專利名稱：機動車動力電纜的制作方法
技術領域：
本申請涉及機動車動力電纜，其具有被至少 一 個第 一 絕緣元件包 圍的至少一個第一扁平導體元件，被至少一個第二絕緣元件包圍的 至少一個第二扁平導體元件，以及包圍至少一個第一絕緣元件和至 少一個第二絕緣元件的至少一個屏蔽元件。本申請進一步涉及這樣 的機動車動力電纜在配有電動引擎的車輛中的應用。
背景技術：
目前的機動車具有的車載網(wǎng)絡包括大量耗電組件。良好的能量分 配因此變得越來越重要。特別地對于配有電動機的才幾動車，例如混 合動力車輛，良好的能量分配很重要。對于這些車輛，引擎需要非
常高的電壓(例如60 V到1 kV)和電流(例如100 A并且更高)。 電動機的能量由高壓電池提供。由于電動機使用交流電壓工作，因 而在提供直流電的能量存儲裝置和電動機之間額外地連接逆變器。
對用于傳輸高電流和電壓的動力電纜必須予以特別關注。這樣的 動力電纜必須有高的載流能力。
然而，由于高電流和電壓，將產(chǎn)生不希望的電磁場。例如，為避 免干擾車輛車載網(wǎng)絡中的耗能組件，動力電纜一般都有屏蔽。該屏
蔽的作用是防止動力電纜的電磁輻射。
根據(jù)現(xiàn)有技術，僅已知屏蔽銅制圓導體用于傳輸能量。然而，這 些導體的缺點是由于其直徑而需要大的安裝空間。這樣的導體的重 量也相對較高。
圓導體的一種替代方式是扁平電纜。扁平電纜由于其高度較小而 能夠具有較低的重量和較小的安裝空間要求。然而，這些電纜一般 用于通信傳輸。因此，根據(jù)現(xiàn)有技術的扁平電纜僅提供低的載流能
5力。
除此之外，已知的扁平電纜在更高的電流值時產(chǎn)生不可接受的輻 射電磁干擾。

發(fā)明內容
因此，本申請基于這樣的技術目的提供機動車動力電纜，其重 量和安裝高度低并且同時電磁兼容性好。
通過根據(jù)本申請的機動車動力電纜實現(xiàn)這一目的和其他目的，機 動車動力電纜具有被至少一個笫一絕緣元件包圍的至少一個第一扁 平導體元件。該機動車動力電纜進一步包括被至少一個第二絕緣元 件包圍的至少一個第二扁平導體元件，以及包圍至少一個第一絕緣 元件和至少一個第二絕緣元件的至少一個屏蔽元件。此外，被第一 絕緣元件包圍的第 一扁平導體元件和被第二絕緣元件包圍的第二扁
平導體元件的布置方式使得扁平導體元件的寬表面彼此重疊。
根據(jù)本申請的電纜可在機動車中用于能量傳輸。機動車動力電纜
有至少兩個扁平導體元件作為電導體。這些導體能夠有矩形橫截面。 已經(jīng)確認由于其高載流能力，具有這樣橫截面的導體特別地適于能 量傳輸。根據(jù)形狀因數(shù)，扁平導體能夠比同樣橫截面的圓導體多承 載達40%的電流。具有矩形橫截面的扁平導體元件的表面積大于同 樣橫截面的圓導體的表面積。該更大的表面積帶來更好的熱輻射， 熱輻射基本地以對流方式發(fā)生。作為結果，扁平導體元件的載流能 力更高。
特別地，雙導體結構由于其熱耦合初始地比單導體的載流能力 低，通過根據(jù)本申請的設計，作為有兩個扁平導體元件的扁平電纜， 能夠承載的電流與兩個獨立圓導體所能承載的電流相同。
由于矩形橫截面，扁平導體元件一般具有兩個相對的寬面和兩個 相對的窄面。在少見的正方形導體的特殊情況下，扁平導體元件的 所有面大小相同。這樣的雙芯機動車動力電纜使得在機動車內的安 裝大為容易。
6每個扁平導體元件都由至少一個絕緣元件包圍。例如，可以通過 擠出、粘合劑接合、氣相沉積或噴涂應用絕緣元件。也可能采用其 他類型的連接。絕緣元件能夠粘附到扁平導體元件上但不會彼此粘 附。具有各自的絕緣元件的扁平導體元件能夠彼此相對移動。作為 結果，實現(xiàn)機動車動力電纜的良好彎曲屬性。除此以外，兩個扁平 導體元件之間不發(fā)生電接觸。絕緣元件也可以形成為整體。
為了防止電磁輻射，機動車動力電纜具有屏蔽元件。為了不干擾 其他信號和組件，屏蔽是必需的。除此以外，屏蔽元件可以用做接 地電纜。該屏蔽元件包圍著兩個包括絕緣元件的扁平導體元件。
已經(jīng)確認當扁平導體元件布置為寬面彼此重疊時實現(xiàn)低結構高 度。這樣的機動車動力電纜能夠容易敷設在機動車內并且對安裝空 間的要求非常小。由于傳輸阻抗改善，該設計也保證改善的傳輸特 性。其相對于常規(guī)動力電纜也產(chǎn)生顯著的重量優(yōu)勢。
機動車動力電纜的良好屏蔽一般難以實現(xiàn)。已經(jīng)確認如果根據(jù)一
種實施方式，扁平導體元件;波此電f茲地耦合，其耦合方式4吏得扁平
