DE102021208427A1

DE102021208427A1 - Elektrische Leitung, insbesondere Hochstrom-Leitung sowie Vorrichtung mit einer solchen elektrischen Leitung

Info

Publication number: DE102021208427A1
Application number: DE102021208427.3A
Authority: DE
Inventors: Alexander Kett
Original assignee: Leoni Bordnetz Systeme GmbH
Current assignee: Leoni Bordnetz Systeme GmbH
Priority date: 2021-08-04
Filing date: 2021-08-04
Publication date: 2023-02-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrische Leitung (2), insbesondere eine DC-Hochstrom-Leitung (2), sowie eine Vorrichtung, insbesondere Fahrzeug (14) mit einer solchen Leitung (2), mit einer Vielzahl von einzelnen isolierten elektrischen Leitern (4A, 4B), die von einem gemeinsamen Isolationsmantel (10) umgeben sind, wobei an den Enden der Leitung (2) die einzelnen isolierten Leiter (4A, 4B) zu zwei Gruppen (A, B) von isolierten Leitern (4A, 4B) zusammengefasst sind, wobei die Leiter (6) einer jeweiligen Gruppe (A, B) miteinander elektrisch verbunden sind. Die elektrischen Leiter (4A, 4B) sind insbesondere alternierend nebeneinander angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Leitung, insbesondere eine Hochstrom-Leitung sowie eine Vorrichtung mit einer solchen elektrischen Leitung. Bei der Vorrichtung handelt es sich insbesondere um ein Fahrzeug.
Sofern vorliegend von einer Hochstrom-Leitung gesprochen wird, so wird hierunter eine elektrische Leitung verstanden, die für die Übertragung von Strömen von zumindest mehreren 10 A, vorzugsweise zur Übertragung von mehr als 50 A und insbesondere auch von mehr als 100 A und beispielsweise bis 500 A ausgebildet sind.
Solche Hochstrom-Leitungen werden beispielsweise bei Fahrzeugen und insbesondere bei elektromotorisch angetriebenen Elektro- oder Hybridfahrzeugen zur Übertragung von hohen elektrischen Leistungen im Bereich von mehreren KW bis hin zu mehreren 100 KW eingesetzt. Beispielsweise werden derartige Leitungen zur Leistungsversorgung von elektrischen Komponenten des Antriebsstranges, beispielsweise zur Leistungsversorgung eines elektrischen Fahrmotors oder zum Anschluss einer (Traktions-) Batterie eingesetzt. Auch werden derartige Leitungen als Ladeleitungen zur Leistungsversorgung und / oder zum Laden der Batterie im Fahrzeug eingesetzt. Bei diesen Leitungen handelt sich häufig um Gleichstromleitungen (DC-Leitungen), die meist zweipolig ausgebildet sind.
Bei derartigen Leitungen bestehen hohe Anforderungen an das Leitungsdesign, um zum einen die hohen elektrischen Ströme bei geringen elektrischen Verlusten und geringer Erwärmung zu ermöglichen. Darüber hinaus bestehen besondere Anforderungen aufgrund der durch den Stromfluss hervorgerufenen magnetischen Felder.
Für eine möglichst flexible Verlegung beispielsweise entlang von dreidimensionalen Strukturen oder auch zu elektrischen Antriebseinheiten innerhalb des Fahrzeuges ist zudem eine hohe Biegeflexibilität der Leitung gefordert.
Aus diesem Grund sind derartige DC-Leitungen häufig als Litzenleitungen ausgebildet, die sich durch eine gute Flexibilität auszeichnen. Diese weisen jedoch eine ungünstige hohe magnetische Abstrahlung auf. Alternativ können auch sogenannte Flachleitungen eingesetzt werden, die häufig eine verbesserte magnetische Abstrahlung aufweisen. Die Flachleitungen sind jedoch vergleichsweise starr und wenig biegeflexibel.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Leitung, insbesondere eine solche DC-Hochstrom-Leitung, sowie eine Vorrichtung mit einer solchen Leitung anzugeben, wobei die Leitung bei einer guten Biegeflexibilität eine gute magnetische Abstrahlungscharakteristik aufweist.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine elektrische Leitung, insbesondere eine Hochstrom-Leitung und speziell eine DC-Leitung, die eine Vielzahl von einzelnen isolierten elektrischen Leitern aufweist, die von einem gemeinsamen Isolationsmantel umgeben sind. An den Enden der Leitung sind die einzelnen isolierten Leiter zu zwei Gruppen von Leitern zusammengefasst, wobei die Leiter einer jeweiligen Gruppe am Ende der Leitung miteinander elektrisch verbunden sind. Eine jeweilige Gruppe von Leitern definiert daher einen jeweiligen gemeinsamen Strompfad und wird beispielsweise als Plusleiter oder als Masse- oder Minusleiter bei einer DC-Leitung eingesetzt.
