DE102021213719B3 - Conduction device for conducting electric current and propulsion system for propelling a vehicle - Google Patents

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Abstract

Leitungsvorrichtung (140) zum Leiten von elektrischem Strom. Dabei umfasst die Leitungsvorrichtung (140) mindestens eine Hochvoltleitung (150), die eine Leitereinheit (200) zum Leiten von elektrischem Strom, eine Isolationslage (205) zum Isolieren der Leitereinheit (200), eine Schirmlage (210) zum elektromagnetischen Abschirmen der Leitereinheit (200) und eine Mantellage (215) zum Schutz der Hochvoltleitung (150) vor äußeren Einflüssen aufweist. Zudem umfasst die Leitungsvorrichtung (140) mindestens eine an der Mantellage (215) angeordnete Sensoreinheit (160) zum Sensieren einer Manteltemperatur (TM) der Mantellage (215), wobei die Sensoreinheit (160) ausgebildet ist, um ein die sensierte Manteltemperatur (TM) repräsentierendes Temperatursignal (165) bereitzustellen.Conducting device (140) for conducting electrical current. The line device (140) comprises at least one high-voltage line (150), which has a conductor unit (200) for conducting electrical current, an insulating layer (205) for insulating the conductor unit (200), a shielding layer (210) for electromagnetic shielding of the conductor unit ( 200) and a jacket layer (215) to protect the high-voltage cable (150) from external influences. In addition, the line device (140) comprises at least one sensor unit (160) arranged on the casing layer (215) for sensing a casing temperature (TM) of the casing layer (215), the sensor unit (160) being designed to record the sensed casing temperature (TM) provide representative temperature signal (165).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leitungsvorrichtung zum Leiten von elektrischem Strom, ein Antriebssystem zum Antreiben eines Fahrzeugs und ein Verfahren zum Erfassen einer Temperatur einer Hochvoltleitung.The present invention relates to a line device for conducting electric current, a drive system for driving a vehicle, and a method for detecting a temperature of a high-voltage line.

Hochvoltleitungen, die auch als HV-Leitungen bezeichnet werden können, können unter anderem in elektrischen Antriebssystemen, beispielsweise zum Antreiben eines Fahrzeugs, eingesetzt werden.High-voltage cables, which can also be referred to as HV cables, can be used, among other things, in electric drive systems, for example to drive a vehicle.

Im Stand der Technik sind verschiedene Arten genannt. So ist in der DE 10 2018 006 425 A1 ein Temperaturbegrenzungssystem für Hochvoltanwendungen mit einer Hochvoltleitung, die einen Leitungskern, einen Leitungsschirm und eine Isolation aufweist beschrieben.Various types are mentioned in the prior art. So is in the DE 10 2018 006 425 A1 describes a temperature limitation system for high-voltage applications with a high-voltage line that has a line core, a line shield and insulation.

WO 2021 / 083 565 A1 offenbart ein Verfahren und eine Einrichtung zur Temperaturüberwachung einer Leistungsübertragungstrecke von einer Energiequelle zu einer Energiesenke, umfassend eine elektrische Leitung, die sich von einem Leitungsanfang zu einem Leitungsende erstreckt, wobei parallel zum Verlauf der elektrischen Leitung eine Sensorstrecke vorgesehen ist, und zwischen der Leitung und der Sensorstrecke eine thermische Kopplung vorgesehen ist, so dass eine lokale Temperaturänderung an der Leitung eine Temperaturänderung an der Sensorstrecke bewirkt. Aus WO 2019 / 161 849 A1 geht ein Verfahren zum Bestimmen eines Betriebszustands eines elektrischen Betriebsmittels, mit Messen von zeitabhängigen Strommesswerten für eine Stromamplitude eines elektrischen Stromflusses in einem Schaltelement eines elektrischen Betriebsmittels hervor. WO 2021 / 083 565 A1 discloses a method and a device for monitoring the temperature of a power transmission line from an energy source to an energy sink, comprising an electrical line that extends from a line start to a line end, with a sensor line being provided parallel to the course of the electrical line, and between the line and the Sensor path a thermal coupling is provided so that a local temperature change on the line causes a temperature change on the sensor path. Out of WO 2019 / 161 849 A1 discloses a method for determining an operating state of electrical equipment, with measurement of time-dependent current measurement values for a current amplitude of an electrical current flow in a switching element of electrical equipment.

Im Artikel „Thermal assessment of power cables and impacts on cable current rating: An: overview“ von Diana Enescu, Pietro Colella und Angela Russo in Energies 2020, 13. Jg. Nr. 20, S. 5319 werden verschiedene Modelle und Methoden zur Modellierung der Temperaturverteilung in Kabeln vorgestellt.In the article "Thermal assessment of power cables and impacts on cable current rating: An: overview" by Diana Enescu, Pietro Colella and Angela Russo in Energies 2020, vol. 13 no. 20, p. 5319, various models and methods for modeling are described of the temperature distribution in cables.

CN 2 11 740 434 U offenbart einen drahtlosen Sensor zur dreidimensionalen Temperaturmessung für einen Stromkabelverbindung. CN 2 11 740 434 U discloses a wireless three-dimensional temperature measurement sensor for a power cable connection.

In „Research on On-line Temperature Monitoring System of Power Cable“ von Dawei Cheng, Congxu Zhao, Miao Yu in 2017 2nd International Conference on Materials Science, Machinery and Energy Engineering (MSMEE 2017), Atlantis Press 2017, S391-394 ist ein Stromkabeltemperaturüberwachungssystem offenbart.In "Research on On-line Temperature Monitoring System of Power Cable" by Dawei Cheng, Congxu Zhao, Miao Yu in 2017 2 nd International Conference on Materials Science, Machinery and Energy Engineering (MSMEE 2017), Atlantis Press 2017, S391-394 discloses a power cable temperature monitoring system.

Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Leitungsvorrichtung zum Leiten von elektrischem Strom, ein verbessertes Antriebssystem zum Antreiben eines Fahrzeugs und ein verbessertes Verfahren zum Erfassen einer Temperatur einer Hochvoltleitung gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention provides an improved line device for conducting electric current, an improved drive system for driving a vehicle and an improved method for detecting a temperature of a high-voltage line according to the main claims. Advantageous configurations result from the dependent claims and the following description.

Die hier vorgestellte Leitungsvorrichtung bietet den Vorteil, dass die Leitungstemperatur von Hochvoltleitungssystemen erfasst und auch vorhergesagt werden kann. Dadurch können Materialien geschont und die Lebensdauer der eingesetzten Elemente verlängert werden.The line device presented here offers the advantage that the line temperature of high-voltage line systems can be recorded and also predicted. As a result, materials can be protected and the service life of the elements used can be extended.

Es wird eine Leitungsvorrichtung zum Leiten von elektrischem Strom vorgestellt. Dabei umfasst die Leitungsvorrichtung mindestens eine Hochvoltleitung, die eine Leitereinheit zum Leiten von elektrischem Strom, eine Isolationslage zum Isolieren der Leitereinheit, eine Schirmlage zum elektromagnetischen Abschirmen der Leitereinheit und eine Mantellage zum Schutz der Hochvoltleitung vor äußeren Einflüssen aufweist. Zudem umfasst die Leitungsvorrichtung mindestens eine an der Mantellage angeordnete Sensoreinheit zum Sensieren einer Manteltemperatur der Mantellage, wobei die Sensoreinheit ausgebildet ist, um ein die sensierte Manteltemperatur repräsentierendes Temperatursignal bereitzustellen.A conduction device for conducting electric current is presented. The line device comprises at least one high-voltage line, which has a conductor unit for conducting electric current, an insulation layer for insulating the conductor unit, a shielding layer for electromagnetic shielding of the conductor unit and a jacket layer for protecting the high-voltage line from external influences. In addition, the line device comprises at least one sensor unit arranged on the casing layer for sensing a casing temperature of the casing layer, the sensor unit being designed to provide a temperature signal representing the sensed casing temperature.

