DE102020120819A1

DE102020120819A1 - Gekühltes Ladekabel

Info

Publication number: DE102020120819A1
Application number: DE102020120819.7A
Authority: DE
Inventors: Günter König; Sven Spindler
Original assignee: Leoni Kabel GmbH
Current assignee: Leoni Kabel GmbH
Priority date: 2020-08-06
Filing date: 2020-08-06
Publication date: 2022-02-10
Also published as: US20230282392A1; CN116057646A; WO2022028959A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einzelleitung für ein Ladekabel, beispielsweise für Elektrofahrzeuge, sowie ein Ladekabel mit solchen Einzelleitungen. Ein Ausführungsbeispiel der Einzelleitung (10) weist auf: einen Kühlschlauch (12), in dem ein Kühlmedium (14) führbar ist, und mindestens einen nicht isolierten elektrischen Leiter (16), wobei der mindestens eine nicht isolierte elektrische Leiter (16) derart mit dem Kühlschlauch (12) in wärmeleitender Verbindung steht, dass der mindestens eine nicht isolierte elektrische Leiter (16) von dem Kühlmedium (14) kühlbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einzelleitung für ein Ladekabel für Elektrofahrzeuge sowie ein Ladekabel mit solchen Einzelleitungen.
Elektrofahrzeuge werden für gewöhnlich an Ladestationen mit Hilfe von Ladekabeln geladen. Solche Ladekabel sind normalerweise an ihrem einen Ende mit der Ladestation verbunden und können für den Ladevorgang mit einem Elektrofahrzeug verbunden werden. Die maximale Ladeleistung zum Laden eines Elektrofahrzeugs (Elektroautos) hängt von mehreren Faktoren ab, wie beispielsweise der Ladeleistung des Elektroautos, der Ladestation und dem Ladekabel.
Elektrofahrzeuge können mit Hilfe von Wechselstrom (AC) (auch mit Hilfe von Drehstrom als Speziellem Wechselstrom) und/oder Gleichstrom (DC) geladen werden. Der über das Stromnetz zur Verfügung gestellte Strom ist stets Wechselstrom. Batterien, wie Batterien in einem Elektrofahrzeug, können jedoch nur Gleichstrom speichern. Für das Laden ist daher eine Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom notwendig.
Eine Möglichkeit für eine solche Umwandlung ist eine Umwandlung im Elektrofahrzeug selbst. In diesem Fall befindet sich der hierfür nötige Wandler / Gleichrichter im Fahrzeug. Folglich wird in diesem Fall ausschließlich Wechselstrom von der Ladestation über das Ladekabel in das Fahrzeug übertragen. Der Wandler, oftmals in Form oder als Teil eines On-Board-Ladegeräts, im Fahrzeug wandelt den Wechselstrom in Gleichstrom um und lädt die Batterie / den Akkumulator des Fahrzeugs auf. Die meisten Elektroautos sind dafür geeignet, mit Wechselstrom geladen zu werden. Je nach verbautem Ladegerät kann die AC-Ladeleistung variieren. Beispielsweise laden manche Fahrzeuge lediglich mit 3,7 kW. Andere Fahrzeuge können mit bis zu 22 kW und damit deutlich schnell geladen werden. Generell stellen heutige Wechselstrom-Ladegeräte verschiedene Bereiche zwischen 16 A (3,7 kW) und 63 A (43 kW) bereit. Wechselstromladen bietet sich aufgrund der notwendigen Zeitdauer an, um ein Auto zu Hause oder bei der Arbeit über mehrere Stunden aufzuladen.
Beim Laden von Elektrofahrzeugen mit Gleichstrom (kurz Gleichstromladen) zum schnelleren Aufladen von Elektroautos (kurz Schnellladen) ist der Wandler / Gleichrichter in der Ladestation selbst zu finden. In diesem Fall erfolgt die Umwandlung also durch den Wandler / Gleichrichter in der Ladestation oder einem DC-Ladegerät außerhalb des Fahrzeugs. Das heißt, beim Gleichstromladen wandelt ein Gleichrichter in der Ladestation den Strom direkt um und lädt über das Ladekabel anschließend die Batterie des Elektroautos. Das bedeutet, Gleichstrom wird vom Ladegerät über das Ladekabel an das Fahrzeug übertragen und dort direkt unter Umgehung eines etwaigen Wandlers / Gleichrichters im Fahrzeug in den Fahrzeugakkumulator / die Fahrzeugbatterie eingespeist. Das Fahrzeug benötigt kein integriertes Gerät, um Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln. Das eingesetzte Ladekabel muss daher Gleichstrom übertragen können. Je nach Ladeart unterscheiden sich auch die Stecker des Ladekabels. Sogenannten Schnellladestationen ermöglichen hohe Ladeleistungen von - je nach Fahrzeug - beispielsweise bis zu 50 kW, bis zu 70 kW oder sogar bis zu 250 kW. DC-Ladestationen und DC-Ladegeräte finden sich oft in der Nähe von Autobahnen oder an öffentlichen Ladestationen, an denen nicht viel Zeit zum Aufladen zur Verfügung steht.
Außer Elektrofahrzeug und Ladestation gibt es weitere Einflussfaktoren für die maximale Ladeleistung, wie z.B. die Temperatur und den Ladestand der Batterie.
Neben der Temperatur der Batterie spielt für die Ladeleistung und damit die Dauer des Ladevorgangs auch die Temperatur des Ladekabels eine Rolle. Generell führen Ladesysteme für hohe Ladeleistung zu starker Erwärmung. Insbesondere bei Ladekabeln mit kleineren Querschnitten kann es zu Problemen kommen. Normalerweise würden die kleineren Querschnitte nicht die nötige Leistung übertragen können, weil sie sich durch die Strombelastung zu schnell erwärmen würden. Dies könnte zur Überschreitung der maximal zulässigen Leitertemperatur nach EN 50620 oder IEC 62893 nach einer bestimmten Zeit führen. Der Ladevorgang müsste womöglich unterbrochen oder abgebrochen werden. Ferner werden die Leitungen in ihrer Lebensdauer geschädigt.
Darüber hinaus könnte ebenfalls die Oberflächentemperatur der Ladeleitung über den Grenzwert der IEC 117 steigen und ggf. zu Verletzungen des Anwenders bei Berührung/Handhabung des Ladekabels führen. Die beim Laden auftretende Wärmeenergie muss daher beispielsweise mit Hilfe einer Kühlleitung abgeführt werden. Ein heutiger Ansatz hierfür ist, Schläuche in die Kabelkonstruktion zu integrieren, welche die Wärme aus dem Kabel entziehen. Das Medium in den Kühlschläuchen kann gasförmig oder flüssig sein. In der Regel werden vermehrt leitende Flüssigkeiten (z.B. eine Wasser-Glykol Mischung) eingesetzt zur Kühlung im Thermomanagement-Prozess.
