(57)【要約】  本発明は電流を送るためのケーブル(2)に関し、該ケーブルは、ケーブルスリーブ(20)と、該ケーブルスリーブ(20)内に延ばされている、電流を流すための少なくとも1つの電気負荷線(22)と、クーラントを搬送するためにケーブルスリーブ(20)内にある少なくとも1つの延ばされた冷却ライン(23、24)とを含む。加えて、少なくともいくつかの部分において電気的に絶縁されていない少なくとも1つの延ばされた導電検知ライン(25、26)が、ケーブルスリーブ(20)内に設けられており、ケーブルスリーブ(20)内の導電性の変化を指示する測定信号を検出する。このようにして、電流を搬送するケーブルが設けられ、それにより、ケーブルスリーブ内の延長クーラントラインから出現するクーラントの事象における危険が少なくとも低減され得る。
2019530960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
-  ケーブルスリーブ(20)と、
-  前記ケーブルスリーブ(20)内へ延びている、電流を流すための少なくとも1つの電気負荷線(22)と、
-  前記ケーブルスリーブ(20)内へ延びている、クーラントを通すための少なくとも1つの冷却ライン(23、24)と
を備えた、電流を送るためのケーブル(2)であって、
前記ケーブルスリーブ(20)内へ延びており、かつ前記ケーブルスリーブ(20)内の導電性の変化を示す測定信号を検出するために、少なくとも部分において電気的に絶縁されていない、少なくとも1つの導電検知ライン(25、26)
により特徴付けられている、ケーブル(2)。
【請求項２】
前記ケーブル(2)は、前記ケーブルスリーブ(20)内へ延びている第1の検知ライン(25)と、前記第1の検知ライン(25)からある距離の所に、前記ケーブルスリーブ(20)内へ延びている第2の検知ライン(26)とを有することを特徴とする、請求項1に記載のケーブル(2)。
【請求項３】
前記第1の検知ライン(25)と前記第2の検知ライン(26)とは、前記ケーブルスリーブ(20)内で互いに電気的に接続されていないことを特徴とする、請求項2に記載のケーブル(2)。
【請求項４】
前記ケーブル(2)は中心の第1の冷却ライン(23)を有し、その周囲に、少なくとも1つの第2の冷却ライン(24)と前記少なくとも1つの電気負荷線(22)とがグループ化されていることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載のケーブル(2)。
【請求項５】
前記少なくとも1つの検知ライン(25、26)は、前記中心の第1の冷却ライン(23)と前記少なくとも1つの第2の冷却ライン(24)または少なくとも1つの電気負荷線(22)との間の中間空間(Z)内へ延びていることを特徴とする、請求項4に記載のケーブル(2)。
【請求項６】
前記少なくとも1つの検知ライン(25、26)は、前記ケーブルスリーブ(20)内の導電性の変化を指示する測定信号を検出するために、前記少なくとも1つの検知ライン(25、26)に測定電位(V)を印加するように設計されている制御デバイス(10)に接続されていることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載のケーブル(2)。
【請求項７】
前記ケーブルスリーブ(20)内で前記導電性の変化が検出された場合、前記制御デバイス(10)は、前記少なくとも1つの負荷線(22)に亘って流れる電流のスイッチを切るように設計されていることを特徴とする、請求項6に記載のケーブル(2)。
【請求項８】
前記ケーブル(2)は、第1の端部(200)においてコネクタ部(3)に接続されており、前記第1の端部(200)から向きを変えられた第2の端部(201)において、電気自動車(4)を充電するための充電所(1)に接続されていることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載のケーブル(2)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項1の前提部分による、電流を送るためのケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
