包含用于冷却的流体管线的电缆的制作方法

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的用于传输电流的电缆。

这种电缆包括将软管内腔包围的电缆软管、至少一个在所述软管内腔中延伸的用于传导电流的传导芯线，以及在所述软管内腔中延伸的流体管线，其用于导引流体来将所述电缆冷却。

背景技术：

这种电缆特别是可以充当用于为电驱动车辆(也称作电动车辆)充电的充电电缆。在此情形下，电缆例如可以在一侧连接在充电站上，并且在另一侧承载形式为充电插头的插接件，该插头能够插入车辆上对应的形式为充电插座的对配插接件，藉此在充电站与车辆之间建立电连接。

原则上可以将充电电流作为直流或交流传输，其中形式为直流的充电电流特别是具有较大的、例如大于100A甚或大于200A的电流强度，并且可能导致电缆以及与电缆连接的插接件的升温。故可能需要对电缆进行冷却。

DE 10 2010 007 975B4所揭示的一种充电电缆具有冷却管线，其包括用于冷却剂的输送管线和回流管线，藉此在充电电缆中将冷却剂流来回输送。DE 10 2010 007 975B4的冷却管线在此一方面用于将在车辆的储能器上产生的损耗热排出，但也用于将电缆冷却。

视具体情况而定，整合有冷却管线的充电电缆的现有解决方案的缺点在于，特别是在充电电流较大的情况下，在负载管线上进行的排热有局限性。就结果而言，尽管设有冷却管线，电缆上仍可能发生(显著)升温。

一种抑制电缆上的这种升温的解决方案为，将电缆中的负载管线的横截面进一步增大。但此举的缺点在于，总体而言电缆的重量增大且柔性降低，这会对电缆的可操作性造成负面影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于传输电流的电缆，其实现损耗热的高效排出，但又易于操作。

本发明用以达成上述目的的解决方案为具有权利要求1的特征的标的。

据此，所述流体管线具有至少一个出口，其与所述软管内腔连通，用以将流体导入软管内腔。

所述流体管线故而适于将冷却用流体导入所述电缆软管的软管内腔。流体通过所述流体管线输入，并且通过所述出口从流体管线流出和进入软管内腔，使得流体环绕所述在电缆软管中被导引的传导芯线流动并能从传导芯线吸收热量。

所述传导芯线和所述流体管线被共同包围在所述电缆软管的软管内腔中。电缆软管以一定的内宽将传导芯线和流体管线包围，使得流体能够从流体管线流出并且进入软管内腔，从而在软管内腔中环绕在该处被导引的传导芯线流动。因此，在所述传导芯线上，主要借助流体在软管内腔中环绕传导芯线的流动将热量吸收，仅一小部分是在通过流体管线将流体输入的过程中吸收的。因此，所述流体管线主要用于将流体输入，而不是用于散热。散热主要通过以下方式实现：流体在电缆软管的软管内腔内(但在流体管线外)流动。

这种冷却方案原则上可以实现液态或者气态冷却剂。例如可以将空气用作冷却剂，其通过流体管线输入并且通过出口进入电缆软管的软管内腔，从而在软管内腔中环绕传导芯线流动。

但也可以使用液态冷却剂，例如水，其在电缆软管中环绕传导芯线流动。

所述流体管线呈软管状，并且在所述电缆软管的软管内腔内延伸。在此，所述出口例如布置在位于电缆软管内的流体管线的一端上，使得在流体管线中被导引的流体在流体管线的末端处流出并且进入电缆软管的软管内腔。

就此而言，也可以在所述流体管线上设置数个相对彼此分布的出口。例如可以沿位于软管内腔内的流体管线的长度设有数个出口，使得流体在数个位置从流体管线流出并且进入电缆软管的软管内腔。

