DE102020117588A1 - Method for determining a dynamic temperature distribution over the cross-section and length of a high-current cable - Google Patents

Method for determining a dynamic temperature distribution over the cross-section and length of a high-current cable Download PDF

Info

Publication number
DE102020117588A1
DE102020117588A1 DE102020117588.4A DE102020117588A DE102020117588A1 DE 102020117588 A1 DE102020117588 A1 DE 102020117588A1 DE 102020117588 A DE102020117588 A DE 102020117588A DE 102020117588 A1 DE102020117588 A1 DE 102020117588A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
current
approximation
current cable
temperature distribution
cross
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102020117588.4A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102020117588B4 (en
Inventor
Daniele Farrace
Florian Fürer
Romeo Bianchetti
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leoni Kabel GmbH
Original Assignee
Leoni Kabel GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leoni Kabel GmbH filed Critical Leoni Kabel GmbH
Priority to DE102020117588.4A priority Critical patent/DE102020117588B4/en
Priority to PCT/EP2021/068133 priority patent/WO2022003086A1/en
Publication of DE102020117588A1 publication Critical patent/DE102020117588A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102020117588B4 publication Critical patent/DE102020117588B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/42—Circuits effecting compensation of thermal inertia; Circuits for predicting the stationary value of a temperature
    • G01K7/427—Temperature calculation based on spatial modeling, e.g. spatial inter- or extrapolation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K2213/00—Temperature mapping

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zur Bestimmung einer Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge eines Hochstromkabels umfasst die Schritte:- Erstellen eines thermoelektrischen Ersatzschaltkreises für jeden der mehreren Hochstromleiter,- Kombinieren der thermoelektrischen Ersatzschaltkreise zu einem Gesamtersatzschaltkreis,- Ermitteln einer ersten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge eines Hochstromkabels;- Erfassen zumindest einer Temperatur an einer Stelle des Hochstromkabels;- Verbessern des Gesamtersatzschaltkreises basierend auf einem Vergleich der ersten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge eines Hochstromkabels mit der erfassten Temperatur an einer Stelle des Hochstromkabels.A method for determining a temperature distribution over the cross-section and the length of a high-current cable comprises the steps: - Creation of a thermoelectric equivalent circuit for each of the several high-current conductors, - Combining the thermoelectric equivalent circuits into an overall equivalent circuit, - Determining a first approximation of the temperature distribution over the cross-section and the length of a high-current cable;- detecting at least one temperature at one point of the high-current cable;- improving the overall equivalent circuit based on a comparison of the first approximation of the temperature distribution over the cross-section and length of a high-current cable with the detected temperature at a point on the high-current cable.

Description

Hier wird ein Verfahren zur Bestimmung einer dynamischen Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge eines Hochstromkabels beschrieben.A method for determining a dynamic temperature distribution over the cross-section and length of a high-current cable is described here.

Zur Bestimmung von Temperaturverteilungen in Hochstromkabeln, zum Beispiel in Gleichstromladekabeln für Elektroautomobile, sind diskrete Sensoren und Sensorleitungen bekannt, die eine Temperatur an einem bestimmten Punkt im oder am Hochstromkabel erfassen. Zum Beispiel offenbart das Dokument DE 10 2017 213 931 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung eines Temperaturverlaufs entlang einer Sensorleitung.To determine temperature distributions in high-current cables, for example in direct-current charging cables for electric automobiles, discrete sensors and sensor lines are known which detect a temperature at a specific point in or on the high-current cable. For example, the document discloses DE 10 2017 213 931 A1 a device and a method for determining a temperature profile along a sensor line.

Mit diesem oder weiteren bekannten Verfahren kann eine Temperatur an einem bestimmten Ort im Querschnitt des Hochstromkabels ermittelt werden, nämlich an dem Ort im Querschnitt des Hochstromkabels, an dem eine Messleitung positioniert bzw. angeordnet ist. Es ist jedoch wünschenswert, die Temperaturverteilung über den gesamten Querschnitt und über die gesamte Länge eines Hochstromkabels zu bestimmen, da insbesondere komplexe Kabelanordnungen mit mehreren Hochstromleitern unterschiedlicher Ausformung, zusätzlichen Kühlmittelleitungen sowie wärmeisolierenden Füllmaterialien im Querschnitt und über eine Länge des Hochstromkabels heterogene Temperaturverteilungen aufweisen können.With this or other known method, a temperature can be determined at a specific location in the cross section of the high-current cable, namely at the location in the cross-section of the high-current cable at which a measuring line is positioned or arranged. However, it is desirable to determine the temperature distribution over the entire cross-section and over the entire length of a high-current cable, since in particular complex cable arrangements with several high-current conductors of different shapes, additional coolant lines and heat-insulating filler materials in the cross-section and over a length of the high-current cable can have heterogeneous temperature distributions.

Es kann jedoch bereits aus Gründen der Raumeffizienz nicht jeder relevante Ort eines Hochstromkabels mit einem Sensor oder einer Sensorleitung versehen werden. Ferner würde der Einsatz der hierzu benötigten Vielzahl von Sensoren oder Sensorleitungen einen hohen technischen Aufwand und hohe Implementierungskosten verursachen.However, for reasons of space efficiency, not every relevant location of a high-current cable can be provided with a sensor or a sensor line. Furthermore, the use of the large number of sensors or sensor lines required for this would result in a high technical effort and high implementation costs.

Weiter sind mehrere Verfahren zur Bestimmung einer Temperaturverteilung über einen Leiterquerschnitt mit Hilfe von Finite-Elemente-Methode, FEM,-Simulationen bekannt. Hierbei wird ein virtuelles geometrisches Modell eines zu simulierenden Leiters erstellt und in viele „Finite Elemente“ unterteilt. Für jedes dieser Elemente werden iterativ Differentialgleichungen zur Bestimmung einer Temperaturverteilung in Abhängigkeit von einer Stromstärke in dem zu simulierenden Leiter gelöst. Nachteilig an diesen Verfahren ist jedoch der, auch im Vergleich mit anderen numerischen Berechnungsverfahren, außergewöhnlich hohe Berechnungsaufwand. Hieraus folgt, selbst bei einem Einsatz leistungsfähiger Rechnerkapazitäten, eine vergleichsweise lange Berechnungsdauer zur Ermittlung des Temperaturverlaufs. Eine Bestimmung einer dynamischen Temperaturverteilung mittels FEM-Simulation ist daher zum Beispiel für eine (Quasi-) Echtzeitüberwachung eines Gleichstromladekabels für Elektroautomobile ungeeignet.Furthermore, several methods for determining a temperature distribution over a conductor cross-section with the aid of finite element methods, FEM simulations are known. A virtual geometric model of a conductor to be simulated is created and divided into many “finite elements”. For each of these elements, differential equations are iteratively solved to determine a temperature distribution as a function of a current intensity in the conductor to be simulated. However, the disadvantage of this method is the extraordinarily high calculation effort, even in comparison with other numerical calculation methods. This results in a comparatively long calculation time for determining the temperature profile, even if powerful computer capacities are used. A determination of a dynamic temperature distribution by means of FEM simulation is therefore unsuitable, for example, for (quasi) real-time monitoring of a direct current charging cable for electric automobiles.

Ferner sind, zum Beispiel aus den Dokumenten CN 104 636 555 B und CN 104 732 080 B , Verfahren bekannt, bei denen ein stromführender Leiter als thermoelektrischer Ersatzschaltkreis modelliert wird. Diese Verfahren können jedoch nur auf ein- oder mehradrige stromführende Leiter angewandt werden und berücksichtigen ausschließlich einen Temperaturfluss von einem Inneren der stromführenden Leiter radial nach außen. Zum Beispiel weisen jedoch übliche Gleichstromladekabel für Elektrofahrzeuge einen komplexeren Aufbau als einfache ein- oder mehradrige stromführende Leiter auf und umfassen zum Beispiel mehrere Hochstromleiter, Kühlmittelleitungen, Datenleitungen, Füllmaterialien und einen die vorgenannten Kabelkomponenten umgebenden Mantel des Hochstromkabels. Es ist somit zur Bestimmung einer dynamischen Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge eines Hochstromkabels nicht ausreichend, lediglich einen radialen Temperaturfluss zur Umgebung eines einzelnen stromführenden Leiters als thermoelektrischen Ersatzschaltkreis zu modellieren und die gegenseitigen thermoelektrischen Wechselwirkungen der Kabelkomponenten unberücksichtigt zu lassen.Furthermore, for example, from the documents CN 104 636 555 B and CN 104 732 080 B , Known methods in which a current-carrying conductor is modeled as a thermoelectric equivalent circuit. However, these methods can only be applied to single-core or multi-core current-carrying conductors and only take into account a temperature flow from an interior of the current-carrying conductor radially outwards. For example, however, conventional direct current charging cables for electric vehicles have a more complex structure than simple single or multi-core current-carrying conductors and include, for example, several high-current conductors, coolant lines, data lines, filling materials and a sheath of the high-current cable surrounding the aforementioned cable components. To determine a dynamic temperature distribution over the cross-section and length of a high-current cable, it is not sufficient to simply model a radial temperature flow to the surroundings of a single current-carrying conductor as a thermoelectric equivalent circuit and to ignore the mutual thermoelectric interactions of the cable components.