そのようなケーブルは、ケーブルスリーブと、ケーブルスリーブ内へ延びている、電流を流すための少なくとも1つの電気負荷線と、クーラントを通すためにケーブルスリーブ内へ延びている少なくとも1つの冷却ラインとを含む。
【０００３】
そのようなケーブルは、特に電動車両(電気自動車とも呼ばれる)を充電するための充電ケーブルとして使用され得る。そのような場合、ケーブルは、充電所と車両との間の電気的接続をこのようにして確立するために、例えば、一方では充電所に接続され、充電プラグの形のコネクタ部を担持していてもよく、他方では、そのコネクタ部は、車両上の充電ソケットの形の、関連嵌合コネクタ部内へ差し込まれることが可能である。
【０００４】
原理上、充電電流が直流電流または交流電流として送られ、直流電流の形の充電電流は、特に、高電流強度、例えば200Aより大きいまたはさらには350Aより大きい、を有し、ケーブルおよび該ケーブルに接続されているコネクタ部の両方の加熱を引き起こし得る。これにより、ケーブルの冷却が必要とされる可能性がある。
【０００５】
ケーブルのそのような加熱に対処するための1つの解決策が、ケーブル内の負荷線の横断面をさらに拡大することであり得ると考えられる。しかし、これは、全体として、ケーブルがより重く、可撓性がより低くなり、それによりユーザがケーブルを取り扱う能力に悪影響を及ぼす可能性があるという欠点を有する。
【０００６】
独国特許出願公告第102010007975(B4)号から知られている充電ケーブルが、クーラント用の供給ラインおよび戻りラインを含む冷却ラインを特徴としており、したがって、クーラントが充電ケーブル内でかつそれから外に流動することを可能にしている。独国特許出願公告第102010007975(B4)号の冷却ラインは、1つには、車両内のエネルギー蓄積部により生成される熱を消散させるばかりでなく、ケーブル自体を冷却するという目的に適っている。
【０００７】
電気自動車を充電するための充電ケーブルの形の、独国特許出願公開第102011100389(A1)号から知られているケーブルでは、冷却ラインがケーブルスリーブ内に置かれ、ケーブルにおいて熱を吸収しかつそれをケーブルから消散させるために、クーラントの前進流および戻り流をもたらす。
【０００８】
単一のまたは複数の導体複合ケーブルの形の、独国特許第4208928(C1)号から知られている電力ケーブルでは、クーラントが中に供給され得る中空チャネルが設けられている。平行なチャネル内に、例えば光ファイバケーブルの形の、例えば通信ケーブルおよびセンサもまた、熱を検出するために設けられることが可能である。
【０００９】
1つまたは複数の冷却ラインを有する充電ケーブルの形のケーブルでは、ケーブルが曲げられた場合または車両がケーブル上を走行した場合、損傷が起こる可能性がある。冷却ラインがこのようにして損傷を受けた場合、クーラント、例えば水、が冷却ラインから外へ漏出し、ケーブルスリーブの内部に進入する可能性がある。ケーブルスリーブ内に、一般に、中間空間が存在する可能性があるので、クーラントはケーブルスリーブ内でこのようにして広がり、例えば、充電ケーブルに接続されているコネクタ部または充電ケーブルに接続されている充電デバイスへ流動する可能性があり、そのことは、コネクタ部および充電デバイス上に高圧部品が存在し、その絶縁は導電性クーラント、例えば水、の制御されていないアクセスにより危険に晒される可能性があるため、危険である可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】独国特許出願公告第102010007975(B4)号
【特許文献２】独国特許出願公開第102011100389(A1)号
【特許文献３】独国特許第4208928(C1)号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、ケーブルスリーブ内へ延びている冷却ラインから外へクーラントが漏出した場合に、動作上の危険がそれにより少なくとも低減され得る、電流を流すためのケーブルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本目的は、請求項1の特徴を有する物体により達成される。
【００１３】
したがって、ケーブルは、ケーブルスリーブ内へ延びており、かつケーブルスリーブ内の導電性の変化を示す測定信号を検出するために、少なくとも部分において電気的に絶縁されていない、少なくとも1つの導電検知ラインを含む。
【００１４】
