WO2008151855A1 - Kraftfahrzeugenergiekabel - Google Patents

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WO2008151855A1
WO2008151855A1 PCT/EP2008/052761 EP2008052761W WO2008151855A1 WO 2008151855 A1 WO2008151855 A1 WO 2008151855A1 EP 2008052761 W EP2008052761 W EP 2008052761W WO 2008151855 A1 WO2008151855 A1 WO 2008151855A1
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vehicle power
power cable
flat
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PCT/EP2008/052761
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Claus Wefers
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Auto-Kabel Managementgesellschaft Mbh
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Priority to ES08717508.9T priority patent/ES2623409T3/es
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    • 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
    • H01B7/0861—Flat or ribbon cables comprising one or more screens
    • 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
    • H01B7/0009—Details relating to the conductive cores
    • H01B7/0018—Strip or foil conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/02—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients
    • 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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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49169—Assembling electrical component directly to terminal or elongated conductor

Definitions

  • the application relates to a motor vehicle power cable having at least a first flat cable element surrounded by at least one first insulation element, at least one second flat cable element surrounded by at least one second insulation element, and at least one shielding element surrounding the at least first insulation element and the at least second insulation element.
  • the application further relates to a use of such a motor vehicle power cable in a vehicle with electric drive.
  • Such an energy cable must have a high current carrying capacity.
  • energy cables generally have a shield. This shield serves to prevent electromagnetic radiation of the power cable.
  • the technical object of the application is to provide a motor vehicle power cable which has a low weight and a low overall height and at the same time a good electromagnetic compatibility.
  • a motor vehicle power cable with at least a first flat cable element surrounded by at least one first insulation element.
  • the motor vehicle power cable comprises at least a second flat-line element surrounded by at least one second insulation element and at least one shielding element surrounding the at least first insulation element and the at least second insulation element.
  • the first flat element surrounded by the first insulation element and the second flat element surrounded by the second insulation element are arranged such that broad surfaces of the flat line elements lie on one another.
  • the cable according to the application can be used in motor vehicles for energy transmission.
  • the motor vehicle power cable has at least two flat conductor elements as electrical conductors. These conductors may have a rectangular cross-sectional area. It has been recognized that conductors having such a cross-sectional area are particularly suitable for energy transmission due to high current carrying capacity.
  • a flat conductor can carry up to 40% more current than a round conductor of the same cross section.
  • the surface of a flat-line element is larger than that of a circular conductor same cross-section. This larger surface results in better heat dissipation, which is essentially due to convection. As a result, the current carrying capacity of a flat conductive member may be larger.
  • the flat-line elements Due to the rectangular cross-sectional area, the flat-line elements generally have two opposing broad surfaces and two opposing narrow surfaces. In the rare special case of a square conductor, all surfaces of a flat conductor element are the same size. Such a two-wire motor vehicle power cable facilitates the assembly in a motor vehicle considerably.
  • Each of the flat cable elements is surrounded by at least one insulating element.
  • an insulating element may be attached by extrusion, bonding, vapor deposition or spraying. Other connection types are possible.
  • the insulation elements can adhere to the flat cable elements, but not with each other.
  • the flat cable elements with the respective insulation element can move against each other. This results in good bending properties of the motor vehicle power cable.
  • it is an electrical contact of the two flat cable elements with each other is not given.
  • the insulation elements can also be formed in one piece.
  • the motor vehicle power cable has a shielding element. Shielding is necessary so as not to disturb other signals and components.
  • the shielding element can be used as a ground line. This shielding element surrounds the two flat cable elements together with the insulation elements.
  • the forward and return lines are formed by the cable according to the application. Both conductors therefore emit at least one magnetic field.
  • interference signals being coupled in as harmonics to the conductors.
  • the decoupling of disturbances can be substantially avoided, since the disturbances cancel each other out.
  • the radiated magnetic fields of the two cables also cancel each other out approximately, since these fields have an opposite direction to each other. Consequently, improved electromagnetic compatibility can be achieved.
  • the flat-line elements have a distance from one another of at least 0.2 mm, preferably 1 mm.
  • the flat cable elements may have a current carrying capacity of at least 100 A. However, requirements of continuous currents of more than 2000 A may be due to a different dimensioning of the
  • the motor vehicle power cable has a rectangular cross-sectional area.
  • the automotive power cable may have a height of 12 mm and a width of 25 mm. However, the dimensions may differ. The corners of such a cable may be rounded.
  • the dimensions mentioned above depend on the dimensions of the flat-line elements used. These may have a cross-sectional area of at least 5 mm 2 , preferably 50 mm 2 .
  • the size of the cross-sectional area can be based, for example, on requirements for a desired required current carrying capacity.
  • At least one of the insulating elements may be formed such that breakdown due to the high voltage can be securely prevented.
  • the insulation elements may be formed of plastic. In particular, polyamides, such as PA 12, can be used because of their good insulation and production properties.
  • the insulation elements may have a thickness of at least 0.1 mm, preferably 0.5 mm.
  • first and the second insulation element can be made in one piece from an insulation element.
  • the single insulation element may be adhesively or non-adhering to the flat cable elements.
  • the flat cable elements can move against each other in non-adhesive arrangement. Quality
  • the one-piece insulating member may be formed thicker than the first and the second insulating member. An equally good coupling in comparison with these two insulation elements can be achieved.