Es besteht somit ein Bedarf an einem verbesserten Verfahren zur Bestimmung einer dynamischen Temperaturverteilung über den Querschnitt und über die Länge eines Hochstromkabels, welches einerseits einen numerischen Berechnungsaufwand auf ein in (Quasi-) Echtzeit durchführbares Maß beschränkt und andererseits gegenseitige thermoelektrische Wechselwirkungen mehrerer Kabelkomponenten berücksichtigt. Eine Temperaturverteilung über den Querschnitt eines Hochstromkabels bezeichnet hierbei eine Temperaturverteilung über eine beliebige Querschnittsfläche des Hochstromkabels, wobei die Querschnittsfläche eine gedachte radiale Schnittfläche des Hochstromkabels ist. Mit anderen Worten kann beschrieben werden, dass eine Querschnittsfläche jene Fläche ist, die bei einer gedachten Durchtrennung des Hochstromkabels in radialer Richtung und orthogonal zur axialen Richtung des Kabels entstehen würde. Eine Temperaturverteilung über die Länge eines Hochstromkabels bezeichnet hierbei den Verlauf einer Temperatur entlang der Längs- oder Dochtachse des Kabels. Eine Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge eines Hochstromkabels kann auch als eine dreidimensionale Temperaturverteilung innerhalb des Hochstromkabels beschrieben werden.There is thus a need for an improved method for determining a dynamic temperature distribution over the cross-section and over the length of a high-current cable, which on the one hand limits the numerical calculation effort to a level that can be carried out in (quasi) real time and on the other hand takes into account the mutual thermoelectric interactions of several cable components. A temperature distribution over the cross section of a high-current cable denotes a temperature distribution over any cross-sectional area of the high-current cable, the cross-sectional area being an imaginary radial sectional area of the high-current cable. In other words, it can be described that a cross-sectional area is that area which would result from an imaginary severing of the high-current cable in the radial direction and orthogonal to the axial direction of the cable. A temperature distribution over the length of a high-current cable describes the course of a temperature along the longitudinal or wick axis of the cable. A temperature distribution over the cross section and the length of a high-current cable can also be described as a three-dimensional temperature distribution within the high-current cable.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 gelöst. Mögliche Ausgestaltungen dieses Verfahrens werden durch die weiteren Ansprüche definiert.This object is achieved by a method according to claim 1. Possible configurations This method is defined by the further claims.

Ein Verfahren zur Bestimmung einer dynamischen Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge eines Hochstromkabels mit mehreren, zumindest teilweise zueinander benachbart angeordneten, Hochstromleitern und, optional, zumindest einer Messleitung und/oder einem oder mehreren Temperatursensoren, die dazu geeignet ist, zumindest eine Temperatur an einer bestimmten Stelle der Messleitung zu erfassen, umfasst zumindest die folgenden Schritte a) bis e):

  1. a) Erstellen eines thermoelektrischen Ersatzschaltkreises für jeden der mehreren Hochstromleiter, wobei die stromführenden Leiter und die Isolationen der stromführenden Leiter jeweils als thermische und/oder elektrische Widerstände und/oder als thermische Massen, deren Parameter in einer ersten Näherung geschätzt werden, modelliert werden.
A method for determining a dynamic temperature distribution over the cross-section and the length of a high-current cable with a plurality of high-current conductors arranged at least partially adjacent to one another and, optionally, at least one measuring line and / or one or more temperature sensors that are suitable for measuring at least one temperature at one Detecting a specific point on the measuring line comprises at least the following steps a) to e):
  1. a) Creating a thermoelectric equivalent circuit for each of the multiple high-current conductors, the current-carrying conductors and the insulation of the current-carrying conductors being modeled as thermal and / or electrical resistances and / or as thermal masses, the parameters of which are estimated in a first approximation.

Die Erstellung eines thermoelektrischen Ersatzschaltkreises für Hochstromleiter, welche jeweils einen stromführenden Leiter und eine Isolation umfassen, ist zum Beispiel aus den eingangs zitierten Dokumenten bekannt.

  • b) Kombinieren der thermoelektrischen Ersatzschaltkreise zu einem Gesamtersatzschaltkreis, wobei die thermischen Übergänge und/oder thermoelektrischen Wechselwirkungen zwischen zueinander benachbart angeordneten Hochstromleitern als thermische Widerstände und/oder als thermische Massen, deren Parameter in einer ersten Näherung geschätzt werden, modelliert werden.
The creation of a thermoelectric equivalent circuit for high-current conductors, each of which includes a current-carrying conductor and insulation, is known, for example, from the documents cited at the beginning.
  • b) Combining the thermoelectric equivalent circuits to form an overall equivalent circuit, the thermal transitions and / or thermoelectric interactions between adjacent high-current conductors being modeled as thermal resistances and / or as thermal masses, the parameters of which are estimated in a first approximation.

Mit anderen Worten kann beschrieben werden, dass der zu erstellende thermoelektrische Gesamtersatzschaltkreis mehr modellierte Komponenten aufweist, als die Summe der modellierten thermoelektrischen Komponenten der mehreren Hochstromleiter, da neben den Komponenten der Hochstromleiter auch die thermoelektrischen Übergänge bzw. Wechselwirkungen zwischen zueinander benachbart angeordneten Hochstromleitern als thermische Widerstände und/oder thermische Massen modelliert werden.In other words, it can be described that the overall equivalent thermoelectric circuit to be created has more modeled components than the sum of the modeled thermoelectric components of the multiple high-current conductors, since in addition to the components of the high-current conductors, the thermoelectric transitions or interactions between adjacent high-current conductors as thermal resistances and / or thermal masses are modeled.

Optional kann das Hochstromkabel weitere Hochstromkabelkomponenten umfassen: Zum Beispiel kann das Hochstromkabel weiter zumindest eine Kühlmittelleitung, die zur Durchleitung eines flüssigen oder gasförmigen Kühlmittels geeignet ist, umfassen. Weiter kann das Hochstromkabel auch ein zumindest teilweise zwischen den Hochstromleitern und/oder der Messleitung und/oder der Kühlmittelleitung angeordnetes Füllmaterial und/oder eine Hochstromkabelummantelung, insbesondere eine dielektrische Hochstromkabelummantelung, aufweisen.Optionally, the high-current cable can comprise further high-current cable components: For example, the high-current cable can further comprise at least one coolant line which is suitable for conveying a liquid or gaseous coolant. Furthermore, the high-current cable can also have a filling material arranged at least partially between the high-current conductors and / or the measuring line and / or the coolant line and / or a high-current cable sheathing, in particular a dielectric high-current cable sheathing.

Die thermischen Übergänge und/oder thermoelektrischen Wechselwirkungen zwischen zumindest einem Hochstromleiter und/oder zumindest einer weiteren zu dem Hochstromleiter benachbart angeordneten Hochstromkabelkomponente können ebenfalls als thermische Widerstände und/oder thermische Massen modelliert werden. Zusätzlich können auch thermische Übergänge und/oder thermoelektrische Wechselwirkungen zwischen Hochstromkabelkomponenten modelliert werden, die jeweils keine Hochstromleiter sind, zum Beispiel Datenleiter und/oder Füllmaterialen bzw. Füllkörper.The thermal transitions and / or thermoelectric interactions between at least one high-current conductor and / or at least one further high-current cable component arranged adjacent to the high-current conductor can also be modeled as thermal resistances and / or thermal masses. In addition, thermal transitions and / or thermoelectric interactions between high-current cable components can also be modeled, which are in each case not high-current conductors, for example data conductors and / or filler materials or fillers.

Sofern nicht jeweils ausdrücklich abweichend angegeben sind „die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände und/oder die modellierten thermischen Massen“ im Sinne dieses Patents alle thermischen und/oder elektrischen Widerstände und/oder Massen, die in dem erstellten bzw. zu erstellenden Gesamtersatzschaltkreis enthalten bzw. umfasst sind. Werden „die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände und/oder die modellierten thermischen Massen“ im Folgenden angesprochen oder bezeichnet, so sind folglich alle im Gesamtersatzschaltbild modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände und/oder modellierten thermischen Massen angesprochen oder bezeichnet, unabhängig davon, ob diese auf eine Modellierung der Hochstromleiter, eine Modellierung der thermischen Übergänge und/oder thermoelektrischen Wechselwirkungen zwischen zueinander benachbart angeordneten Hochstromleitern und/oder auf die Berücksichtigung weiterer Hochstromkabelkomponenten zurückgeht.Unless expressly stated otherwise, "the modeled thermal and / or electrical resistances and / or the modeled thermal masses" within the meaning of this patent are all thermal and / or electrical resistances and / or masses contained in the overall equivalent circuit created or to be created or are included. If "the modeled thermal and / or electrical resistances and / or the modeled thermal masses" are addressed or referred to in the following, all of the thermal and / or electrical resistances and / or modeled thermal masses modeled in the overall equivalent circuit are referred to or referred to, regardless of whether this is due to a modeling of the high-current conductors, a modeling of the thermal transitions and / or thermoelectric interactions between adjacent high-current conductors and / or the consideration of further high-current cable components.

Die Schätzung der ersten Näherung der Parameter für die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände bzw. Massen kann auf einer Optimierungsfunktion basieren, die zumindest

  • - eine Querschnittsfläche der stromführenden Leiter und/oder der Isolationen der stromführenden Leiter und/oder der Kühlmittelleitung, und/oder
  • - einen Durchmesser der stromführenden Leiter und/oder der Kühlmittelleitung und/oder eine Manteldicke der Isolationen der stromführenden Leiter und/oder eine Manteldicke der Hochstromkabelummantelung, und/oder
  • - ein Material, insbesondere eine thermische Leitfähigkeit eines Materials und/oder eine thermische Kapazität bzw. Wärmekapazität eines Materials, der stromführenden Leiter und/oder der Isolationen der stromführenden Leiter und/oder des Füllmaterials und/oder der Hochstromkabelummantelung, und/oder
  • - einen jeweiligen Abstand der Hochstromleiter zueinander, und/oder
  • - eine Kühlleistung der Kühlmittelleitung, berücksichtigt.
  • c) Ermitteln einer ersten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels, basierend auf einer jeweiligen Eingangsstromstärke der jeweiligen Hochstromleiter und dem Gesamtersatzschaltkreis mit den in erster Näherung geschätzten Parametern für die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände.
The estimation of the first approximation of the parameters for the modeled thermal and / or electrical resistances or masses can be based on an optimization function that at least
  • - A cross-sectional area of the current-carrying conductors and / or the insulation of the current-carrying conductors and / or the coolant line, and / or
  • a diameter of the current-carrying conductor and / or the coolant line and / or a jacket thickness of the insulation of the current-carrying conductor and / or a jacket thickness of the high-current cable jacket, and / or
  • - A material, in particular a thermal conductivity of a material and / or a thermal capacity or heat capacity of a material, the current-carrying conductors and / or the insulation of the current-carrying conductors and / or the filling material and / or the high-current cable sheathing, and / or
  • - a respective distance between the high current conductors, and / or
  • - a cooling capacity of the coolant line is taken into account.
  • c) Determination of a first approximation of the temperature distribution over the cross-section and the length of the high-current cable, based on a respective input current strength of the respective high-current conductor and the overall equivalent circuit with the parameters estimated in the first approximation for the modeled thermal and / or electrical resistances.

