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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Hochstrom-Verkabelung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Anordnung eines Kabelmantels zur Verwendung in einem Hochstromkabel, das in einem Fahrzeug, insbesondere einem Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, Einsatz findet.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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In einem Fahrzeug werden heutzutage eine Mehrzahl an elektrischen Komponenten, beispielsweise Antriebskomponenten wie Batterie, Leistungselektronik, Wechselrichter und E-Maschine, verbaut. Dies ist insbesondere bei Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen der Fall. Mit der fortschreitenden Elektromobilität lässt sich die Tendenz feststellen, dass sowohl die Anzahl an elektrischen Komponenten als auch die von diesen verbrauchten Leistungen steigen.
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Zwischen den mehreren elektrischen Antriebskomponenten besteht eine Hochstrom-Verkabelung zur Übertragung von DC- und/oder AC-Leistung. Durch die Stromflüsse entstehen in der Hochstrom-Verkabelung thermische Verluste, die oft nicht unerheblich sind. Bei einem Kabel aus Metall (etwa Kupferkabel) ist z. B. der elektrische Widerstand hauptsächlich von Faktoren wie Querschnitt, Länge der Verkabelung sowie Temperatur abhängig. Bei Metallen sinkt die Leitfähigkeit bei steigender Temperatur, was auf zunehmende Gitterschwingungen zurückzuführen ist, die den Elektronenstrom erschweren. Näherungsweise ist davon auszugehen, dass der elektrische Widerstand bei einer Temperaturerhöhung von 1 Grad um 0.5% steigt.
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Zur Abfuhr dieser jouleschen Wärme sowie Wärme anderer Quellen des Fahrzeugs (z. B. der E-Maschine) werden häufig Kühlsysteme eingesetzt, in denen ein bestimmtes Kühlmittel in einem zirkulierenden Kreislauf fließt. Hierbei findet ein Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und der Umgebung statt, bei dem der Umgebung Wärme entzogen wird und sich diese abkühlt.
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Dennoch weisen diese bekannten Kühlsysteme eine nicht hinreichende Wärmeabfuhreffizienz auf. Infolgedessen kann es zu verschiedenen Problemen kommen. Beispielsweise kann die Hochstrom-Verkabelung, etwa die elektrische Isolierung des Leiterseils, aufgrund der Überhitzung beschädigt werden, was enorme Sicherheitsrisiken bedeutet. Zusätzlich können die verschiedenen elektrischen Komponenten aufgrund der zu hohen Umgebungstemperatur in ihrer Funktionalität beeinträchtigt werden.
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Aus
CH 578 791 A5 ist ein Kabelendabschluss für ein Hochstromkabel bekannt, der ein eine Kühlflüssigkeit führendes Innenrohr und darüber aufgebrachte Leiterseile umfasst. Eine solche Kühlleitung ist jedoch bauartbedingt sehr kostenaufwändig herzustellen. Hinzukommt, dass die Stromleitung aufgrund der Anordnung der Leiterseile weniger von äußeren Einflüssen wie Streufeldern abgeschirmt ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die Wärmeabfuhr des Hochstromkabels bei zumindest gleichbleibenden elektrischen Eigenschaften zu verbessern.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Kabelmantel gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Hochstromkabel gemäß Anspruch 10.
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Der erfindungsgemäße Kabelmantel wird zur Verwendung in einem Hochstromkabel eingesetzt. Das Hochstromkabel umfasst typischerweise einen Hochströme leitenden Kabelkern. Im Kabelkern ist ein Leiterseil angeordnet, das DC- und/oder AC-Hochströme leitet. Das Leiterseil ist vorzugsweise von einer Beschichtung, etwa einer Kunststoffbeschichtung, zur elektrischen Isolierung und/oder Abschirmung umschlossen. Diese isolierende Beschichtung kann im Kabelmantel angeordnet sein.