Ein jeweiliger isolierter Leiter setzt sich dabei allgemein aus einem elektrisch leitfähigen Leiterkern und aus einer diesen umgebende Isolierhülle zusammen. Der Leiterkern wird vorliegend auch kurz als Leiter bezeichnet. Der Begriff „isolierter Leiter“ bezeichnet den mit der Isolierhülle umgebenen Leiterkern.
Ein jeweiliger Pol der Leitung wird vorliegend daher aufgeteilt auf eine Vielzahl von einzelnen elektrisch isolierten Leitern, die insgesamt von einem gemeinsamen Isolationsmantel umgeben sind. Die einzelnen isolierten Leiter der beiden Gruppen sind daher innerhalb des Isolationsmantels unmittelbar nebeneinander angeordnet. Die einzelnen isolierten Leiter liegen mit ihren Isolierhüllen aneinander an. Innerhalb der Leitung sind daher keine Teilleitungen mit einem eigenen Teilleitungsmantel ausgebildet. Unter Teilleitung ist eine Gruppe von isolierten Leiter zu verstehen, die von dem Teilleitungsmantel umgeben sind.
Der Isolationsmantel umgibt die Gesamtzahl der isolierten Leiter bevorzugt unmittelbar, d. h. es ist insbesondere kein weiterer Zwischenmantel vorgesehen. Bevorzugt weist die gesamte Leitung insbesondere auch keine Schirmung auf, wie beispielsweise eine Schirmhülle wie ein Schirmgeflecht usw., welche die Gesamtheit der isolierten Leiter oder auch einzelne isolierte Leiter oder auch Gruppen von isolierten Leitern umgibt. Der gesamte Leitungsaufbau setzt sich daher - im Querschnitt betrachtet - vorzugsweise lediglich aus der Gesamtheit der isolierten Leiter und dem Isolationsmantel zusammen.
Dadurch dass ein jeweiliger Pol oder Strompfad der Leitung auf die Vielzahl von einzelnen isolierten Leitern aufgeteilt ist, können diese innerhalb der Leitung beliebig zueinander angeordnet sein. Dies hat zur Folge, dass sich die Magnetfelder der einzelnen isolierten Leiter wechselseitig in geeigneter Weise günstig überlagern und sich zumindest zum Teil gegenseitig auslöschen, sodass insgesamt eine geringe magnetische Abstrahlung erreicht ist. Gleichzeitig wird durch die Verwendung der Vielzahl der einzelnen isolierten Leiter eine hohe Flexibilität wie bei einer herkömmlichen Litzenleitung erreicht.
Um eine möglichst gute magnetische Abstrahlcharakteristik mit geringer magnetischer Abstrahlung zu erreichen, sind die einzelnen isolierten Leiter innerhalb der Leitung vorzugsweise miteinander vermischt angeordnet. Hierunter wird allgemein verstanden, dass die einzelnen isolierten Leiter einer jeweiligen Gruppe innerhalb des Isolationsmantels - anders als am Leitungsende - gerade nicht gebündelt und zusammengefasst sind. Im Querschnitt der Leitung betrachtet sind daher die einzelnen isolierten Leiter der beiden Gruppen verteilt angeordnet und zwar sind vorzugsweise die isolierten Leiter jeder der Gruppen jeweils über den gesamten Querschnitt verteilt angeordnet.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die einzelnen isolierten Leiter der einen Gruppe jeweils zu zumindest einem und vorzugsweise zu zumindest zwei isolierten Leitern der anderen Gruppe benachbart sind. Sofern die isolierten Leiter am Rand des gesamten Leitungsbündels angeordnet sind, so ist ein jeweiliger isolierter Leiter der einen Gruppe zumindest zu einem isolierten Leiter der anderen Gruppe benachbart. Handelt es sich um einen isolierten Leiter innerhalb des Bündels, also nicht um einen randseitig angeordneten, so ist dieser typischerweise zu zumindest zwei isolierten Leitern der anderen Gruppe benachbart. Hierunter wird verstanden, dass die isolierten Leiter unmittelbar nebeneinander angeordnet sind, typischerweise derart, dass ihre Isolierhüllen aneinander anliegen. Insgesamt sind die isolierten Leiter daher vorzugsweise derart angeordnet, dass die isolierten Leiter der verschiedenen Gruppen, insbesondere der genau zwei Gruppen, alternierend zueinander angeordnet sind.