したがって、検知ラインがケーブルスリーブ内に置かれることになっており、それを通して測定信号がそれにより拾い上げられることが可能であり、その測定信号はケーブルスリーブ内の導電性特性の変化を示す。少なくとも限られた範囲内で導電性であるクーラント、例えば水、が冷却ラインから外へ漏出した場合、導電性は、少なくともクーラントが流入する領域内で変化する。少なくとも部分において電気的に絶縁されていない検知ラインは、クーラントと電気接触することができ、それにより、測定信号が、例えば電圧が印加された時に電流を測定することにより、検知ラインによって拾い上げられることが可能になり、それにより、ケーブルスリーブ内の導電性の変化およびしたがってケーブルスリーブ内でのクーラントの可能性のある漏出に関する結論が引き出されることが可能になる。
【００１５】
例えば、第1の検知ラインおよび該第1の検知ラインから分離されている第2の検知ラインがケーブルスリーブ内に置かれることが可能である。ケーブルスリーブ内でのクーラントの漏出に関して、電流を測定することにより結果を引き出すために、電圧差がこれらの検知ライン間に与えられることが可能である。冷却ラインが無傷でクーラントが漏出しなかった場合、検知ラインは互いに電気的に絶縁されている。クーラントが漏出した場合、クーラントは、少なくとも領域において、ケーブルスリーブ内での検知ライン間の電気的絶縁を橋絡することができ、それは、検知ラインにより拾い上げられる測定信号により検出され得る。
【００１６】
現時点で、基本的に、1つの検知ラインが十分である可能性があることに留意すべきである。例えば、測定信号が、検知ラインに印加される測定電位によりかつ接地電位の遮蔽導体により拾い上げられことが可能であり、それはケーブルスリーブ内の導電性の変化を示す。
【００１７】
2つの検知ラインがケーブルスリーブ内に置かれた場合、そのようなラインは互いからある距離の所に配置され、互いに電気接触していない。冷却ラインが機能しておりかつ損傷を受けていない場合、検知ラインはこのように互いに電気的に絶縁されており、したがって、(導電性)クーラントは冷却ラインから外へ漏出していない。クーラントが漏出した場合、検知ライン間の電気的絶縁は、それにより、ある領域内で橋絡される可能性があり、それは例えば、電流に基づいて、検知ライン間に印加される電圧を用いて検出され得る。
【００１８】
検知ラインは、必ずしもそれらの全長に沿って電気的絶縁を欠いているとは限らず、したがって、それらは電気絶縁シースを有さない。検知ラインが部分においてのみ電気的に露出されている場合、それは十分である可能性がある。電気シースにより包囲されておりかつしたがって絶縁されているそのような領域では、検知ラインは互いに接触していることも可能である。決定的要因は、検知ラインが電気非絶縁部分と接触していないこと、および検知ラインが互いに電気的に絶縁されていることだけである。
【００１９】
1つの特定の設計では、ケーブル内へ、例えばクーラントの流入物がそれを通して供給され得る中心の第1の冷却ラインが延びている。第2の冷却ラインおよび負荷線がそれらの間に中心の第1の冷却ラインを収容するように、1つまたは複数の第2の冷却ラインおよびまた1つまたは複数の電気負荷線が、ケーブルスリーブの内部で中心に延在するこの冷却ラインの周囲でグループ化されることが可能である。第2の冷却ラインは、例えば、クーラントの戻り流を供給するのに使用され得る。
【００２０】
ケーブルが、電気自動車を充電するための充電ケーブルとして設計されている場合、流入物が、中心の第1の冷却ラインにより、例えばケーブル上に配置されているコネクタ部へ供給され得る。しかし、第2の冷却ラインにより、クーラントは、ケーブルおよびコネクタ部から熱を消散させるために、嵌合コネクタ部から充電所へ流動し戻ることができる。
【００２１】
少なくとも1つの検知ラインは、中心の第1の冷却ラインと少なくとも1つの第2の冷却ラインおよび/または少なくとも1つの電気負荷線との間の中間空間内へ延びていることが好ましい。中心の第1の冷却ラインならびにまた第2の冷却ラインおよび負荷線は、横断面に少なくともおおよそ円形の形状を有する。このことは、結果的に、1つまたは複数の検知ラインがその中へ延ばされ得る、中心の第1の冷却ラインと第2の冷却ラインと負荷線との間の中間空間をもたらす。
【００２２】