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Der Kabelmantel umschließt den Kabelkern derart, um einen kühlmitteldichten Kanal zu bilden. Der Kanal kann mit einem flüssigen Kühlmittel wie Wasser oder einem gasförmigen Kühlmittel wie Luft durchströmt werden und dient somit zur Abkühlung der Hochstromkabel. Der Kanal befindet sich zwischen einer dem Kabelkern zugewandten Innenfläche des Kabelmantels und einer dem Kabelmantel zugewandten Außenfläche des Kabelkerns. Vorzugsweise erstreckt sich der Kanal von der Innenfläche des Kabelmantels bis zur Außenfläche des Kabelkerns. Im Kühlkreislauf werden die Innenfläche des Kabelmantels sowie die Außenfläche des Kabelkerns durch das durchströmende Kühlmittel beaufschlagt. In diesem Fall muss der Kabelmantel radial nicht zweischichtig (d.h. umfassend eine radial innere und eine radial äußere Schicht) sondern kann einschichtig ausgebildet sein. Das zur Herstellung des Kabelmantels benötigte Material kann somit reduziert werden. Außerdem wird eine besonders wirksame Kühlung aufgrund des unmittelbaren Kontaktes des Kühlmittels zum Kabelkern erreicht.
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Alternativ kann der Kabelmantel radial zweischichtig ausgebildet sein. In diesem Fall erstreckt sich der Kanal zumindest teilweise von einer radial inneren Schicht bis zu einer radial äußeren Schicht des Kabelmantels. Beispielsweise kann die radial innere Schicht des Kabelmantels mit einer Mehrzahl von Öffnungen versehen sein. Neben Materialersparnis verstärkt diese Maßnahme den Kühleffekt da das Kühlmittel in den Bereichen der Öffnungen den Kabelkern unmittelbar beaufschlagt. Die beiden Schichten des Kabelmantels können unterschiedliche Materialien aufweisen.
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Erfindungsgemäß wird daher eine besonders wirksame Wärmeabfuhr vom Hochstromkabel erzielt, bei der die Abkühlung über die gesamte Länge des ummantelten Hochstromkabels erfolgen kann. Außerdem findet die Abkühlung in unmittelbarer Nähe des Hochstromkabels statt, sodass Kühlleistungsverluste (etwa durch Wärmeaustausch des Kühlmittels mit anderen Elementen anstatt des Hochstromkabels) minimiert werden. Daher können auf die aus dem Stand der Technik bekannten Kühlmittelverbindungen, die zwischen den elektrischen Antriebskomponenten geschaltet und vom Hochstromkabel räumlich getrennt sind, verzichtet werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Kabelmantel ein flexibles Material auf. Das flexible Material kann ein Kunststoffmaterial aufweisen. Vorzugsweise umfasst das flexible Material Polyamid. Diese Maßnahme erleichtert das Anbringen des Kabelmantels über den Kabelkern des Hochstromkabels. Auch lässt sich die Form des Kabelmantels besonders einfach an den Verlauf der Hochstromleitung anpassen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Kabelmantel einen Wellrohrabschnitt und/oder einen Gewebeschlauchabschnitt.
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Der Wellrohr- und Gewebeschlauchabschnitt dient nicht nur zum Bilden eines Kühlmittelkanals, sondern auch zum Schutz des Kabelkerns vor äußeren, insbesondere mechanischen Beschädigungen. Der Wellrohrabschnitt kann abwechselnde Erhebungen und Vertiefungen aufweisen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Kabelmantel einen Verbindungsabschnitt zum Verbinden des Wellrohrabschnittes und/oder des Gewebeschlauchabschnittes.
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Der Verbindungsabschnitt kann den Wellrohrabschnitt und/oder den Gewebeschlauchabschnitt mit einem anderen Wellrohrabschnitt und/oder einem anderen Gewebeschlauchabschnitt verbinden. Alternativ kann der Wellrohr- bzw. Gewebeschlauchabschnitt mittels des Verbindungsabschnittes mit einem anderen Teil der Hochstromleitung, etwa einem Leistungsanschluss für eine E-Maschine und/oder einen Wechselrichter, verbunden werden. Dies ermöglicht eine sichere Hochstromleitung mit vielfältigen Varianten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Verbindungsabschnitt eine ringförmige Ausnehmung zum Anbringen einer Ringklemme auf.
