DE102017120725A1 - HEATING DEVICE FOR AN ELECTRICAL LINE, EQUIPPED LINE ARRANGEMENT AND METHOD FOR HEATING AN ELECTRICAL LINE - Google Patents
HEATING DEVICE FOR AN ELECTRICAL LINE, EQUIPPED LINE ARRANGEMENT AND METHOD FOR HEATING AN ELECTRICAL LINE Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Entwärmungsvorrichtung (2) zum Anbringen an einer elektrischen Leitung (1), mit einem flexiblen oder biegeschlaffen, hülsen- oder schlauchförmigen Grundkörper, der einen zwischen einer Innenwandung (7) und einer Außenwandung (8) eingeschlossenen Kühlmittelraum (9) sowie eine an die Innenwandung (7) angrenzende Durchgangsöffnung (6) zur Aufnahme der Leitung (1) aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Leitungsanordnung (100) mit einer solchen Entwärmungsvorrichtung (2) sowie ein Verfahren zum Entwärmen einer elektrischen Leitung (1). The invention relates to a Entwärmungsvorrichtung (2) for attachment to an electrical line (1), with a flexible or pliable, sleeve or tubular body having a between an inner wall (7) and an outer wall (8) enclosed coolant chamber (9) and a to the inner wall (7) adjacent through opening (6) for receiving the conduit (1). Furthermore, the invention relates to an electrical line arrangement (100) with such a Entwärmungsvorrichtung (2) and a method for Entwärmen an electrical line (1).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine flexible oder biegeschlaffe Entwärmungsvorrichtung für eine elektrische Leitung. Ferner betrifft die Erfindung auch eine damit ausgestattete elektrische Leitungsanordnung sowie ein Verfahren zum Entwärmen einer elektrischen Leitung. Die Erfindung eignet sich besonders gut zum Einsatz mit einer Hochvolt-Leitung, wie sie beispielsweise bei Elektro- oder Plug-in-Hybridfahrzeugen eingesetzt werden.The present invention relates to a flexible or pliable cooling device for an electrical line. Furthermore, the invention also relates to an electrical line arrangement equipped therewith and to a method for the warming up of an electrical line. The invention is particularly suitable for use with a high-voltage line, as used for example in electric or plug-in hybrid vehicles.
Stand der TechnikState of the art
Elektrofahrzeuge mit wiederaufladbaren elektrischen Energiespeichern, also z.B. Traktionsbatterien, verfügen für ein kabelgebundenes Wiederaufladen über eine Ladebuchse zum Anschluss eines Ladesteckers, der über eine für hohe elektrische Ladeströme ausgelegte Hochvoltleitung mit einer Energiequelle, also z.B. einer Ladestation, verbunden ist, um so die Energiespeicher wiederaufladen zu können. Die verwendbaren Ladestecker und Hochvoltleitungen sind u.a. in der internationalen
Zum Entwärmen der Hochvoltleitung schlägt deshalb z.B. die
Die
Eine noch aufwendigere konstruktive Ausgestaltung ist in der
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine Möglichkeit zum Kühlen bzw. Entwärmen von herkömmlichen elektrischen Leitungen zur Verfügung zu stellen.The object of the invention is therefore to provide a means for cooling or warming of conventional electrical lines using structurally simplest possible means.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.The object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying figures.
Eine erfindungsgemäße Entwärmungsvorrichtung zum Anbringen an einer elektrischen Leitung hat einen flexiblen oder biegeschlaffen, also nicht formstabilen, sowie hülsen- oder schlauchförmigen Grundkörper. Dieser kann z.B. aus einem kühlmittelresistenten Kunststoffmaterial mit ggf. elastischen Eigenschaften geformt sein. Der Grundkörper weist einen zwischen einer Innenwandung und einer Außenwandung eingeschlossenen Kühlmittelraum sowie eine an die Innenwandung angrenzende Durchgangsöffnung zur Aufnahme der Leitung auf. Die Leitung kann insbesondere eine so genannte Hochvolt-Leitung sein, wie sie z.B. zwischen einer Ladedose/-buchse und einem wiederaufladbaren Energiespeicher eines Elektro- oder Plug-In-Hybridfahrzeugs eingesetzt wird.An inventive Entwärmungsvorrichtung for attachment to an electrical line has a flexible or limp, so not dimensionally stable, as well as tubular or tubular body. This can e.g. be molded from a coolant-resistant plastic material with possibly elastic properties. The main body has a coolant space enclosed between an inner wall and an outer wall and a passage opening adjacent to the inner wall for receiving the conduit. The line may, in particular, be a so-called high-voltage line, as e.g. between a charging socket / socket and a rechargeable energy storage of an electric or plug-in hybrid vehicle is used.
