EP4580912A1 - Stromleitungsanordnung und kraftfahrzeug - Google Patents

Stromleitungsanordnung und kraftfahrzeug

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Publication number
EP4580912A1
EP4580912A1 EP23736060.7A EP23736060A EP4580912A1 EP 4580912 A1 EP4580912 A1 EP 4580912A1 EP 23736060 A EP23736060 A EP 23736060A EP 4580912 A1 EP4580912 A1 EP 4580912A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
direct current
storage device
energy storage
power line
line arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23736060.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Benedikt Fella
Markus Vock
Christian Maier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP4580912A1 publication Critical patent/EP4580912A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/0207—Wire harnesses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/0207—Wire harnesses
    • B60R16/0215—Protecting, fastening and routing means therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/08—Flat or ribbon cables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2410/00—Constructional features of vehicle sub-units
    • B60Y2410/115—Electric wiring; Electric connectors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the present disclosure relates to a power line arrangement for conducting electrical current from a charging socket of a motor vehicle to an energy storage device of the motor vehicle.
  • the disclosure also concerns a motor vehicle.
  • a central component of an electric vehicle is the charging chain or charging unit, which leads from an energy storage device via a power line arrangement to a charging socket.
  • a charging station external to the vehicle can be connected to the charging socket in order to charge the energy storage device.
  • the charging unit includes the power line arrangement and a charging connection or an interface for connecting the power line arrangement to the charging socket and an interface to the energy storage device.
  • the power line arrangement or cable line runs between the energy storage device and the charging socket.
  • This loading unit is typically a coherent component.
  • the motor vehicle can typically be charged with either an alternating current (AC) or a direct current (DC) via an alternating current (AC) and a direct current (DC) cable harness.
  • AC alternating current
  • DC direct current
  • the DC cable harness typically consists of two round copper conductors.
  • one of the round conductors When transporting electricity, one of the round conductors is positively charged and one is negatively charged.
  • Copper is suitable for round conductors because, in addition to the basic requirement of current-carrying capacity, it is mechanically flexible and can therefore compensate for tolerances in the arrangement of the charging unit or the charging socket and the energy storage device.
  • copper has a comparatively high heat input with direct currents. Copper is comparatively expensive and has a comparatively high mass.
  • WO 2016/020512 A1 discloses a vehicle with a storage device for electrical energy that can be recharged using a charging cable and an external power supply and with a body that has at least one body opening that can be closed by a body flap, a charging cable being provided that is electrically conductive to the storage device is connected or connectable and which runs at least partially inside the body, is characterized in that the body opening is a luggage compartment opening or a door opening and the body flap is a luggage compartment flap or a door of the vehicle; that the charging cable is designed as a flexible ribbon cable or has at least one flexible ribbon cable section; that the flexible ribbon cable or the at least one flexible ribbon cable section can be passed through a body gap present between an edge of the body opening and the body flap and that the ribbon cable or the at least one flexible ribbon cable section has current-carrying conductors arranged next to one another, which are designed as flat, ribbon-shaped conductors and the are surrounded by a common, electrically insulating shell.
  • the power line arrangement comprises one or more intermediate pieces for electrically connecting the direct current line and/or the alternating current line to the charging socket and the energy storage device.
  • Each of the intermediate pieces causes contact resistance and can contribute to contact difficulties and/or corrosion.
  • the power line arrangement is thus arranged between the charging socket and the energy storage device within the motor vehicle.
  • the power line arrangement includes the DC line and the AC line to enable combined charging. This allows both a direct current and an alternating current charging method to be implemented for charging the energy storage device.
  • a motor vehicle is also provided.
  • the motor vehicle includes a charging socket, an energy storage device and the power line arrangement described above.
  • the motor vehicle can be a passenger car, in particular an automobile.
  • the motor vehicle can be an electrically powered motor vehicle.
  • the motor vehicle can have an electric drive that can be supplied with electrical energy from the energy storage device in order to convert electrical energy into kinetic energy.
  • the optionally automated motor vehicle can be designed to at least partially and/or at least temporarily take over longitudinal guidance and/or transverse guidance during automated driving of the motor vehicle. Automated driving can be carried out in such a way that the movement of the motor vehicle is (largely) autonomous.
  • the automated driving can be controlled at least partially and/or temporarily by the data processing device.
  • the motor vehicle can be a motor vehicle with autonomy levels 0 to 5.
  • FIG. 1 schematically shows a motor vehicle according to an embodiment of the disclosure
  • FIG. 2 shows a perspective view of a power line arrangement according to an aspect of the disclosure
  • FIG. 4 shows schematically a screw connection of a current conductor arrangement according to one aspect of the disclosure.
  • Figure 1 shows schematically a motor vehicle 100 according to an embodiment of the disclosure.
  • the motor vehicle 100 includes a charging socket 160, an energy storage device 150 and a power line arrangement 10.
  • the charging socket 160 is set up to establish an electrical connection between the motor vehicle 100 and a charging station 200 external to the vehicle.
  • the motor vehicle 100 or its energy storage device 150 can be supplied with an electrical current and charged.
  • the charging socket 160 is connected to the energy storage device 150 for conducting electrical current via the power line arrangement 10.
  • the power line arrangement 10 is designed to conduct electrical current from the charging socket 160 to the energy storage device 150.
  • the alternating current line 30 has several individual alternating current lines 31 (only one individual alternating current line 31 is illustrated for the sake of clarity).