Insgesamt wird durch diese Durchmischung der Leiter eine möglichst maximale Auslöschung der einzelnen Magnetfelder der einzelnen isolierten Leiter erreicht. Da speziell bei einer DC-Leitung die beiden Pole der Leitung und damit die jeweiligen isolierten Leiter der beiden Gruppen in entgegengesetzten Richtungen stromdurchflossen sind, sind die durch den Stromfluss in benachbarten isolierten Leitern erzeugten Magnetfelder gegenläufig und können sich daher wechselseitig auslöschen. Diese Auslöschung ist dabei insbesondere auch durch die unmittelbare Anordnung der einzelnen isolierten Leiter nebeneinander besonders wirksam.
In der bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei den isolierten Leitern um Lackdrähte. Derartige Lackdrähte sind allgemein bekannt. Sie zeichnen sich durch eine einfache Herstellung und einen sehr kompakten Aufbau aus. Die Isolierhülle ist bei diesen durch eine auf das blanke Metall des Leiterkerns aufgebrachte Lackschicht gebildet. Die Dicke der Lackschicht ist dabei häufig - im Vergleich beispielsweise zu einem aufextrudierten Isoliermantel - vergleichsweise gering, was eine möglichst dichte Packung der einzelnen isolierten Leiter ermöglicht, was die gewünschte Auslöschung der Magnetfelder begünstigt. Alternativ sind die isolierten Leiter durch Adern ausgebildet mit einem Leiterkern aus Metall und einem aufextrudierten Isolationsmantel als Isolierhülle.
Bei diesen Lackdrähten handelt es sich um einen blanken, meist massiven Leiterkern speziell aus Kupfer oder Aluminium oder aus einer Legierung aus diesen Metallen, welcher mit einem Lacküberzug als Isolierung (Isolierhülle) versehen ist. Anstelle eines massiven Leiterkerns können auch einzelne blanke Drähte den Leiterkern bilden. Der Lacküberzug wird dabei häufig in mehreren Schichten aufgetragen. Die einzelnen Schichten bestehen dabei typischerweise aus dem gleichen Kunststoff. Speziell handelt sich bei den Lackdrähten um Lackdrähte gemäß den EN-Normen der Reihen 60317 und 60851, speziell beispielsweise gemäß den Normen EN 60317-0-1 oder EN 60851-1. Derartige Lackdrähte werden speziell als Wickeldrähte beispielsweise für Transformatoren, Spulen, Elektromotoren etc. eingesetzt. Als Isolierlack wird beispielsweise ein Polyurethan-Lack und vorzugsweise ein Lack aufgetragen, welcher aufweist oder besteht aus Polyesterimid, Polyamidimid oder Polyimid. Die drei letztgenannten Kunststoffe weisen dabei eine sehr hohe thermische Beständigkeit auf.
Zum Zusammenführen der Leiter der jeweiligen Gruppe am Ende der Leitung ist in einer bevorzugten Variante vorgesehen, dass die Leiter einer jeweiligen Gruppe einem Ende der Leitung miteinander stofflich verbunden sind. Hierzu sind die einzelnen Leiter beispielsweise durch Schweißen oder auch Löten miteinander verbunden. Der besondere Vorteil hierbei ist darin zu sehen, dass speziell durch die beim thermischen Verbinden aufgebrachte Wärme die Isolierhülle automatisch aufschmilzt und somit kein separater Schritt für eine Abisolierung der Enden der isolierten Leiter erforderlich ist und entsprechend auch nicht vorgesehen ist. Beispielsweise werden die isolierten Leiter einer jeweiligen Gruppe am Ende der Leitung gemeinsam von einer Schweißzange gegriffen und durch Hitzezufuhr insbesondere auch unter Druckeinwirkung erhitzt und dadurch miteinander verschweißt und vorzugsweise auch miteinander verpresst.
Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Leiterenden verlötet werden und hierzu beispielsweise in ein Lötbad getaucht werden. Auch erfolgt bevorzugt zugleich ein miteinander Verpressen und Kompaktieren der Leiter.
Bevorzugt sind die Leiter einer jeweiligen Gruppe zumindest an einem Ende der Leitung mit einem elektrischen Kontaktelement elektrisch verbunden. Hierbei handelt sich beispielsweise um eine Kontaktbuchse, einen Kontaktstift oder um einen Kabelschuh. Bevorzugt wird das zuvor durch Schweißen oder Löten ausgebildete Ende einer jeweiligen Gruppe hierzu herangezogen. Alternativ werden die einzelnen, losen Leiterenden beispielsweise in eine Buchse eingeführt und verpresst, verlötet, verschweißt oder auch durch eine übliche Crimp-Verbindung hergestellt.