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Der Verbindungsabschnitt wird mittels der Ringklemme oder eines alternativen Fixierelementes in seiner Umfangrichtung gegen den Kabelkern gedrückt, sodass die Verbindung besonders zuverlässig ist. Das Anbringen der Ringklemme oder des alternativen, vorzugsweise ebenfalls ringförmigen Fixierelementes in der Ausnehmung sorgt für einen einheitlichen Durchmesser des Hochstromkabels auch im Bereich des Verbindungsabschnittes sorgt, was den Einbau des Hochstromkabels erleichtert. Die Ringklemme kann eine Schelle, vorzugsweise eine Metallschelle, umfassen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Kabelmantel einen Verteileranschluss zur Aufnahme eines Kühlmittelverteilers.
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Der Kühlmittelverteiler verbindet eine primäre Kühlmittelleitung und mehrere sekundäre Kühlmittelleitungen, die etwa bei parallel geschalteten Hochstromkabeln jeweils einem dieser Hochstromkabel zugeordnet sind. Der Kühlmittelverteiler verteilt somit das Kühlmittel aus der primären Kühlmittelleitung in die sekundären Kühlmittelleitungen. Dies erhöht die Kühlungseffizienz und sorgt für Gleichmäßigkeit der Kühlung da die Kühlleistung räumlich verteilt wird. Der Verteileranschluss kann einstückig mit dem Verbindungsabschnitt ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Verteileranschluss dazu ausgebildet, eine Steckverbindung zwischen dem Kabelmantel und dem Kühlmittelverteiler zu bilden.
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Dies erleichtert ein sicheres Anbinden des Kühlmittelverteilers mit dem Kabelmantel. Vorzugsweise weist der Verteilanschluss ein Steckteil mit einem Vorsprung auf, der in ein im Verteileranschluss ausgebildetes Loch eingreifen kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Verteileranschluss mehrere in der Umfangsrichtung angeordnete Nuten, insbesondere Längsnuten, zum Überleiten des Kühlmittels vom Kühlmittelverteiler in den kühlmitteldichten Kanal.
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Die Nuten, insbesondere die Längsnuten, vergrößern das Kanalvolumen im Bereich des Verteileranschlusses, sodass der Druckabfall von der primären Kühlmittelleitung zu den sekundären Kühlmittelleitungen bis zu einem gewissen Grad ausgeglichen wird. Dies erhöht die (fluid-) mechanische Stabilität des Kühlkreislaufs.
