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DE102017105985A1 - Ladekabelanordnung - Google Patents

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DE102017105985A1
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Dirk Remisch
Stefan Staudacher
Marco Stepper
Erik Weber
Benjamin Schneider
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Twt Science & Innovation GmbH
Dr Ing HCF Porsche AG
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Twt Science & Innovation GmbH
Dr Ing HCF Porsche AG
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Abstract

Ladekabelanordnung zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen einer Stromnetzstation (10) und einem elektrisch antreibbaren Fahrzeug (2) mit einer Ladekabelaußenummantelung (12), in der mindestens ein Stromleiterkabel (14, 16) mit einer Stromleiteraußenummantelung (28, 30) und mindestens einer Kühlmittelleitung (18, 20) mit einer Wärmeübergangsfläche (32, 34) angeordnet sind, wobei mindestens eine Wärmetransferschicht (36, 38) vorgesehen ist, die zumindest teilweise an der Wärmeübergangsfläche (32, 34) und der Stromleiteraußenummantelung (28, 30) anliegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ladekabelanordnung zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen einer Stromnetzstation und einem elektrisch antreibbaren Fahrzeug mit einer Ladekabelaußenummantelung, in der mindestens ein Stromleiterkabel mit einer Stromleiteraußenummantelung und mindestens eine Kühlmittelleitung mit einer Wärmeübergangsfläche angeordnet sind.
  • Kraftfahrzeuge mit zumindest einem Elektromotor als Antriebsmotor müssen an Ladestationen aufgeladen werden, damit sie für eine Fahrt des Kraftfahrzeuges die dafür notwendige Energie speichern können. Hierzu weist das Kraftfahrzeug einen elektrischen Energiespeicher und eine Steckvorrichtung auf, die mittels einer Ladekabelanordnung direkt oder indirekt mit einer Stromnetzstation verbindbar sind. Um den Ladevorgang zu beschleunigen, werden Schnell-Ladestationen als Stromnetzstationen eingesetzt, wodurch starke elektrische Ströme übertragen werden. Diese elektrischen Ströme verursachen u.a. ein Erwärmen der in der Ladekabelanordnung vorgesehenen Stromleiterkabel. Um hierbei kleine Kabelquerschnitte zu realisieren, ist eine Kühleinrichtung in der Ladekabelanordnung notwendig.
  • Aus dem Stand der Technik, wie z.B. der EP 2 652 754 B1 , der DE 10 2011 100 389 A1 oder der US 9,321,362 B2 sind hierbei Ladekabelanordnungen bekannt, in denen mindestens ein Stromleiterkabel mit einer Kühlmittelleitung vorgesehen ist, die eine Wärmeübergangsfläche aufweist, um das Stromleiterkabel zu kühlen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei derartigen Anordnungen eine hohe Kühlleistung erforderlich ist, um eine übermäßige Erwärmung der Stromleiterkabel zu begrenzen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, auf kostengünstige und einfache Weise eine möglichst effiziente Kühlung der Stromleiterkabel zu gewährleisten.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mindestens eine Wärmetransferschicht vorgesehen ist, die zumindest teilweise an der Wärmeübergangsfläche und der Stromleiteraußenummantelung anliegt. Auf diese Weise wird eine homogene Verteilung der an der Stromleiteraußenummantelung vorliegenden Temperatur- und Wärmestromdichte gewährleistet. Die Stromleiteraußenummantelung gibt die Wärme an die Wärmetransferschicht ab, die wiederum im Wärmeaustausch mit den Kühlmittelleitungen steht.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Wärmetransferschicht Silber, Kupfer und/oder Aluminium als Wärmeleitmaterial auf.
  • In besonders vorteilhafter Weise ist die Wärmetransferschicht flexibel in Form eines Netzes, Gitters oder einer Folie ausgebildet, wodurch es möglich ist, die Wärmetransferschicht auf einfache Weise zu verformen und dementsprechend der Stromleiteraußenummantelung anzupassen.
  • In einer besonders kompakten vorteilhaften Ausführungsform sind zwei Stromleiterkabel und zwei Kühlmittelleitungen im Uhrzeigersinn abwechselnd angeordnet, wobei eine Wärmetransferschicht vorgesehen ist, die die voneinander abgewandten Seiten der Wärmeübergangsflächen der Kühlmittelleitungen und die zueinander gewandten Seiten der Stromleiteraußenummantelungen der Stromleiterkabel umgreift. Zusätzlich oder auch für sich gesondert kann eine Wärmetransferschicht vorgesehen sein, die die voneinander abgewandten Seiten der Wärmeübergangsflächen der Kühlmittelleitungen sowie der Stromleiteraußenummantelungen der Stromleiterkabel umgreift. Insbesondere diese Schicht, die die voneinander abgewandten Seiten der Stromleiteraußenummantelungen der Stromleiterkabel umgreift, kann bei Betrieb mit Wechselstrom zusätzlich als EM-Abschirmung dienen. Um möglichst große Kontaktflächen zur lateralen Wärmeübertragung zu gewährleisten, können in der Ladekabelanordnung ein Schutzleiter und/oder Signalleitungen und/oder Füllmaterial vorgesehen sein, die die Kompaktheit der Ladekabelanordnung erhöhen.
  • Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt:
    • 1 eine perspektivische Ansicht eines Plug-In-Kraftfahrzeuges, das mit einer stationären Stromnetzstation verbunden ist, und
    • 2 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Ladekabelanordnung.
  • 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Kraftfahrzeug 2, dessen Fahrzeugkarosserie 4 eine Ladeanschlussvorrichtung 6 aufweist. Diese Ladeanschlussvorrichtung 6 ist über eine Ladekabelanordnung 8 mit einer stationären elektrischen Stromnetzstation 10 verbunden.
  • 2 zeigt die Ladekabelanordnung 8 in einer Querschnittsansicht. Die Ladekabelanordnung 8 weist hierbei eine Ladekabelaußenummantelung 12 auf, in der im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Stromleiterkabel 14, 16 und zwei Kühlmittelleitungen 18, 20 angeordnet sind. Des Weiteren ist ein Schutzleiter 22, Signalleitungen 24 und Füllmaterial 26 vorgesehen. Die Stromleiterkabel 14, 16 weisen jeweils eine Stromleiteraußenummantelung 28, 30 auf. Die Kühlmittelleitungen 18, 20 besitzen jeweils eine Wärmeübergangsfläche 32, 34. Erfindungsgemäß sind nun eine erste und eine zweite Wärmetransferschicht 36, 38 vorgesehen. Die Wärmetransferschichten 36, 38 bestehen im Wesentlichen aus Kupfer und sind netzförmig ausgebildet, um flexibel verlegt werden zu können. Die zwei Kühlmittelleitungen 18, 20 und die zwei Stromleiterkabel 14, 16 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Uhrzeigersinn abwechselnd angeordnet. Hierbei ist die erste Wärmetransferschicht 36 derart vorgesehen, dass sie die voneinander abgewandten Seiten der Wärmeübergangsflächen 32, 34 der Kühlmittelleitungen 18, 20 und die zueinander gewandten Seiten der Stromleiteraußenummantelung 28, 30 der Stromleiterkabel 14, 16 umgreift. Die zweite Wärmetransferschicht 38 ist derart vorgesehen, dass sie die voneinander abgewandten Seiten der Wärmeübergangsflächen 32, 34 der Kühlmittelleitungen 18, 20 sowie die abgewandten Seiten der Stromleiteraußenummantelungen 28, 30 der Stromleiterkabel 14, 16 umgreift.
  • Es sollte deutlich sein, dass auf diese Weise ein optimaler Wärmeaustausch in der Ladekabelanordnung 8 gewährleistet wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2652754 B1 [0003]
    • DE 102011100389 A1 [0003]
    • US 9321362 B2 [0003]