Hierbei können optional Stecker und andere an das eigentliche Kabel angeschlossene Komponenten vernachlässigt werden. Jedoch sind ausdrücklich auch Ausführungsformen möglich, bei denen Stecker und andere an das eigentliche Kabel angeschlossene Komponenten bei der Modellierung des Gesamtersatzschaltkreises des Kabels und bei der Ermittlung der ersten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels mitberücksichtigt werden.Optionally, plugs and other components connected to the actual cable can be neglected. However, embodiments are expressly also possible in which plugs and other components connected to the actual cable are taken into account when modeling the overall equivalent circuit of the cable and when determining the first approximation of the temperature distribution over the cross-section and length of the high-current cable.

Mit Hilfe des Gesamtersatzschaltkreises, dessen Komponentenparametrisierung zu diesem Zeitpunkt noch auf den in erster Näherung geschätzten Parametern für die thermischen Widerstände und/oder thermischen Massen basiert, und einer jeweils bekannten, gemessenen oder geschätzten Eingangsstromstärke der mehreren Hochstromleiter kann eine erste Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels ermittelt werden. Somit können insbesondere Temperaturverläufe und/oder Temperaturgradienten in axialen und/oder radialen Ausbreitungsrichtungen innerhalb des Hochstromkabels ermittelt werden. Es kann somit eine Temperaturverteilung entlang einzelner Längenabschnitte und/oder für bestimmte oder bestimmbare Querschnitte des Hochstromkabels ermittelt werden. Optional kann auch eine dreidimensionale Temperaturverteilung des Hochstromkabels ermittelt werden.With the help of the overall equivalent circuit, the component parameterization of which at this point in time is still based on the parameters for the thermal resistances and / or thermal masses estimated in the first approximation, and a respectively known, measured or estimated input current strength of the multiple high-current conductors, a first approximation of the temperature distribution over the cross-section and the length of the high-current cable can be determined. In this way, in particular, temperature profiles and / or temperature gradients can be determined in axial and / or radial directions of propagation within the high-current cable. A temperature distribution along individual length sections and / or for specific or determinable cross sections of the high-current cable can thus be determined. Optionally, a three-dimensional temperature distribution of the high-current cable can also be determined.

Optional kann an dieser Stelle die ermittelte erste Näherung für die Temperaturverteilung entlang der Messleitung mit einer tatsächlich gemessenen Temperaturverteilung entlang der Messleitung verglichen werden. Tritt hierbei eine lokal begrenzte Abweichung zwischen der ermittelten ersten Näherung für die Temperaturverteilung an einer bestimmten Stelle der Messleitung und einer tatsächlich gemessenen Temperatur an derselben Stelle der Messleitung auf, welche insbesondere höher ist als eine durchschnittliche Abweichung zwischen der ermittelten ersten Näherung für die Temperaturverteilung entlang der Messleitung und der tatsächlich gemessenen Temperaturverteilung entlang der Messleitung, so kann dieses als Hinweis auf eine lokale Beschädigung des Hochstromkabels gewertet werden.At this point, the determined first approximation for the temperature distribution along the measuring line can optionally be compared with an actually measured temperature distribution along the measuring line. If there is a locally limited deviation between the determined first approximation for the temperature distribution at a certain point on the measuring line and an actually measured temperature at the same point on the measuring line, which is in particular higher than an average deviation between the determined first approximation for the temperature distribution along the Measuring line and the actually measured temperature distribution along the measuring line, this can be interpreted as an indication of local damage to the high-current cable.

Mit anderen Worten kann mittels eines Vergleiches zwischen der ermittelten Temperaturverteilung entlang der Messleitung und der tatsächlich gemessenen Temperaturverteilung entlang der Messleitung eine lokale Beschädigung des Hochstromkabels festgestellt werden.In other words, by means of a comparison between the determined temperature distribution along the measuring line and the actually measured temperature distribution along the measuring line, local damage to the high-current cable can be determined.

Die Erfassung einer Temperatur und/oder Temperaturverteilung an einer bestimmten Stelle einer Messleitung ist auf verschiedene Art und Weise möglich. Zum Beispiel kann eine Temperatur an einer bestimmten Stelle der Messleitung mit einem durch das Dokument DE 10 2017 213 931 A1 offenbarten Verfahren ermittelt werden.The detection of a temperature and / or temperature distribution at a specific point on a measuring line is possible in various ways. For example, a temperature at a certain point on the measuring line can be indicated by the document DE 10 2017 213 931 A1 disclosed method can be determined.

Insbesondere kann die Erfassung einer Temperatur und/oder Temperaturverteilung an einer bestimmten Stelle einer Messleitung ein (vektorielles) Frequenzbereichsreflektometrieverfahren oder ein Zeitbereichsreflektometrieverfahren umfassen.In particular, the detection of a temperature and / or temperature distribution at a specific point on a measuring line can include a (vectorial) frequency-domain reflectometry method or a time-domain reflectometry method.

In weiteren Varianten kann das Ermitteln der ersten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels zusätzlich auf einer gemessenen oder geschätzten Kühlmitteltemperatur und/oder auf einer gemessenen oder geschätzten Intensität einer Sonneneinstrahlung und/oder auf einer gemessenen oder geschätzten Umgebungslufttemperatur basieren.In further variants, the determination of the first approximation of the temperature distribution over the cross section and the length of the high-current cable can additionally be based on a measured or estimated coolant temperature and / or on a measured or estimated intensity of solar radiation and / or on a measured or estimated ambient air temperature.

d1) (Erste Option für Schritt d) Vergleich der ermittelten ersten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels mit der tatsächlichen Temperaturverteilung entlang der Messleitung und/oder zumindest einer erfassten Temperatur an einer bestimmten Stelle der Messleitung und/oder einer mittels einem Sensor erfassten Temperatur an einer bestimmten Stelle des Hochstromkabels und Ermittlung einer zweiten Näherung der Parameter für die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände und/oder thermischen Massen basierend auf diesem Vergleich.d1) (First option for step d) Comparison of the determined first approximation of the temperature distribution over the cross-section and the length of the high-current cable with the actual temperature distribution along the measuring line and / or at least one recorded temperature at a certain point on the measuring line and / or by means of a Sensor detected temperature at a specific point on the high-current cable and determination of a second approximation of the parameters for the modeled thermal and / or electrical resistances and / or thermal masses based on this comparison.

In einer Variante kann hierbei die ermittelte Temperaturverteilung entlang der Messleitung mit der gemessenen Temperaturverteilung entlang der Messleitung verglichen werden und, basierend auf diesem Vergleich, mittels eines numerischen Optimierungsverfahrens die Modellierung der thermischen und/oder elektrischen Widerstände und/oder der thermischen Massen des Gesamtersatzschaltbildes angeglichen werden.In a variant, the determined temperature distribution along the measuring line can be compared with the measured temperature distribution along the measuring line and, based on this comparison, the modeling of the thermal and / or electrical resistances and / or the thermal masses of the overall equivalent circuit can be adjusted using a numerical optimization method .

Hierdurch kann zum Beispiel auch ein Nichtberücksichtigen von bestimmten tatsächlich existierenden physikalischen Sachverhalten und/oder von bestimmten physikalischen Effekten bzw. Parametern, zum Beispiel von Fertigungstoleranzen oder von externen Wetterbedingungen, bei der Ermittlung der Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels mit Hilfe des Gesamtersatzschaltbildes kompensiert werden.In this way, for example, certain things may actually not be taken into account end physical issues and / or certain physical effects or parameters, for example manufacturing tolerances or external weather conditions, are compensated for when determining the approximation of the temperature distribution over the cross-section and length of the high-current cable with the aid of the overall equivalent circuit diagram.

Mit anderen Worten wird mittels eines Vergleichs der ermittelten Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels mit der tatsächlichen Temperaturverteilung entlang der Messleitung und/oder mit zumindest einer erfassten Temperatur an einer bestimmten Stelle der Messleitung eine zweite Näherung für die Parameter der modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände und/oder der thermischen Massen ermittelt. Zur Ermittlung kann hierbei insbesondere ein numerisches Optimierungsverfahren genutzt werden.In other words, by comparing the determined temperature distribution over the cross section and the length of the high-current cable with the actual temperature distribution along the measuring line and / or with at least one recorded temperature at a certain point on the measuring line, a second approximation for the parameters of the modeled thermal and / or electrical resistances and / or the thermal masses determined. In particular, a numerical optimization method can be used for the determination.