Zur Beseitigung dieser Probleme wurde erwogen, Kühlschläuche auch aus dem Kabeidesign zu entfernen. Dies würde jedoch zu der Anwendung herkömmlicher Berechnungsmethoden bei der Leitungsdimensionierung führen und dadurch zu wesentlich größeren Leiterquerschnitten. Denn nur konventionell dimensionierte Leiterquerschnitte (z.B. nach VDE 0298-4) können ohne Kühlung die große Stromlast tragen, ohne das Kabel großartig zu erwärmen. Dieser Ansatz führte jedoch zu unhandlichen und ohne zusätzliche technische Unterstützung (z.B. Hebezeug oder Führungskran) nicht mehr einwandfrei bedienbaren Ladekabeln.
Heutzutage verfügbare Kühllösungen für Ladekabel sind von der Kühlleistung her nicht optimal, weil ein Kühlschlauch einen isolierten Leiter berührt und damit die Wärmeübertragung übernimmt. Die Isolierung verhindert jedoch eine besonders effiziente Wärmeübertragung und somit Ableitung der Wärme, da durch einen zusätzlich integrierten Kühlschlauch im Kabelquerschnitt eine weitere Barriereschicht zum Abtransport der Wärme überwunden werden muss. Zudem gibt es auch noch Schlauch in Schlauch Lösungen, die aufgrund der komplexen Anschlusstechnik der verschiedenen Schläuche nicht optimal sind.
Aus der EP 3 624 141 A1 ist eine Einzelleitung für ein Ladekabel sowie ein Ladekabel mit solchen Einzelleitungen bekannt. Die Einzelleitung umfasst eine offene Stützstruktur mit einer Längsausdehnung, ein Leitergeflecht aus Leitern und eine Isolierung. Das Leitergeflecht umhüllt die offene Stützstruktur entlang ihrer Längsausdehnung unmittelbar. Die Isolierung umhüllt die offene Stützstruktur und das Leitergeflecht. Mindestens ein Kanal für ein Kühlfluid ist vorhanden. Dieser Kanal wird durch die Stützstruktur und das Leitergeflecht gebildet. Die Stützstruktur und das Leitergeflecht sind für das Kühlfluid durchdringbar. Die Isolierung ist für das Kühlfluid undurchdringbar und elektrisch isolierend. Es existiert ein direkter Kontakt von Leitergeflecht und Kühlfluid.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Ladekabel haben teilweise ungenügende Ladeleistung und/oder teilweise ungenügende Kühlleistung und/oder sind eingeschränkt hinsichtlich der verwendeten Kühlmedien. Ein weiterer aus dem Stand der Technik bekannter Nachteil bezogen auf die Ladekabel sind große Querschnitte durch zusätzlich eingebrachte Kühlschläuche.
Es besteht daher das Bedürfnis, eine flexibel einsetzbare Einzelleitung sowie ein zugehöriges Ladekabel mit hoher Ladeleistung bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Einzelleitung für ein Ladekabel bereitgestellt. Das Ladekabel kann als ein Ladekabel für Elektrofahrzeuge ausgebildet sein. Die Einzelleitung weist einen Kühlschlauch auf. In dem Kühlschlauch ist ein Kühlmedium führbar. Die Einzelleitung weist ferner mindestens einen nicht isolierten elektrischen Leiter auf. Der mindestens eine nicht isolierte elektrische Leiter ist/steht derart mit dem Kühlschlauch in wärmeleitender Verbindung, dass der mindestens eine nicht isolierte elektrische Leiter von dem Kühlmedium kühlbar ist.
Unter „nicht isoliert“ ist in Bezug auf den mindestens einen nicht isolierten elektrischen Leiter zu verstehen, dass dieser nicht elektrisch isoliert ist. Unter wärmeleitender Verbindung kann eine direkte/unmittelbare oder eine indirekte/mittelbare wärmeleitende Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und Kühlschlauch verstanden werden. Über die wärmeleitende Verbindung kann ein wärmeleitender Austausch zwischen dem Kühlschlauch (genauer gesagt dem in dem Kühlschlauch führbaren Kühlmedium) und dem nicht isolierten elektrischen Leiter hergestellt werden. Aufgrund der wärmeleitenden Verbindung kann durch den elektrischen Leiter entstehende Wärme über das in dem Kühlschlauch führbare oder geführte Kühlmedium abgeführt werden, d.h. der elektrische Leiter kann über die wärmeleitende Verbindung mittels des in dem Kühlschlauch führbaren oder geführten Kühlmediums beispielsweise direkt gekühlt werden, ohne dass eine Isolation um den elektrischen Leiter die Wärmeübertragung und/oder Wärmeableitung verschlechtert.
Gemäß einem ersten möglichen Ausführungsbeispiel kann der mindestens eine nicht isolierte elektrische Leiter mehrere, nicht voneinander isolierte elektrische Leiter aufweisen oder als mehrere, nicht voneinander isolierte elektrische Leiter ausgebildet sein. Anders ausgedrückt kann gemäß dem ersten möglichen Ausführungsbeispiel die Einzelleitung mehrere, nicht voneinander isolierte elektrische Leiter (nachfolgend oftmals auch nur kurz als „mehrere elektrische Leiter“ oder „elektrische Leiter“ bezeichnet) aufweisen. Die mehreren elektrischen Leiter können in Umfangsrichtung des Kühlschlauchs um den Kühlschlauch herum angeordnet sein.
Durch die Anordnung der elektrischen Leiter um den Kühlschlauch werden die elektrischen Leiter effizient gekühlt. Die Einzelleitung für das Ladekabel und das entsprechende Ladekabel können daher mit einer hohen Ladeleistung betrieben werden, ohne dass es zu einer starken Erwärmung kommt. Die elektrischen Leiter haben eine größere Oberfläche als ein entsprechender Einzelleiter. Dadurch ist die Kühlung der elektrischen Leiter effizient. Das Kühlmedium kann beispielsweise flüssig oder gasförmig sein.
Die mehreren elektrischen Leiter können in direktem Kontakt mit dem Kühlschlauch stehen. Beispielsweise können die elektrischen Leiter direkt/unmittelbar mit der Außenseite/Außenoberfläche des Kühlschlauchs in Kontakt stehen. Dies führt zu einer besonders effizienten Kühlung der elektrischen Leiter. Die mehreren elektrischen Leiter können in indirektem Kontakt mit dem Kühlmedium stehen. Beispielsweise können die mehreren elektrischen Leiter von dem Kühlmedium durch den Kühlschlauch getrennt sein.