In bevorzugter Weiterbildung ist an zumindest einem Ende der Leitung ein Kontaktstecker mit dem zumindest einen Kontaktelement ausgebildet. Bevorzugt sind an beiden Leitungsenden jeweils zumindest ein solcher Kontaktstecker angeordnet. Die Leitung kann daher über Steckverbindungen an die gewünschten Komponenten angeschlossen werden. Gemäß einer ersten Variante ist für jede Gruppe der isolierten Leitungen ein jeweiliger Kontaktstecker angeordnet. Gemäß einer zweiten Ausführungsvariante ist ein gemeinsamer Kontaktstecker für alle oder zumindest für mehrere Gruppen ausgebildet. Im ersten Fall handelt sich daher um einen einpoligen und im zweiten Fall um einen mehrpoligen (zweipoligen) Kontaktstecker. Grundsätzlich ist auch eine gemischte Ausgestaltung möglich, bei der lediglich an einem Ende der Leitung zumindest ein Kontaktstecker angeordnet ist und das andere Ende der Leitung fest mit einer Komponente, beispielsweise über einen Kabelschuh verbunden ist. Ein jeweiliger Kontaktstecker weist üblicherweise ein Steckergehäuse auf, in dem das zuvor beschriebene Kontaktelement einliegt.
Bevorzugt ist auf eine Verlitzung, Verseilung, Verflechtung oder Verdrillung der einzelnen isolierten Leiter verzichtet, d.h. bevorzugt verlaufen die einzelnen isolierten Leiter innerhalb des Isolationsmantels insbesondere parallel zueinander. Hierdurch ist der erforderliche Materialaufwand gering gehalten.
Alternativ ist grundsätzlich auch eine Verlitzung, Verseilung oder sonstige Bündelung der einzelnen isolierten Leiter vorgesehen. Beispielsweise sind alle isolierten Leiter gemeinsam miteinander in geeigneter Weise miteinander gebündelt (verseilt, verlitzt, verflechtet....). Alternativ ist jeweils eine Teilzahl an isolierten Leitern miteinander gebündelt, so das also mehrere Bündel innerhalb des Isolationsmantels geführt werden. Beispielsweise werden in einem Bündel jeweils isolierte Leiter von beiden Gruppen miteinander geführt, vorzugsweise mit einer hälftigen Aufteilung auf die beiden Gruppen. Alternativ sind in einem jeweiligen Bündel lediglich isolierte Leiter einer Gruppe geführt. Die einzelnen Bündel sind beispielsweise jeweils durch eine Paarverseilung, Viererverseilung oder auch durch die Verseilung von mehr isolierten Leitern gebildet. Die einzelnen Bündel verlaufen vorzugsweise parallel zueinander oder sind mit den anderen Bündeln wiederum gebündelt. Um eine möglichst hohe Biegeflexibilität der Leitung zu erreichen, ist in einer zweckdienlichen Weiterbildung vorgesehen, dass die einzelnen Leiter, also die einzelnen Leiterkerne, durch mehrere einzelne Leiterelemente, speziell einzelne blanke Drähte gebildet sind, und beispielsweise eine Litze, ein Geflecht oder ein sonstiges Drahtbündel bilden. Diese mehreren Leiterelemente sind dann von der Isolierhülle gemeinsam umgeben. Bei dieser handelt sich wiederum vorzugsweise um eine auf das Bündel der einzelnen Leiterelemente aufgebrachte Lackschicht.
Der Isoliermantel der gesamten Leitung ist vorzugsweise durch einen Schlauch, alternativ durch eine Umspritzung, Umschäumung oder durch einen aufextrudierten Mantel gebildet. Beim Schlauch, bei dem es sich beispielsweise um einen Schrumpfschlauch handelt, werden die isolierten Leiter durch den vorgefertigten Schlauch hindurch geführt. Bei einer Umspritzung werden die isolierten Leiter in eine Gieß- oder Spritzgieß Form eingelegt und mit Isoliermaterial umgossen/umspritzt. Bei einer Extrusion wird das Leiterbündel durch einen Extrusionskopf geführt und dabei der Mantel aufgebracht.
Im Hinblick auf den bevorzugten Anwendungsfall der Hochstrom-Leitung, speziell in einem Hochvolt-Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, weist die Gesamtzahl der isolierten Leiter eine Querschnittsfläche im Bereich von 50 mm² bis 500 mm² auf. Bevorzugt ist eine Querschnittsfläche im Bereich von 100-400 mm² und speziell beispielsweise von 150 mm² bis 250 mm² speziell für PKW vorgesehen. Für Nutzfahrzeuge liegt diese Querschnittsfläche mit beispielsweise 300 mm² bis 500 mm² typischerweise höher als für PKW. Diese Querschnittsfläche teilt sich vorzugsweise zu gleichen Teilen auf die beiden Gruppen auf.