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Ausführungsformen werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung aus mehreren elektrischen Fahrzeugantriebskomponenten mit einem AC-Kabelbaum und einem DC-Kabelbaum für ein Hochstromkabel, wobei im AC-Kabelbaum ein Kabelmantel gemäß einer Ausführungsform enthalten ist;
- 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Anordnung aus mehreren elektrischen Fahrzeugantriebskomponenten mit einem AC-Kabelbaum und einem DC-Kabelbaum für ein Hochstromkabel, wobei im AC- und DC-Kabelbaum ein Kabelmantel gemäß einer Ausführungsform enthalten ist;
- 3 eine schematische Darstellung eines AC-Kabelbaums aus 1 und 2;
- 4 eine schematische Darstellung eines Ausschnittes aus dem AC-Kabelbaum in 3 umfassend einen ersten Leistungsanschluss, wobei ein Wellrohrabschnitt des Kabelmantels von einem Kabelkern des Hochstromkabels getrennt ist;
- 5 eine schematische Darstellung des Ausschnittes gemäß 4, wobei der Wellrohrabschnitt des Kabelmantels den Kabelkern des Hochstromkabels umschließt;
- 6 eine schematische Detaildarstellung des Kabelmantels aus 3-5;
- 7 eine schematische Darstellung des Abschnittes gemäß 4, wobei ein Kühlmittelverteiler von einem Verteileranschluss des Kabelmantels getrennt ist;
- 8 eine schematische Darstellung des Abschnittes gemäß 7, wobei der Kühlmittelverteiler vom Verteileranschluss des Kabelmantels aufgenommen ist;
- 9 eine schematische Schnittdarstellung des Hochstromkabels aus 5;
- 10 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausschnittes aus dem AC-Kabelbaum in 3 umfassend einen zweiten Leistungsanschluss;
- 11 eine schematische Schnittdarstellung des Hochstromkabels aus 5 im Bereich des Verteileranschlusses;
- 12 eine weitere schematische Schnittdarstellung entlang einer Ebene aus 11;
- 13 eine schematische Darstellung eines Ausschnittes aus einem AC-Kabelbaum umfassend einen ersten Leistungsanschluss, wobei ein Gewebeschlauchabschnitt des Kabelmantels den Kabelkern umschließt;
- 14 eine weitere schematische Darstellung des Abschnittes aus 13;
- 15 eine schematische Schnittdarstellung des Hochstromkabels aus 13 im Bereich des Verteileranschlusses; und
- 16 eine weitere schematische Schnittdarstellung entlang einer Ebene aus 15.
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In den Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktionsähnliche Bezugsteile. In den einzelnen Figuren sind die jeweils relevanten Bezugsteile gekennzeichnet.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung aus mehreren elektrischen Fahrzeugantriebskomponenten umfassend eine E-Maschine 52, eine Batterie 54 und einen Wechselrichter 56. Diese elektrischen Komponenten 52, 54, 56 werden mit Hochströmen betrieben. Aus diesem Grund sind diese Komponenten 52, 54, 56 über Hochstromkabeln miteinander verbunden. Die Hochstromkabel in 1 umfassen einen DC-Kabelbaum 60 zwischen der Batterie 54 und dem Wechselrichter 56, sowie einen AC-Kabelbaum 62 zwischen dem Wechselrichter 56 und der E-Maschine 52.
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Da die Hochstromkabel einen Innenwiderstand haben, wird durch die hohen Ströme eine große Menge an joulescher Wärme erzeugt. Um die Hochstromkabel (beispielsweise die elektrische Isolierung) und andere Bauteile der Anordnung nicht zu beeinträchtigen muss die Anordnung abgekühlt werden. Hierzu dienen einerseits die internen Kühlleitungen in den einzelnen elektrischen Komponenten 52, 56, die an eine Pumpvorrichtung 58 umfassend eine Kühlmittelpumpe 581 und einen Kompressor 582 angeschlossen sind und mit einem Kühlmittel durchströmt werden. Zusätzlich werden die Hochstromkabel 40a, 40b, 40c des AC-Kabelbaums 62 mit dem Kühlmittel, das durch einen Kanal 12 des jeweiligen Hochstromkabels 40a, 40b, 40c hindurchfließt, separat gekühlt. Der Aufbau des Kühlmittelkanals 12 ist in 12 näher gezeigt. Die beispielhafte Batterie 54 in 1 ist an einen separaten Kühlkreislauf angeschlossen.