Der indirekte Kontakt zwischen den elektrischen Leitern und dem Kühlmedium führt dazu, dass die elektrischen Leiter, z.B. das Kupfer eines solchen Leiters, nicht direkt von der Kühlflüssigkeit umgeben werden. Auf diese Weise werden Probleme oder Risiken aufgrund eines direkten Kontakt zwischen Kühlmedium und elektrischen Leitern vermieden. Ferner muss das Kühlmedium nicht zwangsläufig isolierend sein und es muss nicht zwangsläufig darauf geachtet werden, dass keine leitende Partikel beispielsweise durch Wärmetauscher etc. in den Kühlkreislauf gelangen. Ferner kann das Kühlmedium auf seine Umweltverträglichkeit hin optimiert werden.
Die mehreren elektrischen Leiter können miteinander verseilt, verflochten oder unverseilt um den Kühlschlauch herum angeordnet sein. Bei einer verflochtenen oder verseilten Anordnung um den Kühlschlauch können die elektrischen Leiter noch effizienter gekühlt werden. Bei einer unverseilten Anordnung der elektrischen Leiter um den Kühlschlauch kann der Aufbau besonders einfach gestaltet werden.
Gemäß einem zweiten möglichen Ausführungsbeispiel kann der mindestens eine nicht isolierte elektrische Leiter in dem Kühlschlauch angeordnet sein. Beispielsweise kann der mindestens eine nicht isolierte elektrische Leiter im Inneren des Kühlschlauchs angeordnet sein. Der mindestens eine nicht isolierte elektrische Leiter kann beispielsweise als ein einziger elektrischer Leiter oder Einzelleiter ausgebildet sein.
Der mindestens eine nicht isolierte elektrische Leiter kann in direktem Kontakt mit dem Kühlmedium stehen. In diesem Fall kann das Kühlmedium als ein elektrisch isolierendes (d.h. als ein nicht elektrisch leitendes Kühlmedium) ausgebildet sein. Aufgrund des direkten Kontakts zwischen dem Kühlmedium und dem mindestens einen nicht isolierten elektrischen Leiter kann der mindestens eine elektrische Leiter besonders effizient gekühlt werden. Der mindestens eine nicht isolierte elektrische Leiter kann in indirektem Kontakt mit dem Kühlschlauch stehen. Der elektrische Leiter kann als Massivleiter oder als flexible Litze ausgebildet sein. Die Litze kann mehrere (nicht isolierte) Einzelleiter oder Einzeldrähte aufweisen oder aus mehreren (nicht isolierten) Einzelleitern oder Einzeldrähten bestehen.
Bei dem Kühlschlauch kann es sich allgemein um einen sich in Längsrichtung des Ladekabels erstreckenden Körper handeln. Der Körper kann einen Hohlraum aufweisen, in dem ein Kühlmedium (kann auch als Kühlmittel bezeichnet werden) zirkulieren kann. Der Kühlschlauch ist nicht auf einen bestimmten Querschnitt beschränkt. Der Kühlschlauch kann beispielsweise einen runden, eckigen oder ovalen Querschnitt haben. Der Kühlschlauch kann die Form eines Hohlzylinders annehmen, ist jedoch nicht auf eine solche Form beschränkt. Der Kühlschlauch erstreckt sich beispielsweise entlang der vollen Länge der Einzelleitung. Der Kühlschlauch ist flexibel ausgebildet, d.h. insbesondere nicht starr. Der Kühlschlauch ist beispielsweise elastisch biegbar oder verformbar.
Der Kühlschlauch kann für das Kühlmedium zumindest nahezu dicht oder undurchdringbar ausgebildet sein. Der Kühlschlauch kann hierfür beispielsweise in Längsrichtung und Umfangsrichtung vollständig geschlossen sein. Beispielsweise kann der Kühlschlauch eine Ummantelung aufweisen, so dass der Kühlschlauch in seinem Inneren einen Hohlraum zur Aufnahme des Kühlmediums bildet. Die Ummantelung kann für das Kühlmedium zumindest nahezu dicht oder undurchdringbar ausgebildet sein. Auf diese Weise kann das Kühlmedium in dem Hohlraum zirkulieren, die Ummantelung jedoch zumindest nahezu nicht durchdringen. Bei der Einzelleitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kommen dadurch die um den Kühlschlauch, beispielsweise die Ummantelung des Kühlschlauchs, angeordneten elektrischen Leiter nicht mit dem Kühlmedium in Kontakt, wenn sich der Kühlschlauch, insbesondere die Ummantelung des Kühlschlauchs, in einem unbeschädigten Zustand befindet. Es kann daher prinzipiell jedes Kühlmedium eingesetzt werden. Bei einem unbeschädigten Kühlschlauch kommt es bei der Einzelleitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel daher zu keinem Kontakt zwischen Kühlmedium und elektrischen Leitern und daher zu keinen Problemen bei Kontakt zwischen Kühlmedium und elektrischen Leitern.
Bei der Einzelleitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann die Ummantelung des Kühlschlauchs das Kühlmedium umgeben. Die elektrischen Leiter können sich außerhalb der Ummantelung, beispielsweise an der Außenseite/Außenoberfläche der Ummantelung, befinden. Bei der Einzelleitung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel können sowohl das Kühlmedium als auch der mindestens eine elektrische Leiter von der Ummantelung umgeben sein.
Der mindestens eine elektrische Leiter, beispielsweise die mehreren elektrischen Leiter, können als Kupferleiter ausgebildet sein. Aufgrund der hohen elektrischen Leitfähigkeit von Kupfer kann die Ladeleistung des Ladekabels bei einer Ausgestaltung des mindestens einen elektrischen Leiters als Kupferleiter hoch sein.
Die Einzelleitung kann ferner eine Isolation aufweisen. Die Isolation kann den mindestens einen elektrischen Leiter und den Kühlschlauch umgeben. Im Falle des ersten Ausführungsbeispiels kann die Isolation die mehreren elektrischen Leiter unmittelbar umgeben. Beispielsweise kann die Isolation im Falle des ersten Ausführungsbeispiels die mehreren elektrischen Leiter umgeben sowie den Kühlschlauch, um den die mehreren elektrischen Leiter angeordnet sind. Die Isolation kann beispielsweise bei der Einzelleitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit den elektrischen Leitern direkt/unmittelbar in Kontakt stehen. Die Isolation kann beispielsweise bei der Einzelleitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit dem Kühlschlauch, beispielsweise der Außenseite/der Außenoberfläche des Kühlschlauchs, direkt/unmittelbar in Kontakt stehen.