Der einzelne isolierte Leiter weist insbesondere eine Querschnittsfläche im Bereich von 0,75 mm² bis 2,5 mm² und insbesondere von 1,5 mm² auf.
Die Leitung ist weiterhin speziell als eine Flachleitung ausgebildet. Diese weist daher eine in etwa rechteckförmige Querschnittsfläche auf mit einer Kurzseite und einer Langseite. Die Kantenlängen liegen beispielsweise bei der Kurzseite im Bereich zwischen 3 mm und 10 mm, insbesondere bei 5 mm und die der langen Seite bei beispielsweise 20 mm -100 mm, insbesondere bei 40 mm. Die Langseite ist typischerweise um zumindest den Faktor 2 oder auch um zumindest den Faktor 5 bis hin zum Faktor 10 größer als die Kurzseite.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung verändert sich die Querschnittsgeometrie der Leitung in Längsrichtung. Speziell von einem rechteckigen Querschnittsprofil hin zu einem runden Querschnittsprofil, z.B. in einem Anschlussbereich. Die Leitung weist daher vorzugsweise eine ggf. mehrfache Kombination von Rund auf Flach oder auch mehrere Übergänge von verschiedenen Querschnittsformen auf. Dadurch kann die Leitung möglichst optimal an die Bauraumverhältnisse angepasst werden.
Diese Abmessungen einerseits der gesamten Leitung als Flachleitung und der einzelnen isolierten Leiter hat sich im Hinblick auf das Anforderungsprofil einer Hochstrom-Leitung speziell für Gleichstrom als besonders geeignet herausgestellt. Ein solcher Aufbau zeigt eine gute elektrischer Leitfähigkeit, geringe magnetische Abstrahlung, hohe Biegeflexibilität und zugleich auch eine insgesamt geringe thermische Belastung bzw. eine gute Kühlung durch Wärmeabstrahlung über die Oberfläche der Leitung.
Bevorzugt handelt sich - wie bereits erwähnt - bei der Leitung um eine zweipolige Gleichstrom-Leitung, speziell in einem Hochvolt-Bordnetz eines Kraftfahrzeugs. Unter Hochvolt-Bordnetz wird hierbei verstanden, dass die Spannungsebene des (Teil-) Bordnetzes bei größer 40 V und insbesondere bei einigen 100 V bis hin zu 1000 V liegt, und beispielsweise im Bereich zwischen 300 V bis 800 V liegt.
Die Leitung weist insbesondere eine dreidimensionale Form auf, ist also in zumindest zwei und vorzugsweise in drei Raumrichtungen gebogen ausgebildet und weist eine ausreichende Eigensteifigkeit auf, um diese dreidimensionale Form beizubehalten. Die dreidimensionale Form wird dabei bevorzugt durch den Isolationsmantel aufgeprägt. Bei der späteren Installation entlang eines vorgegebenen dreidimensionalen Verlegewegs entfällt daher ein sonst erforderliches Anpassen und Biegen der Leitung.
Vorzugsweise weist die Leitung weiterhin zumindest einen Kühlstrang auf, der also innerhalb des Isolationsmantels und zwischen den isolierten elektrischen Leitern verläuft. Bei dem Kühlstrang handelt es sich beispielsweise um ein hohles Element nach Art eines Schlauches, Rohres oder Kanals und ist beispielsweise ein Hohlleiter. Speziell ist vorgesehen, dass der Kühlstrang von einem Kühlfluid (Luft oder Flüssigkeit) durchströmbar ist und im Betrieb auch durchströmt wird. Hierzu ist er also an eine Kühlfluid-Versorgung anschließbar. Die Leitung weist endseitig hierzu typischerweise einen Stecker mit einer Kupplung für das Kühlfluid auf. Durch die Kühlung wird die Temperaturbelastung niedrig gehalten.
Eine derartige Leitung wird allgemein bei einer Vorrichtung und insbesondere zur Leistungsversorgung einer Komponente eingesetzt. Das bevorzugte Anwendungsgebiet ist der Einsatzbereich bei einem Fahrzeug, insbesondere Straßenfahrzeug und speziell ein elektromotorisch angetriebenes Fahrzeug, beispielsweise ein Elektrofahrzeug oder ein Hybrid-Fahrzeug.