根据一个设计方案，所述流体管线在软管内腔内从电缆软管的第一末端延伸至电缆软管的第二末端。在此，所述流体管线可以至少近乎在电缆软管的整个长度范围内延伸，其中流体管线在第一末端处进入电缆软管的软管内腔，且所述出口例如布置在电缆软管的第二末端的区域内。因此，通过所述流体管线能够将冷却用流体导引至电缆软管的第二末端，使得流体在这个第二末端的区域内从流体管线流出并进入电缆软管的软管内腔，并且沿电缆软管朝向第一末端回流。这样便使得流体环绕敷设在电缆软管中的传导芯线流动，并且能够从传导芯线吸收热量，从而抑制电缆的(过度)升温。

所述电缆软管例如可以在第二末端处与一个插接件连接，其能够与对应的对配插接件插式卡合，并且为此具有能够与所述对配插接件插式连接的插接区段。在将所述电缆用作充电电缆的情况下，这种插接件例如可以构建为充电插头，其能够与例如位于电动车辆上的对应的充电插座插式卡合。

在所述第一末端处，所述电缆软管则可连接至充电站，其中原则上可以将电缆软管固定地与充电站连接，或者通过适当的插接装置以可解除的方式将电缆软管连接至充电站。

在一个或数个传导芯线在所述电缆软管内延伸至所述插接件并且例如与该插接件的接触模块电连接，从而通过该插接件实现电接触的情况下，流体应当在电缆软管内被导引，但不进入插接件。根据一个设计方案，为此可以在电缆软管的第二末端处设有形式例如为密封元件的封闭装置，例如密封板或诸如此类，其将软管内腔封闭，以免流体在第二末端处流出。故电缆软管被朝向插接件液密封闭，其中在所述封闭装置中可以设有一个或数个开口，所述一个或数个传导芯线穿过这些开口延伸。因此，从流体管线的出口流出的流体在电缆软管的第二末端处转向，并且沿敷设于电缆软管中的传导芯线从第二末端朝向电缆软管的第一末端流动，从而高效地在传导芯线上吸收热量。

在将诸如水的液态流体用作冷却用流体的情况下，优选提供封闭式流体回路。在此情形下，液态流体例如流动至电缆软管的第一末端，并在电缆软管的第一末端处进入适当的管线，例如用以将流体导引至泵并且馈送回流体管线。

而在将诸如空气的气态流体用作冷却用流体的情况下，则可提供用于导引流体的开放式回路。故流体可以从流体管线进入软管内腔，并且在软管内腔内沿电缆软管流动至电缆软管的第一末端，从而在第一末端处从电缆软管流出。为此，在电缆软管的第一末端的区域内可以设有排出口，其适于使流体从软管内腔流出，故流体能够从电缆软管流出。在此，所述排出口可以使电缆软管朝向外部、即朝向电缆软管外的外部区域敞开，使得诸如空气的液态流体能够从电缆软管流出，并且特别是不像封闭式回路那样被重新馈送回流体管线。

在此为了避免湿气在所述排出口上进入电缆软管的软管内腔，该排出口优选借助密封元件封闭。这个密封元件在此采用以下设计方案：使得流体从电缆软管流出，但湿气无法从外部进入电缆软管的软管内腔。所述密封元件例如可以由诸如橡胶材料或塑料材料的弹性材料制成，并且实现例如具有充当流体出口的缝状开口的膜片。

特别是可以将所述电缆软管固定地布置在充电站上，特别是布置在充电站的壳体壁上。为此可以在电缆软管的与充电站对应的第一末端处设有固定装置，其用于将电缆软管固定地与充电站连接。

为了防止流体进入充电站，根据一个实施方式，在所述固定装置上可以设有密封塞，所述密封塞将所述电缆软管在其第一末端处液密封闭。

为了将所述一个或数个传导芯线以及所述流体管线从充电站插入电缆软管的软管内腔，所述密封塞优选针对每个传导芯线或管线分别具有一个开口，以供传导芯线和流体管线穿过。故传导芯线和流体管线从充电站伸入电缆软管，其中充电站与电缆软管之间的过渡部被所述密封塞密封，故流体无法以在传导芯线和流体管线旁经过的方式从电缆软管流入充电站。