  • the shielding element is surrounded by a third insulation element.
  • This isolation element may be made of plastic.
  • This insulating element serves as a protective jacket and may inter alia cause damage to the motor vehicle power cable can be prevented.
  • the shielding element can be made of a metal sheet.
  • a sheet has the advantage that it encloses the flat cable elements tight and can also shield high-frequency radiation. Especially in the interaction of this shield with the application according to the electromagnetic coupling of the flat cable elements is a very good electromagnetic compatibility guaranteed. In particular, with a thickness of at least 0.1 mm of the Schirmungselements a very good shielding effect is given. If a metal sheet is used as the shielding element, a good flexibility of the motor vehicle power cable can continue to be ensured. This is also the case for thicknesses of over 0.1 mm, for example 0.2 mm.
  • the shielding element is formed of a non-ferrous metal or a non-ferrous alloy.
  • the shielding element may be made of copper or alloys thereof.
  • the shielding element may be wound with an overlap of at least 10%, preferably 50%. In the case of a winding, if the overlap is too small, the shielding may not be completely dense. Further, with little overlap with small displacements during manufacturing, gaps in the shield may occur. A patchy shielding is safely avoided by an overlap according to the application.
  • the shielding element is formed from at least one film and at least one braid.
  • the braid may be made of, for example, copper or aluminum and the foil of aluminum.
  • the braid is mainly used to shield low-frequency fields.
  • the radiation of high-frequency fields is through a braid is not sufficiently prevented because the network is not completely tight.
  • a braid has good flexibility.
  • a foil for example a thin sheet, can be used. This foil is used to shield the high frequency fields and is also very flexible. Overall, a secure radiation protection results at the same time good bending properties.
  • At least one flat conductor element can be made of aluminum.
  • other non-ferrous metals such as copper
  • Aluminum has the advantage of significantly lower weight than other metals, such as copper.
  • copper has better electrical conduction properties.
  • a weight reduction of up to 40% can be achieved.
  • Aluminum flat conductor element with the same electrical resistance as a copper flat conductor element have a higher current carrying capacity.
  • the cross-section compared to round and / or copper conductors can be reduced again at a specified current carrying capacity.
  • the motor vehicle power cable has a minimum bending radius in the orthogonal direction to the wide surface of the motor vehicle power cable of at least 5 mm, preferably 12 mm.
  • that can Automotive power cables have a minimum bending radius in the orthogonal direction to a narrow surface of the motor vehicle power cable of at least 25 mm, preferably 38 mm. A simple installation in the engine compartment, especially with tight radii, is guaranteed.
  • the motor vehicle power cable in an electric vehicle.
  • the vehicle may be a hybrid vehicle.
  • an electrically powered motor vehicle power cables are used with a high current carrying capacity, since an electric motor with high voltages and currents is operated.
  • weight in particular is an essential factor of such a vehicle.
  • the motor vehicle power cable can be used in particular as a battery line in a vehicle with electric drive.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a first embodiment of a motor vehicle power cable
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of a second embodiment of the motor vehicle power cable
  • FIG. 3 shows a height / weight diagram.
  • the illustrated in the drawings construction of the motor vehicle power cable according to the application has in particular a low height and beyond a very good radiation behavior.
  • FIG. 1 is a simplified sectional view of a first embodiment of a
  • the first flat-line element 10 is arranged with its broad surface over the wide surface of the second flat-line element 12.
  • the flat conductor elements 10, 12 may be formed of aluminum.
  • the flat cable elements 10, 12 are surrounded by an insulating element 14 and electrically insulated from each other by this insulating element 14.
  • the insulating element 14 may be made of plastic, such as PA 12, and applied, for example, by spraying around the flat line elements 10, 12 around.
  • the connections can be at least positive.
  • a shielding element 16 in turn surrounds the insulation element 14.
  • the shielding element 16 may be a sheet metal. Further, the sheet may be wound with an overlap of 50%.
  • a protective jacket 18 is attached to the Schirmungselement 16 around. This may be made of plastic and, for example, have a thickness of 1 mm. All Occurring elements 10 to 18 may be positively connected with each other.
  • the simplified sectional view of the motor vehicle power cable 2 shown in FIG. 2 differs from the previous example in that on the one hand the first flat cable element 10 extends from a first flat cable element 10
  • Insulation element 14a and the second flat cable element 12 is surrounded by a second insulating element 14b.
  • a second insulating element 14b In the production of the motor vehicle power cable 2 with at least two insulation elements, there is the advantage that initially each of the flat cable elements 10, 12 can be surrounded by an insulation layer 14a, 14b. Subsequently, these components can be joined together in the form shown.
  • the two embodiments differ in that the shielding element 16 comprises a film 16a and a mesh 16b.
  • the foil 16a may be made of aluminum, while the braid 16b may be made of copper.
  • Automotive power cables 1, 2 rectangular shaped, wherein the corners can be rounded.
  • the dimensions of the motor vehicle power cables 1, 2, such as width and height, inter alia, depend on the dimensions of the flat cable elements 10, 12.
  • the motor vehicle power cable 1, 2 of Figure 1 or 2 for example, for the transmission of electricity in one Hybrid vehicle can be used.