Das heißt, dass die Entwärmungsvorrichtung separat zu der zu kühlenden Leitung gefertigt und bereitgestellt wird. Es gibt insbesondere keine einstückige Einheitlichkeit zwischen einem Isolationsmantel der Leitung und der Entwärmungsvorrichtung. Dadurch ist es vorteilhafterweise möglich, herkömmliche Leitungen, wie sie am Markt käuflich erworben werden können, bei Bedarf zu kühlen, indem die Entwärmungsvorrichtung einfach um den Isolationsmantel angebracht und dann von Kühlmittel durchströmt wird. Die Entwärmungsvorrichtung kann dann auch nur in kritischen Bereichen, wie etwa nahe der Ladedose, angebracht werden. Im Stand der Technik wäre hierzu eine Stückelung durch z.B. Steckverbindungen notwendig, wodurch sich der Gesamtwiderstand der Leitung durch zusätzliche Übergangswiderstände erhöht.That is, the heat dissipation device is manufactured and provided separately from the pipe to be cooled. In particular, there is no one-piece uniformity between an insulation jacket of the conduit and the heat dissipation device. As a result, it is advantageously possible to cool conventional lines, as they can be purchased on the market, if necessary, by simply mounting the cooling device around the insulating jacket and then through coolant. The heat-dissipation device can then also be installed only in critical areas, such as near the charging socket. In the prior art, this would be denomination by e.g. Plug connections necessary, whereby the total resistance of the line increases by additional contact resistance.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Kühlmittelraum an seinen Stirnseiten in einen Kühlmitteleinlassstutzen und einen Kühlmittelauslassstutzen mündet. Dadurch hat die Entwärmungsvorrichtung einen besonders kleinen Außendurchmesser. Der Kühlmitteleinlass- bzw. Kühlmittelauslassstutzen kann einfach ein Materialfortsatz der Innen- und/oder Außenwandung sein. Es ist aber auch möglich, dass als eine Art Widerlager ein formstabiler Einsatz, z.B. ein Metalleinsatz, vorgesehen wird.A particularly advantageous development of the invention provides that the coolant chamber opens at its end faces into a coolant inlet nozzle and a coolant outlet nozzle. As a result, the Entwärmungsvorrichtung has a particularly small outer diameter. The Kühlmitteleinlass- or Kühlmittelauslassstutzen can simply Material extension of the inner and / or outer wall be. But it is also possible that a form-stable insert, such as a metal insert, is provided as a kind of abutment.
Alternativ zu der stirnseitigen Anordnung ist es auch möglich, dass der Kühlmittelraum in radialer Richtung in einen Kühlmitteleinlassstutzen und einen Kühlmittelauslassstutzen mündet. Dies kann je nach Einbausituation der Leitung die Zu- und Abfuhr des Kühlmittels erleichtern.As an alternative to the frontal arrangement, it is also possible for the coolant space to open in the radial direction into a coolant inlet nozzle and a coolant outlet nozzle. This can facilitate the supply and removal of the coolant depending on the installation situation of the line.
Um ein möglichst enges Anlegen der Entwärmungsvorrichtung an dem Isolationsmantel bzw. dem Außenumfang der Leitung und damit einen größtmöglichen Wärmeübergang zu ermöglichen, kann ein Durchmesser der Durchgangsöffnung kleiner sein als ein Außendurchmesser der Leitung.In order to ensure the closest possible application of the cooling device to the insulating jacket or the outer circumference of the line and thus the greatest possible heat transfer, a diameter of the passage opening may be smaller than an outer diameter of the line.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die Leitung nicht immer über ihre gesamte Länge gekühlt werden muss. Deshalb ist es aufgrund der Kosteneinsparung und der verbesserten Montage häufig ausreichend, wenn die Entwärmungsvorrichtung eine Länge von 50 bis 500 mm, vorzugsweise von 100 bis 300 mm, aufweist. Damit kann eine längere Leitung in den thermisch kritischen Abschnitten gekühlt werden, während die Entwärmungsvorrichtung an den unkritischen Abschnitten ausgespart werden kann bzw. dort nicht angebracht werden muss.It has surprisingly been found that the line does not always have to be cooled over its entire length. Therefore, it is often sufficient due to the cost saving and the improved assembly, when the Entwärmungsvorrichtung has a length of 50 to 500 mm, preferably from 100 to 300 mm. Thus, a longer line can be cooled in the thermally critical sections, while the Entwärmungsvorrichtung can be recessed at the uncritical sections or does not need to be installed there.