  • the power line arrangement 10 is also described with reference to Figures 2 to 4.
  • FIG 2 shows a perspective view of a power line arrangement 10 according to one aspect of the disclosure.
  • the power line arrangement 10 is a power line arrangement 10 for a motor vehicle 10. Such a motor vehicle 10 described with reference to Figure 1.
  • Figure 2 is described with reference to Figure 1 and its description.
  • the alternating current line 30 comprises the plurality of individual alternating current lines 31 arranged in a casing 38 and electrically insulated from one another.
  • the individual alternating current lines 31 are made of copper, for example, and each have a round cross section.
  • the casing 38 is electrically insulating and made, for example, from a plastic.
  • the power line arrangement 10 has an AC plug connection 33 which can be connected to the AC line 30.
  • the AC plug connection 33 is designed to connect the power line arrangement 10 to the AC interface 160.
  • the AC connector 33 has a plug and an associated socket (not shown).
  • the power line arrangement 10 has a further AC plug connection 33, which is designed to connect the power line arrangement 10 to the energy storage device 150. This means that the energy storage device 150 can be electrically connected to the charging socket 160 for transmitting an alternating current AC via the AC plug connection 33 and the AC line 30.
  • the direct current line 20 is set up to be fastened in an electrically conductive manner to the direct current interface 120 by a screw connection 24 having a plurality of screws 23.
  • a screw connection 24 is described in detail with reference to FIG.
  • the energy storage device 150 can be electrically connected to the charging socket 160 for transmitting a direct current DC via the screw connections 24 and the direct current line 20.
  • the direct current line 20 is described in more detail with reference to FIG.
  • the power line arrangement 10 has a mass 40 for connecting to the motor vehicle 100.
  • Figure 3 shows schematically cross sections of a direct current line 20 of a current conductor arrangement 10 according to one aspect of the disclosure.
  • Figure 3 shows the current conductor arrangement 10 described with reference to Figures 1 and 2.
  • Figure 3 is described with reference to Figures 1 and 2 and their descriptions.
  • Figure 3 shows four different embodiments of the direct current line 20 ( Figures 3 (A), 3 (B), 3 (C) and 3 (D)).
  • the direct current line 20 has two individual direct current lines 21, 22 for conducting a direct current DC.
  • Each of the individual direct current lines 21, 22 has an aluminum profile 25 as an electrical conductor for conducting the direct current DC.
  • the aluminum profiles 25 are flat profiles 26. That is, each of the aluminum profiles 25 has two main directions of expansion, here horizontal and into the plane of the drawing, and a further direction of expansion, here vertical. The expansion of the aluminum profiles 25 is greater in the main expansion directions than in the further expansion direction.
  • the aluminum profiles 25 can be produced, for example, by rolling and forming.
  • the aluminum profiles 25 of the individual direct current lines 21, 22 are arranged parallel to one another.
  • the respective main directions of expansion of the aluminum profiles 25 define a plane in which the aluminum profiles 25 each have a most extensive area.
  • the aluminum profiles 25 of the individual direct current lines 21, 22 are arranged in such a way that their largest surfaces are parallel to one another.
  • the direct current line 20 has insulation 28.
  • the insulation 28 is arranged around the individual direct current lines 21, 22 and between the individual direct current lines 21, 22.
  • the insulation 28 is electrically insulating and made, for example, from a plastic.
  • Figure 3 (B) is described in terms of the differences from Figure 3 (A).
  • the direct current line 20 has insulation 28.
  • the insulation 28 is arranged around the individual direct current lines 21, 22.
  • An air gap is arranged between the insulation 28 of the individual direct current lines 21, 22. The air gap can achieve improved heat dissipation from the individual direct current lines 21, 22 into an environment.
  • Figure 3 (C) is described in terms of the differences from Figure 3 (A).
  • the direct current line 20 has a heat storage paste 27 arranged between the individual direct current lines 21, 22.
  • the heat storage paste 27 has a high heat capacity compared to aluminum and is designed to absorb heat generated in the direct current line 20 during a charging process. This means that the temperature of the direct current line 20 rises less, which can be helpful for charging.
  • the heat storage paste 27 has a pasty consistency. This allows the heat storage paste 27 to be effectively arranged on the possibly curved contour (see FIG. 2) of the direct current line 20.
  • the heat storage paste 27 contacts the direct current individual lines 21, 22 on one of their largest surfaces in order to enable effective transport of heat from the respective direct current individual lines 21, 22 to the heat storage paste 27.
  • the heat storage paste 27 is electrically insulating and thus forms electrical insulation between the individual direct current lines 21, 22.
  • Figure 3 (D) is described in terms of the differences from Figure 3 (C).
  • the casing 28 is arranged to envelop the heat storage paste 27.
  • the heat storage paste 27 has no direct electrical contact with the individual direct current lines 21, 22. This means that an electrically conductive heat storage paste 27 can also be used.
  • Figure 4 shows schematically a screw connection 24 of a current conductor arrangement 10 according to one aspect of the disclosure.
  • Figure 4 shows the reference to Figures 1 to 3 described current conductor arrangement 10.
  • Figure 4 is described with reference to Figures 1 to 3 and their descriptions.
  • the direct current line 20 is attached to the direct current interface 120 in an electrically conductive manner by a screw connection 24 having two screws 23.
  • Each of the screws 24 is arranged perpendicular to one of the aluminum profiles 25 in the assembled state.
