offered, which consist of a pair of insulated electrical cables in the form of cables, each terminating at the two cable ends with a handy clamp connection, the so-called pole , The cables must, according to existing industry standards, have a fixed minimum cross-section in order to keep the voltage drop due to the electrical resistance small. In addition, one of the regulations corresponding cable cross-section reduces the risk of overheating with possible cable fire. In addition, breaks are prescribed in succession in several attempts. Especially with repeated successive attempts in a short time, cable overheating can lead to a cable fire and serious accidents. In addition to the prescribed cable cross-section, the proper clamping connection must also have a conductor cross-section which corresponds to the cable cross-section in order to avoid an unacceptably high voltage drop in the terminal area.

Es gibt bereits Kunststoffmassen für die Ummantelung von Kabeln, die bei einer erhöhten Temperatur keramisieren und so einen Brandschutz bieten ( DE 103 29 117 ).There are already plastic materials for the sheathing of cables, which ceramize at an elevated temperature and thus provide fire protection ( DE 103 29 117 ).

Weiterhin gibt es Stromkabel, deren Isoliermantel aus mehreren formschlüssig miteinander verbundenen Kunststoffschichten bestehen und einen höheren Hitzeschutz bieten können ( DE 36 32 883 ).Furthermore, there are power cables whose insulating sheath consist of several positively connected plastic layers and can provide a higher heat protection ( DE 36 32 883 ).

Außerdem gibt es Kabelschutzhüllen mit einer das Kabel umschließenden Schicht, die ein bei Einwirkung von Hitze aufschäumendes Brandschutzmittel enthalten ( DE 202 05 505 U ).In addition, there are cable protection sheaths with a layer enclosing the cable which contain a fire-protection agent which foams when acted upon by heat ( DE 202 05 505 U ).

Bei stationären Kabelverbindungen, insbesondere Elektroinstallationen in Gebäuden, gibt es bereits eine Mehrzahl von Erkennungshilfen für erwärmte Kabel wie zum Beispiel Wärmebildkameras. Als Sicherungsmaßnahmen gegen Überlastung müssen schon seit langem Schutzeinrichtungen wie Leitungsschutzschalter oder Schmelzsicherungen eingebaut sein.For stationary cable connections, in particular electrical installations in buildings, there are already a large number of detection aids for heated cables, such as thermal imaging cameras. Protective measures such as circuit breakers or fuses must have been installed for a long time to protect against overloading.

Diese Sicherungshilfen sind für Überbrückungseinrichtungen von Batterien in getrennten Fahrzeugen jedoch zu schwer oder zu voluminös und für den Laien oftmals nicht leicht zu erkennen und zu bedienen. Außerdem stellen sie keine einfachen Warnvorrichtungen dar, die im visuellen Bereich eine hohe Kabeltemperatur anzeigen.However, these backup devices are too heavy or too bulky for bridging devices of batteries in separate vehicles and are often not easy to detect and operate for the layman. In addition, they are not simple warning devices that indicate high cable temperature in the visual field.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine leicht zu identifizierende und leicht zu bedienende Temperaturüberwachung für Überbrückungskabel zwischen externen Stromquellen und Stromempfängern in Fahrzeugen zu schaffen.The object of the invention is therefore to provide an easy-to-identify and easy-to-use temperature monitoring for jumper cables between external power sources and power receivers in vehicles.

Zur Lösung dieser Aufgabe bieten sich Indikatormaterialien an, die ein optisches Emissionsspektrum haben, welches unter Ansprechen auf eine Temperatur des entsprechenden Bauelements, hier der isolierenden Kabelummantelung, variiert und im farblichen Sehbereich des Menschen liegt.To achieve this object, indicator materials are available which have an optical emission spectrum which varies in response to a temperature of the corresponding component, in this case the insulating cable sheath, and is within the range of visual range of humans.

Im Allgemeinen stellt die vorliegende Erfindung somit einen thermochromen Temperaturanzeiger dar für das Kabelteil, insbesondere dessen isolierende Kabelummmantelung, eines sogenannten Überbrückungskabels bestehend aus Kabel und Klemmvorrichtungen an den Kabelenden.In general, the present invention thus provides a thermochromic temperature indicator for the cable part, in particular its insulating cable jacket, a so-called bridging cable consisting of cables and clamping devices at the cable ends.