Die Erfindung betrifft auch eine elektrische Leitungsanordnung. Diese verfügt über eine elektrische Leitung, die einen Innenleiter und einen diesen umgebenden Isolationsmantel aus einem, vorzugsweise hohlraumfreien, Vollmaterial aufweist. In anderen Worten handelt es sich um eine herkömmliche isolierte Leitung. Separat zu bzw. nicht einstückig mit dem Isolationsmantel ist eine Entwärmungsvorrichtung mit einem flexiblen oder biegeschlaffen, hülsen- oder schlauchförmigen Grundkörper vorgesehen, der einen zwischen einer Innenwandung und einer Außenwandung eingeschlossenen Kühlmittelraum sowie eine an die Innenwandung angrenzende Durchgangsöffnung aufweist, in der die Leitung aufgenommen ist.The invention also relates to an electrical line arrangement. This has an electrical line, which has an inner conductor and a surrounding insulating jacket of a, preferably cavity-free, solid material. In other words, it is a conventional isolated line. Separately to or not integrally with the insulation jacket, a Entwärmungsvorrichtung with a flexible or pliable, sleeve or tubular body is provided which has a trapped between an inner wall and an outer wall coolant space and adjacent to the inner wall passage opening in which the line is received ,
Die Leitungsanordnung ermöglicht es also, eine herkömmliche Leitung um eine einfach zu montierende Kühlmöglichkeit zu ergänzen. Dabei können entlang der Leitung auch mehrere in Längserstreckungsrichtung der Leitung voneinander beabstandete Entwärmungsvorrichtungen vorgesehen sein, z.B. jeweils in thermisch kritischen Abschnitten.The line arrangement thus makes it possible to supplement a conventional line with an easy-to-install cooling option. In this case, along the line, a plurality of spaced apart in the longitudinal direction of the line Entwärmungsvorrichtungen be provided, for. each in thermally critical sections.
Besonders vorteilhaft lässt sich die Erfindung einsetzen, wenn die elektrische Leitungsanordnung zwischen zwei elektrischen Komponenten, vorzugsweise einer Ladebuchse und einem wiederaufladbaren Energiespeicher eines Elektrofahrzeugs, angeordnet ist und während des Betriebs der Komponenten elektrischer Strom mit einer Stromstärke von 100 A bis 200 A oder mehr, vorzugsweise von 270 A oder mehr, fließt. Durch die flexibel anordbare Entwärmungsvorrichtung kann eine relativ klein dimensionierte Leitung verwendet werden.The invention can be used particularly advantageously if the electrical line arrangement is arranged between two electrical components, preferably a charging socket and a rechargeable energy store of an electric vehicle, and during the operation of the components electric current with a current of 100 A to 200 A or more, preferably of 270 A or more, flows. Due to the flexibly arrangeable cooling device, a relatively small dimensioned line can be used.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Entwärmen einer elektrischen Leitung. Das Verfahren sieht die folgenden Schritte vor:
- - Bereitstellen der elektrischen Leitung. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Leitung mit einem Innenleiter und einem aus einem Vollmaterial gefertigten Isolationsmantel.
- - Anbringen einer eine Durchgangsöffnung aufweisenden, flexiblen oder biegeschlaffen Entwärmungsvorrichtung auf eine Außenumfangsfläche der Leitung. In anderen Worten wird die Entwärmungsvorrichtung um den Isolationsmantel herum angebracht, so dass diese vollflächig an dem Isolationsmantel anliegen kann.
- - Strömen lassen eines Kühlmittels in einem zwischen einer Innenwandung und einer Außenwandung der Entwärmungsvorrichtung gebildeten Kühlmittelraum. Zwischen der an dem Isolationsmantel anliegenden Innenwandung und der Außenwandung ist somit ein Hohlraum gebildet, in den Kühlmittel einbringbar ist.
- - Provide the electrical line. Preferably, this is a line with an inner conductor and an insulating jacket made of a solid material.
- - Attaching a passage opening having a flexible or pliable cooling device on an outer peripheral surface of the conduit. In other words, the Entwärmungsvorrichtung is mounted around the insulation jacket, so that it can lie over the entire surface of the insulation jacket.
- - flowing a coolant in a coolant space formed between an inner wall and an outer wall of the Entwärmungsvorrichtung. Between the voltage applied to the insulating jacket inner wall and the outer wall thus a cavity is formed in the coolant can be introduced.