  • the first flat-line element 10 can be used as a plus or return conductor and the second flat-line element 12 as a minus or return conductor.
  • a breakdown by the occurring potential differences of up to 1000 V between the flat cable elements 10, 12 is avoided by the insulation elements 14, 14a, 14b.
  • the occurring currents of, for example, 100 A and more produce B fields and cause them to radiate from these fields.
  • a good coupling resistance and a good radiation behavior can be achieved by the illustrated close coupling of the flat cable elements 10, 12 with each other.
  • the insulation elements 14a, 14b each have a thickness of 0.5 mm, so that a distance of 1 mm
  • FIG. 3 shows a height / weight diagram.
  • the copper round rope comprises two single conductors and each individual conductor possesses a diameter of 12 mm. This diameter is constant. As a result, the total weight of the copper round rope is constant and is approximately 1000 g / m.
  • two flat cables are shown in the diagram. On the one hand, this is a flat cable consisting of two aluminum individual flat conductors. The diagram shows that at low heights of the cable (about 2mm) there are no weight advantages over the copper round rope. At higher heights (7 mm), weight advantages of up to 250 g are achieved. On the other hand, an aluminum motor vehicle power cable according to the application is shown. Clearly recognizable are the enormous weight advantages (up to approx. 410 g) despite a low total height of the copper round rope.
  • Motor vehicle power cable compared to the copper round rope, but also compared to the aluminum single flat conductors.
  • the described construction of the motor vehicle power cable gives a motor vehicle power cable with optimum transmission and radiation characteristics.
  • a compact design is ensured by a low height and low weight.

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

Ein Kraftfahrzeugenergiekabel umfasst zumindest ein erstes mit zumindest einem ersten Isolationselement (14a) umgebenen Flachleitungselement (10). Ferner umfasst das Kraftfahrzeugenergiekabel zumindest ein zweites mit zumindest einem zweiten Isolationselement (14b) umgebenen Flachleitungselement (12) und zumindest ein das zumindest erste Isolationselement (14a) und das zumindest zweite Isolationselement (14b) umgebendes Schirmungselement (16). Darüber hinaus sind das erste von dem ersten Isolationselement (14a) umgebenen Flachleitungselement (10) und das zweite von dem zweiten Isolationselement (14b) umgebenen Flachleitungselement (12) derart angeordnet, dass breite Oberflächen der Flachleitungselemente (10, 12) aufeinander liegen.

Description

Kraftfahrzeugenergiekabel
Die Anmeldung betrifft ein Kraftfahrzeugenergiekabel mit zumindest einem ersten mit zumindest einem ersten Isolationselement umgebenen Flachleitungselement, zumindest einem zweiten mit zumindest einem zweiten Isolationselement umgebenen Flachleitungselement, und zumindest einem das zumindest erste Isolationselement und das zumindest zweite Isolationselement umgebenden Schirmungselement. Die Anmeldung betrifft darüber hinaus eine Verwendung eines solchen Kraftfahrzeugenergiekabels in einem Fahrzeug mit Elektroantrieb .
Kraftfahrzeuge weisen heutzutage Bordnetze mit einer Vielzahl an elektrischen Verbrauchern auf. Eine gute Energieverteilung wird daher immer wichtiger. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit Elektromotor, wie beispielsweise Hybridfahrzeugen, ist eine gute Energieverteilung wichtig. Bei diesen Kraftfahrzeugen werden sehr hohe Spannungen {z.B. 60 V bis 1 kV) und Ströme (z.B. 100 A und mehr) für den Antrieb benötigt. Die Energie für den Elektromotor wird von Hochvoltbatterien geliefert. Da der Elektromotor jedoch mit einer WechselSpannung betrieben wird, ist zwischen dem Gleichstrom liefernden Energiespeicher und dem Elektromotor zusätzlich ein Wechselrichter geschaltet.
Ein besonderes Augenmerk muss auf die zur Übertragung der hohen Ströme und Spannungen verwendeten Energiekabel gelegt werden. Ein solches Energiekabel muss eine hohe Stromtragfähigkeit aufweisen.
Durch die hohen Ströme und Spannungen werden jedoch ungewünschte elektromagnetische Felder erzeugt. Um beispielsweise eine Störung von Verbrauchern in dem Kraftfahrzeugbordnetz zu vermeiden, weisen Energiekabel im Allgemeinen eine Schirmung auf. Diese Schirmung dient dazu, eine elektromagnetische Abstrahlung des Energiekabels zu verhindern.
Aus dem Stand der Technik sind für die Energieübertragung lediglich geschirmte Kupferrundleitungen bekannt. Nachteilig bei diesen Leitungen ist jedoch, dass diese aufgrund ihres Durchmessers einen großen Bauraum benötigen. Ferner ist das Gewicht einer solchen Leitung relativ hoch.
Eine Alternative zu Rundleitern sind Flachkabel . Flachkabel können ein geringeres Gewicht und einen geringen Bauraumbedarf aufgrund ihrer geringeren Bauhöhe aufweisen. Jedoch werden diese Kabel im Allgemeinen für Nachrichtenübertragung verwendet. Daher weisen die Flaσhkabel aus dem Stand der Technik nur eine geringe Stromtragfähigkeit auf .