現時点で、やはり、2つ以上の検知ラインがケーブルスリーブ内に置かれ得ることに留意すべきである。例えば、クーラントの任意の漏出の空間的に近接した検出が可能になるように、中心の第1の冷却ラインと第2の冷却ラインと負荷線との間の各中間空間内へ、検知ラインが延ばされることが可能である。隣接した検知ライン間に電位差が生じるように、測定電位と接地電位とが検知ラインに交互に印加され得る。
【００２３】
ケーブルスリーブ内の導電性の変化を示す測定信号を検出するために、少なくとも1つの検知ラインが、少なくとも1つの検知ラインに測定電位を印加するように設計されている制御デバイスに接続されていることが好ましい。ケーブルが、電気自動車を充電するための充電ケーブルとして設計されている場合、制御デバイスは、例えば、ケーブルが接続される充電所内に組み込まれていてもよい。例えば、電圧に基づいて、検知ラインに亘って流れる電流を検出するために、制御デバイスは、第1の検知ラインと第2の検知ラインとの間に電圧を印加するのに、かつこのことからケーブルスリーブ内の導電性特性を推定するのに使用され得る。
【００２４】
制御デバイスにより、負荷線に亘って流れる負荷電流の制御は実現され得る。例えば、(許容を超える)導電性の変化がケーブルスリーブ内で検出された場合、制御デバイスは、負荷線に亘って流れる電流のスイッチを切るように設計されていてもよい。ケーブルが、電気自動車を充電するための充電ケーブルとして設計されている場合、ケーブルスリーブ内の導電性の変化に基づいて冷却ラインへの損傷が検出された場合、充電行程が制御デバイスにより中断されるか、または全く開始されない可能性がある。
【００２５】
ケーブルは、電気自動車を充電する充電システムの構成要素でありかつ第1の端部においてコネクタ部、例えば充電プラグ、に、その他方の第2の端部において、電気自動車を充電するための充電所に接続されていることが好ましい。ケーブルが充電所から電気自動車へ柔軟に置かれ得るように、ケーブルスリーブは可撓性であることが好ましい。
【００２６】
本発明の背景にある意図は、図に示されている実施形態に基づいて、以下により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ケーブルが上に配置されている状態の、充電所の図である。
【図２】ケーブルのコネクタ部の図である。
【図３】充電ケーブルの形のケーブルの実施形態の図である。
【図４】ケーブルの横断面図である。
【図５】検知ラインが中に延ばされている状態の、ケーブルの概略図である。
【図６】クーラントが冷却ラインから外へ漏出した場合の、ケーブルおよびケーブル内へ延びている検知ラインの概略図である。
【図７】検知ラインが中に延ばされている状態の、ケーブルの付加的実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図1は、電気自動車とも呼ばれる電動車両4を充電するのに使用される充電所1を示す。該充電所1は、交流電流または直流電流の形の充電電流を供給するように設計されており、一方の端部201において充電所1に、別の端部200において、充電プラグの形のコネクタ部3に接続されているケーブル2を有する。
【００２９】
図2による拡大図から分かるように、ハウジング30上のコネクタ部3は差込み部分300、301を有し、それにより、コネクタ部3は、車両4上の充電ソケットの形の関連嵌合コネクタ部40と、差し込まれて係合され得る。このようにして、充電所1は、充電所1から車両4へ充電電流を送るために、車両4に電気的に接続され得る。
【００３０】
電気自動車4が迅速に充電されることを可能にするために、送られた充電電流は、大電流強度、例えば200A、場合により実に約350A以上、を有する。そのような高充電電流に因り、ケーブル2の線上で熱損失が発生し、それはケーブル2の加熱を引き起こす可能性がある。例えば、今日、充電所1で使用される電流強度で、熱損失は、ケーブル2の1メートル当たり150Wの範囲内で、またはさらにより大きく、発生する可能性があり、それにはケーブル2の相当な加熱が付随して起こる可能性がある。
【００３１】
一般に、大電流強度が、大きな線横断面を有する電線を使用することにより対抗され得ると考えられる。しかし、線横断面もまた、ケーブルおよびしたがってケーブル2の重量を増大させるため、これはケーブル2のコストを上昇させるばかりでなく、ケーブル2を取り扱う能力を損なう。したがって、ケーブル2内に置かれている線の線横断面の過剰な拡大を必ずしも必要とせずに、ケーブル2の過剰な加熱を防ぐ、ケーブル2の能動冷却が必要である。