  • Each of the screws 24 contacts exactly one of the aluminum profiles 25 in an electrically conductive manner.
  • Each of the aluminum profiles 25 has a first through opening 29a and a second through opening 29b each for passing through one of the screws 24.
  • the through openings 29a, 29b of each of the aluminum profiles 25 have different diameters D.
  • each of the aluminum profiles 25 has a through opening 29a with a diameter D that is larger than a diameter D of the other through opening 29b.
  • a tolerance range is provided for the through openings 29b, each with the smaller diameter D, i.e., the diameter D of the smaller through opening 29b is slightly larger than the diameter of the screws 24.
  • the diameter D of the smaller through opening 29b is selected such that a reliable mechanical and electrical connection between the individual direct current lines 21, 22 and the charging socket 160 is achieved.
  • the diameter D of the respective larger through-opening 29a is selected such that contact of the screw 24 with the respective direct current individual lines 21, 22 at the larger through-opening 29a is excluded.
  • the larger through opening 29a has a diameter D that is equal to a multiple of the diameter of the screws 24.
  • Screw 24 are guided vertically through the individual direct current lines 21, 22, so that a screw 24 is connected to only one individual direct current lines 21, 22.
  • the two screws 24 are in contact with the different individual direct current lines 21, 22.
  • Both screws 24 are guided through both individual direct current lines 21, 22, but only come into contact with one of the individual direct current lines 21, 22.
  • the connection of Screw 24 and individual DC lines 21, 22 for an electrical connection or separation is created by a small or large distance between screw 24 and individual DC lines 21, 22, ie by the different diameters D of the through openings 29a, 29b.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Details Of Indoor Wiring (AREA)

Abstract

Bereitgestellt wird eine Stromleitungsanordnung (10) zum Leiten von elektrischem Strom von einer Ladedose (160) eines Kraftfahrzeugs (100) zu einer Energiespeichervorrichtung (150) des Kraftfahrzeugs (100), umfassend eine Gleichstromleitung (20) mit zwei Gleichstromeinzelleitungen (21, 22) zum Leiten eines Gleichstroms (DC) von einer Gleichstromschnittstelle (120) der Ladedose (160) an die Energiespeichervorrichtung (150), und eine Wechselstromleitung (30) mit mehreren Wechselstromeinzelleitungen (31) zum Leiten eines Wechselstroms (AC) von einer Wechselstromschnittstelle (130) der Ladedose (160) an die Energiespeichervorrichtung (150), wobei die Stromleitungsanordnung (10) eine mit der Wechselstromleitung (30) verbindbare Wechselstromsteckverbindung (33) aufweist, wobei die Wechselstromsteckverbindung (33) zum elektrischen Verbinden der Stromleitungsanordnung (10) mit der Wechselstromschnittstelle (160) und/oder mit der Energiespeichervorrichtung (150) eingerichtet ist.

Description

Stromleitungsanordnung und Kraftfahrzeug
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Strom leitungsanordnung zum Leiten von elektrischem Strom von einer Ladedose eines Kraftfahrzeugs zu einer Energiespeichervorrichtung des Kraftfahrzeugs. Die Offenbarung betrifft auch ein Kraftfahrzeug.
Die voranschreitende Mobilitätswende ist im Rahmen der zunehmend notwendigen Nachhaltigkeit für die Umwelt ein kritischer Aspekt. Aus diesem und weiteren Gründen sind die Fertigung und Nutzung von Elektrofahrzeugen ein zentraler Bestandteil zum Erreichen einer nachhaltigeren Mobilität. Ein zentraler Bestandteil eines Elektrofahrzeugs ist die Ladekette beziehungsweise Ladeeinheit, die von einer Energiespeichervorrichtung über eine Strom leitungsanordnung zu einer Ladedose führt. An der Ladedose kann eine fahrzeugexterne Ladestation angeschlossen werden, um die Energiespeichervorrichtung zu laden.
Die Ladeeinheit umfasst die Stromleitungsanordnung und einen Ladeanschluss beziehungsweise eine Schnittstelle zum Anschließen der Stromleitungsanordnung an die Ladedose sowie eine Schnittstelle zu der Energiespeichervorrichtung. Die Strom leitungsanordnung beziehungsweise Kabelleitung verläuft zwischen der Energiespeichervorrichtung und der Ladedose. Diese Ladeeinheit ist typischerweise ein zusammenhängendes Bauteil.
Das Kraftfahrzeug kann typischerweise jeweils über einen Wechselstrom- (AC)- und einen Gleichstrom- (DC)-Kabelstrang entweder mit einem Wechselstrom (AC) oder mit einem Gleichstrom (DC) geladen werden.
Der DC-Kabelstrang besteht gemäß dem Stand der Technik typischerweise aus zwei Kupfer-Rundleitern. Je einer der Rundleiter ist beim Stromtransport positiv geladen und einer negativ geladen. Kupfer ist geeignet für die Rundleiter, da es zusätzlich zur Grundvoraussetzung der Stromtragfähigkeit mechanisch flexibel ist und somit Toleranzen in der Anordnung der Ladeeinheit beziehungsweise der Ladedose und der Energiespeichervorrichtung ausgleichen kann. Jedoch weist Kupfer einen vergleichsweise hohen Wärmeeintrag bei Gleichströmen auf. Kupfer ist vergleichsweise kostenintensiv und weist eine vergleichsweise hohe Masse auf.