Beispielsweise kann es sich bei der Hochvoltleitung um eine Leitung zum Leiten von elektrischem Strom innerhalb eines Antriebssystems, zum Beispiel zum Antreiben eines Fahrzeugs, handeln. Hierfür umfasst die Hochvoltleitung eine oder mehrere Leitereinheiten, die beispielsweise aus Kupfer ausgebildet sein können. Um diese Leitereinheit können die Isolationslage, die Schirmlage und die Mantellage schichtartig angeordnet sein, um die Leitereinheiten zu umhüllen. Beispielsweise kann die Isolationslage zwischen der Leitereinheit und der Schirmlage angeordnet sein. Die Schirmlage, die zum Beispiel mit einer Kupferfolie oder einem Drahtgeflecht ausgebildet sein kann, kann wiederum zwischen der Isolationslage und der Mantellage angeordnet sein, wobei letztere zum Beispiel aus einem flexiblen und fluiddichten Material, zum Beispiel PVC, ausgebildet sein kann, um die gesamte Hochvoltleitung im Betrieb zu schützen. Während eines solchen Betriebs, das heißt während die Leitereinheit zum Leiten von elektrischem Strom verwendet wird, kann diese sich aufgrund des Stromflusses erhitzen. Da die Wärme in HV-Leitungen sich über die Zeit radial in alle Raumrichtungen ausbreitet (∂x/∂t+ ∂y/∂t + ∂z/∂t) kann sich dadurch auch die Temperatur in den die Leitereinheit umhüllenden Lagen erhöhen. An der Mantellage kann bei der hier vorgestellten Leitungsvorrichtung die jeweils aktuelle Temperatur durch die Sensoreinheit, die auch als Sensorchip oder Safety cabling temperature sensor nodes bezeichnet werden kann, erfasst werden. Der sensierte Temperaturwert wird unter Verwendung des Temperatursignals zum Beispiel an eine geeignete Auswerteeinrichtung bereitgestellt. Das hat den Vorteil, dass der thermische Zustand der Hochvoltleitung direkt an der Hochvoltleitung erfasst werden kann. Dabei kann das Temperatursignal beispielsweise im Betrieb der Leitungsvorrichtung das Temperatursignal in vorbestimmten Zeitabständen bereitstellen, wodurch vorteilhafterweise eine Temperaturänderung, zum Beispiel eine Temperaturerhöhung, überwacht werden kann. Entsprechend kann vorteilhafterweise eine Überhitzung der Leitung vorhergesagt und unterbunden werden, wodurch die Lebensdauer sowohl der Hochvoltleitung als auch zum Beispiel des Antriebssystems, in dem die Hochvoltleitung verwendet wird, verlängert werden kann.For example, the high-voltage line can be a line for conducting electrical current within a drive system, for example for driving a vehicle. For this purpose, the high-voltage line includes one or more conductor units, which can be made of copper, for example. The insulation layer, the shielding layer and the jacket layer can be arranged in layers around this conductor unit in order to enclose the conductor units. For example, the insulation layer can be arranged between the conductor unit and the shielding layer. The shielding layer, which can be formed, for example, with a copper foil or a wire mesh, can in turn be arranged between the insulation layer and the jacket layer, with the latter being formed, for example, from a flexible and fluid-tight material, for example PVC, around the entire high-voltage line to protect in operation. During such operation, i.e. while the conductor unit is being used to conduct electrical current, it can heat up due to the flow of current. Since the heat in HV lines spreads radially in all spatial directions over time (∂x/∂t+ ∂y/∂t + ∂z/∂t), the temperature in the layers encasing the conductor unit can also increase as a result. At the cladding layer presented here Line device, the current temperature can be detected by the sensor unit, which can also be referred to as a sensor chip or safety cabling temperature sensor nodes. The sensed temperature value is made available to a suitable evaluation device, for example, using the temperature signal. This has the advantage that the thermal condition of the high-voltage cable can be recorded directly on the high-voltage cable. The temperature signal can, for example, provide the temperature signal at predetermined time intervals during operation of the line device, as a result of which a temperature change, for example a temperature increase, can advantageously be monitored. Accordingly, overheating of the line can advantageously be predicted and prevented, as a result of which the service life of both the high-voltage line and, for example, the drive system in which the high-voltage line is used can be extended.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Leitungsvorrichtung eine Auswerteeinrichtung aufweisen, die ausgebildet sein kann, um unter Verwendung des Temperatursignals eine Innentemperatur der Hochvoltleitung zu bestimmen. Bei der Auswertungseinrichtung kann es sich zum Beispiel um eine elektronische Steuereinheit (ECU) beziehungsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit beispielsweise des Fahrzeugs handeln, die ausgebildet sein kann, um auf Grundlage eines vorbestimmten thermischen Modells bezüglich der radialen Wärmeausbreitung innerhalb der Hochvoltleitung und durch die erfasste Außentemperatur am Mantel der Hochvoltleitung die jeweils aktuelle Temperatur der inneren Schichten der Hochvoltleitung zu bestimmen. Ein entsprechendes Modell kann beispielsweise unter Verwendung von Messreihen vorab erstellt und/oder unter Verwendung von Parametern der Hochvoltleitung, wie beispielsweise Materialien und Abmessungen berechnet worden sein. Das hat den Vorteil, dass die jeweils aktuelle Temperatur und damit die thermische Belastung der Leitereinheit fortlaufend basierend auf der gemessenen Temperatur am Mantel der Hochvoltleitung bestimmt werden kann.According to one specific embodiment, the line device can have an evaluation device that can be designed to determine an internal temperature of the high-voltage line using the temperature signal. The evaluation device can be, for example, an electronic control unit (ECU) or a central processing unit, for example of the vehicle, which can be designed to, on the basis of a predetermined thermal model with regard to the radial heat propagation within the high-voltage line and the detected outside temperature on the jacket of the high-voltage cable to determine the current temperature of the inner layers of the high-voltage cable. A corresponding model can, for example, be created in advance using series of measurements and/or calculated using parameters of the high-voltage line, such as materials and dimensions. This has the advantage that the current temperature and thus the thermal load on the conductor unit can be continuously determined based on the temperature measured on the sheath of the high-voltage cable.

Eine Auswerteeinrichtung kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, beispielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Auswerteeinrichtung kann eine oder mehrere geeignete Schnittstellen aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.An evaluation device can be an electrical device that processes electrical signals, for example sensor signals, and outputs control signals as a function thereof. The evaluation device can have one or more suitable interfaces, which can be designed in terms of hardware and/or software. In the case of a hardware design, the interfaces can be part of an integrated circuit, for example, in which the functions of the device are implemented. The interfaces can also be separate integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In the case of a software design, the interfaces can be software modules which are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.