Darüber hinaus zeigen bekannte Flachkabel bei höheren Strömen nicht hinnehmbare abgestrahlte elektromagnetische Störungen.
Daher liegt der Anmeldung die technische Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeugenergiekabel zur Verfügung zu stellen, das ein geringes Gewicht sowie eine geringe Bauhöhe und gleichzeitig eine gute elektromagnetische Verträglichkeit aufweist.
Diese und weitere Aufgaben werden anmeldungsgemäß gelöst durch ein Kraftfahrzeugenergiekabel mit zumindest einem ersten mit zumindest einem ersten Isolationselement umgebenen Flachleitungselement. Ferner umfasst das Kraftfahrzeugenergiekabel zumindest ein zweites mit zumindest einem zweiten Isolationselement umgebenen Flachleitungseletnent und zumindest ein das zumindest erste Isolationselement und das zumindest zweite Isolationselement umgebendes Schirmungselement . Darüber hinaus sind das erste von dem ersten Isolationselement umgebenen Flachleitungselement und das zweite von dem zweiten Isolationselement umgebenen Flachleitungselement derart angeordnet, dass breite Oberflächen der Flachleitungselemente aufeinander liegen.
Das anmeldungsgemäße Kabel kann in Kraftfahrzeugen zur Energieübertragung eingesetzt werden. Das Kraftfahrzeugenergiekabel weist zumindest zwei Flachleitungselemente als elektrische Leiter auf. Diese Leiter können eine rechteckförmige Querschnittsfläche aufweisen. Es ist erkannt worden, dass Leiter mit einer solchen Querschnittsfläche insbesondere für eine Energieübertragung aufgrund einer hohen Stromtragfähigkeit geeignet ist. Ein Flachleiter kann gegenüber einem Rundleiter gleichen Querschnitts je nach Formfaktor bis zu 40 % mehr Strom tragen. Bei einer rechteckigen Querschnittsfläche ist die Oberfläche eines Flachleitungselements größer als die eines Rundleiters gleichen Querschnitts. Diese größere Oberfläche führt zu einer besseren Wärmeabstrahlung, die im Wesentlichen durch Konvektion erfolgt . Infolgedessen kann die Stromtragfähigkeit eines Flachleitungselements größer sein.
Insbesondere bei einer Doppelleitungskonstruktion, die aufgrund ihrer thermischen Kopplung zunächst eine geringere Stromtragfähigkeit als ein Einzelleiter aufweist, kann durch die anmeldungsgemäße Auslegung als Flachleitung mit zwei Flachleitungselementen den selben Strom tragen, wie zwei getrennte Rundleiter.
Aufgrund der rechteckförmigen Querschnittsfläche weisen die Flachleitungselemente im Allgemeinen zwei sich gegenüberliegende breite Oberflächen und zwei sich gegenüberliegende schmale Oberflächen auf. Im seltenen Spezialfall eines quadratischen Leiters sind alle Oberflächen eines Flachleitungselements gleich groß. Ein solches zweiadriges Kraftfahrzeugenergiekabel erleichtert die Montage in einem Kraftfahrzeug erheblich.
Jedes der Flachleitungselemente ist mit zumindest einem Isolationselement umgeben. Beispielsweise kann ein Isolationselement durch Extrudieren, Verkleben, Aufdampfung oder Aufspritzung angebracht sein. Andere Verbindungsarten sind möglich. Die Isolationselemente können auf den Flachleitungselementen, jedoch nicht untereinander haften. Die Flachleitungselemente mit dem jeweiligen Isolationselement können sich gegeneinander verschieben. Es werden dadurch gute Biegeeigenschaften des Kraftfahrzeugenergiekabel erzielt. Darüber hinaus ist ein elektrischer Kontakt der beiden Flachleitungselemente untereinander nicht gegeben. Die Isolationselemente können auch einstückig gebildet sein.
Um eine elektromagnetische Abstrahlung zu verhindern, weist das Kraftfahrzeugenergiekabel ein Schirmungselement auf. Eine Abschirmung ist notwendig, um andere Signale und Bauelemente nicht zu stören. Darüber hinaus kann das Schirmungselement als Masseleitung verwendet werden. Dieses Schirmungselement umgibt die beiden Flachleitungselemente samt den Isolationselementen.
Es ist erkannt worden, dass eine geringe Bauhöhe erreicht wird, wenn die Flachleitungselemente derart angeordnet sind, dass ihre breiten Oberflächen aufeinander liegen. Ein solches Kraftfahrzeugenergiekabel lässt sich einfach und mit nur einem sehr geringen Bauraumbedarf in einem Kraftfahrzeug verlegen. Ferner gewährleistet diese Konstruktion ein verbessertes Übertragungsverhalten aufgrund einer verbesserten Transferimpedanz. Zudem ergeben sich signifikante Gewichtsvorteile gegenüber herkömmlichen Energiekabeln.