WO 2016/020512 A1 offenbart ein Fahrzeug mit einer mittels eines Ladekabels und einer externen Stromversorgung wieder aufladbaren Speichereinrichtung für elektrische Energie und mit einer Karosserie, die zumindest eine von einer Karosserieklappe verschließbare Karosserieöffnung aufweist, wobei ein Ladekabel vorgesehen ist, das mit der Speichereinrichtung elektrisch leitend verbunden oder verbindbar ist und das zumindest bereichsweise im Inneren der Karosserie verläuft, zeichnet sich dadurch aus, dass die Karosserieöffnung eine Gepäckraumöffnung oder eine Türöffnung und die Karosserieklappe eine Gepäckraumklappe beziehungsweise eine Tür des Fahrzeugs ist; dass das Ladekabel als flexibles Flachbandkabel ausgebildet ist oder zumindest einen flexiblen Flachbandkabelabschnitt aufweist; dass das flexible Flachbandkabel oder der zumindest eine flexible Flachbandkabelabschnitt durch einen zwischen einem Rand der Karosserieöffnung und der Karosserieklappe vorhandenen Karosseriespalt hindurchführbar ist und dass das Flachbandkabel oder der zumindest eine flexible Flachbandkabelabschnitt nebeneinander angeordnete stromführende Leiter aufweist, die als flache, bandförmige Leiter ausgebildet sind und die von einer gemeinsamen, elektrisch isolierenden Hülle umgeben sind.
Typischerweise umfasst die Stromleitungsanordnung gemäß dem Stand der Technik je ein oder mehrere Zwischenstücke zum elektrischen Verbinden der Gleichstrom leitung und/oder der Wechselstrom leitung mit der Ladedose und der Energiespeichervorrichtung. Jeder der Zwischenstücke bedingt einen Übergangswiderstand und kann zu Kontaktschwierigkeiten und/oder zu Korrosion beitragen.
Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, eine verbesserte Strom leitungsanordnung anzugeben, welche geeignet ist, den Stand der Technik zu bereichern. Eine konkrete Ausgestaltung der Offenbarung kann die Aufgabe lösen, eine kosteneffektive, leichte und wartungsfreundliche Strom leitungsanordnung bereitzustellen, die Zwischenelemente zur elektrischen Kontaktierung vermeidet. Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Offenbarung zum Inhalt.
Danach wird die Aufgabe durch eine Stromleitungsanordnung zum Leiten von elektrischem Strom von einer Ladedose eines Kraftfahrzeugs zu einer Energiespeichervorrichtung des Kraftfahrzeugs gelöst. Die Strom leitungsanordnung umfasst eine Gleichstromleitung mit zwei Gleichstromeinzelleitungen zum Leiten eines Gleichstroms von einer Gleichstromschnittstelle der Ladedose an die Energiespeichervorrichtung, und eine Wechselstrom leitung mit mehreren Wechselstromeinzelleitung zum Leiten eines Wechselstroms von Wechselstromschnittstelle der Ladedose an die Energiespeichervorrichtung. Dabei weist jede der Gleichstromeinzelleitungen als elektrischen Leiter zum Leiten des Gleichstroms ein Aluminiumprofil auf.
Die Stromleitungsanordnung ist somit zwischen der Ladedose und der Energiespeichervorrichtung innerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnet. Die Strom leitungsanordnung umfasst die Gleichstromleitung und die Wechselstrom leitung, um ein kombiniertes Laden (combined charging) zu ermöglichen. Damit lässt sich sowohl ein Gleichstrom- als aus ein Wechselstrom ladeverfahren zum Laden der Energiespeichervorrichtung realisieren.
Die Gleichstromleitung weist die zwei Gleichstromeinzelleitungen auf, wobei eine der Gleichstromeinzelleitungen zu einem Pluspol und die andere der Gleichstromeinzelleitungen zu einem Minuspol korrespondiert.
Die Wechselstrom leitung weist die Mehrzahl von Wechselstromeinzelleitung auf. Damit kann ein Laden mit einem mehrphasigen Wechselstrom und/oder einem Drehstrom erfolgen.
Die Gleichstromleitung und die Wechselstrom leitung sind jeweils über eine entsprechende Schnittstelle dazu eingerichtet, an die Energiespeichervorrichtung angeschlossen zu werden. Zum Laden von Batteriezellen der Energiespeichervorrichtung kann die Energiespeichervorrichtung eine Leistungselektronik zum Wandeln des Gleichstroms und/oder des Wechselstroms aufweisen.
Die Strom leitungsanordnung weist eine mit der Wechselstrom leitung verbindbare Wechselstromsteckverbindung auf, wobei die Wechselstromsteckverbindung zum elektrischen Verbinden der Strom leitungsanordnung mit der
Wechselstromschnittstelle und/oder mit der Energiespeichervorrichtung eingerichtet ist. Damit ist eine Montage und/oder Demontage der Wechselstrom leitung effektiv möglich, da die Wechselstrom leitung und die Ladedose nicht fest miteinander verbunden sind. Dadurch wird ein Austausch einzelner Komponenten ermöglicht, was ein effektiveres Variantenmanagement erzielt, um beispielsweise fahrzeugspezifische Längenunterschiede der Wechselstromleitung berücksichtigen zu können. Damit werden Komplexität und Kosten der Stromleitungsanordnung reduziert und eine Montage und ein Service der Stromleitungsanordnung vereinfacht. Durch die Wechselstromsteckverbindung sind weitere Zwischenstücke zwischen der Wechselstrom leitung und der Ladedose und/oder der Energiespeichervorrichtung vermeidbar, da die Wechselstromsteckverbindung unmittelbar an die Ladedose und/oder die Energiespeichervorrichtung angeschlossen werden kann.