Der mindestens eine elektrische Leiter, beispielsweise die mehreren elektrischen Leiter, kann eine Gleichstromader bilden. Die Gleichstromader dient zur Übertragung von Gleichstrom in dem Ladekabel. Beispielsweise kann die Gleichstromader eine der zur Übertragung von Gleichstrom nötigen (zwei) Gleichstromadern eines Ladekabels sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Ladekabel bereitgestellt. Das Ladekabel ist beispielsweise als Ladekabel für Elektrofahrzeuge ausgebildet. Das Ladekabel weist eine erste Einzelleitung, wie sie hierin beschrieben wird/wurde, und eine zweite Einzelleitung auf, wie sie hierin beschrieben wird/wurde. Demgemäß weist das Ladekabel einen ersten Kühlschlauch (d.h. den Kühlschlauch der ersten Einzelleitung) und einen zweiten Kühlschlauch auf (d.h. den Kühlschlauch der zweiten Einzelleitung). Anders ausgedrückt kann das Ladekabel eine erste Einzelleitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und/oder gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und eine zweite Einzelleitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und/oder gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel aufweisen.
Gemäß einer ersten Variante des Ladekabels kann das Ladekabel als erste Einzelleitung eine Einzelleitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und als zweite Einzelleitung eine Einzelleitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufweisen. In diesem Fall sind mehrere elektrische Leiter dementsprechend in Umfangsrichtung des ersten Kühlschlauchs um den ersten Kühlschlauch herum angeordnet. Mehrere elektrische Leiter sind entsprechend in Umfangsrichtung des zweiten Kühlschlauchs um den zweiten Kühlschlauch herum angeordnet.
Die mehreren elektrischen Leiter um den ersten Kühlschlauch können eine positive Gleichstromader bilden. Die mehreren elektrischen Leiter um den zweiten Kühlschlauch können eine negative Gleichstromader bilden. Somit kann ein effizientes Gleichstromladen von Elektrofahrzeugen mittels des Ladekabels erfolgen.
Gemäß einer zweiten Variante des Ladekabels kann das Ladekabel als erste Einzelleitung eine Einzelleitung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und als zweite Einzelleitung eine Einzelleitung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel aufweisen. In diesem Fall ist ein elektrischer Leiter im Inneren des ersten Kühlschlauchs angeordnet. Ferner ist entsprechend ein elektrischer Leiter im Inneren des zweiten Kühlschlauchs angeordnet.
Der elektrische Leiter in dem ersten Kühlschlauch kann eine positive Gleichstromader bilden. Der elektrische Leiter in dem zweiten Kühlschlauch kann eine negative Gleichstromader bilden. Somit kann ein effizientes Gleichstromladen von Elektrofahrzeugen mittels des Ladekabels erfolgen.
Beispielsweise können mit dem Ladekabel gemäß der ersten Variante und gemäß der zweiten Variante Ströme von hundert Ampere (A), oder mehreren hundert Ampere, beispielsweise von bis zu ca. 500 A, übertragen werden, ohne dass es - bei intakter Kühlung - zu einer nennenswerten Erwärmung der Einzelleitungen und/oder des Ladekabels kommt. Das heißt, trotz relativ kleiner/geringer Querschnitte der Einzelleitungen kann eine hohe Leistung von der Ladestation ins Fahrzeug (und damit an die Batterie) übertragen werden.
Der erste Kühlschlauch (d.h. der Kühlschlauch der ersten Einzelleitung) kann als ein Vorlauf und der zweite Kühlschlauch (d.h. der Kühlschlauch der zweiten Einzelleitung) kann als ein Rücklauf für das Kühlmedium ausgebildet sein. Dadurch kann das Kühlmedium vollständig in dem Ladekabel zirkulieren. Der Vorlauf kann auch als Hinleitung bezeichnet werden. Der Rücklauf kann auch als Rückleitung bezeichnet werden. Beispielsweise kann der Vorlauf eine Hinleitung zu einer Steckerkühlung darstellen und kann der Rücklauf eine Rückleitung für Kühlfluid aus der Steckerkühlung darstellen. Unter der Hinleitung kann ein Kanal oder Schlauch verstanden werden, der von einem Ort mit hohem Fluiddruck wegführt. Unter der Rückleitung kann ein Kanal oder ein Schlauch verstanden werden, der zu einem Ort mit tiefem Fluiddruck hinführt. Durch den Vorlauf kann das Kühlfluid hin und durch den Rücklauf zurück transportiert werden.
Alternativ kann das Kühlfluid durch beide Einzelleitungen hin oder zurück transportiert werden und durch weitere Schläuche zurück transportiert. Ferner kann das Kühlmedium z.B. als ein Kühlfluid durch die Einzelleitungen gepumpt werden und am Ende austreten.
Ferner können beispielsweise der erste Kühlschlauch und der zweite Kühlschlauch als ein Vorlauf für das Kühlmedium ausgebildet sein. In diesem Fall kann beispielsweise ein zusätzlicher Rücklauf für das Kühlmedium in dem Ladekabel angeordnet sein. Alternativ können beispielsweise der erste Kühlschlauch und der zweite Kühlschlauch als ein Rücklauf für das Kühlmedium ausgebildet sein. In diesem Fall kann beispielsweise ein zusätzlicher Vorlauf für das Kühlmedium in dem Ladekabel angeordnet sein.
Das Ladekabel kann einen Außenmantel aufweisen. Der Außenmantel schützt das Ladekabel und kann daher auch als Schutzmantel bezeichnet werden. Der gemeinsame Außenmantel hält die beiden Einzelleitungen zusammen und schützt sie beispielsweise vor Abrieb und Umwelteinflüssen. Der Außenmantel kann außerdem wärmeisolierend sein. Die Wärmeisolierung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Kühlmedium als Kühlfluid ausgebildet ist. Die Wärmeisolierung verhindert beispielsweise ein Einfrieren des Kühlfluids.
Das Ladekabel kann einen oder mehrere Leiter oder eine oder mehrere Adern für das Laden mit Wechselstrom (kurz Wechselstromleiter) aufweisen. Mittels des einen oder der mehreren Leiter für Wechselstrom kann das Ladekabel zum Wechselstromladen eines Elektrofahrzeugs verwendet werden. Beispielsweise kann das Ladekabel ein Kombinationskabel sein, mit dem sowohl Gleichstrom- als auch Wechselstromladen ermöglicht wird. Rein beispielhaft seien hier eine mögliche Ausgestaltung mit drei Leitern/Adern (Leiter, Null-Leiter, Erdung), fünf Leitern/Adern (drei Leiter, Nullleiter, Erdung) oder sieben Leitern/Adern (drei Leiter, Nullleiter, Erdung sowie zwei Leiter für die Kommunikation zwischen einer Energiequelle, z.B. einer Ladestation, und einer Energiesenke, z.B. einer Batterie eines Elektrofahrzeugs oder einem Elektrofahrzeug) genannt. Zusätzlich oder alternativ kann das Ladekabel Datenleitungen aufweisen. Die Datenleitungen können ausgebildet sein zur Datenübertragung zwischen einer Energiequelle/Stromquelle, z.B. einer Ladestation, und einer Energiesenke/Stromsenke, z.B. einer Fahrzeugbatterie / einem Fahrzeug. Über die Datenleitungen können die Energiequelle/Stromquelle und die Energiesenke/Stromsenke miteinander kommunizieren.