Eine gute Abschirmung von Kraftfahrzeugenergiekabeln gestaltet sich im Allgemeinen schwierig. Es ist erkannt worden, dass eine bessere Abschirmung und damit eine bessere elektromagnetische Verträglichkeit erreicht werden kann, wenn die Flachleitungselemente gemäß eines Ausführungsbeispieles derart miteinander elektromagnetisch gekoppelt sind, dass sich von den Flachleitungselementen abgestrahlte Fernfelder gegenseitig aufheben. Insbesondere kann dies der Fall sein, wenn die Flachleitungselemente einen gegenläufigen Stromfluss aufweisen. Die B-Felder der beiden Leitungen heben sich im Fernbereich gegenseitig auf, da sie gegenläufig zueinander sind. Wird das Kraftfahrzeugenergiekabel beispielsweise für eine Übertragung von Strömen zur Energieversorgung eines Elektromotors verwendet, kann ein Flachleitungselement als Plusleiter und das andere Flachleitungselement als Minusleiter verwendet werden. Insbesondere bei Elektrofahrzeugen kommen hohe Gleichströme zum Einsatz, wobei die Hin- und Rückleitung durch das anmeldungsgemäße Kabel gebildet werden. Beide Leiter strahlen daher zumindest ein magnetisches Feld ab. Es lässt sich in der Praxis darüber hinaus nicht vermeiden, dass Störsignale als Oberwellen auf die Leiter eingekoppelt werden. Jedoch ist erkannt worden, dass aufgrund der anmeldungsgemäßen Anordnung die Auskopplung von Störungen im Wesentlichen vermieden werden kann, da sich auch die Störungen gegenseitig aufheben. Die abgestrahlten Magnetfelder der beiden Kabel heben sich zudem annähernd auf, da diese Felder eine entgegengesetzte Richtung zueinander aufweisen. Folglich kann eine verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit erzielt werden.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels weisen die Flachleitungselemente einen Abstand zueinander von zumindest 0,2 mm, vorzugsweise 1 mm, auf. Diese enge Anordnung und eine damit einhergehende enge und gute elektromagnetische Kopplung der Leitungselemente zueinander bewirken neben einem optimierten Übertragungsverhalten auch ein optimiertes Abstrahlverhalten (EMV) . Bei einer derart engen Kopplung heben sich die unerwünschten Felder fast gänzlich gegenseitig auf.
Die Flachleitungselemente können eine Stromtragfähigkeit von zumindest 100 A aufweisen. Jedoch können Anforderungen von Dauerströmen von mehr als 2000 A durch eine andere Dimensionierung des
Kraftfahrzeugenergiekabels, insbesondere des Querschnitts der Flachleitungselemente, gewährleistet werden.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels weist das Kraftfahrzeugenergiekabel eine rechteckförmige Querschnittsfläche auf. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeugenergiekabel eine Höhe von 12 mm und eine Breite von 25 mm haben. Jedoch können die Maße differieren. Die Ecken eines solchen Kabels können abgerundet sein.
Unter anderem hängen die oben erwähnten Maße von den Maßen der verwendeten Flachleitungselemente ab. Diese können eine Querschnittsfläche von zumindest 5 mm2, vorzugsweise 50 mm2, aufweisen. Die Größe der Querschnittsfläche kann sich beispielsweise nach Anforderungen an eine gewünschte notwendige Stromtragfähigkeit richten.
Zwischen den Flachleitungselementen können Potentialdifferenzen zwischen 60 V und 1000 V anliegen. Zumindest eines der Isolationselemente kann derart gebildet sein, dass ein Durchschlag aufgrund der hohen Spannung sicher verhindert werden kann. Die Isolationselemente können aus Kunststoff gebildet sein. Insbesondere können Polyamide, wie beispielsweise PA 12, aufgrund ihrer guten Isolations- und Herstellungseigenschaften eingesetzt werden. Die Isolationselemente können eine Dicke von zumindest 0,1 mm, vorzugsweise 0,5 mm, aufweisen.
Ferner können das erste und das zweite Isolationselement einstückig aus einem Isolationselement hergestellt sein. Das einzelne Isolationselement kann haftend oder nicht haftend an den Flachleitungselementen angeordnet sein. Die Flachleitungselemente können sich bei nicht haftender Anordnung gegeneinander verschieben. Gute
Biegeeigenschaften können weiterhin gewährleistet werden. Ferner kann das einstückige Isolationselement dicker als das erste und das zweite Isolationselement gebildet sein. Eine ebenso gute Kopplung im Vergleich mit diesen zwei Isolationselementen kann erzielt werden.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels ist das Schirmungselement mit einem dritten Isolationselement umgeben. Auch dieses Isolationselement kann aus Kunststoff sein. Dieses Isolationselement dient als Schutzmantel und kann unter anderem bewirken, dass Beschädigungen des Kraftfahrzeugenergiekabels verhindert werden können.
Das Schirmungselement kann aus einem Blech hergestellt sein. Ein Blech besitzt den Vorteil, dass es die Flachleitungselemente dicht umschließt und auch hochfrequente Strahlung abschirmen kann. Gerade im Zusammenwirken dieser Schirmung mit der anmeldungsgemäßen elektromagnetischen Kopplung der Flachleitungselemente ist eine sehr gute elektromagnetische Verträglichkeit gewährleistet. Insbesondere bei einer Dicke von zumindest 0,1 mm des Schirmungselements ist eine sehr gute Schirmwirkung gegeben. Falls als Schirmungselement ein Blech verwendet wird, kann eine gute Biegsamkeit des Kraftfahrzeugenergiekabels weiterhin gewährleistet werden. Dies ist auch für Dicken von über 0,1 mm, beispielsweise 0,2 mm, der Fall.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Ξchirmungselement aus einem Nichteisenmetall oder einer nichteisenhaltigen Legierung gebildet. Beispielsweise kann das Schirmungselement aus Kupfer oder Legierungen hieraus hergestellt sein.