Jede der Gleichstromeinzelleitungen kann als elektrischen Leiter zum Leiten des Gleichstroms ein Aluminiumprofil aufweisen. Damit ist ein Aluminiumprofil zum Leiten des Gleichstroms vorgesehen. Aluminium ist leichter als Kupfer und durch eine effektive Rezyklierbarkeit kosteneffektiv zugänglich. Ferner weist Aluminium eine vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Die Form der Gleichstromeinzelleitungen als Profil kann die Wärmestrahlung und/oder Wärmeleitung einer erwärmten Gleichleitung verbessern und so ein effektives Kühlen der Gleichstromleitung bewirken. Damit kann eine Ladezeit zum Laden der Energiespeichervorrichtung verringert werden. Ein Profil ist dabei ein beispielsweise aus einem Flachstück umgeformtes Teil. Die Gleichstromleitung kann dazu eingerichtet sein, an der Gleichstromschnittstelle und/oder der Energiespeichervorrichtung durch eine eine Mehrzahl von Schrauben aufweisende Schraubverbindung elektrisch leitend befestigt zu werden. Dadurch dienen die Schrauben als Befestigung zwischen der Gleichstrom leitung und der Ladedose und/oder der Energiespeichervorrichtung und gleichzeitig als Übertragungselement für elektrischen Strom. Durch die Schraubverbindung kann das Anordnen eines Zwischenstücks an der Gleichstromschnittstelle vermieden werden. Ein Schweißen zur Verbindung ist entbehrlich. Daher ist die Leitungsanordnung leichter montierbar und kosteneffektiver.
Jede der Schrauben kann im montierten Zustand senkrecht zu einem der Aluminiumprofile angeordnet sein, um eine effektive und zuverlässige Schraubverbindung zu erzielen.
Jede der Schrauben kann genau eines der Aluminiumprofile elektrisch leitend kontaktieren. Dadurch kann ein wohldefiniertes Zuordnen der Schrauben zu den Polen beziehungsweise zu den Gleichstromeinzelleitungen erzielt werden.
Jedes der Aluminiumprofile kann eine erste Durchgangsöffnung und eine zweite Durchgangsöffnung je zum Durchführen einer der Schrauben aufweisen. Damit können die Aluminiumprofile zusammen mit den Schrauben effektiv angeordnet werden.
Die Durchgangsöffnungen von jedem der Aluminiumprofile können unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Damit kann eine Schraube in einem der Aluminiumprofile eingeschraubt werden, während ein Kontakt zwischen der Schraube und einem anderen der Aluminiumprofile vermieden werden kann.
Das oben Beschriebene lässt sich mit anderen Worten und auf eine konkrete Ausgestaltung bezogen, die als für die vorliegende Offenbarung nicht limitierend beschrieben wird, wie folgt zusammenfassen: Es wird gemäß dem Stand der Technik eine Ladeeinheit eines OEMs verbaut, die kein zusammenhängendes Bauteil ist. Dabei werden die runden Kabelleitungen durch Schrauben, die den Strom leiten, an die Ladedose und den Hochvoltspeicher befestigt. Prinzipiell gilt aber, je weniger Trennstellen zwischen den einzelnen Komponenten vorhanden sind, desto besser. Daher wird vorgeschlagen, Schrauben senkrecht durch die Flachprofile derart zu führen, sodass eine Schraube mit nur jeweils einem Flachprofil in Verbindung steht. Die beiden Schrauben stehen mit den jeweils verschiedenen Flachprofilen in Kontakt. Beide Schrauben werden durch beide Flachprofile geführt, treten aber nur mit jeweils einem in Kontakt. Die Verbindung von Schraube und Flachprofil für eine elektrische Verbindung bzw. Trennung wird durch einen kleinen bzw. großen Abstand zwischen Schraube und Flachprofil geschaffen.
Ferner wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Kraftfahrzeug umfasst eine Ladedose, eine Energiespeichervorrichtung und die oben beschriebene Stromleitungsanordnung.
Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, insbesondere ein Automobil, handeln. Das Kraftfahrzeug kann ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug sein. Dafür kann das Kraftfahrzeug einen elektrischen Antrieb aufweisen, der mit elektrischer Energie aus der Energiespeichervorrichtung beaufschlagbar ist, um elektrische Energie in Bewegungsenergie umzuwandeln. Das optional automatisierte Kraftfahrzeug kann ausgestaltet sein, um eine Längsführung und/oder eine Querführung bei einem automatisierten Fahren des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise und/oder zumindest zeitweise zu übernehmen. Das automatisierte Fahren kann so erfolgen, dass die Fortbewegung des Kraftfahrzeugs (weitgehend) autonom erfolgt. Das automatisierte Fahren kann zumindest teilweise und/oder zeitweise durch die Datenverarbeitungsvorrichtung gesteuert werden. Das Kraftfahrzeug kann ein Kraftfahrzeug der Autonomiestufe 0 bis 5 sein.