Alternativ oder ergänzend zu einem Temperaturvergleich mit einer Temperaturverteilung entlang der Messleitung kann die gemäß Schritt c) ermittelte Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels auch mit einer tatsächlichen Temperaturverteilung über den Querschnitt und/oder die Länge des Hochstromkabels verglichen werden, welche mit Hilfe mehrerer diskreter Temperatursensoren an oder in dem Hochstromkabel bestimmt wird. In diesem Fall kann mittels eines Vergleichs der ermittelten Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels mit der tatsächlichen Temperaturverteilung über den Querschnitt und/oder die Länge des Hochstromkabels eine zweite Näherung für die Parameter der modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände und/oder thermischen Massen ermittelt werden. Zur Ermittlung kann hierbei ebenfalls insbesondere ein numerisches Optimierungsverfahren genutzt werden.As an alternative or in addition to a temperature comparison with a temperature distribution along the measuring line, the temperature distribution determined in accordance with step c) over the cross section and the length of the high-current cable can also be compared with an actual temperature distribution over the cross-section and / or the length of the high-current cable, which can be achieved with the help of several discrete temperature sensors on or in the high-current cable is determined. In this case, a second approximation for the parameters of the modeled thermal and / or electrical resistances and / or thermal can be made by comparing the determined temperature distribution over the cross-section and the length of the high-current cable with the actual temperature distribution over the cross-section and / or the length of the high-current cable Masses are determined. In particular, a numerical optimization method can also be used for the determination.

Ferner kann beschrieben werden, dass eine an der bestimmten Stelle der Messleitung ermittelte Temperatur als Referenzwert für die ermittelte erste Näherung der Temperaturverteilung innerhalb des Hochstromkabels dient. Durch den Abgleich mit diesem zumindest einen Referenzwert kann eine Abweichung zwischen der ersten Näherung der Temperaturverteilung innerhalb des Hochstromkabels und einer tatsächlichen Temperaturverteilung innerhalb des Hochstromkabels geschätzt und/oder berechnet werden und, basierend auf dieser Schätzung und/oder Berechnung, die zweite Näherung für die Parameter der modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände und/oder thermischen Massen ermittelt werden. Je nach Verfahrensvariante können hierzu eine beliebige Anzahl von Temperaturwerten an verschiedenen Stellen der Messleitung ermittelt und für die Ermittlung der zweiten Näherung für die Parameter der modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände und/oder thermischen Massen berücksichtigt werden.It can also be described that a temperature determined at the specific point on the measuring line serves as a reference value for the determined first approximation of the temperature distribution within the high-current cable. By comparing with this at least one reference value, a deviation between the first approximation of the temperature distribution within the high-current cable and an actual temperature distribution within the high-current cable can be estimated and / or calculated and, based on this estimate and / or calculation, the second approximation for the parameters the modeled thermal and / or electrical resistances and / or thermal masses can be determined. Depending on the method variant, any number of temperature values can be determined at different points on the measuring line and taken into account for determining the second approximation for the parameters of the modeled thermal and / or electrical resistances and / or thermal masses.

In einer Variante des hier beschriebenen Verfahrens kann die Messleitung dazu geeignet sein, eine (kontinuierliche) Temperaturverteilung über den Querschnitt und/oder über die Länge der Messleitung zu erfassen. Somit kann das Ermitteln der zweiten Näherung für die Parameter der modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände und/oder thermischen Massen optional auch auf der ersten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels und einer Temperaturverteilung über den Querschnitt und/oder die Länge der Messleitung basieren. Ein Beispiel für die Ermittlung eines kontinuierlichen Temperaturverlaufs bzw. einer kontinuierlichen Temperaturverteilung entlang der Länge einer Messleitung kann der Offenbarung des Dokuments DE 10 2017 213 931 A1 entnommen werden.In a variant of the method described here, the measuring line can be suitable for recording a (continuous) temperature distribution over the cross section and / or over the length of the measuring line. Thus, the determination of the second approximation for the parameters of the modeled thermal and / or electrical resistances and / or thermal masses can optionally also be based on the first approximation of the temperature distribution over the cross section and the length of the high-current cable and a temperature distribution over the cross section and / or the length the test lead. An example for the determination of a continuous temperature profile or a continuous temperature distribution along the length of a measuring line can be found in the disclosure of the document DE 10 2017 213 931 A1 can be removed.

Die zumindest eine erfasste Temperatur an einer bestimmten Stelle der Messleitung und/oder die Temperaturverteilung über den Querschnitt und/oder die Länge der Messleitung können mit einem vorbestimmten oder vorbestimmbaren Faktor zur Ermittlung der zweiten Näherung für die Parameter der modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände und/oder thermischen Massen versehen sein bzw. werden. Der Einfluss der mittels der Messleitung ermittelten Werte zum Abgleich mit der ersten Näherung der Temperaturverteilung innerhalb des Hochstromkabels kann hierdurch gewichtet werden. Der Faktor zur Gewichtung der zumindest einen erfassten Temperatur an einer bestimmten Stelle der Messleitung und/oder die Temperaturverteilung über den Querschnitt und/oder die Länge der Messleitung kann hierbei ausdrücklich auch „0“ sein, sodass die zweite Näherung für die Parameter der modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände und/oder thermischen Massen identisch mit der ersten Näherung für die Parameter der modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände und/oder thermischen Massen ist.The at least one recorded temperature at a certain point on the measuring line and / or the temperature distribution over the cross section and / or the length of the measuring line can be used with a predetermined or predeterminable factor to determine the second approximation for the parameters of the modeled thermal and / or electrical resistances and / or thermal masses are provided. The influence of the values determined by means of the measuring line for comparison with the first approximation of the temperature distribution within the high-current cable can be weighted in this way. The factor for weighting the at least one recorded temperature at a certain point on the measuring line and / or the temperature distribution over the cross-section and / or the length of the measuring line can expressly also be "0", so that the second approximation for the parameters of the modeled thermal and / or electrical resistances and / or thermal masses is identical to the first approximation for the parameters of the modeled thermal and / or electrical resistances and / or thermal masses.

Die Ermittlung der zweiten Näherung der Parameter für die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände bzw. Massen kann hierbei eine Optimierungsfunktion umfassen, die neben der ersten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels und/oder der zumindest einen erfassten Temperatur an einer bestimmten Stelle der Messleitung weiter

  • - eine Querschnittsfläche der stromführenden Leiter und/oder der Isolationen der stromführenden Leiter und/oder der Kühlmittelleitung, und/oder
  • - einen Durchmesser der stromführenden Leiter und/oder der Kühlmittelleitung und/oder eine Manteldicke der Isolationen der stromführenden Leiter und/oder eine Manteldicke der Hochstromkabelummantelung, und/oder
  • - ein Material, insbesondere eine thermische Leitfähigkeit eines Materials und/oder eine thermische Kapazität bzw. Wärmekapazität eines Materials, der stromführenden Leiter und/oder der Isolationen der stromführenden Leiter und/oder des Füllmaterials und/oder der Hochstromkabelummantelung, und/oder
  • - einen jeweiligen Abstand der Hochstromleiter zueinander, und/oder
  • - eine Kühlleistung der Kühlmittelleitung, berücksichtigt.
The determination of the second approximation of the parameters for the modeled thermal and / or electrical resistances or masses can include an optimization function that, in addition to the first approximation of the temperature distribution over the cross section and the length of the high-current cable and / or the at least one recorded temperature at a certain point of the measuring line
  • - A cross-sectional area of the current-carrying conductors and / or the insulation of the current-carrying conductors and / or the coolant line, and / or
  • a diameter of the current-carrying conductor and / or the coolant line and / or a jacket thickness of the insulation of the current-carrying conductor and / or a jacket thickness of the high-current cable jacket, and / or
  • - A material, in particular a thermal conductivity of a material and / or a thermal capacity or heat capacity of a material, the current-carrying conductors and / or the insulation of the current-carrying conductors and / or the filling material and / or the high-current cable sheathing, and / or
  • - a respective distance between the high current conductors, and / or
  • - a cooling capacity of the coolant line is taken into account.

d2) (Zweite Option für Schritt d) Erstellen einer detaillierten FEM Simulation des Hochstromkabels und Vergleich der ermittelten ersten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels mit einer Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels gemäß der FEM Simulation und Ermittlung einer zweiten Näherung der Parameter für die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände und/oder thermischen Massen.d2) (Second option for step d) Creation of a detailed FEM simulation of the high-current cable and comparison of the determined first approximation of the temperature distribution over the cross-section and the length of the high-current cable with a temperature distribution over the cross-section and the length of the high-current cable according to the FEM simulation and determination of a second approximation of the parameters for the modeled thermal and / or electrical resistances and / or thermal masses.

Die Erstellung eines FEM-Modells eines Hochstromkabels und die Simulation einer Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge eines Hochstromkabels mit Hilfe „Finiter Elemente“ ist als Stand der Technik bekannt.The creation of an FEM model of a high-current cable and the simulation of a temperature distribution over the cross-section and length of a high-current cable with the aid of “finite elements” is known as the state of the art.

Alternativ oder ergänzend zur ersten Option für Schritt d) bzw. zum Schritt d1) kann die tatsächliche Temperaturverteilung über den Querschnitt und/oder die Länge des Hochstromkabels auch mit Hilfe des FEM-Modells ermittelt und anschließend mit der gemäß Schritt c) ermittelten Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels verglichen werden.As an alternative or in addition to the first option for step d) or to step d1), the actual temperature distribution over the cross-section and / or the length of the high-current cable can also be determined with the aid of the FEM model and then with the temperature distribution determined according to step c) Cross-section and the length of the high-current cable are compared.