Darüber hinaus kann das Schirmungselement mit einer Überlappung von zumindest 10 %, vorzugsweise 50 %, gewickelt sein. Bei einer Wicklung kann es bei einer zu geringen Überlappung zu einer nicht vollkommen dichten Schirmung kommen. Ferner kann es bei einer nur geringen Überlappung bei kleinen Verschiebungen während der Herstellung zu Lücken in der Schirmung kommen. Eine lückenhafte Schirmung wird durch eine Überlappung gemäß der Anmeldung sicher vermieden.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels ist das Schirmungselement aus zumindest einer Folie und zumindest einem Geflecht gebildet . Das Geflecht kann beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium und die Folie aus Aluminium hergestellt sein. Das Geflecht dient in diesem Fall überwiegend der Abschirmung von niederfrequenten Feldern. Jedoch wird die Abstrahlung von Hochfrequenzfeldern durch ein Geflecht nicht hinreichend verhindert, da das Geflecht nicht vollkommen dicht ist. Jedoch weist ein Geflecht eine gute Biegsamkeit auf. Zusätzlich kann eine Folie, z.B. ein dünnes Blech, eingesetzt werden. Diese Folie dient zur Schirmung der Hochfrequenzfelder und ist ebenfalls gut biegsam. Insgesamt ergibt sich ein sicherer Abstrahlschutz bei gleichzeitig guten Biegeeigenschaften.
Ferner kann zumindest ein Flachleitungselement aus Aluminium hergestellt sein. Jedoch sind auch andere Nichteisenmetalle, wie beispielsweise Kupfer, möglich. Aluminium besitzt gegenüber anderen Metallen, beispielsweise Kupfer, den Vorteil eines deutlich geringeren Gewichts. Hingegen weist Kupfer bessere elektrische Leitungseigenschaften auf. Es ist jedoch erkannt worden, dass mit dem anmeldungsgemäßen Kraftfahrzeugenergiekabel durch eine größere Querschnittsfläche der Flachleitungselemente ebenso gute Leitungseigenschaften erzielt werden können und gleichzeitig eine Gewichtsreduktion von bis zu 40 % erreicht werden kann. Ferner kann ein
Aluminiumflachleitungselement bei gleichem elektrischen Widerstand wie ein Kupferflachleitungselement eine höhere Stromtragfähigkeit aufweisen. Hierdurch kann bei einer festgelegten Stromtragfähigkeit der Querschnitt gegenüber Rund- und/oder Kupferleitern wieder reduziert werden.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels weist das Kraftfahrzeugenergiekabel einen minimalen Biegeradius in orthogonaler Richtung zu der breiten Oberfläche des Kraftfahrzeugenergiekabels von zumindest 5 mm, vorzugsweise 12 mm, auf. Ebenso kann das Kraftfahrzeugenergiekabel einen minimalen Biegeradius in orthogonaler Richtung zu einer schmalen Oberfläche des Kraftfahrzeugenergiekabels von zumindest 25 mm, vorzugsweise 38 mm, aufweisen. Eine einfache Verlegung im Motorraum, insbesondere mit engen Radien, wird gewährleistet .
Ein weiterer Aspekt der Anmeldung ist die Verwendung des Kraftfahrzeugenergiekabels in einem Fahrzeug mit Elektroantrieb. Zum Beispiel kann das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug sein. Insbesondere bei einem elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug werden Energiekabel mit einer hohen Stromtragfähigkeit verwendet, da ein Elektromotor mit hohen Spannungen und Strömen betrieben wird. Ebenso ist insbesondere das Gewicht ein wesentlicher Faktor eines solchen Fahrzeugs. Das Kraftfahrzeugenergiekabel kann insbesondere als Batterieleitung in einem Fahrzeug mit Elektroantrieb verwendet werden.
Nachfolgend wird die Anmeldung anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert . Es zeigen:
Fig.l eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugenergiekabels,
Fig.2 eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugenergiekabel ,
Fig.3 ein Höhe/Gewicht Diagramm. Die in den Zeichnungen dargestellte Konstruktion des anmeldungsgemäßen Kraftfahrzeugenergiekabels weist insbesondere eine geringe Bauhöhe und darüber hinaus ein sehr gutes Abstrahlverhalten auf.
Wo es möglich war, wurde in den Figuren 1 und 2 für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet .
In der Figur 1 ist eine vereinfachte Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines
Kraftfahrzeugenergiekabels 1 dargestellt. Das erste Flachleitungselement 10 ist mit seiner breiten Oberfläche über der breiten Oberfläche des zweiten Flachleitungselements 12 angeordnet . Die Flachleitungselemente 10, 12 können aus Aluminium gebildet sein. Weiterhin sind die Flachleitungselemente 10, 12 mit einem Isolationselement 14 umgeben und durch dieses Isolationselement 14 voneinander elektrisch isoliert. Das Isolationselement 14 kann aus Kunststoff, beispielsweise PA 12, hergestellt und beispielsweise durch Aufspritzung um die Flachleitungselemente 10, 12 herum aufgebracht sein. Die Verbindungen können zumindest formschlüssig sein.