所述传导芯线优选作为独立的单个管线敷设在所述电缆软管中。所述传导芯线特别是不被共同包围在一个电缆护套中，而是单独并且相互独立地敷设在电缆软管中。这使得流体能够直接环绕各传导芯线流动，进而能够直接在这些传导芯线上吸收热量。

根据一个实施方式，所述电缆软管的内径大于所述流体管线的内径的两倍。因此，流体管线的可供输入流体的内宽远小于电缆软管的内宽，这使得用于流体管线中的流体的通流横截面远小于用于软管内腔中以及流体管线外的流体的通流横截面。故通过流体管线以相对较大的流速将流体输入，而随后流体则以有所减小的流速在软管内腔中在流体管线外流动。因此，流体以相对较小的流速环绕传导芯线流动，使得例如为空气的流体能够便利地在传导芯线上吸收热量。

就未经弯曲或弯折的基本形状而言，所述流体管线和所述电缆软管可以具有圆形横截面。故流体管线的通流横截面和电缆软管的通流横截面均与直径的平方成比例。

所述电缆软管以及敷设在电缆软管中的传导芯线和流体管线优选具有一定柔性，故能够以柔性方式将所述电缆敷设至电动车辆，进而方便使用者操作。在敷设电缆的过程中，为了确保在电缆软管的软管内腔中延伸的传导芯线和流体管线以有序的方式相对彼此敷设，在电缆软管的软管内腔中设有一个或数个间隔件，其用于将传导芯线和流体管线固定。优选地，数个间隔件以沿电缆软管的长度相互错开、优选间距相同的方式布置，并且将传导芯线和流体管线保持在相对彼此的既定位置中。通过这些间隔件能够将传导芯线和流体管线有序地敷设在电缆软管内，从而避免因传导芯线的交叠而形成热区。

根据另一方面，充电站具有前述类型的电缆。

附图说明

下面结合附图所示实施例对本发明所基于的构思进行详细说明。其中：

图1为设有电缆的充电站的示意图，

图2为所述电缆的插接件的示意图，

图3为所述电缆软管的局部剖视图，包含敷设在电缆软管中的传导芯线和流体管线；

图4为根据图3的示意图，其中未示出电缆软管；

图5为所述电缆软管的示意图，其中示出设于电缆软管中的间隔件；

图6为间隔件的单独的示意图；

图7为所述间隔件的另一示意图；

图8A为所述间隔件的前视图；

图8B为根据图8A的示意图，其中示出设于间隔件上的传导芯线和流体管线，其被包围在电缆软管中；

图9为沿所述电缆的纵向剖视图；

图10为用于将电缆软管固定在充电站的壁部上的固定装置的分解图；

图11为位于充电站上的固定装置的侧视图；以及

图12为所述固定装置的纵向剖视图。

具体实施方式

图1示出充电站1，其用于为电驱动车辆4(也称作电动车辆)充电。充电站1适于提供形式为交流或者直流的充电电流，并且具有电缆2，其借助一个末端201与充电站1连接，并且借助另一末端200与形式为充电插头的插接件3连接。

如根据图2的放大图所示，插接件3具有位于壳体30上的插接区段300、301，其用于将插接件3与车辆4上对应的形式为充电插座的对配插接件40插式卡合。这样便能将充电站1与车辆4电连接，从而将充电电流从充电站1传输至车辆4。

为了顺利实现对电动车辆4的充电，传输的充电电流具有较大的电流强度，例如大于100A，视情况而定甚至处于200A或以上的数量级。由于充电电流如此之高，在电缆2的传导芯线上会发生热损耗，其可能导致电缆2的升温。就目前应用在充电站1上的电流强度而言，对应电缆2的每一米，热损耗例如可能处于50W甚或更高的范围内，这会导致电缆2上的显著升温。

为了将在电缆2上产生的热量导出，在电缆2的如图2至图9所示的实施例中设有流体管线21，其作用为：将用于对电缆2的传导芯线22、23进行冷却的流体输入。借助可以为气态或者液态的流体将在传导芯线22、23上产生的热量吸收和转移，从而抑制电缆2上的(过度)升温。