Claims (6)

  1. Ladekabelanordnung zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen einer Stromnetzstation (10) und einem elektrisch antreibbaren Fahrzeug (2) mit einer Ladekabelaußenummantelung (12), in der mindestens ein Stromleiterkabel (14, 16) mit einer Stromleiteraußenummantelung (28, 30) und mindestens einer Kühlmittelleitung (18, 20) mit einer Wärmeübergangsfläche (32, 34) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Wärmetransferschicht (36, 38) vorgesehen ist, die zumindest teilweise an der Wärmeübergangsfläche (32, 34) und der Stromleiteraußenummantelung (28, 30) anliegt.
  2. Ladekabelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetransferschicht (36, 38) Silber, Kupfer und/oder Aluminium als Wärmeleitmaterial aufweist.
  3. Ladekabelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetransferschicht (36, 38) flexible in Form eines Netzes, Gitters oder einer Folie ausgebildet ist.
  4. Ladekabelanordnung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Stromleiterkabel (14, 16) und zwei Kühlmittelleitungen (18, 20) im Uhrzeigersinn abwechselnd angeordnet sind, wobei eine Wärmetransferschicht (36) vorgesehen ist, die die voneinander abgewandten Seiten der Wärmeübergangsflächen (32, 34) der Kühlmittelleitungen (18, 20) und die zueinander gewandten Seiten der Stromleiteraußenummantelungen (28, 30) der Stromleiterkabel (14, 16) umgreift.
  5. Ladekabelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Stromleiterkabel (14, 16) und zwei Kühlmittelleitungen (18, 20) im Uhrzeigersinn abwechselnd angeordnet sind, wobei eine Wärmetransferschicht (38) vorgesehen ist, die die voneinander abgewandten Seiten der Wärmeübergangsflächen (32, 34) der Kühlmittelleitungen (18, 20) sowie der Stromleiteraußenummantelungen (28, 30) der Stromleiterkabel (14, 16) umgreift.
  6. Ladekabelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schutzleiter (22) und/oder Signalleitungen (24) und/oder Füllmaterial (26) vorgesehen ist.
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