Die Erfindung wird an dem folgenden Ausführungsbeispiel näher erläutert:
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein thermochromes Material eine Komponente eines elektrischen Kabels und ist insbesondere in dessen isolierender Kunststoffschicht eingebracht oder an deren Oberfläche aufgebracht. Das anzeigende Material unterliegt vorzugsweise einer sichtbaren Farbänderung bei einer Temperatur oder einem Temperaturbereich, die (der) für die Leistungsfähigkeit des Produkts oder der Sicherheit desselben als schädlich erachtet wird, und gibt einen Warnhinweis, dass eine Änderung oder Anpassung der Betriebsbedingungen notwendig ist. Z. B. kann wie bereits erwähnt eine übermäßige Hitzeeinwirkung auf das Kabel zu einem Kabelbrand führen.The invention will be explained in more detail in the following exemplary embodiment:
According to the present invention, a thermochromic material is a component of an electrical cable and is in particular incorporated in the insulating plastic layer or applied to the surface thereof. The indicating material preferably undergoes a visible color change at a temperature or temperature range deemed detrimental to the performance or safety of the product and provides a warning that a change or adjustment of operating conditions necessary is. For example, as previously mentioned, excessive heat exposure to the cable may cause a cable fire.

Im einfachsten Fall kann das thermochrome Material bereits mit dem isolierenden Kunststoff vor der Ummantelung des metallischen Leiters vermischt sein. Die Stabilitätstemperatur des thermochromen Materials sollte dabei über der Schmelztemperatur des verwendeten Kunststoffs liegen.In the simplest case, the thermochromic material may already be mixed with the insulating plastic in front of the sheath of the metallic conductor. The stability temperature of the thermochromic material should be above the melting temperature of the plastic used.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das thermochrome Material gegebenenfalls auch mikroverkapselt sein. Eine Mikroverkapselung des thermochromen Materials ergibt verschiedene Änderungen wie beispielsweise eine verbesserte Handhabung des verkapselten Materials. Es ist vorgesehen, dass das thermochrome Material in dünnen, transparenten plastischen, sphärischen oder ähnlich geformten Hüllen verkapselt ist. Der Durchmesser der mikroverkapselten Teilchen aus thermochromem Material kann in Abhängigkeit von dem Verkapselungsverfahren von weniger als 1 μm bis zu mehreren hundert um reichen.Optionally, the thermochromic material may also be microencapsulated according to the present invention. Microencapsulation of the thermochromic material results in various changes such as improved handling of the encapsulated material. It is envisaged that the thermochromic material is encapsulated in thin, transparent plastic, spherical or similarly shaped envelopes. The diameter of the microencapsulated particles of thermochromic material may range from less than 1 μm to several hundred μm, depending on the encapsulation process.

Das Mikroverkapselungsmaterial kann ein thermoplastisches oder duroplastisches Polymer sein. In den Anwendungen, in denen das thermochrome Material in das isolierende Material des Kabels eingearbeitet ist, wird es bevorzugt, dass die Glasübergangstemperatur des Verkapselungsmaterials höher ist als die Härtungstemperatur der Isolierschicht des Kabels. Die Verwendung eines Mikroverkapselungsmaterials kann auch die Verwendung eines Ultraviolett-Stabilisators erlauben, um eine Verschlechterung des thermochromen Materials durch Sonnenlicht zu verhindern.The microencapsulating material may be a thermoplastic or thermosetting polymer. In applications where the thermochromic material is incorporated into the insulating material of the cable, it is preferred that the glass transition temperature of the encapsulant be higher than the cure temperature of the insulating layer of the cable. The use of a microencapsulating material may also allow the use of an ultraviolet stabilizer to prevent deterioration of the thermochromic material by sunlight.