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In 1 sind zwei Kühlmittelverteiler 30 ersichtlich, die an beiden Enden des AC-Kabelbaums 62 angeordnet sind. Ein erster Kühlmittelverteiler 30 verteilt das Kühlmittel aus einer primären Kühlmittelleitung 64 in drei sekundäre Kühlmittelleitungen 65a, 65b, 65c. Hierbei bilden die Kanäle 12 des jeweiligen Hochstromkabels 40a, 40b, 40c jeweils eine sekundäre Kühlmittelleitung 65a, 65b, 65c. Ein zweiter Kühlmittelverteiler 30 führt das Kühlmittel aus den drei sekundäre Kühlmittelleitungen 65a, 65b, 65c wieder zusammen und leitet dies an die primäre Kühlmittelleitung 64 über. Die Flussrichtung 161 des Kühlmittels ist in 1 durch mehrere Pfeile indiziert.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Anordnung aus mehreren elektrischen Fahrzeugantriebskomponenten 52, 54, 56, 58. Im Unterschied zur Anordnung aus 1 ist bei der Anordnung in 2 neben dem AC-Kabelbaum 62 auch der DC-Kabelbaum 60 zwischen der Batterie 54 und dem Wechselrichter 56 mit Kühlmittelkanälen 12 versehen. Somit ergeben sich zwei weitere sekundäre Kühlmittelleitungen 65d, 65e, die jeweils einem der beiden Hochstromkabel 40d, 40e zugeordnet sind. Zwei weitere Kühlmittelverteiler 30 sind zum Verteilen des Kühlmittels aus der primären Kühlmittelleitung 64 in die beiden weiteren sekundären Kühlmittelleitungen 65d, 65e bzw. zum Zusammenführen des Kühlmittels aus den sekundären Kühlmittelleitungen 65d, 65e zur primären Kühlmittelleitung 64 angeordnet.
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3 zeigt eine schematische Darstellung des AC-Kabelbaums 62 aus 1 und 2. Der AC-Kabelbaum 62 ist zwischen einem E-Maschine-seitigen Leistungsanschluss 66 (erster Leistungsanschluss) und einem Wechselrichter-seitigen Leistungsanschluss 68 (zweiter Leistungsanschluss) angeordnet. Die drei Hochstromkabel 40a, 40b, 40c verlaufen in etwa parallel zueinander und sind jeweils mit einem E-Maschine-seitigen Kabelschuh 661 (erster Kabelschuh) sowie einem Wechselrichter-seitigen Kabelschuh 681 (zweiter Kabelschuh) elektrisch verbunden. Der erste Kabelschuh 661 ist über einen ersten Steckeranschluss 662 und ein erstes Steckergehäuse 663 mit dem jeweiligen Hochstromkabel 40a, 40b, 40c verbunden. Die drei ersten Kabelschuhe 661 bilden somit den ersten Leistungsanschluss 66. Der zweite Kabelschuh 681 ist über einen zweiten Steckeranschluss 682 und ein zweites Steckergehäuse 683 mit dem jeweiligen Hochstromkabel 40a, 40b, 40c verbunden. Die drei zweiten Kabelschuhe 681 bilden somit den ersten Leistungsanschluss 68.
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Der erste Kühlmittelverteiler 30, der einen Kühlmittelauslass 39 umfasst, sowie der zweite Kühlmittelverteiler 30, der einen Kühlmitteleinlass 38 umfasst, werden jeweils mittels einer Steckverbindung 241 an mehrere Verteileranschlüsse 24 des jeweiligen Hochstromkabels 40a, 40b, 40c angeschlossen. Dies ist in 7-8 näher gezeigt. Zusätzlich ist am zweiten Leistungsanschluss 68 ein Kabelträger 70 zur Aufnahme des zweiten Kühlmittelverteilers 30 und der jeweiligen Hochstromkabel 40a, 40b, 40c vorgesehen.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines E-Maschine-seitigen Ausschnittes aus dem AC-Kabelbaum 62 in 3. Hier sind die einzelnen Teile des erfindungsgemäßen Kabelmantels 10 zu sehen, der in 6 näher gezeigt ist. Der Kabelmantel 10 umfasst einen oder mehrere Wellrohrabschnitte 18 und einem Verbindungsabschnitt 22, der dazu dient, die Wellrohrabschnitte 18 miteinander oder mit einem anderen Bauteil der Hochstromleitung zu verbinden. In 4 ist auch ein Kabelkern 42 des jeweiligen Hochstromkabels 40a, 40b, 40c zu sehen, der in 11 und 12 näher gezeigt ist. 4 zeigt die Hochstromkabel 40a, 40b, 40c in einem Zustand, in dem der jeweilige Wellrohrabschnitt 18 vom jeweiligen Kabelkern 42 getrennt ist. Der Kabelkern 42 kann in das Innere des jeweiligen Wellrohrabschnittes 18 eingebracht werden, sodass dieser den Kabelkern 42 umschließend aufnimmt. Dieser Zustand des Hochstromkabels 40a, 40b, 40c ist in 5 schematisch gezeigt.