Die Auswerteeinrichtung kann ausgebildet sein, um als die Innentemperatur eine Isolationstemperatur der Isolationslage und zusätzlich oder alternativ eine Schirmtemperatur der Schirmlage und zusätzlich oder alternativ eine Leitertemperatur der Leitereinheit zu bestimmen. Beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung ausgebildet sein, um zum Beispiel unter Verwendung eines thermischen Ersatzschaltbild und zusätzlich oder alternativ Differenzialgleichungen des thermischen Modells die aktuellen thermischen Zustände der einzelnen Schichten der HV-Leitung zu bestimmen. Das hat den Vorteil, dass neben der Gesamttemperatur der Hochvoltleitung auch ein jeweils aktueller Temperaturwert der in der Hochvoltleitung verarbeiteten Elemente und Materialien optimal bestimmt werden kann. Dadurch können über Belastungen vermieden und die Gesamtlebensdauer der Hochvoltleitung optimiert werden.The evaluation device can be designed to determine, as the internal temperature, an insulation temperature of the insulation layer and additionally or alternatively a shielding temperature of the shielding layer and additionally or alternatively a conductor temperature of the conductor unit. For example, the evaluation device can be designed to determine the current thermal states of the individual layers of the HV line, for example using a thermal equivalent circuit diagram and additionally or alternatively differential equations of the thermal model. This has the advantage that, in addition to the overall temperature of the high-voltage cable, a current temperature value of the elements and materials processed in the high-voltage cable can also be optimally determined. This avoids excessive loads and optimizes the overall service life of the high-voltage cable.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Auswerteeinrichtung ausgebildet sein, um unter Verwendung der Innentemperatur ein Reguliersignal zum Regulieren eines Stromflusses in der Hochvoltleitung bereitzustellen. Wenn die Hochvoltleitung eingangsseitig oder ausgangsseitig eines Inverters angeordnet ist, kann ein solches Reguliersignal beispielsweise an den Inverter bereitgestellt werden, um eine Funktion des Inverters so zu regeln, dass der Stromfluss durch die Hochvoltleitung reguliert wird. Dabei kann zum Beispiel bei einer erhöhten Temperatur der Hochvoltleitung der Stromfluss reduziert werden, in Folge dessen vorteilhafterweise auch die Temperatur reduziert werden und dadurch eine Überbelastung der Hochvoltleitung vermieden werden kann.According to a further embodiment, the evaluation device can be designed to provide a regulating signal for regulating a current flow in the high-voltage line using the internal temperature. If the high-voltage line is arranged on the input side or on the output side of an inverter, such a regulating signal can be provided to the inverter, for example, in order to regulate a function of the inverter in such a way that the current flow through the high-voltage line is regulated. In this case, for example, the current flow can be reduced when the temperature of the high-voltage line is increased, as a result of which the temperature can advantageously also be reduced and an overloading of the high-voltage line can thereby be avoided.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Auswerteeinrichtung ausgebildet sein, um die Innentemperatur unter Verwendung mindestens eines hinterlegten Parameters der Hochvoltleitung zu bestimmen. Beispielsweise können in der Auswerteeinrichtung Parameter wie zum Beispiel die Geometrie der Hochvoltleitung, die verwendeten Materialien und zusätzlich oder alternativ der Verlegeweg der Leitung hinterlegt sein. Unter Verwendung solcher Parameter kann die Innentemperatur der Hochvoltleitung vorteilhafterweise optimal bestimmt werden. Beispielsweise wird ein entsprechender Parameter in einem Modell zum Bestimmen der Innentemperatur auf Grundlage der gemessenen Manteltemperatur.According to a further embodiment, the evaluation device can be designed to determine the internal temperature using at least one stored parameter of the high-voltage line. For example, parameters such as the geometry of the high-voltage line, the materials used and, additionally or alternatively, the routing of the line can be stored in the evaluation device. Using such parameters, the internal temperature of the high-voltage line can advantageously be optimally determined. For example, a corresponding parameter is used in a model for determining the internal temperature based on the measured jacket temperature.

Zudem kann die Auswerteeinrichtung ausgebildet sein, um einen Temperaturwert der sensierten Manteltemperatur und zusätzlich oder alternativ der bestimmten Innentemperatur mit einem gespeicherten Vergleichswert abzugleichen. Beispielsweise kann es sich bei einem solchen Vergleichswert um einen Temperaturwert der optimalen Betriebstemperatur und zusätzlich oder alternativ um einen Temperaturwert der empfohlenen Maximaltemperatur der Hochvoltleitung handeln. Durch die Auswerteeinrichtung kann ein solch hinterlegter Vergleichswert mit dem aktuell bestimmten Temperaturwert abgeglichen und dadurch ein Soll-Zustand mit einem Ist-Zustand verglichen werden. Anders ausgedrückt können in der Auswerteeinheit Leitungsparameter gespeichert sein und durch die erfasste Temperatur an der Oberfläche können die Temperaturen der einzelnen Verkabelungsschichten auf Basis eines thermischen Modells rekursiv berechnet werden. Vorteilhafterweise kann dadurch eine Fehlfunktion oder ein überhitzen der Hochvoltleitung erfasst oder direkt vermieden werden.In addition, the evaluation device can be designed to a temperature value of the sensed jacket temperature and additionally or alternatively to compare a specific internal temperature with a stored reference value. For example, such a comparison value can be a temperature value of the optimal operating temperature and additionally or alternatively a temperature value of the recommended maximum temperature of the high-voltage line. Such a stored comparison value can be compared with the currently determined temperature value by the evaluation device and a desired state can thereby be compared with an actual state. In other words, line parameters can be stored in the evaluation unit and the temperatures of the individual cabling layers can be calculated recursively on the basis of a thermal model using the recorded temperature on the surface. Advantageously, a malfunction or overheating of the high-voltage line can be detected or directly avoided as a result.

Erfindungsgemäß ist die die Sensoreinheit ausgebildet, um das Temperatursignal drahtlos zu übertragen. Zusätzlich ist die Sensoreinheit ausgebildet, um das Temperatursignal drahtgebunden, beispielsweise unter Verwendung von Drahtleitungen, mittels Polymerfasern (POF) oder alternativ mittels eines Lichtwellenleiters (LWL) zu übertragen. Dabei kann die Art der Signalübertragung vorteilhafterweise auf das Gesamtsystem, in dem die Hochvoltleitung eingesetzt wird, optimiert werden.According to the invention, the sensor unit is designed to wirelessly transmit the temperature signal. In addition, the sensor unit is designed to transmit the temperature signal by wire, for example using wire lines, by means of polymer fibers (POF) or alternatively by means of an optical waveguide (LWL). The type of signal transmission can advantageously be optimized for the overall system in which the high-voltage line is used.

Erfindungsgemäß umfasst die Leitungsvorrichtung eine weitere Sensoreinheit zum Sensieren der Manteltemperatur, wobei die weitere Sensoreinheit an der Mantellage angeordnet und ausgebildet sein kann, um ein die sensierte Manteltemperatur repräsentierendes weiteres Temperatursignal bereitzustellen. Beispielsweise kann die weitere Sensoreinheit gleich der Sensoreinheit ausgebildet sein, weshalb die Sensoreinheit und die weitere Sensoreinheit auch als Sensorchip-Set bezeichnet werden können. Wenn einer der beiden Sensoren sich selbstständig, zum Beispiel durch Vibration oder durch einen technischen Defekt, lösen würde, dann könnte der andere Sensor vorteilhafterweise weiterhin aktiv sein.According to the invention, the line device comprises a further sensor unit for sensing the jacket temperature, wherein the further sensor unit can be arranged on the jacket layer and designed to provide a further temperature signal representing the jacket temperature sensed. For example, the further sensor unit can be designed in the same way as the sensor unit, which is why the sensor unit and the further sensor unit can also be referred to as a sensor chip set. If one of the two sensors were to come loose on its own, for example due to vibration or a technical defect, then the other sensor could advantageously continue to be active.