In einem Beispiel ändert das thermochrome Material auf reversible Weise die Farbe bei einer vorgeschriebenen Temperatur oder einem vorgeschriebenen Temperaturbereich. In einem anderen Beispiel ist die durch das thermochrome Material aufgezeigte Farbänderung irreversibel, insbesondere in solchen Situationen, in denen die Temperatur auf einen Grad ansteigen kann, bei dem wahrscheinlich eine permanente Schädigung des Isolierungsmaterials des Kabels verursacht wird. In einem anderen Beispiel wird ein thermochromes Material verwendet, das einer reversiblen Farbänderung bei einer niedrigeren vorgeschriebenen Temperatur oder einem niedrigeren vorgeschriebenen Temperatur bereich und einer irreversiblen Farbänderung bei einer höheren Temperatur unterliegt.In one example, the thermochromic material reversibly changes color at a prescribed temperature or a prescribed temperature range. In another example, the color change exhibited by the thermochromic material is irreversible, particularly in those situations where the temperature may rise to a level likely to cause permanent damage to the insulation material of the cable. In another example, a thermochromic material is used that is subject to a reversible color change at a lower prescribed temperature or a lower prescribed temperature range and an irreversible color change at a higher temperature.

Das thermochrome Material, das als Temperaturanzeiger des Kabels wirkt, kann in die isolierende Schicht des Kabels zudem auf verschiedenartige Weisen eingearbeitet sein. Neben der erwähnten einfachen Vermischung mit dem gesamten Isoliermaterial kann es als Streifen oder Flecken oder Punkte oder in Form anderer geometrischer Bilder oder als Buchstaben und Zahlen ein- oder aufgebracht sein oder die isolierende Schicht des Kabels an sich darstellen.The thermochromic material, which acts as a temperature indicator of the cable, can also be incorporated into the insulating layer of the cable in various ways. In addition to the above-mentioned simple mixing with the entire insulating material, it can be applied or applied as stripes or spots or dots or in the form of other geometric images or as letters and numbers or represent the insulating layer of the cable per se.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Überwachung der Kabeltemperaturen bei Anwendung des Überbrückungskabels als Starthilfe von Fahrzeugen mit minimalen zusätzlichen Produktionsschritten oder minimalem Arbeitsaufwand. Bei bereits verwendeten Überbrückungskabeln ist zudem eine Nachrüstung mit thermochromes Material enthaltenden Klebestreifen oder Haftstreifen möglich.The present invention allows the monitoring of cable temperatures when using the jumper cable as a jump-start of vehicles with minimal additional production steps or minimal effort. In the case of bridging cables already used, it is also possible to retrofit adhesive strips or adhesive strips containing thermochromic material.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10329117 [0003]
DE 3632883 [0004]
DE 20205505 [0005]

Claims

Cables, each having at both ends clamping devices for attachment to the poles of two batteries, preferably starter batteries, of vehicles, characterized in that the conductive material enveloping the insulating layer contains one or more thermochromic materials or consists of the thermochromic material itself, wherein the thermochromic material serves as a temperature indicator.

Cable according to claim 1, characterized in that the thermochromic material is stable under the conditions of manufacture of the cable, in particular the plastic sheath.

Cable according to one of the preceding claims, characterized in that the thermochromic material is mounted on the surface of the cable.

Cable according to one of the preceding claims, characterized in that the thermochromic material reversibly changes the color at a predetermined temperature.

Cable according to one of the preceding claims, characterized in that the thermochromic material irreversibly changes the color at a predetermined temperature.

Cable according to one of the preceding claims, characterized in that the thermochromic material is encapsulated with a thermoplastic or thermosetting polymer, the polymer having a glass transition temperature which is higher than the curing temperature of the insulating material of the cable.

Cable according to one of the preceding claims, characterized in that the microencapsulated thermochromic material comprises particles having a diameter of one to several hundred micrometers.

Cable according to one of the preceding claims, characterized in that the thermochromic material is mounted in certain geometric or graphic forms on the insulation of the cable.

Cable according to one of the preceding claims, characterized in that the thermochromic composition is applied or applied only in certain sections related to the longitudinal direction of the cable.

A method for producing a cable with located at both ends clamping devices for attachment to the poles of two starter batteries of vehicles, characterized in that in or on the insulating layer of the cable performing plastic a thermochromic material on or is applied or that as a thermochromic insulating material Material itself is used.

A method according to claim 10, characterized in that the thermochromic material used in this method changes its color reversibly at a certain temperature.

A method according to claim 10, characterized in that the thermochromic material used in this method changes its color irreversibly at a certain temperature.

Method according to one of claims 10 to 12, characterized in that the thermochromic material used is encapsulated with a thermoplastic or thermosetting polymer, wherein the polymer has a glass transition temperature which is higher than the curing temperature of the insulating material of the cable.