Das oben mit Bezug zu der Strom leitungsanordnung Beschriebene gilt analog auch für das Kraftfahrzeug und umgekehrt.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform mit Bezug zu Figuren 1 bis 4 beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Strom leitungsanordnung gemäß einem Aspekt der Offenbarung;
Fig. 3 zeigt schematisch Querschnitte je einer Gleichstromleitung einer Stromleiteranordnung gemäß einem Aspekt der Offenbarung; und
Fig. 4 zeigt schematisch eine Schraubverbindung einer Stromleiteranordnung gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Figur 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 100 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
Das Kraftfahrzeug 100 umfasst eine Ladedose 160, eine Energiespeichervorrichtung 150 und eine Stromleitungsanordnung 10. Die Ladedose 160 ist dazu eingerichtet, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Kraftfahrzeug 100 und einer fahrzeugexternen Ladestation 200 herzustellen. Darüber kann das Kraftfahrzeug 100 beziehungsweise dessen Energiespeichervorrichtung 150 mit einem elektrischen Strom beaufschlagt und geladen werden.
Dafür ist die Ladedose 160 mit der Energiespeichervorrichtung 150 zur Leitung von elektrischem Strom über die Stromleitungsanordnung 10 verbunden. Die Strom leitungsanordnung 10 ist zum Leiten von elektrischem Strom von der Ladedose 160 zu der Energiespeichervorrichtung 150 eingerichtet.
Die Stromleitungsanordnung 10 umfasst eine Gleichstromleitung 20 und eine Wechselstrom leitung 30.
Die Gleichstromleitung 20 ist zum Leiten eines Gleichstroms DC von einer Gleichstromschnittstelle 120 der Ladedose 160 an die Energiespeichervorrichtung 150 eingerichtet. Die Wechselstrom leitung 30 ist zum Leiten eines Wechselstroms AC von Wechselstromschnittstelle 130 der Ladedose 160 an die Energiespeichervorrichtung 150 eingerichtet.
Die Wechselstrom leitung 30 weist mehreren Wechselstromeinzelleitung 31 auf (nur eine Wechselstromeinzelleitung 31 ist der besseren Darstellbarkeit halber illustriert).
Die Stromleitungsanordnung 10 ist auch mit Bezug zu Figuren 2 bis 4 beschrieben.
Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Stromleitungsanordnung 10 gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Die Stromleitungsanordnung 10 ist eine Strom leitungsanordnung 10 für ein Kraftfahrzeug 10. Ein derartiges Kraftfahrzeug 10 mit Bezug zu Figur 1 beschrieben. Figur 2 wird unter Bezugnahme auf Figur 1 und deren Beschreibung beschrieben.
Die Wechselstrom leitung 30 gemäß Figur 2 umfasst die mehreren in einer Umhüllung 38 angeordneten und voneinander elektrisch isolierten Wechselstromeinzelleitungen 31. Die Wechselstromeinzelleitungen 31 sind beispielsweise aus Kupfer und weisen je einen runden Querschnitt auf. Die Umhüllung 38 ist elektrisch isolierend und beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigt.
Die Stromleitungsanordnung 10 weist eine mit der Wechselstrom leitung 30 verbindbaren Wechselstromsteckverbindung 33 auf. Die Wechselstromsteckverbindung 33 ist dazu eingerichtet, eine die Strom leitungsanordnung 10 mit der Wechselstromschnittstelle 160 zu verbinden. Die Wechselstromsteckverbindung 33 weist einen Stecker und eine dazugehörige Buchse auf (nicht gezeigt). An einem nicht gezeigten Ende der Wechselstrom leitung 30 weist die Stromleitungsanordnung 10 eine weitere Wechselstromsteckverbindung 33 auf, die dazu eingerichtet ist, die Strom leitungsanordnung 10 mit der Energiespeichervorrichtung 150 zu verbinden. Damit kann über die Wechselstromsteckverbindung 33 und die Wechselstrom leitung 30 die Energiespeichervorrichtung 150 mit der Ladedose 160 zur Übertragung eines Wechselstrom AC elektrisch verbunden werden.
Wie in Figur 2 gezeigt ist die Gleichstrom leitung 20 ist dazu eingerichtet, an der Gleichstromschnittstelle 120 durch eine eine Mehrzahl von Schrauben 23 aufweisende Schraubverbindung 24 elektrisch leitend befestigt zu werden. Eine derartige Schraubverbindung 24 ist detailliert mit Bezug zu Figur 4 beschrieben. An einem in Figur 2 nicht gezeigten Ende der Gleichstromleitung 20 ist die Gleichstromleitung 20 ist dazu eingerichtet, an der der Energiespeichervorrichtung 150 durch eine weitere eine Mehrzahl von Schrauben 23 aufweisende Schraubverbindung 24 elektrisch leitend befestigt zu werden. Damit kann über die Schraubverbindungen 24 und die Gleichstromleitung 20 die Energiespeichervorrichtung 150 mit der Ladedose 160 zur Übertragung eines Gleichstroms DC elektrisch verbunden werden. Die Gleichstromleitung 20 ist genauer mit Bezug zu Figur 3 beschrieben. Wie in Figur 2 gezeigt weist die Stromleitungsanordnung 10 eine Masse 40 zum Anschließen an das Kraftfahrzeug 100 auf.