Eine derartige Leitung wird insbesondere als Hochstrom-Leitung oder auch als Hochvolt-Leitung eingesetzt, wie dies zuvor definiert wurde. Speziell ist in bevorzugter Ausgestaltung vorgesehen, dass diese Leitung mit einer Komponente eines elektrischen Antriebsstranges wie beispielsweise mit einem elektrischen Fahrmotor und / oder mit einem Wechsel- oder Gleichrichter verbunden ist. Insbesondere ist die Leitung mit einer Fahrzeugbatterie verbunden, verbindet beispielsweise diese Fahrzeugbatterie mit weiteren Komponenten des elektrischen Antriebsstranges, wie der elektrische Fahrmotor. In einer weiteren bevorzugten Alternative ist die Leitung als eine Ladeleitung ausgebildet, welche also zum Laden einer Batterie, speziell der Fahrzeugbatterie eingesetzt ist. Bei dieser Ladeleitung handelt sich gemäß einer ersten Ausführungsvariante um eine interne Leitung innerhalb des Fahrzeugs, also um eine Leitung speziell von einer Anschlussbuchse für eine externe Ladeleitung bis zur Batterie. Gemäß einer zweiten Variante handelt es sich bei der Ladeleitung um eine externe Ladeleitung beispielsweise einer Ladestation, die an ihrem Ende vorzugsweise einen Ladestecker aufweist. Dieser ist insbesondere geeignet zum Einstecken in eine geeignete Ladebuchse bei dem Fahrzeug.
In der bevorzugten Ausgestaltung ist die Leitung allgemein entlang eines 3D-Verlegeweges und speziell innerhalb eines Kraftfahrzeugs an einem Bauteil entlang verlegt. Durch die gute Biegeflexibilität ist eine solche Verlegung problemlos möglich. Im Falle einer im Fahrzeug verlegten Ladeleitung wird die Leitung beispielsweise von einer Ladebuchse entlang der Fahrzeugkarosserie, insbesondere entlang eines Radkastens bis zu einem Anschlusspol der Fahrzeugbatterie geführt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen in teilweise vereinfachten Darstellungen:

1 eine Querschnittsdarstellung einer elektrischen Leitung,
2 eine Aufsicht auf eine elektrische Leitung,
Fig, 3 eine ausschnittsweise Seitenansicht eines Kontaktelements mit daran angeschlossenen einzelnen Leitern,
4 eine vereinfachte, stark schematisierte Darstellung eines Fahrzeugs.

In den Figuren sind gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in den 1 und 2 dargestellte Leitung 2 weist eine Vielzahl von einzelnen isolierten Leiter 4A, 4B auf. Die einzelnen isolierten Leiter 4A, 4B sind jeweils vorzugsweise als „Lackdrähte“ ausgebildet und weisen einen als Leiter 6 bezeichneten Leiterkern sowie eine diesen umgebende Isolierhülle 8 auf. Diese besteht insbesondere aus unmittelbar auf den Leiterkern aufgebrachtes Isoliermaterial, insbesondere ein Isolierlack. Die einzelnen isolierten Leiter 4A, 4B liegen mit ihren Isolierhüllen 8 unmittelbar aneinander an.
Das durch die einzelnen isolierten Leiter 4A, 4B gebildete Leiterbündel ist von einem gemeinsamen Isoliermantel 10 umgeben.
Im Ausführungsbeispiel der 1 ist die Leitung 2 als eine Flachleitung ausgebildet. Diese weist beispielsweise eine Abmessung von 5 mm mal 40 mm auf. In dieser sind die isolierten Leiter 4A, 4B in mehreren Lagen angeordnet. Die Anzahl der einzelnen isolierten Leiter liegt vorzugsweise im Bereich von 50 bis 500 und insbesondere im Bereich von 100 bis 300. Die dargestellte Flachleitung ist speziell eine zweipolige Leitung 2 und weist insbesondere 2 × (133 × 1,5 mm²) isolierte Leiter 4A, 4B mit jeweils einem Leiterkern aus Aluminium auf.
Die einzelnen Leiter 6 sind vorzugsweise als massive Drähte ausgebildet oder alternativ auch als Litzen oder als Geflecht, bei dem also der Leiter aus einer Vielzahl von einzelnen Leiterelementen, insbesondere Feindrähten besteht. Als Material für die Leiter 6 wird im Ausführungsbeispiel bevorzugt Aluminium verwendet. Die einzelnen isolierten Leiter 4A, 4B weisen dabei jeweils vorzugsweise eine Querschnittsfläche von 1,5 mm² auf. Alternativ zu Aluminium wird Kupfer eingesetzt. In diesem Fall ändern sich aufgrund der höheren Leitfähigkeit von Kupfer die Geometriefaktoren, z.B. die Anzahl der einzelnen isolierten Leiter 4A, 4B und / oder deren Durchmesser. Bei Verwendung von Kupfer im Vergleich zu Aluminium verringert sich der Geometriefaktor, also insbesondere der Querschnitt entsprechend im Verhältnis (CU:AL) von ca. 60:100.