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Wie in 6 schematisch gezeigt weist der Kabelmantel 10 den Wellrohrabschnitt 18 und den Verbindungsabschnitt 22 auf. Am Verbindungsabschnitt 22 ist zusätzlich ein Verteileranschluss 24 zur Aufnahme des Kühlmittelverteilers 30 ausgebildet. Der Verteileranschluss 24 umfasst ein Loch 244, in das ein Steckteil 36 des Kühlmittelverteilers 30 eingesteckt werden kann, um die Steckverbindung 241 zu bewerkstelligen. Zusätzlich ist am Verbindungsabschnitt 22 eine Ringklemme 222 zur Befestigung des Verbindungsabschnittes 22 am Kabelkern 42 angebracht. Die Ringklemme 222 sitzt, vorzugsweise formschlüssig, in einer in Umfangsrichtung des Verbindungsabschnittes 22 ausgebildeten Ausnehmung 221, was in 12 näher gezeigt ist. Eine Schraubverbindung 223 kann die Einklemmposition der Ringklemme 222 zusätzlich gewährleisten. Das Hochstromkabel 40 umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung den Kabelkern 42 und den Kabelmantel 10.
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7 zeigt schematisch die Steckverbindung 241 zwischen dem Kühlmittelverteiler 30 und dem Kabelmantel 10 in näherem Detail. Der Kühlmittelverteiler 30 kann in der Einsteckrichtung 31 (siehe Pfeil in 7) mit dem Verteileranschluss 24 des jeweiligen Hochstromkabels 40a, 40b, 40c in Eingriff gebracht werden, sodass der in 8 gezeigte eingesteckte Zustand des Kühlmittelverteilers 30 erreicht wird. Der Kühlmittelverteiler 30 weist ein Verteilerhauptteil 32 und mehrere Verteilerabzweigungen 34 auf, die jeweils einem der Verteileranschlüsse 24 zugeordnet sind.
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9 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Hochstromkabels 40. Die Flussrichtung 161 des Kühlmittels ist hier mit gestrichelten Pfeilen indiziert. Das Kühlmittel fließt durch den Kühlmittelkanal 12 zwischen dem Kabelkern 42 und dem Kabelmantel 10. In einem Übergangsbereich zwischen dem ersten Steckergehäuse 663 und dem Wellrohrabschnitt 18 ist ein Ventil 182 vorgesehen, das einen Überdruck des Kühlmittels in die Umgebung ablassen kann. Das austretende Kühlmittel 183 ist durch einen Pfeil indiziert. Diese Maßnahme ist vorteilhaft, um den Kabelmantel 10 nicht aufgrund zu hoher Drücke des im Kanal 12 herrschenden Kühlmittels, etwa Luft, zu beschädigen. Im ersten Steckergehäuse 663 ist zusätzlich eine Dichtung 665 zur Abdichtung des ersten Steckeranschlusses 662 vorgesehen. Da eine derartige Dichtung 665 nur Drücke bis zu einem bestimmten Wert aushält, dient das Ventil 182 zusätzlich als Schutzmaßnahme für die Dichtung 665. In 9 ist außerdem ein erstes Deckelteil 664 zum kabelschuhseitigen Abschließen des Steckeranschlusses 662 angeordnet.