Figur 3 zeigt schematisch Querschnitte je einer Gleichstromleitung 20 einer Stromleiteranordnung 10 gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Figur 3 zeigt die mit Bezug zu Figuren 1 und 2 beschriebene Stromleiteranordnung 10. Figur 3 wird unter Bezugnahme auf Figuren 1 und 2 und deren Beschreibungen beschrieben.
Figur 3 zeigt vier verschiedene Ausführungsformen der Gleichstromleitung 20 (Figur 3 (A), 3 (B), 3(C) und 3 (D)).
Gemäß Figur 3 weist die Gleichstromleitung 20 zwei Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22 zum Leiten eines Gleichstroms DC auf. Jede der Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22 weist als elektrischen Leiter zum Leiten des Gleichstroms DC ein Aluminiumprofil 25 auf. Die Aluminiumprofilen 25 sind Flachprofile 26. D.h. jedes der Aluminiumprofile 25 weist zwei Hauptausdehnungsrichtungen auf, hier horizontal und in die Zeichenebene hinein, und eine weitere Ausdehnungsrichtung, hier vertikal. Die Ausdehnung der Aluminiumprofile 25 ist in den Hauptausdehnungsrichtungen größer als in der weitere Ausdehnungsrichtung. Die Aluminiumprofile 25 sind beispielsweise durch Walzen und Umformen herstellbar.
Die Aluminiumprofile 25 der Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22 sind parallel zueinander angeordnet. Die jeweiligen Hauptausdehnungsrichtungen der Aluminiumprofile 25 definieren eine Ebene in der die Aluminiumprofile 25 jeweils eine am größten ausgedehnte Fläche aufweisen. Dabei sind die Aluminiumprofile 25 der Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22 derart angeordnet, dass deren größten Flächen parallel zueinander sind.
Die Gleichstromleitung 20 weist eine Isolierung 28 auf. Die Isolierung 28 ist um die Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22 und zwischen den Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22 angeordnet. Die Isolierung 28 ist elektrisch isolierend und beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigt. Figur 3 (B) wird hinsichtlich der Unterschiede zu Figur 3 (A) beschrieben. Gemäß Figur 3 (B) weist die Gleichstromleitung 20 weist eine Isolierung 28 auf. Die Isolierung 28 ist jeweils um die Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22 angeordnet. Zwischen den Isolierungen 28 der Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22 ist ein Luftspalt angeordnet. Der Luftspalt kann einen verbessertes Wärmeabtransport von den Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22 in eine Umgebung erzielen.
Figur 3 (C) wird hinsichtlich der Unterschiede zu Figur 3 (A) beschrieben. Gemäß Figur 3 (C) weist die Gleichstromleitung 20 eine zwischen den Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22 angeordnete eine Wärmespeicherpaste 27.
Die Wärmespeicherpaste 27 weist eine im Vergleich zu Aluminium hohe Wärmekapazität auf und ist dazu eingerichtet, während eines Ladevorgangs in der Gleichstromleitung 20 entstehende Wärme aufzunehmen. Damit steigt die Temperatur der Gleichstromleitung 20 weniger stark, was dem Laden dienlich sein kann.
Die Wärmespeicherpaste 27 weist eine pastöse Konsistenz auf. Damit lässt sich die Wärmespeicherpaste 27 effektiv auf entsprechend der möglicherweise gekrümmten Kontur (siehe Figur 2) der Gleichstromleitung 20 anordnen.
Die Wärmespeicherpaste 27 kontaktiert die Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22 an jeweils einer ihrer größten Flächen, um einen effektiven Transport von Wärme von der jeweiligen Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22 zur Wärmespeicherpaste 27 zu ermöglichen. Die Wärmespeicherpaste 27 ist elektrisch isolierend und bildet so eine elektrische Isolierung zwischen den Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22.
Figur 3 (D) wird hinsichtlich der Unterschiede zu Figur 3 (C) beschrieben. Gemäß Figur 3 (D) ist die Umhüllung 28 dazu angeordnet, die Wärmespeicherpaste 27 zu Umhüllen. Die Wärmespeicherpaste 27 hat keinen direkten elektrischen Kontakt mit den Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22. Damit kann auch eine elektrisch leitfähige Wärmespeicherpaste 27 verwendet werden.
Figur 4 zeigt schematisch eine Schraubverbindung 24 einer Stromleiteranordnung 10 gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Figur 4 zeigt die mit Bezug zu Figuren 1 bis 3 beschriebene Stromleiteranordnung 10. Figur 4 wird unter Bezugnahme auf Figuren 1 bis 3 und deren Beschreibungen beschrieben.
Die Gleichstrom leitung 20 ist an der Gleichstromschnittstelle 120 durch eine zwei Schrauben 23 aufweisende Schraubverbindung 24 elektrisch leitend befestigt. Dabei ist jede der Schrauben 24 im montierten Zustand senkrecht zu einem der Aluminiumprofile 25 angeordnet. Dabei kontaktiert jede der Schrauben 24 genau eines der Aluminiumprofile 25 elektrisch leitend.