Das Ladekabel kann mindestens einen Sensor aufweisen. Der mindestens eine Sensor kann als Temperatursensor ausgebildet sein. Der Temperatursensor ist ausgebildet, die Temperatur des Ladekabels zu erfassen. Der Temperatursensor kann als eine in das Ladekabel eingebrachte, beispielsweise als eine in das Ladekabel eingeflochtene oder verflochtene, Sensorader ausgebildet sein.
Das Ladekabel kann ferner mindestens einen zweiten Sensor aufweisen. Der mindestens eine zweite Sensor kann dazu ausgebildet sein, einen Zustand des Ladekabels zu überwachen und diesen über eine Auswerteeinheit an einen Benutzer zu kommunizieren.
In einem Ausführungsbeispiel kann das Ladekabel mindestens zwei Sensoren aufweisen. Zumindest einer der mindestens zwei Sensoren kann als ein Temperatursensor ausgebildet sein. Der Temperatursensor ist dazu ausgebildet, die Temperatur des Ladekabels zu erfassen. Der Temperatursensor kann als eine in das Ladekabel eingebrachte Sensorader ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Temperatursensor als Sensorader in das Ladekabel eingeflochten oder verflochten sein/werden. Mit Hilfe des Temperatursensors lässt sich auf einfache Weise bestimmen und ggf. überwachen, ob sich das Ladekabel in einem angemessenen Temperaturbereich befindet. Beispielsweise lässt sich das Ladekabel mittels des Temperatursensors auf ein Überhitzen überwachen. Die eingebrachte Sensorader kann flexibel in die Leitung verflochten werden/sein, sodass die Leitung dadurch nicht beschädigt wird.
Der Temperatursensor und/oder der mindestens eine zweite Sensor können als widerstandsbasierender / widerstandsbasierter Sektorsensor ausgebildet sein. Bei dem mindestens einen zweiten Sensor kann es sich um einen Sensor zur Messung zumindest eines weiteren, von der Temperatur verschiedenen Parameters ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Ladekabel mindestens ein Sensorkabel (mindestens eine Leitung) zur Messung der Temperatur und mindestens eines weiteren Parameters aufweisen oder als solches ausgebildet sein.
Das Ladekabel und insbesondere die mindestens zwei Sensoren können, z.B. drahtlos und/oder drahtgebunden, mit einer Auswerteeinheit verbunden sein. Bei der Auswerteeinheit kann es sich beispielsweise um eine externe Auswerteeinheit handeln. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise über eine Cloud mit dem Ladekabel verbunden sein oder als Cloud ausgebildet sein. Die Auswerteeinheit kann ausgebildet sein, um von dem Ladekabel erfasste Daten auszuwerten. Die Auswerteeinheit kann ausgebildet sein, in Abhängigkeit der ausgewerteten Daten vor einem möglichen Ausfall zu warnen und ggf. zu reagieren.
Das Ladekabel kann mit der Auswerteeinheit ein gemeinsames Ladesystem gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung bilden. Anders ausgedrückt, kann ein Ladesystem gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung das Ladekabel und die Auswerteeinheit aufweisen. Alternativ oder zusätzlich zu der Auswerteeinheit kann das Ladesystem das Ladekabel, einen Endanschluss und einen Stecker aufweisen. Der Endanschluss kann eine Zuführung für das Kühlmedium aufweisen, welche das Kühlmedium zumindest in eine der Einzelleitungen einführen kann, genauer gesagt in den Kühlschlauch zumindest einer der Einzelleitungen, und aus einer anderen der Einzelleitungen, genauer gesagt dem Kühlschlauch einer anderen der Einzelleitungen, aufnehmen kann. Der Stecker ist ausgebildet, mit dem Fahrzeug verbunden zu werden. Der Stecker kann neben den elektrischen Kontakten zur elektrischen Verbindung der vorhandenen elektrischen Leiter mit Leitungen des Fahrzeugs eine Fluidrückführung aufweisen, welche das Kühlmedium aus dem Kühlschlauch einer Einzelleitung aufnehmen und zu dem Kühlschlauch der anderen Einzelleitung führen kann.
Ferner kann gemäß einem vierten Aspekt eine Ladestation mit dem Ladekabel gemäß dem zweiten Aspekt oder mit einem Ladesystem gemäß dem dritten Aspekt bereitgestellt werden.
Auch wenn einige der voranstehend beschriebenen Aspekte in Bezug auf die Einzelleitung gemäß dem ersten Aspekt beschrieben wurden, so können diese Aspekte auch in entsprechender Weise in dem Ladekabel gemäß dem zweiten Aspekt, dem Ladesystem gemäß dem dritten Aspekt und/oder der Ladestation gemäß dem vierten Aspekt realisiert sein/werden und umgekehrt.
Die vorliegende Erfindung soll weiter anhand von Figuren erläutert werden. Diese Figuren zeigen schematisch:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Einzelleitung;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Ladekabels mit zwei Einzelleitungen gemäß 1;
3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Ladekabels mit zwei Einzelleitungen; und
4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Ladekabels mit zwei Einzelleitungen.

Im Folgenden werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, spezifische Details dargelegt, um ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Erfindung zu liefern. Es ist einem Fachmann jedoch klar, dass die vorliegende Erfindung in anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden kann, die von den nachfolgend dargelegten Details abweichen können. Die Figuren dienen ferner lediglich zum Zwecke der Verdeutlichung von Ausführungsbeispielen. Sie sind nicht maßstabsgetreu und sollen lediglich das allgemeine Konzept der Erfindung beispielhaft widerspiegeln. Beispielsweise sollen Merkmale, die in den Figuren enthalten sind, keineswegs als notwendiger Bestandteil erachtet werden.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Einzelleitung 10 für ein Ladekabel für Elektrofahrzeuge. Die Einzelleitung 10 weist einen Kühlschlauch 12 und mehrere, nicht voneinander isolierte elektrische Leiter 16 auf. In dem Kühlschlauch 12 ist ein Kühlmedium 14 führbar. Genauer gesagt weist der Kühlschlauch 12 aus 1 beispielhaft eine Ummantelung, einen Außenmantel oder eine Außenhülle und einen zumindest weitestgehend hohlen Innenraum auf. In dem Innenraum ist das Kühlmedium 14 führbar. Der Außenmantel kann auch als Isolierhülle bezeichnet werden und wird im Folgenden auch hauptsächlich als solche bezeichnet werden.