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10 zeigt eine schematische Darstellung eines Wechselrichter-seitigen Ausschnittes aus dem AC-Kabelbaum 62 in 3. Hier ist eine Unterseite des Kabelträgers 70 mit einer Stufenform gezeigt, die einen ersten Stufenabschnitt 701, an dem der Kühlmittelverteiler 30 angebracht ist, und einen zweiten Stufenabschnitt 702 umfasst, der sich vom ersten Stufenabschnitt 701 nach unten absetzt.
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11 zeigt eine schematische Darstellung des AC-Kabelbaums 62 im Bereich des Kühlmittelverteilers 30. Die primäre Kühlmittelleitung 64 verläuft hier entlang des Verteilerhauptteils 32 und verteilt sich in die drei sekundären Kühlmittelleitungen 65a, 65b, 65c in den Bereichen der jeweiligen Verteilerabzweigungen 34. Danach gelangt das Kühlmittel in vier Längsnuten 243, die in einem Ringsegment 242 des Verteileranschlusses 24 angeordnet sind. Die Längsrichtung der Längsnuten 243 ist parallel zum Verlauf des jeweiligen Hochstromkabels 40a, 40b, 40c. Somit bilden die Längsnuten 243 einen Teil des Kühlmittelkanals 12.
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In 11 ist auch der genaue Aufbau des Kabelkerns 42 ersichtlich. Der Kabelkern 42 umfasst in der Mitte ein Leiterseil 423, das von einer Beschichtung 422 zur elektrischen Isolierung umschlossen ist. Zwischen der äußeren Fläche der Isolierbeschichtung 422 und einer inneren Fläche des Ringsegmentes 242, die als Nutgrund fungiert, erstrecken sich die Längsnuten 243 in radialer Richtung.
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12 zeigt eine schematische Schnittdarstellung entlang einer Schnittebene A-A in 11. In 12 ist der Aufbau des Kabelkerns 42 sowie des Kühlmittelkanals 12 näher gezeigt. Der Kanal 12 erstreckt sich von einer dem Kabelkern 42 zugewandten Innenfläche 14 des Kabelmantels 10 bis zu einer radial nach außen gerichteten Außenfläche 421 des Kabelkerns 42. In den Bereichen der Wellrohrabschnitte 18 ändert sich der ringförmige Querschnitt des Kanals 12 aufgrund der in der Längsrichtung abwechselnden Erhebungen und Vertiefungen. Im Bereich des Verbindungsabschnittes 22 bzw. des Verteileranschlusses 24 bis auf das Ringsegment 242 herrscht ein im Wesentlichen konstanter ringförmiger Querschnitt des Kanals 12.
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13 zeigt den Aufbau des ersten AC-Kabelbaums 62 am E-Maschine-seitigen Ende (ersten Leistungsanschluss 66). Der Unterschied zu in 5 gezeigten Aufbau besteht im Wesentlichen darin, dass hier statt Wellrohrabschnitten 18 Gewebeschlauchabschnitte 20 verwendet sind. Die Gewebeschlauchabschnitte 20 sind mit dem jeweiligen Verbindungsabschnitt 22 verbunden, der am Kabelkern 42 des jeweiligen Hochstromkabels 40a, 40b, 40c mittels der Ringklemme 222 und der Schraubverbindung 223 befestigt ist.
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14 zeigt den Aufbau aus 13 in einer anderen schematischen Darstellung. Hier ist ersichtlich, dass der jeweilige Gewebeschlauchabschnitt 20, der vorzugsweise aus einem flexiblen bzw. elastischen Material gefertigt ist, mittels eines Fixierrings 201 am Kabelkern 42 befestigt ist. Außerdem ist der Verbindungsabschnitt 22 bzw. der Verteileranschluss 24 zusätzlich zur Ringklemme 222 mittels eines weiteren Fixierrings 224 am Kabelkern 42 fixiert.