Ein Schirmungselement 16 umgibt wiederum das Isolationselement 14. Das Schirmungselement 16 kann ein Blech sein. Ferner kann das Blech mit einer Überlappung von 50 % gewickelt sein. Abschließend ist noch ein Schutzmantel 18 um das Schirmungselement 16 herum angebracht. Dieses kann aus Kunststoff sein und beispielsweise eine Dicke von 1 mm aufweisen. Alle auftretenden Elemente 10 bis 18 können formschlüssig miteinander verbunden sein.
Die in Figur 2 gezeigte vereinfachte Schnittansicht des Kraftfahrzeugenergiekabels 2 unterscheidet sich vom vorherigen Beispiel darin, dass zum einen das erste Flachleitungselement 10 von einem ersten
Isolationselement 14a und das zweite Flachleitungselement 12 von einem zweiten Isolationselement 14b umgeben ist. Bei der Herstellung des Kraftfahrzeugenergiekabels 2 mit zumindest zwei Isolationselementen ergibt sich der Vorteil, dass zunächst jedes der Flachleitungselemente 10, 12 mit einer Isolationsschicht 14a, 14b umgeben werden kann. Anschließend können diese Bauelemente aufeinander in der dargestellten Form zusammen gefügt werden.
Zum anderen unterscheiden sich die beiden Ausführungsbeispiele darin, dass das Schirmungselement 16 eine Folie 16a und ein Geflecht 16b umfasst. Die Folie 16a kann aus Aluminium sein, während das Geflecht 16b aus Kupfer sein kann.
In beiden Figuren 1 und 2 sind die
Kraftfahrzeugenergiekabel 1, 2 rechteckig geformt, wobei die Ecken abgerundet sein können. Die Maße der Kraftfahrzeugenergiekabel 1, 2, wie Breite und Höhe, hängen unter anderem von den Maßen der Flachleitungselemente 10, 12 ab.
Das Kraftfahrzeugenergiekabel 1, 2 aus Figur 1 oder 2 kann beispielsweise zur Übertragung von Strom in einem Hybridfahrzeug verwendet werden. Das erste Flachleitungselement 10 kann als Plus- bzw. Hinleiter und das zweite Flachleitungselement 12 als Minus- bzw. Rückleiter genutzt werden. Ein Durchschlag durch die auftretenden Potentialdifferenzen von bis zu 1000 V zwischen den Flachleitungselementen 10, 12 wird durch die Isolationselemente 14, 14a, 14b vermieden.
Die auftretenden Ströme von beispielsweise 100 A und mehr erzeugen B-Felder und bewirken ein Abstrahlen von diesen Feldern. Darüber hinaus entstehen durch unerwünschte eingekoppelte Oberwellen auf den Flachleitungselementen 10, 12 weitere Störsignale. Ein guter Kopplungswiderstand und ein gutes Abstrahlverhalten können durch die dargestellte enge Kopplung der Flachleitungselemente 10, 12 miteinander erzielt werden. Beispielsweise weisen die Isolationselemente 14a, 14b jeweils eine Dicke von 0 , 5 mm auf, so dass ein Abstand von 1 mm der
Flachleitungselemente 10, 12 zueinander vorliegt. Durch diese anmeldungsgemäße Anordnung und einem gegenläufigen Stromfluss heben sich auftretende Fernfelder im Wesentlichen auf. Darüber hinaus wird eine weitere Abstrahlung durch das Schirmungselement 16, 16a, 16b verhindert. Das Ergebnis ist ein Kraftfahrzeugenergiekabel mit einem optimierten Übertragungs- und Abstrahlverhalten.
Ferner zeigt die Figur 3 ein Höhe/Gewicht Diagramm. Hierbei ist das Gesamtgewicht dreier Leitungsbeispiele mit gleichen elektrischen Leitungseigenschaften in Abhängigkeit von der Höhe dargestellt. Das Kupferrundseil umfasst zwei Einzeleiter und jeder Einzelleiter besitzt einen Durchmesser von 12 mm. Dieser Durchmesser ist konstant. Infolgedessen ist auch das Gesamtgewicht des Kupferrundseils konstant und beträgt annähernd 1000 g/m. Darüber hinaus sind zwei Flachkabel im Diagramm abgebildet. Zum einen ist dies ein Flachkabel bestehend aus zwei Aluminium-Einzelflachleitern. Aus dem Diagramm geht hervor, dass sich bei geringen Höhen des Kabels (ca. 2mm) keine Gewichtsvorteile gegenüber dem Kupferrundseil ergeben. Bei größeren Höhen (7 mm) werden Gewichtsvorteile von bis zu 250 g erreicht. Zum anderen ist ein anmeldungsgemäßes Aluminium- Kraftfahrzeugenergiekabel abgebildet . Deutlich zu erkennen sind die enormen Gewichtsvorteile (bis ca. 410 g) trotz einer geringen Gesamthöhe des
Kraftfahrzeugenergiekabels gegenüber dem Kupferrundseil, aber auch gegenüber den Aluminium-Einzelflachleitern.