Die mehreren elektrischen Leiter 16 sind in Umfangsrichtung des Kühlschlauchs 12 um den Kühlschlauch 12 herum angeordnet. In dem Beispiel aus 1 sind die elektrischen Leiter 16 jeweils in direktem Kontakt mit der Außenseite (der äußeren Oberfläche) des Kühlschlauchs, beispielsweise der Außenseite der Isolierhülle des Kühlschlauchs 12.
Der Kühlschlauch 12 ist zumindest nahezu dicht für das Kühlmedium 14. Das heißt, das Kühlmedium kann in einem normalen, unbeschädigten Zustand des Kühlschlauchs 12 normalerweise nicht aus dem Inneren (dem Innenraum) des Kühlschlauchs 12 nach außen dringen. Die Isolierhülle des Kühlschlauchs 12 ist in einem unbeschädigten Zustand für das Kühlmedium zumindest nahezu dicht / undurchdringbar. Die elektrischen Leiter 16 kommen bei einem unbeschädigten Kühlschlauch 12 daher nicht mit dem Kühlmedium 14 in Kontakt.
Die elektrischen Leiter 16 können jeweils Einzeldrähte oder Litzenleiter oder Geflechte aufweisen oder aus diesen gebildet sein. Die elektrischen Leiter 16, genauer gesagt die Gesamtheit der elektrischen Leiter 16 (nicht jeder der Leiter selbst), ist von einer Isolation 18 umgeben. Die Isolation 18 dient u.a. der elektrischen Isolierung der elektrischen Leiter 16.
Im Folgenden wird in Bezug auf 2 bis 4 beispielhaft angenommen, dass die elektrischen Leiter 16 Kupferleiter sind. Daher wird im Folgenden in Bezug auf die 2 bis 4 teilweise von Kupferleitern 16 gesprochen.
In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Ladekabels 100 gezeigt. Das Ladekabel 100 weist eine erste Einzelleitung 10 aus 1 und eine zweite Einzelleitung 20 aus 1 auf. Ferner kann das Ladekabel 100 optional Wechselstromleitungen aufweisen. Auf die Wechselstromleitungen kann jedoch auch verzichtet werden. Ist keine Wechselstromleitung vorgesehen, so ist das Ladekabel als Gleichstromladekabei ausgebildet. Sind hingegen die zwei Einzelleitungen 10, 20 sowie Wechselstromleitungen vorgesehen, so ist das Ladekabel als Kombinationsladekabel für wahlweises Gleich- und Wechselstromladen ausgebildet. In dem Ladekabel 100 sind ferner eine oder mehrere Signalleitungen 30 angeordnet. Ferner ist in dem Ladekabel 100 ein Schutzleiter 40 angeordnet. Das Ladekabel 100 ist von einem Außenmantel 50 umgeben.
Das in 2 schematisch dargestellte Ladekabel 100 kann als Ladekabel für Elektrofahrzeuge verwendet werden. Für diesen Anwendungsfall ist das Ladekabel 100 ausgebildet, eine Übertragungsleistung von beispielsweise bis zu 50 kW oder bis zu 70 kW oder bis zu 250 kW oder bis zu 500 kW oder bis zu 800 kW zu ermöglichen.
Rein beispielhaft ist der Kühlschlauch 12 der ersten Einzelleitung 10 als ein Vorlauf und der Kühlschlauch 22 der zweiten Einzelleitung 20 als ein Rücklauf für das Kühlmedium ausgebildet. In dem Vorlauf ist das Kühlmedium mit dem Bezugszeichen 14 versehen. In dem Rücklauf ist das Kühlmedium mit dem Bezugszeichen 24 versehen. Ferner bilden beispielhaft die mehreren elektrischen Leiter 16 der ersten Einzelleitung 10 eine positive Gleichstromader und bilden die mehreren elektrischen Leiter 26 der zweiten Einzelleitung 20 eine negative Gleichstromader bilden. Dies ist als rein beispielhaft zu verstehen und die Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
Durch die spezielle Anordnung der elektrischen Leiter 16, z.B. Kupferleiter, um den jeweiligen Kühlschlauch 12, 22 wird eine bestmögliche oder maximale Wärmeableitung gewährleistet. Anders als beim Einsatz von Kühlschläuchen, die in die Leitergeometrie einverseilt werden, sind bei den Ausführungsbeispielen aus 1 und 2 mehr Berührungspunkte am Kühlkörper (Schlauch) vorhanden. Es ist keine zusätzliche Isolierung zwischen den elektrischen Leitern 16 (dem Kupfer / den Kupferleitern 16) und dem direkten Kontakt zum jeweiligen Kühlschlauch 12, 14 vorhanden. Durch den direkten Kontakt und die Vielzahl der elektrischen Leiter 16, z.B. Kupferleiter, am jeweiligen Kühlschlauch 12, 22 ist eine bestmögliche oder maximale Wärmeübertragung gegeben. Dennoch ist das Kühlmedium 14 durch die Isolierhülle des jeweiligen Kühlschlauchs 12, 22 von den elektrischen Leitern 16 (dem Kupfer / den Kupferleitern 16) getrennt. Damit kann jede Art von Kühlmedium eingesetzt werden. Dies ist vorteilhaft gegenüber Lösungen, welche elektrische Leiter, wie Kupferleiter, direkt in eine Kühlflüssigkeit legen oder von dieser umgeben lassen. Hier besteht ein Risiko, wenn die Kühlflüssigkeit nicht vollständig / 100%ig isoliert. Bei den vorliegenden hohen Spannungen kann es leicht zu Ableitströmen beispielsweise durch die Kühlflüssigkeit kommen und somit zu Verlusten in der Energieübertragung.
Das heißt, die effektiveren Lösungen im Stand der Technik kühlen den Leiter zwar direkt, d.h. das Kupfer wird umgeben von der Kühlflüssigkeit. Dies kann jedoch zu Problemen und Risiken führen. Die Flüssigkeit muss isolierend sein und es dürfen keine leitenden Partikel beispielsweise durch Wärmetauscher etc. in den Kühlkreislauf kommen. Ferner ist die Umweltverträglichkeit bei Ölen nicht ausreichend gut.