传导芯线22、23同流体管线21一样被包围在电缆2的电缆软管20中。电缆软管20在此在充电站1与插接件3之间延伸，并且借助第一末端201与充电站1连接，以及借助第二末端200与插接件3连接。传导芯线22、23和流体管线21在被电缆软管20包围的软管内腔202内纵向延伸，并且在位于充电站1与插接件3之间的电缆软管20内被导引。

传导芯线22、23从充电站1延伸至插接件3并且伸入插接件3，从而与插接件3的接触模块发生电接触。在充电过程中，通过传导芯线22、23在充电站1与车辆4之间传输充电电流。

流体管线21则从充电站1延伸入电缆软管20的与插接件3对应的末端200的区域，但如图9所示在插接件3前终止。通过流体管线21将流体从充电站1的侧面出发沿流动方向F1输入，并且使得流体在流体管线21的一端上的出口210流出并且进入电缆软管20的软管内腔202。故流体通过流体管线21沿流动方向F1进入软管内腔202，并且随后在软管内腔202内从电缆软管20的与插接件3对应的末端200沿流动方向F2流回至与充电站1对应的末端201，从而在途中环绕传导芯线22、23流动并且在传导芯线22、23上吸收热量。

流体管线21的内径D1远小于电缆软管20。故流体以相对较大的流速在流体管线21中流动，并且通过流体管线21的末端处的出口210进入软管内腔202。基于电缆软管20的软管内腔202的有所增大的直径D2以及随之增大的通流横截面，流体随后沿流动方向F2以有所减小的流速在软管内腔202内流动(但是是在流体管线21外)。

在未变形的状态下，流体管线21和电缆软管20具有至少近乎呈圆形的横截面，但是又具有一定的柔性，使得电缆2能够被使用者以易于操作的方式敷设至待充电的车辆4。

传导芯线22、23和流体管线21以有序的方式敷设在电缆软管20内，并为此布置在数个间隔件24上，如图5所示，这些间隔件以规则的间距沿电缆2布置。间隔件24实施为塑料成型件，并且分别具有容置装置241-243，其用于将流体管线21容置(在容置装置241中)和将传导芯线22、23容置(在容置装置242、243中)。通过容置装置241-243能够以卡夹的方式将流体管线21以及传导芯线22、23与间隔件24连接，藉此以既定的方式将流体管线21和传导芯线22、23相对彼此固定在软管内腔202内。

如图8B所示，通过间隔件24使得流体管线21与传导芯线22、23相互间隔一定距离。间隔件24在此分别通过抵靠边缘240、244-246在内侧贴靠在电缆软管20的壁部上，从而能够以有序的方式将流体管线21和传导芯线22、23保持在软管内腔202内。

通过使用间隔件24，能够在电缆2弯曲的情况下避免传导芯线22、23的无序交叠和扭转，进而防止发生较大程度升温的热区。借助间隔件24，即便在电缆2弯折的情况下仍保持传导芯线22、23和流体管线21在电缆软管20内的有序敷设。

如根据图9的剖视图所示，在通过流体管线21输入的情况下，流体在流体管线21的出口210上流入软管内腔202。由于流体管线21近乎延伸至电缆软管20的与插接件3对应的末端200，故流体在这个末端200的区域内进入软管内腔202。在此为了防止流体通过插接件3流出，在位于电缆软管20与插接件3之间的过渡部中借助形式为板状密封件的封闭装置203进行密封，使得流体在软管内腔202内在插接件3前发生转向，并且从电缆2的在电缆软管20内与插接件3对应的末端200流动至与充电站1对应的末端201。

所述流体原则上可以为液态或者气态。

在使用诸如水的液态流体来进行冷却的情况下，优选提供封闭式冷却剂回路，在这个冷却剂回路的范围内在电缆2的面向充电站1的末端201处通过适当的管线将该流体导出，并且例如通过冷却剂泵将流体馈送回流体管线21。