Zudem können die Sensoreinheit und die weitere Sensoreinheit an gegenüberliegenden Enden der Hochvoltleitung angeordnet sein. Erfindungsgemäß sind die Sensoreinheit und die weitere Sensoreinheit in Bezug auf einen Querschnitt der Hochvoltleitung an gegenüberliegenden Seiten der Hochvoltleitung angeordnet sein. In addition, the sensor unit and the further sensor unit can be arranged at opposite ends of the high-voltage line. According to the invention, the sensor unit and the additional sensor unit are arranged on opposite sides of the high-voltage line in relation to a cross section of the high-voltage line.

Dabei können als Ende der Hochvoltleitung die Stellen bezeichnet werden, an denen die Leitung mit anderen elektrischen Elementen, beispielsweise mit einer Batterie, einem Inverter oder einem Antrieb, verbunden ist. Die Sensoreinheiten können zum Beispiel jeweils an einem batterienahen und einem inverternahen Ende angeordnet sein, um vorteilhafterweise die Temperatur der Hochvoltleitung an gerätenahen Stellen zu sensieren. Zusätzlich oder alternativ können die Sensoreinheit und die weitere Sensoreinheit an gegenüberliegenden Seiten der Hochvoltleitung angeordnet sein, das heißt an einander radial gegenüberliegenden Stellen der Mantellage. Das hat den Vorteil, dass die Wärme der Hochvoltleitung in X-Richtung und Y-Richtung und zusätzlich oder alternativ in Z-Richtung erfasst werden kann. So kann vorteilhafterweise ein redundantes Safety-System entstehen.The points at which the line is connected to other electrical elements, for example to a battery, an inverter or a drive, can be referred to as the end of the high-voltage line. The sensor units can be arranged, for example, at one end close to the battery and one close to the inverter, in order to advantageously sense the temperature of the high-voltage line at points close to the device. In addition or as an alternative, the sensor unit and the further sensor unit can be arranged on opposite sides of the high-voltage line, that is to say at radially opposite points on the casing layer. This has the advantage that the heat of the high-voltage line can be recorded in the X-direction and Y-direction and additionally or alternatively in the Z-direction. This can advantageously result in a redundant safety system.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die mindestens eine Hochvoltleitung als Gleichstromleiter ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Leitervorrichtung eine Mehrzahl von Hochvoltleitungen umfassen, wobei zum Beispiel zwei dieser Hochvoltleitungen als Gleichstromleiter ausgebildet sein können. Das hat den Vorteil, dass zum Beispiel eine Verbindung zwischen einer Batterie und einem Inverter überwacht werden kann.According to a further embodiment, the at least one high-voltage line can be designed as a direct current conductor. For example, the conductor device can include a plurality of high-voltage lines, wherein, for example, two of these high-voltage lines can be embodied as DC conductors. This has the advantage that, for example, a connection between a battery and an inverter can be monitored.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die mindestens eine Hochvoltleitung als Wechselstromleiter ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Leitervorrichtung eine Mehrzahl von Hochvoltleitungen umfassen, wobei zum Beispiel drei dieser Hochvoltleitungen als Wechselstromleiter ausgebildet sein können. Das hat den Vorteil, dass zum Beispiel eine Verbindung zwischen einem Inverter und einem elektrischen Antrieb überwacht werden kann.According to a further embodiment, the at least one high-voltage line can be designed as an AC conductor. For example, the conductor device can include a plurality of high-voltage lines, in which case, for example, three of these high-voltage lines can be designed as AC conductors. This has the advantage that, for example, a connection between an inverter and an electric drive can be monitored.

Zudem wird ein Antriebssystem zum Antreiben eines Fahrzeugs vorgestellt, wobei das Antriebssystem einen Inverter und eine Variante der zuvor vorgestellten Leitungsvorrichtung aufweist. Dabei ist die Leitungsvorrichtung ausgebildet, um den Inverter unter Verwendung zumindest einer Hochvoltleitung mit einer Batterie und zusätzlich oder alternativ mit einem elektrischen Antrieb zu verbinden. Die Verwendung einer Variante der zuvor vorgestellten Leitungsvorrichtung innerhalb des Antriebssystems hat den Vorteil, dass eine optimale Temperaturüberwachung sowohl auf AC-Seite als auch auf DC-Seite ermöglicht wird, wodurch die Lebensdauer des Gesamtsystems optimiert werden kann. Optional können die Batterie und/oder der elektrische Antrieb Teil des Antriebssystems sein.In addition, a drive system for driving a vehicle is presented, the drive system having an inverter and a variant of the previously presented line device. The line device is designed to connect the inverter to a battery and additionally or alternatively to an electric drive using at least one high-voltage line. The use of a variant of the previously presented line device within the drive system has the advantage that optimal temperature monitoring is enabled both on the AC side and on the DC side, which means that the service life of the overall system can be optimized. Optionally, the battery and/or the electric drive can be part of the drive system.

Zudem wird ein Verfahren zum Erfassen einer Temperatur einer Hochvoltleitung vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Sensierens einer Manteltemperatur einer Mantellage der Hochvoltleitung aufweist. Zudem umfasst das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens eines die Manteltemperatur repräsentierenden Temperatursignals und einen Schritt des Bestimmens einer Innentemperatur der Hochvoltleitung unter Verwendung des Temperatursignals.In addition, a method for detecting a temperature of a high-voltage line is presented, the method having a step of sensing a jacket temperature of a jacket layer of the high-voltage line. In addition, the method includes a step of providing a temperature signal representing the jacket temperature and a step of determining an internal temperature the high-voltage line using the temperature signal.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Leitungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 3 eine schematische Seitenansicht einer Leitungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 4 ein Diagramm einer Wärmeentwicklung in einer Leitungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
  • 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen einer Temperatur einer Hochvoltleitung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
The invention is explained in more detail by way of example with reference to the attached drawings. Show it:
  • 1 a block diagram of a vehicle according to an embodiment;
  • 2 a schematic cross-sectional view of a line device according to an embodiment;
  • 3 a schematic side view of a line device according to an embodiment;
  • 4 a diagram of a heat development in a line device according to an embodiment; and
  • 5 a flowchart of a method for detecting a temperature of a high-voltage line according to an embodiment.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred exemplary embodiments of the present invention, the same or similar reference symbols are used for the elements which are shown in the various figures and have a similar effect, with a repeated description of these elements being dispensed with.

1 zeigt ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Fahrzeug 100 als Elektrofahrzeug ausgebildet und umfasst ein Antriebssystem 105 zum Antreiben des Fahrzeugs 100. Das Antriebssystem 105 umfasst lediglich beispielhaft eine Batterieschnittstelle 110 zu einer Batterie 115, einen Inverter 120, eine Antriebsschnittstelle 125 zu einem elektrischen Antrieb 130 und eine Leitungsvorrichtung 140. Optional sind die Batterie 115 und/oder der elektrische Antrieb 130 von dem Antriebssystem 105 umfasst. 1 10 shows a block diagram of a vehicle 100 according to an exemplary embodiment. In this exemplary embodiment, vehicle 100 is designed as an electric vehicle and includes a drive system 105 for driving vehicle 100. Drive system 105 includes, by way of example only, a battery interface 110 to a battery 115, an inverter 120, a drive interface 125 to an electric drive 130, and a line device 140. Optionally, the battery 115 and/or the electric drive 130 are included in the drive system 105.