Somit kann die zweite Näherung der Parameter für die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände und/oder thermischen Massen, alternativ oder ergänzend zu Schritt d1), auch basierend auf einem Vergleich der gemäß Schritt c) ermittelten ersten Näherung für die Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels mit der mit Hilfe des FEM-Modells bestimmten tatsächlichen Temperaturverteilung über den Querschnitt und/oder die Länge des Hochstromkabels ermittelt werden.The second approximation of the parameters for the modeled thermal and / or electrical resistances and / or thermal masses, as an alternative or in addition to step d1), can also be based on a comparison of the first approximation for the temperature distribution over the cross-section and determined according to step c) the length of the high-current cable can be determined using the actual temperature distribution over the cross-section and / or the length of the high-current cable, which is determined with the aid of the FEM model.

Zur Ermittlung der zweiten Näherung der Parameter für die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände und/oder thermischen Massen kann hierbei insbesondere ein numerisches Optimierungsverfahren genutzt werden.To determine the second approximation of the parameters for the modeled thermal and / or electrical resistances and / or thermal masses, a numerical optimization method can be used in particular.

Auch hierbei kann die Ermittlung der zweiten Näherung der Parameter für die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände bzw. Massen, analog zu Schritt d1), eine Optimierungsfunktion umfassen, die neben der ersten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels und/oder der zumindest einen erfassten Temperatur an einer bestimmten Stelle der Messleitung weiter

  • - eine Querschnittsfläche der stromführenden Leiter und/oder der Isolationen der stromführenden Leiter und/oder der Kühlmittelleitung, und/oder
  • - einen Durchmesser der stromführenden Leiter und/oder der Kühlmittelleitung und/oder eine Manteldicke der Isolationen der stromführenden Leiter und/oder eine Manteldicke der Hochstromkabelummantelung, und/oder
  • - ein Material, insbesondere eine thermische Leitfähigkeit eines Materials und/oder eine thermische Kapazität bzw. Wärmekapazität eines Materials, der stromführenden Leiter und/oder der Isolationen der stromführenden Leiter und/oder des Füllmaterials und/oder der Hochstromkabelummantelung, und/oder
  • - einen jeweiligen Abstand der Hochstromleiter zueinander, und/oder
  • - eine Kühlleistung der Kühlmittelleitung, berücksichtigt.
Here too, the determination of the second approximation of the parameters for the modeled thermal and / or electrical resistances or masses, analogous to step d1), can include an optimization function which, in addition to the first approximation of the temperature distribution over the cross-section and the length of the high-current cable and / or the at least one recorded temperature at a specific point on the measuring line
  • - A cross-sectional area of the current-carrying conductors and / or the insulation of the current-carrying conductors and / or the coolant line, and / or
  • a diameter of the current-carrying conductor and / or the coolant line and / or a jacket thickness of the insulation of the current-carrying conductor and / or a jacket thickness of the high-current cable jacket, and / or
  • - A material, in particular a thermal conductivity of a material and / or a thermal capacity or heat capacity of a material, the current-carrying conductors and / or the insulation of the current-carrying conductors and / or the filling material and / or the high-current cable sheathing, and / or
  • - a respective distance between the high current conductors, and / or
  • - a cooling capacity of the coolant line is taken into account.

e) Ermitteln einer zweiten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels, basierend auf einer Eingangsstromstärke der jeweiligen Hochstromleiter und dem Gesamtersatzschaltkreis mit den in zweiter Näherung ermittelten Parametern für die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände.e) Determining a second approximation of the temperature distribution over the cross section and the length of the high-current cable, based on an input current strength of the respective high-current conductor and the overall equivalent circuit with the parameters determined in the second approximation for the modeled thermal and / or electrical resistances.

Basierend auf der zweiten Näherung für die Parameter der thermischen und/oder elektrischen Widerstände bzw. Massen kann nun, analog zur Ermittlung der ersten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge eines Hochstromkabels, eine zweite Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels erstellt werden. Da diese zweite Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels die zweite Näherung für die Parameter der thermischen und/oder elektrischen Widerstände bzw. Massen berücksichtigt, kann die zweite Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels sich insbesondere auch an von der Messleitung beabstandeten Stellen des Hochstromkabels einer tatsächlichen Temperaturverteilung innerhalb des Hochstromkabels weiter annähern.Based on the second approximation for the parameters of the thermal and / or electrical resistances or masses, a second approximation of the temperature distribution over the cross section and the length of the cable can now, analogously to the determination of the first approximation of the temperature distribution over the cross section and the length of a high-current cable High-current cables are created. Since this second approximation of the temperature distribution over the cross-section and the length of the high-current cable takes into account the second approximation for the parameters of the thermal and / or electrical resistances or masses, the second approximation of the temperature distribution over the cross-section and the length of the high-current cable can in particular also apply points of the high-current cable spaced apart from the measuring line at an actual temperature bring the distribution within the high-current cable closer.

Optional kann das Ermitteln der zweiten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels zusätzlich auch auf einer gemessenen oder geschätzten Kühlmitteltemperatur und/oder auf einer gemessenen oder geschätzten Intensität einer Sonneneinstrahlung und/oder auf einer gemessenen oder geschätzten Umgebungslufttemperatur basieren.Optionally, the determination of the second approximation of the temperature distribution over the cross section and the length of the high-current cable can also be based on a measured or estimated coolant temperature and / or on a measured or estimated intensity of solar radiation and / or on a measured or estimated ambient air temperature.

In weiteren Varianten kann die Ermittlung der zweiten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels ein numerisches Optimierungsverfahren umfassen.In further variants, the determination of the second approximation of the temperature distribution over the cross section and the length of the high-current cable can include a numerical optimization method.

Die Verfahrensschritte d1) oder d2) und/oder e) können fortlaufend wiederholt werden, wobei bei einer Wiederholung dieser Verfahrensschritte die jeweils zuletzt ermittelten Parameter für die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände bzw. Massen die erste Näherung der Parameter für die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände bzw. thermischen Massen für die zu wiederholenden Verfahrensschritte darstellt. Hierdurch können die Ermittlung des zeitlichen Verlaufs der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge eines Hochstromkabels ebenso wie die Parameter für die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände bzw. thermischen Massen fortlaufend verbessert werden. Im Ergebnis kann eine dynamische Temperaturverteilung innerhalb des Hochstromkabels ermittelt und optional an eine externe Datenverarbeitungs- und Datenanzeigevorrichtung bereitgestellt werden.The method steps d1) or d2) and / or e) can be repeated continuously, with a repetition of these method steps the last determined parameters for the modeled thermal and / or electrical resistances or masses the first approximation of the parameters for the modeled thermal and / or electrical resistances / or represents electrical resistances or thermal masses for the method steps to be repeated. In this way, the determination of the time profile of the temperature distribution over the cross section and the length of a high-current cable, as well as the parameters for the modeled thermal and / or electrical resistances or thermal masses, can be continuously improved. As a result, a dynamic temperature distribution within the high-current cable can be determined and optionally made available to an external data processing and data display device.

Ferner können die Optimierungsfunktionen zur Schätzung der ersten Näherung und/oder zur Ermittlung der zweiten Näherung der Parameter für die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände bzw. Massen und/oder das numerische Optimierungsverfahren zur Ermittlung der zweiten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels, jeweils mehrere Iterationsschritte umfassen. Die Anzahl der Iterationsschritte kann hierbei abhängig von einer zur Verfügung stehenden Rechenleistung gewählt werden.Furthermore, the optimization functions for estimating the first approximation and / or for determining the second approximation of the parameters for the modeled thermal and / or electrical resistances or masses and / or the numerical optimization method for determining the second approximation of the temperature distribution over the cross section and the length can be used of the high-current cable, each comprise several iteration steps. The number of iteration steps can be selected depending on the computing power available.

In einer Variante des Verfahrens können die Näherungen für die Parameter für die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände und/oder thermischen Massen - in einer Implementierungsphase - zunächst mittels eines, insbesondere iterativen, Vergleichs der jeweils ermittelten Temperaturwerte bzw. Temperaturverläufe über den Querschnitt und die Länge eines Hochstromkabels mit den mit Hilfe des FEM-Modells bestimmten tatsächlichen Temperaturverteilung über den Querschnitt und/oder die Länge des Hochstromkabels verbessert werden (siehe Schritt d2).In one variant of the method, the approximations for the parameters for the modeled thermal and / or electrical resistances and / or thermal masses can - in an implementation phase - initially by means of an, in particular iterative, comparison of the respectively determined temperature values or temperature profiles over the cross-section and the The length of a high-current cable can be improved with the actual temperature distribution over the cross-section and / or the length of the high-current cable determined with the aid of the FEM model (see step d2).

Anschließend können die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände und/oder thermischen Massen - in einer Betriebsphase - mittels eines, insbesondere iterativen, Vergleichs der jeweils ermittelten Temperaturwerte bzw. Temperaturverläufe über den Querschnitt und die Länge eines Hochstromkabels mit durch die Messleitung und/oder mit den Temperatursensoren ermittelten tatsächlichen Temperaturwerten und/oder Temperaturverläufen weiter verbessert werden (siehe Schritt d1).The modeled thermal and / or electrical resistances and / or thermal masses can then - in an operating phase - by means of an, in particular iterative, comparison of the respectively determined temperature values or temperature profiles over the cross-section and the length of a high-current cable with through the measuring line and / or with actual temperature values and / or temperature curves determined by the temperature sensors can be further improved (see step d1).

Vorteilhaft ist, dass einerseits die Ermittlung von (dynamischen) Temperaturverteilungen auch innerhalb sehr komplexer Kabelgeometrien bzw. Kabelanordnungen ermöglicht wird, wobei andererseits die für eine FEM-Simulation erforderliche enorme Rechenleistung zur numerischen Lösung bzw. Bewältigung einer Vielzahl von Differenzialgleichungen zumindest in einer Betriebsphase des Verfahrens nicht benötigt wird. Das hier vorgeschlagene Verfahren eignet sich daher insbesondere für eine (Quasi-) Echtzeitüberwachung von Temperaturverläufen in Hochstromkabeln, insbesondere in Gleichstromladekabeln für Elektroautomobile.It is advantageous that, on the one hand, the determination of (dynamic) temperature distributions is also made possible within very complex cable geometries or cable arrangements, while on the other hand the enormous computing power required for an FEM simulation for the numerical solution or handling of a large number of differential equations at least in one operating phase of the method is not needed. The method proposed here is therefore particularly suitable for (quasi) real-time monitoring of temperature profiles in high-current cables, in particular in direct-current charging cables for electric automobiles.