而在使用诸如空气的气态流体来进行冷却的情况下，则可提供开放式冷却剂回路，在这个冷却剂回路的范围内在电缆软管20的面向充电站1的末端201处将该气态流体从电缆软管20排出，并且不(直接)馈送回流体管线21。

为了提供这种开放式回路，图10至图12示出用于将电缆软管20固定在充电站1上的固定装置的一个实施例。在这个实施例中，电缆软管20借助其末端201附接至固定元件25的附接接头250，所述固定元件通过连接至六角凸缘251的螺纹区段252旋入位于管件26的主体260中的螺纹孔263。管件26借助螺纹区段261卡入位于充电站1的壳体壁10中的开口100，并且通过螺母262固定在壳体壁10背侧。

在管件26内设有密封塞27，其用于在这个末端201处将电缆软管20密封。密封塞27借助杆部270装入在管件26中，并且借助凸缘271在端侧贴靠在管件26的螺纹区段261上，如根据图12的剖视图所示。

在管件26的本体260上以竖向指向下方的方式设有出口264，在软管内腔202中在流体管线21外被导引的流体能够通过这个出口从电缆软管20流出。出口264被密封元件265密封，以防湿气从外部进入，并且形成具有缝状开口266的膜片，流体能够穿过这个膜片从软管内腔202流出。

如图12所示，密封塞27在管件26内具有斜面274，借助这个斜面将流体导引至位于管件26的主体260底侧的出口264。

在密封塞27中构建有开口272、273(参阅图10)，以供传导芯线22、23、28以及流体管线21穿过。在此，通过开口273特别是也将流体管线21从充电站1的侧面插入电缆2的电缆软管20，以便借助充电站1的适当的泵装置将流体送入流体管线21。

通过开口272、273，传导芯线22、23、28和流体管线21以液密的方式穿过密封塞27敷设，故流体不会以在传导芯线22、23、28和流体管线21旁经过的方式通过密封塞27从软管内腔202流出。

在所示实施例中，电缆2固定地与充电站1连接。这是优选方案，但并非强制要求。原则上也可以通过适当的插接件(以可解除的方式)将电缆2连接至充电站1，其中在此情形下，在插接件上必须设置适当的用于连接流体管线21的电流触点。

本发明所基于的思路不仅局限于上述实施例，原则上也能实现完全不同类型的实施方式。

所述传导芯线优选以独立的、单体化的方式敷设在所述类型的电缆中，并且特别是不被(共同的)电缆护套包覆。故软管内腔中的流体能够分别环绕这些传导芯线流动，从而更加高效地在这些传导芯线上吸收热量。

由于所述电缆软管的内径有所增大并且进而具有一定的内宽，流体能够在这个内宽内环绕在电缆软管中被导引的传导芯线流动，故电缆软管本身用作针对流体的回流管线。因此，通过所述位于电缆软管内的流体管线仅将流体输入，其随后从流体管线流出，并沿电缆软管环绕位于电缆软管内的传导芯线流动。

原则上，在所述流体管线上可以设置数个出口，使得流体能够在数个位置从流体管线流出并且进入电缆软管的软管内腔。

附图标记说明

1 充电站

10 壳体壁

100 开口

2 充电电流

20 电缆软管

200，201 末端

202 内腔

203 封闭装置(密封元件)

21 流体管线

210 出口

22，23 传导芯线

24 间隔件

240 抵靠边缘

241-243 容置装置

244-246 抵靠边缘

25 固定元件

250 附接接头

251 凸缘

252 螺纹区段

26 管件

260 主体

261 螺纹区段

262 螺母

263 螺纹孔

264 开口

265 密封元件

266 缝状开口

27 密封塞

270 杆部

271 凸缘

272 开口

273 开口

274 斜面

28 传导芯线

3 充电插头

30 壳体

300，301 插接区段

4 车辆

40 充电插座

D1，D2 直径

F1，F2 流动