Zum Anbringen der Entwärmungsvorrichtung kann die Leitung zunächst durch die Durchgangsöffnung der noch biegeschlaffen Entwärmungsvorrichtung gefädelt und danach das Kühlmittel unter Druck gesetzt werden. Dadurch ist die Entwärmungsvorrichtung also zunächst noch schlaff, so dass die Leitung vergleichsweise einfach durch die Durchgangsöffnung, die ggf. einen größeren Durchmesser als den Außendurchmesser der Leitung aufweist, gefädelt werden kann. Wenn dann das Kühlmittel eingelassen und unter Druck gesetzt wird, bläht sich die Entwärmungsvorrichtung auf und legt sich dadurch vollflächig an den Außenumfang der Leitung an.To attach the Entwärmungsvorrichtung the line can first be threaded through the through hole of the still limp Entwärmungsvorrichtung and then the coolant can be pressurized. Thus, the Entwärmungsvorrichtung is thus initially still limp, so that the line can be relatively easily threaded through the through hole, which may have a larger diameter than the outer diameter of the line. Then, when the coolant is admitted and pressurized, the Entwärmungsvorrichtung inflates and thereby creates the entire surface of the outer circumference of the line.
Es ist aber auch möglich, dass die Durchgangsöffnung mit einem Durchmesser bereitgestellt wird, der kleiner ist als ein Außendurchmesser der Leitung. Zwischen der Entwärmungsvorrichtung und der Leitung besteht dann also eine Übermaßpassung bzw. Presspassung, die für ein sehr enges Anliegen der Innenwandung an dem Außenumfang der Leitung sorgt.But it is also possible that the through hole is provided with a diameter which is smaller than an outer diameter of the conduit. Between the Entwärmungsvorrichtung and the line then there is an interference fit or press fit, which ensures a very close concern of the inner wall on the outer circumference of the line.
Um bei der Übermaßpassung das Anbringen zu vereinfachen, kann die Durchgangsöffnung, insbesondere durch Verwendung eines Spreizwerkzeugs, aufgespreizt und dann die Leitung hindurch gefädelt werden.In order to simplify the attachment in the interference fit, the through-opening, in particular by using a spreading tool, spread open and then threaded through the line.
Figurenliste list of figures
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematisch dargestellte, erfindungsgemäße Leitungsanordnung mit einer erfindungsgemäßen Entwärmungsvorrichtung für eine elektrische Leitung. -
2 einen Teilabschnitt der Leitungsanordnung mit einer erfindungsgemäßen Entwärmungsvorrichtung, die an einer zu kühlenden elektrischen Leitung angebracht ist, in einer perspektivischen Ansicht. -
3 eine perspektivische Schnittansicht eines Teilabschnitts einer Leitungsanordnung mit einer Entwärmungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsvariante und -
4 eine perspektivische Schnittansicht eines Teilabschnitts einer Leitungsanordnung mit einer Entwärmungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsvariante.
-
1 a schematically illustrated, inventive conduit arrangement with a cooling device according to the invention for an electrical line. -
2 a partial section of the line arrangement with a cooling device according to the invention, which is mounted on an electric cable to be cooled, in a perspective view. -
3 a perspective sectional view of a portion of a line arrangement with a Entwärmungsvorrichtung according to a first embodiment and -
4 a perspective sectional view of a portion of a conduit assembly with a Entwärmungsvorrichtung according to another embodiment.
Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The figures are merely schematic representations and serve only to illustrate the invention. Identical or equivalent elements are consistently provided with the same reference numerals.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
In
In
An einer ersten Stirnseite der Entwärmungsvorrichtung
Anhand der
Zunächst wird die elektrische Leitung
Wenn der Durchmesser der Durchgangsöffnung
Wenn allerdings der Durchmesser der Durchgangsöffnung
Dann wird die Entwärmungsvorrichtung
Im Betrieb, also insbesondere im Ladebetrieb, der Leitungsanordnung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Elektrische LeitungsanordnungElectrical line arrangement
- 200200
- Ladebuchsecharging socket
- 300300
- Energiespeicher energy storage
- 11
- Elektrische LeitungElectrical line
- 22
- EntwärmungsvorrichtungEntwärmungsvorrichtung
- 33
- Innenleiterinner conductor
- 44
- Isolationsmantelinsulation jacket
- 55
- Außenumfangouter periphery
- 66
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 77
- Innenwandunginner wall
- 88th
- Außenwandungouter wall
- 99
- KühlmittelraumCoolant space
- 1010
- KühlmitteleinlassstutzenCoolant inlet port
- 1111
- KühlmittelauslassstutzenKühlmittelauslassstutzen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102015221571 A1 [0003]DE 102015221571 A1 [0003]
- DE 202017102368 U1 [0004]DE 202017102368 U1 [0004]
- DE 102015117508 A1 [0005]DE 102015117508 A1 [0005]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Norm IEC 62196 [0002]Standard IEC 62196 [0002]
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