Jedes der Aluminiumprofile 25 weist eine erste Durchgangsöffnung 29a und eine zweite Durchgangsöffnung 29b je zum Durchführen einer der Schrauben 24 auf. Die Durchgangsöffnungen 29a, 29b von jedem der Aluminiumprofile 25 weisen unterschiedliche Durchmesser D auf. Mit anderen Worten weist jedes der Aluminiumprofile 25 eine Durchgangsöffnung 29a mit einem Durchmesser D auf, der größer ist als ein Durchmesser D der anderen Durchgangsöffnung 29b. Bei den Durchgangsöffnungen 29b mit je dem kleineren Durchmesser D ist jeweils ein Toleranzbereich vorgesehen, d.h., der Durchmesser D der jeweils kleineren Durchgangsöffnung 29b ist etwas größer als der Durchmesser der Schrauben 24. Dabei ist der Durchmesser D der jeweils kleineren Durchgangsöffnung 29b derart gewählt, dass eine zuverlässige mechanische und elektrische Verbindung zwischen den Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22 und der Ladedose 160 erzielt wird. Der Durchmesser D der jeweils größeren Durchgangsöffnung 29a ist derart gewählt, dass ein Kontakt der Schraube 24 mit der jeweiligen Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22 an der größeren Durchgangsöffnung 29a ausgeschlossen ist. Beispielsweise weist die größeren Durchgangsöffnung 29a einen Durchmesser D auf, der gleich einem Vielfachen des Durchmessers der Schrauben 24 ist.
Die Schrauben 24 sind senkrecht durch die Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22 geführt, sodass eine Schraube 24 mit nur jeweils einer Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22 in Verbindung steht. Die beiden Schrauben 24 stehen mit den jeweils verschiedene Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22 in Kontakt. Beide Schrauben 24 werden durch beide Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22 geführt, treten aber nur mit jeweils einem der Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22 in Kontakt. Die Verbindung von Schraube 24 und Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22 für eine elektrische Verbindung bzw. Trennung wird durch einen kleinen bzw. großen Abstand zwischen Schraube 24 und Gleichstromeinzelleitungen 21 , 22, d.h. durch die verschiedenen Durchmesser D der Durchgangsöffnungen 29a, 29b, geschaffen.
Die Stromleitungsanordnung 10 weist eine Deckkappe 41 beziehungsweise eine Berührkappe auf. Die Deckkappe 41 ist elektrisch isolierend. Durch die Deckkappe 41 kann die Schraubverbindung 24 vor mechanischen Einflüssen geschützt werden.
Bezugszeichenliste
10 Stromleitungsanordnung
20 Gleichstromleitung
21 Gleichstromeinzelleitung
22 Gleichstromeinzelleitung
23 Schraubverbindung
24 Schraube
25 Aluminiumprofil
26 Flachprofil
27 Wärmespeicherpaste
28 Isolierung
29a erste Durchgangsöffnung
29b zweite Durchgangsöffnung
30 Wechselstrom leitung
31 Wechselstromeinzelleitungen
33 Wechselstromsteckverbindung
38 Umhüllung
40 Masse
41 Deckkappe
100 Kraftfahrzeug
120 Gleichstromschnittstelle
130 Wechselstromschnittstelle
150 Energiespeichervorrichtung
160 Ladedose
200 Ladestation
AC Wechselstrom
DC Gleichstrom
D Durchmesser

Claims

Patentansprüche Stromleitungsanordnung (10) zum Leiten von elektrischem Strom von einer Ladedose (160) eines Kraftfahrzeugs (100) zu einer Energiespeichervorrichtung (150) des Kraftfahrzeugs (100), umfassend
- eine Gleichstromleitung (20) mit zwei Gleichstromeinzelleitungen (21 , 22) zum Leiten eines Gleichstroms (DC) von einer Gleichstromschnittstelle (120) der Ladedose (160) an die Energiespeichervorrichtung (150), und eine Wechselstrom leitung (30) mit mehreren Wechselstromeinzelleitungen (31 ) zum Leiten eines Wechselstroms (AC) von einer Wechselstromschnittstelle (130) der Ladedose (160) an die Energiespeichervorrichtung (150), dadurch gekennzeichnet, dass
- die Stromleitungsanordnung (10) eine mit der Wechselstrom leitung (30) verbindbare Wechselstromsteckverbindung (33) aufweist, wobei die Wechselstromsteckverbindung (33) zum elektrischen Verbinden der Stromleitungsanordnung (10) mit der Wechselstromschnittstelle (160) und/oder mit der Energiespeichervorrichtung (150) eingerichtet ist. Stromleitungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 , wobei jede der Gleichstromeinzelleitungen (21 , 22) als elektrischen Leiter zum Leiten des Gleichstroms (DC) ein Aluminiumprofil (25) aufweist, und die Gleichstrom leitung (20) dazu eingerichtet ist, an der Gleichstromschnittstelle (120) und/oder der Energiespeichervorrichtung (150) durch eine Mehrzahl von Schrauben (23) aufweisende Schraubverbindung (24) elektrisch leitend befestigt zu werden. Stromleitungsanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede der Schrauben (24) im montierten Zustand senkrecht zu einem der Aluminiumprofile (25) angeordnet ist. Strom leitungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, wobei jede der Schrauben (24) genau eines der Aluminiumprofile (25) elektrisch leitend kontaktiert. Stromleitungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei jedes der Aluminiumprofile (25) eine erste Durchgangsöffnung (29a) und eine zweite Durchgangsöffnung (29b) je zum Durchführen einer der Schrauben (24) aufweist. Strom leitungsanordnung nach Anspruch 5, wobei die Durchgangsöffnungen (29a, 29b) von jedem der Aluminiumprofile (25) unterschiedliche Durchmesser (D) aufweisen. Kraftfahrzeug (100), umfassend eine Ladedose (160), eine Energiespeichervorrichtung (150) und eine Stromleitungsanordnung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche.
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