Bei der Leitung 2 handelt es sich allgemein um eine zweipolige Leitung 2 und die einzelnen isolierten Leiter 4A, 4B sind zwei Gruppen A, B zugeordnet. Die Gruppe A ist durch die isolierten Leiter 4A und die Gruppe B durch die isolierten Leiter 4B gebildet.
Wie insbesondere anhand der 1 zu entnehmen ist, sind die isolierten Leiter 4A, 4B der beiden Gruppen A, B innerhalb der Leitung und damit innerhalb des Isoliermantels 10 gemischt angeordnet. Speziell ist vorgesehen, dass die einzelnen isolierten Leiter 4A, 4B der beiden Gruppen A, B jeweils alternierend zueinander angeordnet sind. Speziell ist eine jeweilige Lage dadurch gebildet, dass sich die beiden isolierten Leiter 4A, 4B der beiden Gruppen A, B abwechseln.
Beim Flachleiter bildet eine jeweilige Lage eine Ebene aus. Alternativ zu einem Flachleiter ist die Leitung 2 als ein Rundleiter ausgebildet. In diesem Fall sind die isolierten Leiter 4A, 4B in mehreren konzentrischen Lagen zueinander angeordnet. Auch hier gilt, dass in den einzelnen Lagen die isolierten Leiter 4A, 4B der beiden Gruppen A, B sich abwechseln.
Wie speziell anhand der 2 zu entnehmen ist, sind die einzelnen isolierten Leiter 4A, 4B an gegenüberliegenden Leitungsenden jeweils aus dem Isoliermantel 10 herausgeführt. Der Isoliermantel 10 ist daher an den Leitungsenden entfernt und abisoliert.
Die freigelegten isolierten Leiter 4A, 4B einer jeweiligen Gruppe A, B werden in diesem Bereich des Leitungsendes jeweils zu der zugehörigen Gruppe A, B zusammengefasst und elektrisch miteinander verbunden. Die einzelnen endseitig miteinander verbundenen Leiter 6 einer jeweiligen Gruppe A, B bilden damit insgesamt ein Anschlussende, also einen Anschluss-Pol der Leitung 2 aus. Hierzu sind die Leiter 6 einer jeweiligen Gruppe A, B beispielsweise miteinander verschweißt oder verlötet. Alternativ oder auch ergänzend sind sie in geeigneter Weise mechanisch zusammengefügt, beispielsweise durch eine Crimpverbindung.
Speziell ist eine jeweilige Gruppe A, B der Leiter 6 mit einem Kontaktelement 11 verbunden, wie dies beispielhaft anhand eines Kabelschuhs in der 3 dargestellt ist. Alternativ kann es sich bei dem Kontaktelement 11 auch um eine Kontaktbuchse oder um einen Kontaktstift handeln. Die Leiter 6 sind mit dem Kontaktelement 11 wahlweise verlötet, verschweißt und/oder mechanisch verbunden, z.B. durch eine Crimpverbindung.
Ein derartiges Kontaktelement 11 ist in bevorzugter Ausgestaltung in einem Kontaktstecker 14 angeordnet. In der Ausführungsvariante gemäß der 2 ist an jedem Leitungsende und für jede Gruppe A, B, d. h. für jeden Anschluss-Pol, jeweils ein eigener (einpoliger) Kontaktstecker 12 vorgesehen.
Anhand der 4 wird ein bevorzugtes Anwendungsgebiet und der bevorzugte Einsatz der Leitung 2 illustriert. 4 zeigt ein Fahrzeug 14 in einer stark vereinfachten Darstellung. Dieses ist im Ausführungsbeispiel als ein elektromotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug, speziell PKW ausgebildet. Es weist eine Batterie 16 sowie einen elektrischen Fahrmotor 18 auf. Die Batterie 16 kann über eine Ladeleitung 20 geladen werden. Diese verbindet eine Ladebuchse 22 mit einem Batteriepol 24 der Batterie 16. Die Ladeleitung 18 ist dabei im Ausführungsbeispiel über oder entlang eines Radkastens geführt, sodass sich insgesamt ein dreidimensionaler Verlegeweg für die Ladeleitung 18 ergibt.
Die zuvor beschriebene Leitung 2 wird alternativ oder ergänzend auch als eine Versorgungsleitung zwischen der Batterie 16 und dem Fahrmotor 18 eingesetzt
Die hier beschriebene Leitung 2 zeichnet sich insbesondere durch eine gute elektromagnetische Abstrahlcharakteristik aus, da die im Betrieb durch die einzelnen stromdurchflossenen Leiter 6 erzeugten Magnetfelder sich aufgrund der wechselseitigen Anordnung der isolierten Leiter 4A, 4B der unterschiedlichen Gruppen A,B zumindest weitgehend infolge der entgegengesetzten Stromrichtungen der beiden Gruppen A, B wechselseitig aufheben.