In 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Ladekabels 100 gezeigt. Im Wesentlichen entsprechen sich der Aufbau des Ladekabels 100 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und der Aufbau des Ladekabels 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus 2. Unterschiede werden im Folgenden beschrieben. Das Ladekabel 100 weist eine erste Einzelleitung 10 und eine zweite Einzelleitung 20 auf. Die Einzelleitungen 10, 20 in dem Ladekabel 100 aus 3 sind anders ausgestaltet als die Einzelleitung 10 aus 1. Im Inneren der Einzelleitung 10 ist ein nicht isolierter elektrischer Leiter 16 angeordnet. In der Einzelleitung 10 verlaufen der Kühlschlauch 12 und der elektrische Leiter 16 koaxial mit der Längsachse der Einzelleitung 10 als gemeinsamer Achse. Bei dem nicht isolierten elektrischen Leiter 16 kann es sich um einen Massivleiter oder um eine flexible Litze handeln. Der elektrische Leiter 16 ist von dem Kühlmedium 14 umgeben. In diesem Fall handelt es sich bei dem Kühlmedium um ein elektrisch isolierendes (d.h. nicht leitfähiges) Kühlmedium 14. Das Kühlmedium 14 wird in dem Kühlschlauch 12 geführt. Der Kühlschlauch 12 umgibt daher das Kühlmedium 14. Der Kühlschlauch 12 ist von einer Isolation 18 umgeben. Die zweite Einzelleitung 20 ist entsprechend der ersten Einzelleitung 10 aufgebaut.
Ferner kann das Ladekabel 100 optional Signalleitungen 30 aufweisen. Ferner kann das Ladekabel Wechselstromleitungen aufweisen, auf welche jedoch auch verzichtet werden kann. Ist keine Wechselstromleitung vorgesehen, so ist das Ladekabel 100 als Gleichstromladekabel ausgebildet. Sind hingegen die zwei Einzelleitungen 10, 20 sowie eine Wechselstromleitung vorgesehen, so ist das Ladekabel 100 als Kombinationsladekabel für wahlweises Gleich- und Wechselstromladen ausgebildet. In dem Ladekabel 100 ist ferner ein Schutzleiter 40 angeordnet. Das Ladekabel 100 ist von einem Außenmantel 50 umgeben.
Rein beispielhaft ist der Kühlschlauch 12 der ersten Einzelleitung 10 als ein Vorlauf und der Kühlschlauch 22 der zweiten Einzelleitung 20 als ein Rücklauf für das Kühlmedium ausgebildet. In dem Vorlauf ist das Kühlmedium mit dem Bezugszeichen 14 versehen. In dem Rücklauf ist das Kühlmedium mit dem Bezugszeichen 24 versehen. Ferner bildet beispielhaft der elektrische Leiter 16 der ersten Einzelleitung 10 eine positive Gleichstromader und bildet der elektrischen Leiter 26 der zweiten Einzelleitung 20 eine negative Gleichstromader. Dies ist als rein beispielhaft zu verstehen und die Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
In 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Ladekabels 100 gezeigt. Das Ladekabel 100 weist eine erste Einzelleitung 10 und eine zweite Einzelleitung 20 auf. Die Einzelleitungen 10, 20 aus 4 entsprechen den Einzelleitungen 10, 20 aus 3. Unterschiede zu dem zweiten Ausführungsbeispiel aus 3 werden nachfolgenden beschrieben.
Das Ladekabel 100 kann optional Wechselstromleitungen aufweisen. Auf die Wechselstromleitungen kann jedoch auch verzichtet werden. Ist keine Wechselstromleitung vorgesehen, so ist das Ladekabel 100 als Gleichstromladekabel ausgebildet. Sind hingegen die zwei Einzelleitungen 10, 20 sowie eine Wechselstromleitung vorgesehen, so ist das Ladekabel 100 als Kombinationsladekabel für wahlweises Gleich- und Wechselstromladen ausgebildet. In dem Beispiel aus 4 weist das Ladekabel 100 ferner eine Signalleitung 30 auf, die auf mehrere, in dem gezeigten Beispiel auf drei, Einzelleitungen verteilt ist. In dem Ladekabel 100 ist ferner ein Schutzleiter 40 angeordnet. Das Ladekabel 100 ist von einem Außenmantel 50 umgeben.
Rein beispielhaft ist der Kühlschlauch 12 der ersten Einzelleitung 10 als ein Vorlauf und der Kühlschlauch 22 der zweiten Einzelleitung 20 ebenfalls als ein Vorlauf für das Kühlmedium ausgebildet. In dem Vorlauf der ersten Einzelleitung 10 ist das Kühlmedium mit dem Bezugszeichen 14 versehen. In dem Vorlauf der zweiten Einzelleitung 20 ist das Kühlmedium mit dem Bezugszeichen 24 versehen. Ferner bildet beispielhaft der elektrische Leiter 16 der ersten Einzelleitung 10 eine positive Gleichstromader und bildet der elektrische Leiter 26 der zweiten Einzelleitung 20 eine negative Gleichstromader. Dies ist als rein beispielhaft zu verstehen und die Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Der Rücklauf ist in einem zusätzlichen Schlauch 60 angeordnet.
In dem Ladekabel 100 gemäß jedem der drei Ausführungsbeispiele können darüber hinaus Sensoren (nicht gezeigt), beispielsweise einer oder mehrere Temperatursensoren, mit eingebracht sein / werden. Dies erhöht die Sicherheit des Ladekabels 100 durch gezielte Überwachung, beispielsweise Temperaturüberwachung.
Mit dem beschriebenen Ladekabel 100 gemäß jedem der Ausführungsbeispiele wird eine verbesserte Leitung für das Laden von Elektrofahrzeugen bereitgestellt. Bisherige gekühlte Ladeleitungen, welche z.B. mit Wasser-Glykol als Kühlmedium arbeiten, haben Schläuche einverseilt in den Leitungsaufbau. Zum Teil werden hier mehrere Schläuche eingesetzt für den Vor- und Rücklauf. Mit den beschriebenen Ausführungsbeispielen gemäß 1 und 2 kann die Vielzahl an Schläuchen im Kabel zumindest verringert werden, beispielsweise weil flächendeckende Berührungspunkte zwischen Isolierhülle des/der Kühlschlauchs/Kühlschläuche 12, 22 und den elektrischen Leitern 16 die Wärmeübertragung effizienter machen. Mit den Ausführungsbeispielen gemäß 3 und 4 steht der elektrische Leiter in direktem Kontakt mit dem Kühlmedium. Das heißt, ein Vorteil der Ausführungsbeispiele aus den 1 bis 4 ist die gegenüber dem Stand der Technik bessere oder sogar optimale Wärmeübertragung.