【００３２】
図3に示されているケーブル2の一実施形態では、したがって、冷却ライン23、24がケーブルスリーブ20内に置かれており、これらは、ケーブル2の内部にクーラント流を供給し、このようにして、ケーブルスリーブ20内へ延ばされている負荷線22上の熱を吸収し、消散させることができる。
【００３３】
図3と図4による横断面図とで分かるように、ケーブル2は、電気絶縁可撓性材料で作製されている外側ケーブルスリーブ20を有し、その内側にシールド線21が配置されている。該シールド線21は電気的な接地電位で配置されており、外側に面してケーブルスリーブ20内へ延びている負荷線22の電磁遮蔽に役立つ。
【００３４】
いくつかの負荷線22がケーブル導管20の内部に置かれており、これらは交流電流または直流電流を送るのに使用されることが可能であり、コネクタ部3の側で、差込み部分300、301の所の接触要素に接続される。各負荷線22は、電気絶縁シース221内に包囲されている導電性線コア220を有する。電気自動車の側でコネクタ部3が充電ソケット40に接続されている場合に、充電電流が送られて電気自動車4を充電するように、負荷電流が負荷線22によりコネクタ部3へ送られる。
【００３５】
図4による横断面図から特に分かるように、ケーブル2は、例えばコネクタ部3に至るまでクーラント流入物を供給する中心の第1の冷却ライン23を有する。負荷線22と2つの第2の冷却ライン24とが中心の第1の冷却ライン23の周囲でグループ化されており、これらを通って、例えば、コネクタ部3から充電所1へ戻るクーラントの戻り流が供給され得る。加えて、信号線27がケーブルスリーブ20内に封入されており、これらは、充電所1からコネクタ部3へ、逆の場合も同様に、制御信号を送るのに使用され得る。図4で分かるように、ケーブルスリーブ20が、横断面において、少なくともおおよそ円形である形状になるような方法で、充填要素28がケーブルスリーブ20の内部を満たすのに使用されている。
【００３６】
ケーブル2は、長手方向軸Lに沿って延ばされているが、柔軟に曲げられることが可能である。中心の第1の冷却ライン23は長手方向軸Lと同軸である。負荷線22と第2の冷却ライン24とは、中心の第1の冷却ライン23上の長手方向軸Lの周囲に円周方向に配されている。
【００３７】
図4で分かるように、中心の第1の冷却ライン23、第2の冷却ライン24、および負荷線22の各々は、横断面に少なくともおおよそ円形の形状を有する。これは、結果的に、中心の第1の冷却ライン23と第2の冷却ライン24と負荷線22との間に中間空間Zをもたらす。図3および図4による実施形態に関して、これらの中間空間Z内に2つの検知ライン25、26が置かれており、これらはケーブルスリーブ20の内部で長手方向に延びており、各々、中心冷却ライン23、第2の冷却ライン24の1つ、および負荷線22と接触している。該検知ライン25、26は、少なくとも部分において、ケーブルスリーブ20内のそれらの全長に沿って電気的に絶縁されていないことが好ましい。したがって、検知ライン25、26の導電性導体はケーブルスリーブ20の内部で自由であるが、検知ライン25、26がケーブル2の使用の通常状態において互いに電気的に絶縁されているように、互いに離間されており、互いに電気的に接続されていない。
【００３８】
図5に概略的に示されている通り、検知ライン25、26は、充電所1の側で制御デバイス10に接続されている。検知ライン25、26は、例えば冷却ライン23、24の1つが損傷を受けた場合、冷却ライン23、24の1つからのクーラント漏出に因り、ケーブルスリーブ20内の電導性に変化があるかどうかを検出するのに使用され得る。
【００３９】
冷却ライン23、24の1つが損傷を受けた場合、図6に概略的に示されているように、クーラントKが各冷却ライン23、24から外へ漏出し、ケーブルスリーブ20の内部に、特にはケーブルスリーブ20内へ延ばされている線22〜24の間の中間空間Z内へ、進入する可能性がある。電圧差Vが検知ライン25、26間に与えられた場合、検知ライン25、26により電流Iが発生し、それは制御デバイス10の側で評価され得るように、クーラントKが(例えば、水と同様に)少なくとも限られた範囲内で導電性である場合、検知ライン25、26間の電気的絶縁はクーラントKにより局所的に橋絡される。したがって、このようにして冷却ライン23、24の1つの漏出を止めるために、電流は検知ライン25、26間の絶縁の損傷を検出するのに使用され得る。