Gleichzeitig weist die Leitung 2 eine sehr gute Biegeflexibilität auf und eignet sich daher besonders zur dreidimensionalen Verlegung. Schließlich ist die bevorzugte Ausgestaltung als Flachleiter auch im Hinblick auf thermische Effekte von besonderem Vorteil.
Bevorzugt wird die gewünscht dreidimensionale Form bereits bei der Herstellung insbesondere durch den Isolationsmantel 10 aufgeprägt. Die einzelnen isolierten Leiter 4A, 4B sind daher vorzugsweise auch nicht miteinander verlitzt oder verseilt und sind vielmehr quasi lose verlaufend innerhalb des Isolationsmantels 10 angeordnet.
Eine Anpassung der Leitung an unterschiedlichen Anforderungen und Anwendungen ist in einfacher Weise durch die Wahl der Anzahl der Isolierten Leiter 4A, 4B, durch die Wahl deren Durchmessers etc. möglich.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

2: Leitung
4A, 4B: isolierter Leiter
6: Leiter
8: Isolierhülle
10: Isoliermantel
11: Kontaktelement
12: Kontaktstecker
14: Fahrzeug
16: Batterie
18: Fahrmotor
20: Ladeleitung
22: Ladebuchse
24: Batteriepol

Claims

Elektrische Leitung (2), insbesondere Hochstrom-Leitung (2), mit einer Vielzahl von einzelnen isolierten elektrischen Leitern (4A, 4B), die von einem gemeinsamen Isolationsmantel (10) umgeben sind, wobei an den Enden der Leitung (2) die einzelnen isolierten Leiter (4A, 4B) zu zwei Gruppen (A, B) von isolierten Leitern (4A, 4B) zusammengefasst sind, wobei die Leiter (6) einer jeweiligen Gruppe (A, B) miteinander elektrisch verbunden sind.
Leitung (2) nach dem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen isolierten Leiter (4A, 4B) der beiden Gruppen (A, B) im Bereich des Isolationsmantels (10) miteinander vermischt sind und lediglich an Enden der Leitung (2) zu den beiden Gruppen (A, B) zusammengefasst sind.
Leitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierten Leiter (4A, 4B) der einen Gruppe (A, B) zumindest zu einem isolierten Leiter (4A, 4B) der anderen Gruppe (A, B) benachbart sind und dass die isolierten Leiter (4A, 4B) der beiden Gruppen (A, B) insbesondere alternierend nebeneinander angeordnet sind.
Leitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den einzelnen isolierten Leitern (4A, 4B) um Lackdrähte handelt.
Leitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (6) einer jeweiligen Gruppe (A, B) an einem Ende der Leitung (2) miteinander stofflich, beispielsweise durch Schweißen oder Löten, elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Leitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (6) einer jeweiligen Gruppe (A, B) zumindest an einem Ende der Leitung (2) mit einem elektrischen Kontaktelement (11) elektrisch verbunden sind.
Leitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem Ende der Leitung (2) ein Kontaktstecker (12) angeschlossen ist, wobei wahlweise für jede Gruppe (A, B) ein Kontaktstecker (12) vorgesehen ist oder für mehrere oder alle Gruppen (A, B) ein gemeinsamer Kontaktstecker (12).
Leitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen isolierten Leiter (4A, 4B) parallel nebeneinander geführt sind.
Leitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Leiter (6) jeweils durch mehrere einzelne Leiterelemente gebildet sind, die als Litze, Geflecht oder sonstiges Bündel miteinander verbunden sind.
Leitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtzahl der isolierten Leiter (4A, 4B) eine Querschnittsfläche aufweist im Bereich von 50 mm² bis 500 mm² und insbesondere im Bereich von 150 mm² bis 250 mm².
Leitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelne isolierte Leiter (4A, 4B) eine Querschnittsfläche im Bereich von 0,75 bis 2,5 mm² und insbesondere von 1,5mm² aufweist.
Leitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (2) als eine Flachleitung ausgebildet ist.
Leitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine zweipolige Leitung (2), insbesondere Gleichstrom-Leitung handelt.
Leitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Kühlstrang, insbesondere einen Hohlleiter aufweist.
Vorrichtung, insbesondere Fahrzeug (14) mit einer Leitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (2) als Hochstrom-Leitung ausgebildet ist und wahlweise -mit einer Batterie (16) verbunden ist, - mit einer Komponente eines elektrischen Antriebsstranges, wie Fahrmotor (18), Wechsel- oder Gleichrichter, verbunden ist - als eine Ladeleitung ausgebildet ist, - entlang eines 3D-Verlegeweges an einem Bauteil entlang geführt ist.