Durch die beschriebene Konstruktion des Kraftfahrzeugenergiekabels erhält man ein Kraftfahrzeugenergiekabel mit optimalen Übertragungs- und Abstrahlungsverhalten. Darüber hinaus ist eine kompakte Bauweise durch eine geringe Bauhöhe und ein geringes Gewicht gewährleistet.
Es versteht sich von selbst, dass die beschriebenen Ausführungsbeispiele nur wenige aus einer Vielzahl von möglichen Ausführungsbeispielen sind. Es können beispielsweise andere Material und/oder zusätzliche Isolations- und/oder Schirmungselemente verwendet werden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
. Kraftfahrzeugenergiekabel mit zumindest einem ersten mit zumindest einem ersten Isolationselement (14a) umgebenen Flachleitungselement (10) , zumindest einem zweiten mit zumindest einem zweiten Isolationselement (14b) umgebenen Flachleitungselement (12) , und zumindest einem das zumindest erste Isolationselement (14a) und das zumindest zweite Isolationselement (14b) umgebenden Schirmungselement {16} , dadurch gekennzeichnet, dass das erste von dem ersten Isolationselement (14a) umgebenen Flachleitungselement (10) und das zweite von dem zweiten Isolationselement (14b) umgebenen Flachleitungselement (12) derart angeordnet sind, dass breite Oberflächen der Flachleitungselemente (10, 12) aufeinander liegen.
2. Kraftfahrzeugenergiekabel nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachleitungselemente (10, 12) derart miteinander elektromagnetisch gekoppelt sind, dass sich von den Flachleitungselementen (10, 12) abgestrahlte Fernfelder im Wesentlichen gegenseitig aufheben.
3. Kraftfahrzeugenergiekabel nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachleitungselemente (10, 12} im Betrieb des Kraftfahrzeugs einen gegenläufigen Stromfluss aufweisen, derart, dass sich die von den Flachleitungselementen (10, 12) abgestrahlten Fernfelder gegenseitig aufheben.
4. Kraftfahrzeugenergiekabel nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, dass die Flachleitungselemente (10, 12) einen Abstand von zumindest 0,2 mm, vorzugsweise 1 mm, zueinander aufweisen.
5. Kraftfahrzeugenergiekabel nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachleitungselemente (10, 12) eine Stromtragfähigkeit von zumindest 100 A aufweisen.
6. Kraftfahrzeugenergiekabel nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeugenergiekabel eine rechteckförmige Querschnittsfläche aufweist.
7. Kraftfahrzeugenergiekabel nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Flachleitungselement (10, 12) eine Querschnittsfläche von zumindest 5 mm2, vorzugsweise 50 mm2, aufweist.
8. Kraftfahrzeugenergiekabel nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Isolationselemente (14, 14a, 14b) derart gebildet ist, dass eine Durchschlagfestigkeit bei einer Potentialdifferenz von 60 V bis 1000 V, vorzugsweise 600 V, zwischen den Flachleitungselementen (10, 12) gegeben ist.
9. Kraftfahrzeugenergiekabel nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Isolationselement (14a) und das zweite Isolationselement (14b) einstückig aus einem Isolationselement (14) gebildet sind.
10. Kraftfahrzeugenergiekabel nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schirmungselement (16) mit zumindest einem dritten Isolationselement (18) umgeben ist.
11. Kraftfahrzeugenergiekabel nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schirmungselement {16} zumindest ein Blech umfasst.
12. Kraftfahrzeugenergiekabel nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schirmungselement (16) eine Dicke von zumindest 0,1 mm aufweist.
13. Kraftfahrzeugenergiekabel nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Ξchirmungselement (16) aus einem Nichteisenmetall und/oder einer nichteisenhaltigen Legierung hergestellt ist .
14. Kraftfahrzeugenergiekabel nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schirmungselement (16) mit einer Überlappung von zumindest 10 %, vorzugsweise 50 %, gewickelt ist.
15. Kraftfahrzeugenergiekabel nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schirmungselement (16} zumindest eine Folie (16a) und zumindest ein Geflecht (16b) umfasst.
16. Kraftfahrzeugenergiekabel nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Folie (16a) aus Aluminium und das zumindest eine Geflecht (16b) aus Kupfer oder Aluminium hergestellt sind,
17. Kraftfahrzeugenergiekabel nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Flachleitungselement (10, 12) aus Aluminium hergestellt ist.
18. Kraftfahrzeugenergiekabel nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeugenergiekabel einen minimalen Biegeradius in orthogonaler Richtung zu der breiten Oberfläche des Kraftfahrzeugenergiekabels von zumindest 5 mm, vorzugsweise 12 mm, aufweist.
19. Kraftfahrzeugenergiekabel nach einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeugenergiekabel einen minimalen Biegeradius in orthogonaler Richtung zu einer schmalen Oberfläche des Kraftfahrzeugenergiekabels von zumindest 25 mm, vorzugsweise 38 mm, aufweist.
20. Verwendung eines Kraftfahrzeugenergiekabels nach Anspruch 1 in einem Fahrzeug mit Elektroantrieb .
21. Verwendung eines Kraftfahrzeugenergiekabels nach Anspruch 20 als Batterieleitung in einem Fahrzeug mit Elektroantrieb .
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