In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Leitungsvorrichtung 140 lediglich beispielhaft eine AC-Verkabelung 145 zum Verbinden des Inverters 120 mit der Antriebsschnittstelle 125, wobei die AC-Verkabelung 145 eine Hochvoltleitung 150 sowie beispielhaft eine zweite Hochvoltleitung 152 und eine dritte Hochvoltleitung 153 aufweist, die jeweils beispielhaft als Wechselstromleiter ausgebildet sind. Zusätzlich oder alternativ umfasst die Leitungsvorrichtung 140 in einem Ausführungsbeispiel eine DC-Verkabelung 155 mit beispielhaft einer vierten Hochvoltleitung 156 und einer fünften Hochvoltleitung 157 zum Verbinden der Batterieschnittstelle 110 mit dem Inverter 120, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die vierte und die fünfte Hochvoltleitung 156, 157 als Gleichstromleiter ausgebildet sind.In one exemplary embodiment, line device 140 includes, merely by way of example, AC cabling 145 for connecting inverter 120 to drive interface 125, with AC cabling 145 having a high-voltage line 150 and, by way of example, a second high-voltage line 152 and a third high-voltage line 153, each of which is AC conductors are formed. Additionally or alternatively, the line device 140 in one embodiment includes a DC cabling 155 with, for example, a fourth high-voltage line 156 and a fifth high-voltage line 157 for connecting the battery interface 110 to the inverter 120, wherein in this embodiment the fourth and fifth high-voltage lines 156, 157 as DC conductors are formed.

An zumindest einer, einigen oder an allen der Hochvoltleitungen 150, 152, 153, 156, 157 ist jeweils zumindest eine Sensoreinheit 160 zum Sensieren einer Manteltemperatur der jeweiligen der Hochvoltleitungen 150, 152, 153, 156, 157 angeordnet. Zur besseren Übersicht ist in der hier gezeigten Darstellung nur die Sensoreinheit 160 an der Hochvoltleitung 150 abgebildet. Lediglich beispielhaft ist die Sensoreinheit 160 ringförmig ausgeformt und um die beispielsweise als Kabel ausgeführte Hochvoltleitung 150 herum befestigt. Alternativ ist die Sensoreinheit 160 auf eine andere Weise kraft-, form- oder stoffschlüssig an der Hochvoltleitung 150 befestigt.At least one, some or all of the high-voltage lines 150, 152, 153, 156, 157 have at least one sensor unit 160 for sensing a jacket temperature of the respective high-voltage lines 150, 152, 153, 156, 157. For a better overview, only the sensor unit 160 on the high-voltage line 150 is shown in the representation shown here. Sensor unit 160 is ring-shaped, purely by way of example, and is fastened around high-voltage line 150, which is embodied as a cable, for example. Alternatively, the sensor unit 160 is attached to the high-voltage line 150 in a different manner in a non-positive, positive or material manner.

Die Sensoreinheit 160 ist ausgebildet, um ein die sensierte Manteltemperatur repräsentierendes Temperatursignal 165 bereitzustellen. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Temperatursignal 165 an eine Auswerteeinrichtung 170 der Leitervorrichtung 140 bereitstellbar, wobei die Auswerteeinrichtung 170 lediglich beispielhaft ausgebildet ist, um unter Verwendung des Temperatursignals 165 eine Innentemperatur der Hochvoltleitung 150 zu bestimmen. Beispielsweise ist die Auswerteeinrichtung 170 ausgebildet, um unter Verwendung eines zeitlichen Verlaufs der von dem Temperatursignal 165 angezeigten Temperaturwerte an dem Mantel der Hochvoltleitung 150 und einem Modell der Hochvoltleitung 150 die Innentemperatur der Hochvoltleitung 150 zu bestimmen. Weiterhin ist die Auswerteeinrichtung 170 optional ausgebildet, um unter Verwendung eines Werts der Innentemperatur ein Reguliersignal 175 zum Regulieren eines Stromflusses in der Hochvoltleitung 150 bereitzustellen. Beispielsweise wird das Reguliersignal 175 von einer Steuereinrichtung des Inverters 120 verwendet, um eine Größe des an den elektrischen Antrieb 130 bereitgestellten Wechselstrom zu regulieren. Dadurch kann beispielsweise eine Stromstärke des durch die Hochvoltleitung 150 fließenden Stroms reduziert werden, wenn die Innentemperatur der Hochvoltleitung 150 zu hoch ist, um einen sicheren Betrieb des Antriebssystems 105 dauerhaft zu gewährleisten.Sensor unit 160 is designed to provide a temperature signal 165 representing the sensed jacket temperature. In this exemplary embodiment, the temperature signal 165 can be provided to an evaluation device 170 of the conductor device 140 , the evaluation device 170 being designed only by way of example to determine an internal temperature of the high-voltage line 150 using the temperature signal 165 . For example, evaluation device 170 is designed to determine the internal temperature of high-voltage line 150 using a time profile of the temperature values displayed by temperature signal 165 on the jacket of high-voltage line 150 and a model of high-voltage line 150 . Furthermore, the evaluation device 170 is optionally designed to provide a regulation signal 175 for regulating a current flow in the high-voltage line 150 using a value of the internal temperature. For example, the regulation signal 175 is used by a controller of the inverter 120 to regulate a magnitude of the alternating current provided to the electric drive 130 . As a result, for example, an amperage of the current flowing through high-voltage line 150 can be reduced when the internal temperature of high-voltage line 150 is too high in order to ensure safe operation of drive system 105 over the long term.

2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Leitungsvorrichtung 140 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Leitungsvorrichtung 140 entspricht oder ähnelt der in der vorangegangenen Figur beschriebenen Leitungsvorrichtung. 2 14 shows a schematic cross-sectional illustration of a conduction device 140 according to an embodiment. The conduit device 140 shown here corresponds or is similar to the conduit device described in the previous figure.

Die Leitungsvorrichtung 140 umfasst zumindest die Hochvoltleitung 150, die eine auch als Kern bezeichnete Leitereinheit 200 zum Leiten von elektrischem Strom, eine Isolationslage 205 zum Isolieren der Leitereinheit 200, eine Schirmlage 210 zum elektromagnetischen Abschirmen der Leitereinheit 200 und eine Mantellage 215 zum Schutz der Hochvoltleitung 150 vor äußeren Einflüssen aufweist. Entsprechend bekannter Hochvoltleitungen umgibt die Isolationslage 205 die Leitereinheit 200 ringförmig, die Schirmlage 210 die Isolationslage 205 ringförmig und die Mantellage 215 die Schirmlage 210 ringförmig. Zudem ist an der Mantellage 215 der Hochvoltleitung 150 eine Sensoreinheit 160 angeordnet, die ausgebildet ist, um eine Manteltemperatur der Mantellage 215 zu sensieren. Dabei ist die Sensoreinheit 160 ausgebildet, um ein die sensierte Manteltemperatur repräsentierendes Temperatursignal 165 bereitzustellen.The line device 140 comprises at least the high-voltage line 150, a conductor unit 200, also referred to as a core, for conducting electrical current, an insulating layer 205 for insulating the conductor unit 200, a shielding layer 210 for electromagnetically shielding the conductor unit 200, and a jacket layer 215 for protecting the high-voltage line 150 against external influences. According to known high-voltage lines surrounds the Insulation layer 205, the conductor unit 200 ring-shaped, the shielding layer 210, the insulation layer 205 ring-shaped and the jacket layer 215, the shielding layer 210 ring-shaped. In addition, a sensor unit 160 is arranged on the jacket layer 215 of the high-voltage line 150 and is designed to sense a jacket temperature of the jacket layer 215 . In this case, the sensor unit 160 is designed to provide a temperature signal 165 representing the sensed jacket temperature.