Ferner ist es vorteilhaft, dass das hier beschriebene Verfahren bereits mit nur einem Sensor, nämlich der beschriebenen Messleitung, durchführbar ist und somit keine besonders aufwändige oder teure Anordnung einer Vielzahl von Sensoren innerhalb eines Hochstromkabels voraussetzt, um zeiteffizient eine Temperaturverteilung innerhalb des Hochstromkabels zu ermitteln. Das Verfahren stellt somit besonders niedrige Anforderungen an die im Hochstromkabel bereitzustellende Erfassungssensorik.Furthermore, it is advantageous that the method described here can be carried out with only one sensor, namely the measuring line described, and thus does not require a particularly complex or expensive arrangement of a large number of sensors within a high-current cable in order to determine a temperature distribution within the high-current cable in a time-efficient manner. The method thus places particularly low demands on the detection sensors to be provided in the high-current cable.

In einer Verfahrensweiterbildung kann das durch die vorangehend erläuterte Verfahrensschritte definierte Verfahren weiter einen zusätzlichen Verfahrensschritt f) umfassen:

  • f) Bestimmen einer Materialalterung der Isolationen der stromführenden Leiter und/oder des Füllmaterials und/oder der Kühlmittelleitungen und/oder der Hochstromkabelummantelung mittels eines Vergleichs der zweiten Näherung für die Parameter der modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände mit jeweils vorbestimmten Referenzwerten für die Parameter der modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände.
In a further development of the method, the method defined by the method steps explained above can further comprise an additional method step f):
  • f) Determining a material aging of the insulation of the current-carrying conductors and / or the filler material and / or the coolant lines and / or the high-current cable sheathing by comparing the second approximation for the parameters of the modeled thermal and / or electrical resistances with respectively predetermined reference values for the parameters of the modeled thermal and / or electrical resistances.

Ein Vorteil hierbei ist, dass neben einer, insbesondere dynamischen, Temperaturverteilung innerhalb des Hochstromkabels zusätzlich auch eine Materialalterung verschiedener Komponenten des Hochstromkabels ermittelt werden kann, wobei hierzu kaum ein zusätzlicher (numerischer) Berechnungsaufwand entsteht. Optional kann das Verfahren derart ausgestaltet sein, dass der Verfahrensschritt f) stets mit ausgeführt wird, jedoch lediglich bei einer Feststellung einer vorbestimmten oder vorbestimmbaren Materialalterung vorbestimmter Kabelkomponenten/Kabelbestandteile ein Signal, insbesondere ein Warnsignal, an eine externe Datenverarbeitungs- und/oder Datenanzeigevorrichtung ausgegeben wird.One advantage here is that, in addition to an, in particular dynamic, temperature distribution within the high-current cable, there is also an additional material aging of various components of the high-current cable can be determined, with hardly any additional (numerical) calculation effort. Optionally, the method can be designed in such a way that method step f) is always carried out, but a signal, in particular a warning signal, is only output to an external data processing and / or data display device when a predetermined or predeterminable material aging of predetermined cable components is determined .

Zum verbesserten Verständnis des vorangehend beschriebenen Verfahrens werden im Folgenden weitere Erläuterungen unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ausgeführt.

  • 1 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Querschnittsfläche eines Hochstromkabels mit mehreren Hochstromleitern.
  • 2 zeigt schematisch ein Beispiel für thermoelektrische Wechselwirkungen zwischen den Komponenten des in 1 beispielhaft gezeigten Hochstromkabels.
  • 3 zeigt schematisch ein Beispiel für den Ablauf eines Verfahrens zur Bestimmung einer Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge eines Hochstromkabels.
For a better understanding of the method described above, further explanations are given below with reference to FIG 1 until 3 executed.
  • 1 shows schematically an example of a cross-sectional area of a high-current cable with a plurality of high-current conductors.
  • 2 shows schematically an example of thermoelectric interactions between the components of in 1 high-current cable shown as an example.
  • 3 shows schematically an example of the sequence of a method for determining a temperature distribution over the cross section and the length of a high-current cable.

Die 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Hochstromkabel 100 mit mehreren Hochstromleitern 110. Ein Hochstromkabel kann mehrere, im gezeigten Beispiel sieben, in ihrer Geometrie jeweils unterschiedlich ausgeformte Hochstromleiter 110 aufweisen. Die einzelnen Hochstromleiter 110 weisen im gezeigten Beispiel jeweils einen stromführenden Leiter 112 und eine Isolierung 114 auf. Die stromführenden Leiter 112 können insbesondere aus einem Metall und die Isolierungen 114 können insbesondere aus einem Dielektrikum gefertigt sein.the 1 shows schematically a cross section through a high-current cable 100 with several high-current conductors 110. A high-current cable can have several, in the example shown seven, high-current conductors 110 each having a different geometry. In the example shown, the individual high-current conductors 110 each have a current-carrying conductor 112 and insulation 114. The current-carrying conductors 112 can in particular be made of a metal and the insulations 114 can in particular be made of a dielectric.

Weiter weist das Hochstromkabel 100 eine Messleitung 120 sowie eine Datenleitung 140 auf, die im gezeigten Beispiel relativ zum Mittelpunkt des kreisrunden Kabelquerschnitts jeweils exzentrisch angeordnet sind. Die Anordnung der Messleitung 120 im Hochstromkabel 100 ist zwar insbesondere bei der Ermittlung einer zweiten Näherung der Temperaturverteilung innerhalb des Kabels zu berücksichtigen, jedoch kann die Positionierung der Messleitung in einem Hochstromkabel grundsätzlich beliebig gewählt werden, sofern ein Ort der Messleitung sowohl in axialer als auch in radialer Richtung stets bestimmt und/oder bestimmbar ist.The high-current cable 100 also has a measuring line 120 and a data line 140, which in the example shown are each arranged eccentrically relative to the center point of the circular cable cross-section. The arrangement of the measuring line 120 in the high-current cable 100 is to be taken into account, in particular, when determining a second approximation of the temperature distribution within the cable, but the positioning of the measuring line in a high-current cable can in principle be chosen as desired, provided that the measuring line is located both axially and in radial direction is always determined and / or determinable.

Zusätzlich weist das Hochstromkabel 100 im gezeigten Beispiel die Kühlmittelleitungen 130 auf, die jeweils zur Durchleitung einer Kühlflüssigkeit geeignet sind. Je nach Ausführungsform des Hochstromkabels kann die Anzahl der Kühlmittelleitungen variieren. Die Durchleitung von Kühlflüssigkeiten dient hierbei jeweils der Aufnahme und Abfuhr von Wärmeenergie, die durch einen elektrischen Leistungsabfall an den Leitungswiderständen der stromführenden Leiter 112 während eines Einsatzbetriebs des Hochstromkabels entsteht bzw. freigesetzt wird.In addition, in the example shown, the high-current cable 100 has the coolant lines 130, each of which is suitable for the passage of a coolant. Depending on the embodiment of the high-current cable, the number of coolant lines can vary. The passage of cooling liquids serves to absorb and dissipate thermal energy that is created or released due to a drop in electrical power at the line resistances of the current-carrying conductors 112 during operation of the high-current cable.

Ferner kann das gezeigte Hochstromkabel 100 auch aufbandierte Metallfolien aufweisen, die bei einer Ermittlung der Temperaturverteilung innerhalb des Kabels sowie bei der Modellierung eines Gesamtersatzschaltbildes mitberücksichtigt werden.Furthermore, the high-current cable 100 shown can also have metal foils that are taped on, which are also taken into account when determining the temperature distribution within the cable and when modeling an overall equivalent circuit diagram.

Die einzelnen Komponenten des schematisch im Querschnitt gezeigten Hochstromkabels 100 sind in radialer Richtung jeweils von einem Füllmaterial 106 umgeben, welches wiederum von einer dielektrischen Hochstromkabelummantelung 102 radial umschlossen ist. Sowohl das Füllmaterial 106 als auch die Hochstromkabelummantelung 102 weisen jeweils eine bestimmte Wärmekapazität und eine bestimmte Wärmeleitfähigkeit auf.The individual components of the high-current cable 100, shown schematically in cross section, are each surrounded in the radial direction by a filler material 106, which in turn is radially enclosed by a dielectric high-current cable sheathing 102. Both the filling material 106 and the high-current cable sheathing 102 each have a certain thermal capacity and a certain thermal conductivity.

2 zeigt ebenfalls einen Querschnitt durch das Hochstromkabel 100. Die in der 2 mittels Doppelpfeilen schematisch dargestellten thermoelektrischen Wechselwirkungen bzw. Übergänge, die während eines Betriebs des Hochstromkabels eine Temperaturverteilung in dem Hochstromkabel beeinflussen können, können zumindest teilweise bei der Erstellung eines thermoelektrischen Gesamtersatzschaltkreises durch die Modellierung von thermischen und/oder elektrischen Widerständen berücksichtigt werden. 2 also shows a cross section through the high-current cable 100. The FIG 2 Thermoelectric interactions or transitions, shown schematically by means of double arrows, which can influence a temperature distribution in the high-current cable during operation of the high-current cable, can at least partially be taken into account when creating an overall thermoelectric equivalent circuit by modeling thermal and / or electrical resistances.