Anders ausgedrückt, einige bekannte Lösungen sind von der Kühlleistung her nicht optimal, weil ein Schlauch einen isolierten Leiter berührt und damit die Wärmeübertragung übernimmt. Bekannte Schlauch-in-Schlauch Lösungen sind aufgrund der komplexen Anschlusstechnik der verschiedenen Schläuche nicht optimal. Darüber hinaus würde ebenfalls die Oberflächentemperatur der Ladeleitung über den Grenzwert der IEC 117 steigen und potentiell zu Verletzungen des Anwenders bei Berührung/Handhabung des Kabels führen. Die beim Laden auftretende Wärmeenergie muss mit Hilfe einer Kühlleitung abgeführt werden. Dazu werden Schläuche in die Kabelkonstruktion integriert, welche die Wärme aus dem Kabel entziehen. Das Medium in den Kühlschläuchen kann gasförmig oder flüssig sein. In der Regel werden vermehrt leitende Flüssigkeiten (z.B. eine Wasser-Glykol Mischung) eingesetzt zur Kühlung im Thermomanagement-Prozess. Würden die Kühlschläuche auch aus dem Kabeldesign entfernt, würde dies zur herkömmlichen Berechnungsmethode bei der Leitungsdimensionierung und dadurch zu wesentlich größeren Leiterquerschnitten führen. Nur konventionell dimensionierte Leiterquerschnitte (z.B. nach VDE 0298-4) können die große Stromlast tragen, ohne das Kabel spürbar zu erwärmen. Das wäre aber viel zu unhandlich und nicht mehr einwandfrei bedienbar ohne zusätzliche technische Unterstützung (z.B. Hebezeug oder Führungskran).
Mittels der gekühlten Einzelleitung 10 aus 1 und des gekühlten Ladekabels 100 aus 2 bis 4 ist es hingegen möglich, trotz kleineren Querschnitten eine hohe Leistung von der Ladestation ins Fahrzeug (und damit an die Batterie) zu übertragen. Normalerweise würden die kleineren Querschnitte nicht diese Leistung übertragen können, weil sie sich durch die Strombelastung zu schnell erwärmen würden. Dies würde zu einer Überschreitung der maximal zulässigen Leitertemperatur nach EN 50620 oder IEC 62893 nach einer bestimmten Zeit führen. Dadurch könnten die Leitungen in ihrer Lebensdauer geschädigt werden. Mit der Integration des beschriebenen Thermomanagements (Kühlsystems) können die Temperaturen, welche bei einer hohen Strombelastung auftreten, kompensiert werden. Dadurch lässt sich der Leiterquerschnitt reduzieren bei gleicher Strombelastung im Vergleich zu konventionellen Leitungen. Die Handhabung ist dadurch wesentlich erleichtert und bedienerfreundlich.
Ferner wird mit den beschriebenen Ausführungsbeispielen aus 1 bis 4 die Anzahl an Kühlschläuchen geringgehalten. So sind in dem vollständigen Ladekabel 100 aus 2 bis 4 lediglich zwei Kühlschläuche 12, 14 vorhanden. Zudem ist keine aufwendige oder komplizierte Anschlusstechnik für die Schläuche 12, 14 notwendig. Dies ist vorteilhaft gegenüber anderen Leitungen, bei denen aufwendige Schlauch-in-Schlauch Kühlkreisläufe erzeugt werden. Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen aus 2 und 3 gibt es beispielhaft lediglich einen Vorlauf und einen Rücklauf, welche in ihrer Kühlwirkung ausreichen, um die Wärme aus dem Ladekabel 100 zu transportieren. Das Ladekabel aus 2 bis 4 bleibt flexibel, um normalen Biegebelastungen, wie z.B. in IEC 62440 definiert, standhalten zu können und ist für den Anwendungsfall des Gleichstromladens, insbesondere Schnellladens, und die hierfür notwendige sehr hohe Leistungsübertragung mit aktiver Kühlung optimal ausgelegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3624141 A1 [0011]

Claims

Einzelleitung (10) für ein Ladekabel (100), beispielsweise für Elektrofahrzeuge, wobei die Einzelleitung (10) aufweist: - einen Kühlschlauch (12), in dem ein Kühlmedium (14) führbar ist; und - mindestens einen nicht isolierten elektrischen Leiter (16); wobei der mindestens eine nicht isolierte elektrische Leiter (16) derart mit dem Kühlschlauch (12) in wärmeleitender Verbindung steht, dass der mindestens eine nicht isolierte elektrische Leiter (16) von dem Kühlmedium (14) kühlbar ist.
Einzelleitung (10) nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine nicht isolierte elektrische Leiter (16) mehrere, nicht voneinander isolierte elektrische Leiter aufweist oder als mehrere, nicht voneinander isolierte elektrische Leiter ausgebildet ist, wobei die mehreren, nicht voneinander isolierten elektrischen Leiter in Umfangsrichtung des Kühlschlauchs (12) um den Kühlschlauch (12) herum angeordnet sind.
Einzelleitung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mehreren, nicht voneinander isolierten elektrischen Leiter in direktem Kontakt mit dem Kühlschlauch (12) stehen.
Einzelleitung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mehreren, nicht voneinander isolierten elektrischen Leiter miteinander verseilt oder unverseilt um den Kühlschlauch (12) herum angeordnet sind.
Einzelleitung (10) nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine nicht isolierte elektrische Leiter (16) in dem Kühlschlauch (12) angeordnet ist.
Einzelleitung (10) nach Anspruch 1 oder 5, wobei der mindestens eine nicht isolierte elektrische Leiter (16) in direktem Kontakt mit dem Kühlmedium (14) steht.
Einzelleitung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Kühlschlauch (12) für das Kühlmedium (14) undurchdringbar ausgebildet ist.
Einzelleitung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der mindestens eine nicht isolierte elektrische Leiter (16) als Kupferleiter ausgebildet ist.
Einzelleitung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Einzelleitung (10) ferner eine Isolation (18) aufweist, wobei die Isolation (18) den Kühlschlauch (12) und den mindestens einen nicht isolierten elektrischen Leiter (16) umgibt.
Einzelleitung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der mindestens eine nicht isolierte elektrische Leiter (16) eine Gleichstromader bildet.
Ladekabel (100), beispielsweise für Elektrofahrzeuge, wobei das Ladekabel (100) eine erste Einzelleitung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und eine zweite Einzelleitung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist.
Ladekabel (100) nach Anspruch 11, wobei der Kühlschlauch (12) der ersten Einzelleitung (10) als ein Vorlauf und der Kühlschlauch (22) der zweiten Einzelleitung (20) als ein Rücklauf für das Kühlmedium (14) ausgebildet ist.
Ladekabel (100) nach Anspruch 11 oder 12, wobei der mindestens eine nicht isolierte elektrische Leiter (16) der ersten Einzelleitung (10) eine positive Gleichstromader bildet und der mindestens eine nicht isolierte elektrische Leiter (26) der zweiten Einzelleitung (20) eine negative Gleichstromader bildet.
Ladekabel (100) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Ladekabel (100) mindestens eine Signalleitung (30) und/oder mindestens einen Schutzleiter (40) und/oder mindestens einen Sensor aufweist.