In einem Ausführungsbeispiel weist die Leitungsvorrichtung 140 eine zweite Hochvoltleitung 152 und optional eine dritte Hochvoltleitung 153 auf, die gleich der Hochvoltleitung 150 ausgebildet sind und lediglich beispielhaft eine zweite Sensoreinheit 230 zum Sensieren einer zweiten Manteltemperatur der zweiten Hochvoltleitung 152 sowie eine dritte Sensoreinheit 235 zum Sensieren einer dritten Manteltemperatur der dritten Hochvoltleitung 153 aufweisen. Dabei sind die Sensoreinheit 160, die zweite Sensoreinheit 230 und die dritte Sensoreinheit 235 lediglich beispielhaft ausgebildet, um die Manteltemperatur der jeweiligen Hochvoltleitungen 150, 152, 153 repräsentierende Temperatursignal drahtlos zu übertragen.In one exemplary embodiment, line device 140 has a second high-voltage line 152 and optionally a third high-voltage line 153, which are designed in the same way as high-voltage line 150 and, merely by way of example, have a second sensor unit 230 for sensing a second jacket temperature of second high-voltage line 152 and a third sensor unit 235 for sensing a have the third jacket temperature of the third high-voltage line 153 . In this case, the sensor unit 160, the second sensor unit 230 and the third sensor unit 235 are designed, merely by way of example, to wirelessly transmit the temperature signal representing the jacket temperature of the respective high-voltage lines 150, 152, 153.

In einem Ausführungsbeispiel wird das Temperatursignal 165 der Sensoreinheit 160 und optional entsprechende Temperatursignale der zweiten Sensoreinheit 230 und der dritten Sensoreinheit 235 an eine Auswerteeinrichtung 170 der Leitervorrichtung 140 übertragen. Beispielhaft umfasst die Auswerteeinrichtung 170 eine Berechnungseinheit 237, die ausgebildet ist, um unter Verwendung des Temperatursignals 165 eine Innentemperatur der Hochvoltleitung 150 zu bestimmen. Lediglich beispielhaft ist als Innentemperatur in diesem Ausführungsbeispiel eine Isolierungstemperatur TIsolierung_Innen der Isolationslage 205, kurz TI, und eine Schirmtemperatur TSchirm der Schirmlage 210, kurz Ts, und eine Leitertemperatur TLeiter der Leitereinheit 200, kurz TL, bestimmbar, da eine Wärmeausbreitung innerhalb der Hochvoltleitung 150 radial von der Leitereinheit 200 zu der Mantellage 215 stattfindet. Die bestimmten Temperaturwerte sind beispielhaft zum Regulieren eines Stromflusses verwendbar, wie in der vorangegangenen Figur beschrieben. Zudem sind die bestimmten Temperaturen TI, TS, TL in diesem Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines thermischen Ersatzschaltbildes sowie lediglich beispielhaft Differenzialgleichungen eins thermischen Modells abgleichbar, die in diesem Ausführungsbeispiel in einer Speichereinheit 238 der Auswerteeirichtung 170 hinterlegt sind.In one embodiment, the temperature signal 165 of the sensor unit 160 and optionally corresponding temperature signals of the second sensor unit 230 and the third sensor unit 235 are transmitted to an evaluation device 170 of the conductor device 140 . By way of example, evaluation device 170 includes a calculation unit 237 that is designed to determine an internal temperature of high-voltage line 150 using temperature signal 165 . Merely as an example, the internal temperature in this exemplary embodiment can be determined as an insulation temperature T insulation_internal of the insulation layer 205, or T I for short, and a shielding temperature T shield of the shielding layer 210, or Ts for short, and a conductor temperature T conductor of the conductor unit 200, or T L for short, since heat propagation within the high-voltage line 150 takes place radially from the conductor unit 200 to the cladding layer 215. The determined temperature values can be used, for example, to regulate a current flow, as described in the previous figure. In addition, the determined temperatures T I , T S , T L can be adjusted in this exemplary embodiment using a thermal equivalent circuit diagram and differential equations of a thermal model, which are merely exemplary, which are stored in a memory unit 238 of the evaluation device 170 in this exemplary embodiment.

In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Temperatursignal 165 oder können die Temperatursignale auch zusätzlich oder alternativ mittels eines Lichtwellenleiters und zusätzlich oder alternativ mittels Polymerfasern übertragen werden und die Auswerteeinrichtung kann ausgebildet sein, um beispielsweise ausschließlich eine Temperatur der Isolationslage oder eine Temperatur der Schirmlage oder eine Temperatur der Leitereinheit zu bestimmen.In another exemplary embodiment, the temperature signal 165 or the temperature signals can also be transmitted additionally or alternatively by means of an optical waveguide and additionally or alternatively by means of polymer fibers, and the evaluation device can be designed, for example, to only measure a temperature of the insulation layer or a temperature of the shielding layer or a temperature of the to determine the head unit.

Weiterhin umfasst die Leitervorrichtung 140 in einem Ausführungsbeispiel eine weitere Sensoreinheit 240 zum Sensieren der Manteltemperatur der Hochvoltleitung 150. Dabei ist die weitere Sensoreinheit 240 beispielhaft an der Mantellage angeordnet und ausgebildet, um ein die sensierte Manteltemperatur repräsentierendes weiteres Temperatursignal 245 bereitzustellen. Lediglich beispielhaft sind die Sensoreinheit 160 und die weitere Sensoreinheit 240 im hier gezeigten Ausführungsbeispiel an gegenüberliegenden Seiten der Hochvoltleitung 150 angeordnet. Dieses thermische Sensorchip-Set ist beispielhaft ausgebildet, um die Temperaturen am äußeren HV-Leitungsmantel jeder Leitung im DC oder AC Kreis zu erfassen und die Temperaturwerte an eine zentrale Verarbeitungseinheit, das heißt an die Auswerteeinrichtung 170 zu senden. Da sich die Wärme in HV-Leitungen radial ausbreitet (∂x/∂t+ ∂y/∂t + ∂z/∂t), ist es sinnvoll, die Temperatur in zwei von drei Dimensionen zu erfassen. Die als Einzelleitungen ausgeführten Hochvoltleitungen 150, 152, 153 sind in einem Ausführungsbeispiel mit je zwei Sensoren für die Erfassung der Wärme in x-Richtung und y-Richtung oder z-Richtung ausgerüstet. So entsteht ein redundantes Safety-System. Mit anderen Worten sind beispielsweise die Sensoreinheiten 160, 240 an der Hochvoltleitung 150 in z-Richtung versetzt zueinander angeordnet, also versetzt in Bezug auf eine Längsausdehnung der Hochvoltleitung 150 und/oder in x-, oder y-Richtung versetzt angeordnet, also auf unterschiedlichen Seiten der Hochvoltleitung 150.In one exemplary embodiment, conductor device 140 also includes a further sensor unit 240 for sensing the jacket temperature of high-voltage line 150. Here, further sensor unit 240 is arranged on the jacket layer, for example, and is designed to provide a further temperature signal 245 representing the jacket temperature sensed. The sensor unit 160 and the further sensor unit 240 in the exemplary embodiment shown here are arranged on opposite sides of the high-voltage line 150 purely by way of example. This thermal sensor chip set is designed, for example, to record the temperatures on the outer HV cable jacket of each cable in the DC or AC circuit and to send the temperature values to a central processing unit, ie to the evaluation device 170 . Because heat spreads radially in HV lines (∂x/∂t+ ∂y/∂t + ∂z/∂t), it makes sense to measure temperature in two out of three dimensions. In one exemplary embodiment, the high-voltage lines 150, 152, 153 designed as individual lines are each equipped with two sensors for detecting the heat in the x-direction and y-direction or z-direction. This creates a redundant safety system. In other words, for example, sensor units 160, 240 on high-voltage line 150 are offset from one another in the z direction, i.e. offset in relation to a longitudinal extent of high-voltage line 150 and/or offset in the x or y direction, i.e. on different sides the high-voltage line 150.