3 zeigt schematisch ein Beispiel für den Ablauf eines Verfahrens zur Bestimmung einer Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge eines Hochstromkabels mit den Schritten S100 bis S160. 3 shows schematically an example of the sequence of a method for determining a temperature distribution over the cross section and the length of a high-current cable with steps S100 to S160.

Schritt S100 umfasst zumindest das Erstellen eines thermoelektrischen Ersatzschaltkreises für jeden der mehreren Hochstromleiter, wobei die stromführenden Leiter und die Isolierungen der stromführenden Leiter jeweils als thermische und/oder elektrische Widerstände, deren Parameter in einer ersten Näherung geschätzt werden, modelliert werden.Step S100 comprises at least the creation of a thermoelectric equivalent circuit for each of the plurality of high-current conductors, the current-carrying conductors and the insulation of the current-carrying conductors being modeled as thermal and / or electrical resistances, the parameters of which are estimated in a first approximation.

Schritt S110 umfasst zumindest das Kombinieren der thermoelektrischen Ersatzschaltkreise zu einem Gesamtersatzschaltkreis, wobei thermische und/oder elektrische Wechselwirkungen zwischen zueinander benachbart angeordneten Hochstromleitern als thermische und/oder elektrische Widerstände, deren Parameter in einer ersten Näherung geschätzt werden, modelliert werden.Step S110 comprises at least combining the thermoelectric equivalent circuits to form an overall equivalent circuit, with thermal and / or electrical interactions between adjacent high-current conductors being modeled as thermal and / or electrical resistances, the parameters of which are estimated in a first approximation.

Schritt S120 umfasst zumindest das Ermitteln einer ersten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels, basierend auf einer Eingangsstromstärke der Hochstromleiter und dem Gesamtersatzschaltkreis mit den in erster Näherung geschätzten Parametern für die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände.Step S120 comprises at least determining a first approximation of the temperature distribution over the cross section and the length of the high-current cable, based on an input current strength of the high-current conductor and the overall equivalent circuit with the parameters estimated in a first approximation for the modeled thermal and / or electrical resistances.

Schritt S130 umfasst zumindest das Erfassen zumindest einer tatsächlichen Temperatur an einer bestimmten Stelle des Hochstromkabels mittels einer FEM-Simulation des Hochstromkabels und/oder mittels einer der Messleitung oder einer Messsensorik. Step S130 comprises at least the acquisition of at least one actual temperature at a specific point on the high-current cable by means of an FEM simulation of the high-current cable and / or by means of one of the measuring lines or a measuring sensor system.

Schritt S140 umfasst zumindest das Ermitteln einer jeweils zweiten Näherung für die Parameter der modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände, basierend auf der ersten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels und der zumindest einen erfassten Temperatur an einer bestimmten Stelle des Hochstromkabels.Step S140 comprises at least determining a second approximation for the parameters of the modeled thermal and / or electrical resistances, based on the first approximation of the temperature distribution over the cross section and the length of the high-current cable and the at least one detected temperature at a specific point on the high-current cable.

Schritt S150 umfasst zumindest das Ermitteln einer zweiten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels, basierend auf einer Eingangsstromstärke der jeweiligen Hochstromleiter und dem Gesamtersatzschaltkreis mit den in zweiter Näherung ermittelten Parametern für die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände.Step S150 comprises at least determining a second approximation of the temperature distribution over the cross section and the length of the high-current cable, based on an input current strength of the respective high-current conductor and the overall equivalent circuit with the parameters determined in the second approximation for the modeled thermal and / or electrical resistances.

Es versteht sich, dass die zuvor erläuterten beispielhaften Ausführungsformen nicht abschließend sind und den hier offenbarten Gegenstand nicht beschränken. Insbesondere ist für den Fachmann ersichtlich, dass er die beschriebenen Merkmale beliebig miteinander kombinieren kann und/oder verschiedene Merkmale weglassen kann, ohne dabei von dem hier offenbarten Gegenstand abzuweichen.It goes without saying that the exemplary embodiments explained above are not exhaustive and do not restrict the subject matter disclosed here. In particular, it is evident to the person skilled in the art that he can combine the features described with one another as desired and / or omit various features without deviating from the subject matter disclosed here.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102017213931 A1 [0002, 0020, 0029]DE 102017213931 A1 [0002, 0020, 0029]
  • CN 104636555 B [0006]CN 104636555 B [0006]
  • CN 104732080 B [0006]CN 104732080 B [0006]

Claims (9)

Ein Verfahren zur Bestimmung einer Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge eines Hochstromkabels (100) mit - mehreren Hochstromleitern (110); und umfasst die Schritte: - Erstellen (S100) eines thermoelektrischen Ersatzschaltkreises für jeden der mehreren Hochstromleiter, wobei die stromführenden Leiter (112) und die Isolationen der stromführenden Leiter (114) jeweils als thermische und/oder elektrische Widerstände, deren Parameter in einer ersten Näherung geschätzt werden, modelliert werden; - Kombinieren (S110) der thermoelektrischen Ersatzschaltkreise zu einem Gesamtersatzschaltkreis, wobei thermische und/oder elektrische Wechselwirkungen zwischen zueinander benachbart angeordneten Hochstromleitern als thermische und/oder elektrische Widerstände, deren Parameter in einer ersten Näherung geschätzt werden, modelliert werden; - Ermitteln (S120) einer ersten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels, basierend auf einer Eingangsstromstärke der Hochstromleiter und dem Gesamtersatzschaltkreis mit den in erster Näherung geschätzten Parametern für die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände; - Erfassen (S130) zumindest einer tatsächlichen Temperatur an einer bestimmten Stelle des Hochstromkabels (100) mittels einer FEM-Simulation des Hochstromkabels und/oder mittels einer Messleitung oder einer Messsensorik; - Ermitteln (S140) einer jeweils zweiten Näherung für die Parameter der modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände, basierend auf der ersten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels und der zumindest einen erfassten Temperatur an einer bestimmten Stelle des Hochstromkabels; - Ermitteln (S150) einer zweiten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels, basierend auf einer Eingangsstromstärke der jeweiligen Hochstromleiter und dem Gesamtersatzschaltkreis mit den in zweiter Näherung ermittelten Parametern für die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände. A method for determining a temperature distribution over the cross-section and the length of a high-current cable (100) with - a plurality of high current conductors (110); and comprises the steps: - Creation (S100) of a thermoelectric equivalent circuit for each of the plurality of high-current conductors, the current-carrying conductors (112) and the insulation of the current-carrying conductors (114) each being modeled as thermal and / or electrical resistances, the parameters of which are estimated in a first approximation ; Combining (S110) the thermoelectric equivalent circuits to form an overall equivalent circuit, with thermal and / or electrical interactions between adjacent high-current conductors being modeled as thermal and / or electrical resistances, the parameters of which are estimated in a first approximation; - Determining (S120) a first approximation of the temperature distribution over the cross section and the length of the high-current cable, based on an input current strength of the high-current conductor and the overall equivalent circuit with the parameters estimated in a first approximation for the modeled thermal and / or electrical resistances; - Detecting (S130) at least one actual temperature at a specific point on the high-current cable (100) by means of an FEM simulation of the high-current cable and / or by means of a measuring line or a measuring sensor system; - Determining (S140) a respective second approximation for the parameters of the modeled thermal and / or electrical resistances, based on the first approximation of the temperature distribution over the cross section and the length of the high-current cable and the at least one detected temperature at a specific point of the high-current cable; - Determination (S150) of a second approximation of the temperature distribution over the cross-section and the length of the high-current cable, based on an input current strength of the respective high-current conductor and the overall equivalent circuit with the parameters determined in the second approximation for the modeled thermal and / or electrical resistances. Verfahren nach dem vorangegangenen Anspruch, wobei das Hochstromkabel (100) eine Messleitung (120) umfasst, dazu geeignet ist, eine Temperaturverteilung über den Querschnitt und/oder die Länge der Messleitung zu erfassen, und/oder das Ermitteln der zweiten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels zusätzlich auch auf einer Temperaturverteilung über den Querschnitt und/oder die Länge der Messleitung basiert.Method according to the preceding claim, wherein the high-current cable (100) comprises a measuring line (120) which is suitable for detecting a temperature distribution over the cross section and / or the length of the measuring line, and / or the determination of the second approximation of the temperature distribution over the cross section and the length of the high-current cable is additionally based on a temperature distribution over the cross section and / or the length of the measuring line. Verfahren nach dem vorangegangenen Anspruch, wobei eine Temperatur an einer bestimmten Stelle der Messleitung und/oder die Temperaturverteilung über den Querschnitt und/oder die Länge der Messleitung mit einem Frequenzbereichsreflektometrieverfahren oder einem Zeitbereichsreflektometrieverfahren erfasst wird.Method according to the preceding claim, wherein a temperature at a specific point on the measuring line and / or the temperature distribution over the cross section and / or the length of the measuring line is detected using a frequency domain reflectometry method or a time domain reflectometry method. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Hochstromkabel zumindest eine Kühlmittelleitung (130) umfasst, die zur Durchleitung eines flüssigen oder gasförmigen Kühlmittels geeignet ist, und/oder das Hochstromkabel ein zumindest teilweise zwischen den Hochstromleitern und/oder der Messleitung und/oder der Kühlmittelleitung angeordnetes Füllmaterial (106) umfasst, und/oder das Hochstromkabel eine Hochstromkabelummantelung (102) umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the high-current cable comprises at least one coolant line (130) which is suitable for conveying a liquid or gaseous coolant, and / or the high-current cable comprises a filling material (106) arranged at least partially between the high-current conductors and / or the measuring line and / or the coolant line, and / or the high current cable comprises a high current cable jacket (102). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Schätzung der ersten Näherung und/oder die Ermittlung der zweiten Näherung der Parameter für die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände jeweils auf einer Optimierungsfunktion basiert, die - eine Querschnittsfläche der stromführenden Leiter und/oder der Isolationen der stromführenden Leiter und/oder der Kühlmittelleitung, und/oder - einen Durchmesser der stromführenden Leiter und/oder der Kühlmittelleitung und/oder eine Manteldicke der Isolationen der stromführenden Leiter und/oder eine Manteldicke der Hochstromkabelummantelung, und/oder - ein Material, insbesondere eine thermische Leitfähigkeit eines Materials und/oder eine thermische Kapazität bzw. Wärmekapazität eines Materials, der stromführenden Leiter und/oder der Isolationen der stromführenden Leiter und/oder des Füllmaterials und/oder der Hochstromkabelummantelung, und/oder - einen jeweiligen Abstand der Hochstromleiter zueinander, und/oder - eine Kühlleistung der Kühlmittelleitung, berücksichtigt.Method according to one of the preceding claims, wherein the estimation of the first approximation and / or the determination of the second approximation of the parameters for the modeled thermal and / or electrical resistances is based in each case on an optimization function which - A cross-sectional area of the current-carrying conductors and / or the insulation of the current-carrying conductors and / or the coolant line, and / or a diameter of the current-carrying conductor and / or the coolant line and / or a jacket thickness of the insulation of the current-carrying conductor and / or a jacket thickness of the high-current cable jacket, and / or - A material, in particular a thermal conductivity of a material and / or a thermal capacity or heat capacity of a material, the current-carrying conductors and / or the insulation of the current-carrying conductors and / or the filling material and / or the high-current cable sheathing, and / or - a respective distance between the high current conductors, and / or - a cooling capacity of the coolant line, taken into account. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Ermittlung der zweiten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels ein numerisches Optimierungsverfahren umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the determination of the second approximation of the temperature distribution over the cross section and the length of the high-current cable comprises a numerical optimization method. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei - die Optimierungsfunktion zur Schätzung der ersten Näherung und/oder zur Ermittlung der zweiten Näherung der Parameter für die modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände, und/oder - das numerische Optimierungsverfahren zur Ermittlung der zweiten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels, mehrere Iterationsschritte umfassen.Method according to one of the preceding claims, wherein - the optimization function for estimating the first approximation and / or for determining the second Approximation of the parameters for the modeled thermal and / or electrical resistances, and / or the numerical optimization method for determining the second approximation of the temperature distribution over the cross-section and the length of the high-current cable, comprise several iteration steps. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Ermitteln der ersten Näherung und/oder der zweiten Näherung der Temperaturverteilung über den Querschnitt und die Länge des Hochstromkabels ferner auf einer gemessenen oder geschätzten Kühlmitteltemperatur und/oder auf einer gemessenen oder geschätzten Intensität einer Sonneneinstrahlung und/oder auf einer gemessenen oder geschätzten Umgebungslufttemperatur basiert.Method according to one of the preceding claims, wherein the determination of the first approximation and / or the second approximation of the temperature distribution over the cross section and the length of the high-current cable is further based on a measured or estimated coolant temperature and / or on a measured or estimated intensity of solar radiation and / or based on a measured or estimated ambient air temperature. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiter umfassend den Schritt: - Bestimmen einer Materialalterung der Isolationen der stromführenden Leiter und/oder des Füllmaterials und/oder der Kühlmittelleitungen und/oder der Hochstromkabelummantelung mittels eines Vergleichs der zweiten Näherung für die Parameter der modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände mit jeweils vorbestimmten Referenzwerten für die Parameter der modellierten thermischen und/oder elektrischen Widerstände.Method according to one of the preceding claims, further comprising the step: - Determination of material aging of the insulation of the current-carrying conductors and / or the filling material and / or the coolant lines and / or the high-current cable sheathing by means of a comparison of the second approximation for the parameters of the modeled thermal and / or electrical resistances with respectively predetermined reference values for the parameters of the modeled ones thermal and / or electrical resistances.
DE102020117588.4A 2020-07-03 2020-07-03 Method for determining a dynamic temperature distribution over the cross-section and the length of a high-current cable Active DE102020117588B4 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020117588.4A DE102020117588B4 (en) 2020-07-03 2020-07-03 Method for determining a dynamic temperature distribution over the cross-section and the length of a high-current cable
PCT/EP2021/068133 WO2022003086A1 (en) 2020-07-03 2021-07-01 Method for determining a dynamic temperature distribution over the cross section and the length of a high-current cable