【００４０】
その際、ケーブルスリーブ20の内部の導電性の変化が検出された場合、制御デバイス10は、例えば、負荷線22による電流の流れを制御するように設計され得る。例えば、ケーブルスリーブ20内の導電性特性の(許容を超える)変化が検出された場合、そのような方法で充電行程を終了させるために、負荷電流のスイッチが切られる可能性がある。
【００４１】
図3および図4による実施形態では、検知ライン25、26による電流の流れに基づいて、冷却ライン23、24の1つの漏出を止めるために、動作中に制御デバイス10により電圧差Vが印加される2つの検知ライン25、26が存在する。例えば、測定電位が第1の検知ライン25に印加されることが可能であり、一方、他方の検知ライン26が接地電位にある。電流の流れIが発生した場合、これにより、検知ライン25、26間の絶縁の橋絡が示される。
【００４２】
図7に概略的に示されている実施形態では、2つ以上の検知ライン25、26が設けられている。したがって、図7による実施形態では、例えば、検知ライン25、26は、中心の第1の冷却ライン23と、負荷線22と一緒に、それの周囲でグループ化されている第2の冷却ライン24との間の各中間空間Z内に配置されている。それにより、検知ライン25、26は異なる電位により交互に影響を与えられ、例えば、各検知ライン25は測定電位にあり、各検知ライン26は接地電位にある。したがって、隣接した検知ライン25、26間に電位差が生じるように、隣接した検知ライン25、26は異なる電位にある。隣接した検知ライン25、26間の電気的絶縁が局所的に橋絡された場合、電流の流れが発生し、それは、ケーブルスリーブ20内でのクーラント漏出を検出するために評価され得る。
【００４３】
2つ以上の検知ライン25、26を使用することにより、ケーブルスリーブ20の内部でのクーラント漏出の空間的に近接した検出が可能である。
【００４４】
本発明の背景にある意図は、前述されている実施形態に限定されず、原理上、完全に異なる方法においても実現され得る。
【００４５】
例えば、ケーブルスリーブ内の負荷線および冷却ラインの配置は、本明細書に図示されている実施形態と異なって設計されてもよい。例えば、1つのケーブルスリーブ内に2つだけの負荷線が存在していてもよい。
【００４６】
検知ラインは、少なくとも部分において、電気的に絶縁されていない。該検知ラインは、それらの全長に沿って電気的に絶縁されていないことが好ましい。しかし、これは必須ではない。したがって、検知ラインが部分においてのみ露出されているように、電気絶縁シースが検知ライン上の部分に設けられていることもまた可能である。
【００４７】
検知ラインの導電体は、例えば、検知ラインを腐食の影響を受けにくくする金属表面被覆を施されている。
【符号の説明】
【００４８】
1  充電所
2  ケーブル、充電ケーブル
3  コネクタ部
4  電動車両、車両
10  制御デバイス
20  ケーブルスリーブ、ケーブル導管
21  シールド線
22  負荷線
23  冷却ライン、中心の第1の冷却ライン
24  冷却ライン、第2の冷却ライン
25、26  検知ライン
27  信号線
28  充填要素
30  ハウジング
40  関連嵌合コネクタ部、充電ソケット
200、201  (ケーブル2の)端部
220  導電性線コア
221  電気絶縁シース
300、301  差込み部分
I  電流
K  クーラント
L  長手方向軸
V  電圧差、測定電位
Z  中間空間
【図１】
2019530960.tif 000003
【図２】
2019530960.tif 000004
【図３】
2019530960.tif 000005
【図４】
2019530960.tif 000006
【図５】
2019530960.tif 000007
【図６】
2019530960.tif 000008
【図７】
2019530960.tif 000009
【国際調査報告】
2019530960.tif 000010
2019530960.tif 000011
2019530960.tif 000012
2019530960.tif 000013
2019530960.tif 000014
2019530960.tif 000015