3 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Leitungsvorrichtung 140 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Leitungsvorrichtung 140 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren beschriebenen Leitungsvorrichtung und umfasst lediglich beispielhaft eine AC-Verkabelung 155 und eine DC-Verkabelung 145. In diesem Ausführungsbeispiel sind sowohl an den Hochvoltleitungen 156, 157 der AC-Verkabelung 155 als auch an den Hochvoltleitungen 150, 152, 153 der DC-Verkabelung jeweils eine Sensoreinheit 160 und eine weitere Sensoreinheit 240 angeordnet. In einem Ausführungsbeispiel sind die Sensoreinheit 160 und die weitere Sensoreinheit 240 an gegenüberliegenden Enden der Hochvoltleitungen 150, 152, 153, 156, 157 angeordnet. 3 shows a schematic side view of a conduit device 140 according to an embodiment. The line device 140 shown here corresponds to or is similar to the line device described in the previous figures and includes, by way of example, AC cabling 155 and DC cabling 145 A sensor unit 160 and a further sensor unit 240 are arranged on each of the high-voltage lines 150, 152, 153 of the DC cabling. In one exemplary embodiment, the sensor unit 160 and the further sensor unit 240 are arranged at opposite ends of the high-voltage lines 150, 152, 153, 156, 157.

4 zeigt ein Diagramm 400 einer Wärmeentwicklung in einer Leitungsvorrichtung 140 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Leitungsvorrichtung 140 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren beschriebenen Leitungsvorrichtung. In dem hier gezeigten Diagramm 400 ist beispielhaft die Manteltemperatur TMantel der Mantellage 215 der Hochvoltleitung 150, kurz TM, dargestellt, die auch als Oberflächentemperatur bezeichnet werden kann und die von der Sensoreinheit 160 erfassbar und unter Verwendung des Temperatursignals 165 beispielhaft an die Auswerteeinrichtung 170 bereitstellbar ist. Die Auswerteeinrichtung 170 ist in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um die Innentemperatur unter Verwendung mindestens eines hinterlegten Parameters der Hochvoltleitung 150 zu bestimmen. Hierfür sind lediglich beispielhaft die Geometrie und Materialdaten der Leitung gespeichert. Unter Verwendung dieser Parameter und des Temperatursignals 165 sind in diesem Ausführungsbeispiel eine Leitertemperatur TL der Leitereinheit 200 sowie eine Schirmtemperatur Ts der Schirmlage 210 als Innentemperatur der Hochvoltleitung 150 bestimmbar. Lediglich beispielhaft ist die Auswerteeinrichtung 170 ausgebildet, um die Temperaturwerte der sensierten Manteltemperatur TM und der bestimmten Innentemperatur mit gespeicherten Vergleichswerten abzugleichen. Dabei sind beispielhaft unter Verwendung eines thermischen Ersatzschaltbilds, die folgende Temperaturen rekursiv berechenbar: Leitertemperatur TL, Isolierungstemperatur der Isolationslage, Schirmtemperatur Ts und die Manteltemperatur TM. Bei Erreichen einer erfassten Höchsttemperatur von lediglich beispielhaft 127 Grad Celsius der Manteltemperatur TM und damit einer bestimmten Leitertemperatur TL von beispielhaft 127 Grad Celsius, ist der Stromfluss in der Hochvoltleitung 150 in diesem Ausführungsbeispiel mittels der Auswerteeinrichtung 170 regulierbar, um die Temperatur zu senken. 4 shows a diagram 400 of heat development in a conduction device 140 according to an embodiment. The lei shown here ducting device 140 corresponds or is similar to the ducting device described in the previous figures. In the diagram 400 shown here, the jacket temperature T jacket of the jacket layer 215 of the high-voltage line 150, T M for short, is shown as an example, which can also be referred to as the surface temperature and can be detected by the sensor unit 160 and using the temperature signal 165, for example, to the evaluation device 170 is deployable. In this exemplary embodiment, evaluation device 170 is designed to determine the internal temperature using at least one stored parameter of high-voltage line 150 . The geometry and material data of the line are only stored as an example for this purpose. In this exemplary embodiment, a conductor temperature T L of the conductor unit 200 and a shield temperature Ts of the shield layer 210 can be determined as the internal temperature of the high-voltage line 150 using these parameters and the temperature signal 165 . By way of example only, the evaluation device 170 is designed to compare the temperature values of the sensed jacket temperature T M and the determined internal temperature with stored comparison values. By way of example, using a thermal equivalent circuit diagram, the following temperatures can be calculated recursively: conductor temperature T L , insulation temperature of the insulation layer, shielding temperature Ts and the jacket temperature T M . When a recorded maximum temperature of 127 degrees Celsius, for example, of the jacket temperature T M is reached and thus a specific conductor temperature T L of 127 degrees Celsius, for example, the current flow in the high-voltage line 150 can be regulated in this exemplary embodiment by means of the evaluation device 170 in order to reduce the temperature.

5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 zum Erfassen einer Temperatur einer Hochvoltleitung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 500 umfasst einen Schritt 505 des Sensierens einer Manteltemperatur einer Mantellage der Hochvoltleitung. Zudem umfasst das Verfahren 500 einen Schritt 510 des Bereitstellens eines die Manteltemperatur repräsentierenden Temperatursignals und einen Schritt 515 des Bestimmens einer Innentemperatur der Hochvoltleitung unter Verwendung des Temperatursignals. 5 shows a flowchart of a method 500 for detecting a temperature of a high-voltage line according to an embodiment. The method 500 includes a step 505 of sensing a jacket temperature of a jacket layer of the high-voltage line. In addition, the method 500 includes a step 510 of providing a temperature signal representing the jacket temperature and a step 515 of determining an internal temperature of the high-voltage line using the temperature signal.