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020117588.4A DE102020117588B4 (en) 2020-07-03 2020-07-03 Method for determining a dynamic temperature distribution over the cross-section and the length of a high-current cable

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102020117588A1 true DE102020117588A1 (en) 2022-01-05
DE102020117588B4 DE102020117588B4 (en) 2022-05-05

Family

ID=76891028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020117588.4A Active DE102020117588B4 (en) 2020-07-03 2020-07-03 Method for determining a dynamic temperature distribution over the cross-section and the length of a high-current cable

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102020117588B4 (en)
WO (1) WO2022003086A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022122135A1 (en) 2022-09-01 2024-03-07 Leoni Kabel Gmbh Energy supply system for an electrically driven machine with an internally cooled cable
WO2024046856A1 (en) 2022-09-01 2024-03-07 Leoni Kabel Gmbh Connection device for internally cooled cables

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114626269B (en) * 2022-03-21 2023-03-24 中国科学院力学研究所 Method and device for analyzing laser ablation effect of multi-material structure

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104636555A (en) 2015-02-06 2015-05-20 华南理工大学 10kV three-core cable temperature field model establishing method
CN104732080A (en) 2015-03-18 2015-06-24 华南理工大学 Three-core cable filling layer transient thermal circuit model approximate processing method
DE102017213931A1 (en) 2017-08-10 2019-02-14 Leoni Kabel Gmbh Device and method for determining a temperature-dependent impedance curve along an electrical conductor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2742937C (en) * 2008-11-08 2016-12-06 Sensortran, Inc. System and method for determining characteristics of power cables using distributed temperature sensing systems
CN103728539B (en) 2014-01-23 2016-06-22 华北电力大学（保定） Cable electrical fault simulation based on distributed optical fiber temperature measurement analyzes method
CN106482848B (en) * 2016-09-13 2020-11-20 国网江苏省电力公司南京供电公司 Three-core cable conductor temperature dynamic acquisition method based on M-P generalized inverse
EP3627121B1 (en) * 2018-09-21 2022-07-06 Maschinenfabrik Reinhausen GmbH Determining a characteristic temperature of an electric or electronic system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104636555A (en) 2015-02-06 2015-05-20 华南理工大学 10kV three-core cable temperature field model establishing method
CN104732080A (en) 2015-03-18 2015-06-24 华南理工大学 Three-core cable filling layer transient thermal circuit model approximate processing method
DE102017213931A1 (en) 2017-08-10 2019-02-14 Leoni Kabel Gmbh Device and method for determining a temperature-dependent impedance curve along an electrical conductor

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022122135A1 (en) 2022-09-01 2024-03-07 Leoni Kabel Gmbh Energy supply system for an electrically driven machine with an internally cooled cable
WO2024046856A1 (en) 2022-09-01 2024-03-07 Leoni Kabel Gmbh Connection device for internally cooled cables
WO2024046857A1 (en) 2022-09-01 2024-03-07 Leoni Kabel Gmbh Energy-supply system for an electrically driven machine with an internally cooled cable
DE102022122132A1 (en) 2022-09-01 2024-03-07 Leoni Kabel Gmbh Connection device for internally cooled cables

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020117588B4 (en) 2022-05-05
WO2022003086A1 (en) 2022-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102020117588B4 (en) Method for determining a dynamic temperature distribution over the cross-section and the length of a high-current cable
DE112007002307B4 (en) A method of predicting at a connection terminal whether a normalized contact resistance value is consistent with a permitted temperature increase
WO2015091552A1 (en) Measuring arrangement and temperature-measuring method, and sensor cable for such a measuring arrangement
DE112011100246T5 (en) Shielded line path
DE102016224106A1 (en) High current cable and power supply system with high current cable
DE102014107025A1 (en) Insulation inspection instrument
EP2317526B1 (en) System comprising at least one superconducting cable
EP2071589B1 (en) Superconducting electric cable
EP2830160A1 (en) Method for connecting two superconductive cables in a manner that conducts electricity
EP2634779A1 (en) System with a tri-phase superconducting electric transfer element
EP2819247A1 (en) Method for connecting two superconductive cables in a manner that conducts electricity
DE102012214231A1 (en) Method for controlling insulation property of housing for battery cell, involves deriving insulation properties from time behavior of electric potentials, and applying control portion of outer or inner sides by utilizing one of potentials
EP2426674A1 (en) Assembly for cooling an energy cable
DE19521018C2 (en) Pipe system, in particular for the transmission of district heating
DE102017213931A1 (en) Device and method for determining a temperature-dependent impedance curve along an electrical conductor
DE102021214577B4 (en) Method of heating and cooling a component of an engine
DE112014003895T5 (en) Shielded cable and wiring harness
DE2240221C3 (en) Display device for insulation faults
DE102019120086A1 (en) A method and system for estimating a temperature at one or both ends of a power cable
WO2021116155A1 (en) Device and method for determining a temperature distribution of a sensor line
DE102017004468A1 (en) Cooling of electrical charging power lines
DE102020203380A1 (en) DEVICE AND METHOD OF CONNECTING ELECTRIC CABLES
DE102008037966A1 (en) Method for producing a multi-pole connection or exit point for a conductor rail with coaxially arranged, tubular partial conductors
DE102019128321A1 (en) Computer-implemented method for calculating the charging energy of an energy store in an electric vehicle
DE102008030730A1 (en) Method and device for measuring the temperature in a line or a bundle of cables and equipped with such a device vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G01R0031080000

Ipc: G01K0007000000

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final