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Wellrohrabschnitte 18 werden vorzugsweise zur Verwendung mit gasförmigen Kühlmitteln wie Luft eingesetzt. Gewebeschlauchabschnitte 20 werden vorzugsweise zur Verwendung mit flüssigen Kühlmitteln wie Wasser eingesetzt.
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Analog zur schematischen Darstellung in 11 zeigt 15 den Aufbau des AC-Kabelbaums 62 aus 13-14. Die primäre Kühlmittelleitung 64 verläuft hier entlang des Verteilerhauptteils 32 und verteilt sich in die drei sekundären Kühlmittelleitungen 65a, 65b, 65c in den Bereichen der jeweiligen Verteilerabzweigungen 34. Danach gelangt das Kühlmittel in vier Längsnuten 243, die in einem Ringsegment 242 des Verteileranschlusses 24 angeordnet sind. Die Längsrichtung der Längsnuten 243 ist parallel zum Verlauf des jeweiligen Hochstromkabels 40a, 40b, 40c. Somit bilden die Längsnuten 243 einen Teil des Kühlmittelkanals 12.
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16 zeigt eine schematische Schnittdarstellung entlang einer Schnittebene B-B in 15. In 16 ist der Aufbau des Kabelkerns 42 sowie des Kühlmittelkanals 12 näher gezeigt. Der Kanal 12 erstreckt sich von einer dem Kabelkern 42 zugewandten Innenfläche 14 des Kabelmantels 10 bis zu einer radial nach außen gerichteten Außenfläche 421 des Kabelkerns 42. Im Unterschied zu den Wellrohrabschnitten 18 in 12 bleibt in den Bereichen der Gewebeschlauchabschnitte 22 der ringförmige Querschnitt des Kanals 12 im Wesentlichen konstant. Im Bereich des Verbindungsabschnittes 22 bzw. des Verteileranschlusses 24 bis auf das Ringsegment 242 herrscht ein im Wesentlichen konstanter ringförmiger Querschnitt des Kanals 12.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kabelmantel
- 12
- Kanal
- 14
- Innenfläche
- 161
- Flussrichtung
- 18
- Wellrohrabschnitt
- 181
- Einschubrichtung
- 182
- Ventil
- 183
- austretendes Kühlmittel
- 20
- Gewebeschlauchabschnitt
- 201
- Fixierring
- 22
- Verbindungsabschnitt
- 221
- Ausnehmung
- 222
- Ringklemme
- 223
- Schraubverbindung
- 224
- Fixierring
- 24
- Verteileranschluss
- 241
- Steckverbindung
- 242
- Ringsegment
- 243
- Nute
- 244
- Loch
- 245
- Verteilerfixierring
- 30
- Kühlmittelverteiler
- 31
- Einsteckrichtung
- 32
- Verteilerhauptteil
- 34
- Verteilerabzweigung
- 36
- Steckteil
- 38
- Kühlmitteleinlass
- 39
- Kühlmittelauslass
- 40, 40a-e
- Hochstromkabel
- 42
- Kabelkern
- 421
- Außenfläche
- 422
- Isolierung
- 423
- Leiterseil
- 52
- E-Maschine
- 54
- Batterie
- 56
- Wechselrichter
- 58
- Pumpvorrichtung
- 581
- Kühlmittelpumpe
- 582
- Kompressor
- 60
- DC-Kabelbaum
- 62
- AC-Kabelbaum
- 64
- primäre Kühlmittelleitung
- 65a-e
- sekundäre Kühlmittelleitungen
- 66
- erster Leistungsanschluss
- 661
- erster Kabelschuh
- 662
- erster Steckeranschluss
- 663
- erstes Steckergehäuse
- 664
- erstes Deckelteil
- 665
- Dichtung
- 68
- zweiter Leistungsanschluss
- 681
- zweiter Kabelschuh
- 682
- zweiter Steckeranschluss
- 683
- zweites Steckergehäuse
- 70
- Kabelträger
- 701
- erster Stufenabschnitt
- 702
- zweiter Stufenabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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