BezugszeichenlisteReference List

100100
Fahrzeugvehicle
105105
Antriebssystemdrive system
110110
Batterieschnittstellebattery interface
115115
Batteriebattery
120120
Inverterinverters
125125
Antriebsschnittstelledrive interface
130130
Antriebdrive
140140
Leitungsvorrichtungconduction device
145145
DC-VerkabelungDC wiring
150150
Hochvoltleitunghigh-voltage line
152152
zweite Hochvoltleitungsecond high-voltage line
153153
dritte Hochvoltleitungthird high-voltage line
155155
AC-VerkabelungAC wiring
156156
vierte Hochvoltleitungfourth high-voltage line
157157
fünfte Hochvoltleitungfifth high-voltage line
160160
Sensoreinheitsensor unit
165165
Temperatursignaltemperature signal
170170
Auswerteeinrichtungevaluation device
175175
Reguliersignal control signal
200200
Leitereinheitleader unit
205205
Isolationslageisolation layer
210210
Schirmlageshield layer
215215
Mantellagejacket layer
230230
zweite Sensoreinheitsecond sensor unit
235235
dritte Sensoreinheitthird sensor unit
237237
Berechnungseinheitcalculation unit
238238
Speichereinheitstorage unit
240240
weitere Sensoreinheitadditional sensor unit
245245
weiteres Temperatursignalanother temperature signal
400400
Diagramm diagram
500500
Verfahren zum Erfassen einer Temperatur einer HochvoltleitungMethod for detecting a temperature of a high-voltage line
505505
Schritt des Sensierensstep of sensing
510510
Schritt des Bereitstellensstep of providing
515515
Schritt des Bestimmens step of determining
xx
x-Richtungx direction
yy
y-Richtungy direction
ze.g
z-Richtungz direction
TIti
Isolierungstemperaturinsulation temperature
TLtsp
Leitertemperaturconductor temperature
TSTS
Schirmtemperaturscreen temperature
TMTM
Manteltemperaturjacket temperature

Claims (10)

Leitungsvorrichtung (140) zum Leiten von elektrischem Strom, wobei die Leitungsvorrichtung (140) folgende Merkmale aufweist: mindestens eine Hochvoltleitung (150), die eine Leitereinheit (200) zum Leiten von elektrischem Strom, eine Isolationslage (205) zum Isolieren der Leitereinheit (200), eine Schirmlage (210) zum elektromagnetischen Abschirmen der Leitereinheit (200) und eine Mantellage (215) zum Schutz der Hochvoltleitung (150) vor äußeren Einflüssen aufweist; und mindestens eine an der Mantellage (215) angeordnete Sensoreinheit (160) zum Sensieren einer Manteltemperatur (TM) der Mantellage (215), wobei die Sensoreinheit (160) ausgebildet ist, um ein die sensierte Manteltemperatur (TM) repräsentierendes Temperatursignal (165) bereitzustellen, wobei die Sensoreinheit (160) ausgebildet ist, um das Temperatursignal (165) drahtlos zu übertragen, mit einer weiteren Sensoreinheit (240) zum Sensieren der Manteltemperatur (TMantel), wobei die weitere Sensoreinheit (240) an der Mantellage (215) angeordnet und ausgebildet ist, um ein die sensierte Manteltemperatur repräsentierendes weiteres Temperatursignal (245) bereitzustellen, wobei die Sensoreinheit und die weitere Sensoreinheit in Bezug auf einen Querschnitt der Hochvoltleitung an gegenüberliegenden Seiten der Hochvoltleitung angeordnet sind.Conducting device (140) for conducting electric current, the conducting device (140) having the following features: at least one high-voltage line (150), which has a conductor unit (200) for conducting electric current, an insulation layer (205) for insulating the conductor unit (200), a shielding layer (210) for electromagnetic shielding of the conductor unit (200) and a jacket layer (215 ) for protecting the high-voltage line (150) from external influences; and at least one sensor unit (160) arranged on the casing layer (215) for sensing a casing temperature (T M ) of the casing layer (215), wherein the sensor unit (160) is designed to generate a temperature signal (165 ), wherein the sensor unit (160) is designed to transmit the temperature signal (165) wirelessly, with a further sensor unit (240) for sensing the jacket temperature (T jacket ), wherein the further sensor unit (240) on the jacket layer (215 ) is arranged and designed to provide a further temperature signal (245) representing the sensed jacket temperature, the sensor unit and the further sensor unit being arranged on opposite sides of the high-voltage line with respect to a cross section of the high-voltage line. Leitungsvorrichtung (140) gemäß Anspruch 1, mit einer Auswerteeinrichtung (170), die ausgebildet ist, um unter Verwendung des Temperatursignals (165) eine Innentemperatur der Hochvoltleitung (150) zu bestimmen.Line device (140) according to claim 1 , With an evaluation device (170) which is designed to use the temperature signal (165) to determine an internal temperature of the high-voltage line (150). Leitungsvorrichtung (140) gemäß Anspruch 2, wobei die Auswerteeinrichtung (170) ausgebildet ist, um als die Innentemperatur eine Isolierungstemperatur (TI) der Isolationslage (205) und/oder eine Schirmtemperatur (Ts) der Schirmlage (210) und/oder eine Leitertemperatur (TL) der Leitereinheit (200) zu bestimmen.Line device (140) according to claim 2 , wherein the evaluation device (170) is designed to measure an insulation temperature (T I ) of the insulation layer (205) and/or a shielding temperature (Ts) of the shielding layer (210) and/or a conductor temperature (T L ) of the conductor unit ( 200) to determine. Leitungsvorrichtung (140) gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Auswerteeinrichtung (170) ausgebildet ist, um unter Verwendung der Innentemperatur ein Reguliersignal (175) zum Regulieren eines Stromflusses in der Hochvoltleitung (150) bereitzustellen.Line device (140) according to any one of claims 2 or 3 , wherein the evaluation device (170) is designed to provide a regulating signal (175) for regulating a current flow in the high-voltage line (150) using the internal temperature. Leitungsvorrichtung (140) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Auswerteeinrichtung (170) ausgebildet ist, um die Innentemperatur unter Verwendung mindestens eines hinterlegten Parameters der Hochvoltleitung (150) zu bestimmen.Line device (140) according to any one of claims 2 until 4 , wherein the evaluation device (170) is designed to determine the internal temperature using at least one stored parameter of the high-voltage line (150). Leitungsvorrichtung (140) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Auswerteeinrichtung (170) ausgebildet ist, um einen Temperaturwert der sensierten Manteltemperatur (TM) und/oder der bestimmten Innentemperatur mit einem gespeicherten Vergleichswert abzugleichen.Line device (140) according to any one of claims 2 until 5 , wherein the evaluation device (170) is designed to compare a temperature value of the sensed jacket temperature (T M ) and/or the determined internal temperature with a stored comparison value. Leitungsvorrichtung (140) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Sensoreinheit (160) und die weitere Sensoreinheit (160) an gegenüberliegenden Enden angeordnet sind.Conduit device (140) according to any one of the preceding claims, wherein the sensor unit (160) and the further sensor unit (160) are arranged at opposite ends. Leitungsvorrichtung (140) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die mindestens eine Hochvoltleitung (150) als Gleichstromleiter ausgebildet ist.Line device (140) according to one of the preceding claims, wherein the at least one high-voltage line (150) is designed as a DC conductor. Leitungsvorrichtung (140) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die mindestens eine Hochvoltleitung (150) als Wechselstromleiter ausgebildet ist.Line device (140) according to one of the preceding claims, wherein the at least one high-voltage line (150) is designed as an AC conductor. Antriebssystem (105) zum Antreiben eines Fahrzeugs (100), wobei das Antriebssystem (105) einen Inverter (120) und eine Leitungsvorrichtung (140) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche zum Verbinden des Inverters (120) mit einer einer Batterie (115) und/oder zum Verbinden des Inverters (120) mit einem elektrischen Antrieb (130) umfasst.Drive system (105) for driving a vehicle (100), wherein the drive system (105) has an inverter (120) and a line device (140) according to any one of the preceding claims for connecting the inverter (120) to a battery (115) and/or or for connecting the inverter (120) to an electric drive (130).
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