導體元件輻射的遠場彼此抵消，則能夠實現(xiàn)更好的屏蔽，并因此實 現(xiàn)更好的電磁兼容性。特別地如果扁平導體元件具有反向電流
(current counter-flow )時更是如此。兩個導體的B-場因為4皮此方向 相反而在遠區(qū)域彼此抵消。例如如果將機動車電纜用于電流傳輸， 以向電動機提供能量，則一個扁平導體元件可以用作正導體并且另 一扁平導體元件可以用作負導體。特別對于使用高直流電流的電動
車,其中夕卜導體(outward conductor )和回路導體(return conductor ) 由根據(jù)本申請的電纜形成。兩個導體因此都輻射至少一個磁場。實 際上，除此之外，干擾信號作為諧波耦合到導體上，這是不能避免 的事實。然而，已經(jīng)確認，由于根據(jù)本申請的布置，由于干擾也彼 此抵消，能夠基本上避免干擾的外部耦合。兩個電纜的輻射磁場因 為具有彼此相反的方向也大體上彼此抵消。作為結果，可以實現(xiàn)改 善的電石茲兼容性。
根據(jù)一種示例性實施方式，扁平導體元件彼此之間的距離間隔至
7少為0.2 mm，優(yōu)選地為1 mm。該緊密布置，以及與之相關的導體元 件彼此之間良好的緊密電磁耦合，既帶來優(yōu)化的傳輸特性也帶來優(yōu) 化的輻射特性(EMC)。有了這種性質的緊密耦合，不希望的場幾 乎彼此完全抵消。
扁平導體元件能夠具有至少100 A的載流能力。然而，對超過 2000 A的持續(xù)電流的要求可以通過機動車動力電纜的另一種尺寸特
別是扁平導體元件的橫截面尺寸來滿足。
根據(jù)一種示例性實施方式，機動車動力電纜具有矩形橫截面。例 如，機動車動力電纜可以是高12 mm并且寬25 mm。然而尺寸也可 以不同。這樣的電纜的邊緣可以是圓形。
寸。這些扁平導體元件的橫截面至少為5 mm2，優(yōu)選地為50 mm2。 橫截面的尺寸可以基于例如所希望的和所要求的載流能力的要求。
在扁平導體元件之間能夠出現(xiàn)60 V到1000 V之間的電勢差。至 少 一個絕緣元件能夠以這樣的方式形成，使得能夠可靠地避免由于 高電壓形成的擊穿放電。絕緣元件能夠由塑料形成。
特別地，聚酰胺，如PA12，由于其良好的絕緣和制造屬性而能 夠被使用。絕緣元件能夠具有至少0.1 mm的厚度，優(yōu)選地為0.5 mm。
而且，第 一和第二絕緣元件能夠由 一個絕緣元件作為整體制成。 單個的絕緣元件能夠被布置為粘附接或非粘接到扁平導體元件。在 非粘接布置中，扁平導體元件能夠彼此相對移動。也能夠確保良好 的彎曲屬性。而且，整體絕緣元件形成的厚度也能夠比第一和第二 絕緣元件大。與兩個絕緣元件相比也能夠實現(xiàn)一樣好的耦合。
根據(jù)一種示例性實施方式，屏蔽元件能夠被第三絕緣元件包圍。 該絕緣元件也可以由塑料制成。該絕緣元件作為保護性外套，并且 能夠具有的效果之一是可以防止對機動車動力電纜的損壞。
屏蔽元件能夠由薄片制成。薄片具有的優(yōu)點是其緊密地包圍扁平 導體元件并且也能夠屏蔽高頻輻射。特別地該屏蔽與根據(jù)本申請的 扁平導體元件的電磁耦合之間互感，保證非常好的電磁兼容性。特
8別地對于至少0.1 mm厚度的屏蔽元件，實現(xiàn)非常好的屏蔽效果。如 果薄片被用做屏蔽元件，還能夠保證機動車動力電纜的良好撓性。 對于超過0.1 mm厚度的情況也是一樣，例如0.2 mm。
在一種示例性實施方式中，屏蔽元件由有色金屬或不含鐵的合金 形成。例如屏蔽元件可以由銅或其合金形成。
除此以外，屏蔽元件能夠以至少10%的重疊而纏繞，優(yōu)選地為 50%的重疊。采用纏繞方式，如果重疊太小，屏蔽可能不完全緊密。 而且，如果重疊太小，那么倘若在制造過程中發(fā)生輕微移動，在屏 蔽中可能產(chǎn)生漏洞。根據(jù)本申請的重疊可以可靠地避免屏蔽中的漏 洞。
根據(jù)進一步的示例性實施方式，屏蔽元件由至少一個膜和至少一 個編織物形成。編織物可以由例如銅或鋁，以及鋁箔形成。編織物 在這種情況下主要作用是屏蔽低頻場。然而，由于編織物不是完全 緊密的，來自高頻場的輻射不能有效地被編織物防止。然而，編織 物確實具有良好的撓性。另外，可以使用膜例如薄的薄片。該膜的 作用是屏蔽高頻場，并且同樣具有良好的撓性?？傮w而言，獲得更 可靠的輻射保護并且同時具有良好的撓性。
也有可能至少一個扁平導體元件由鋁制成。然而，也可能用其他 有色金屬例如銅。與其他金屬例如銅相比，鋁所具有的明顯優(yōu)勢是 重量更輕。相比而言，銅具有更好的導電性。然而，已經(jīng)確認，使 用根據(jù)本申請的機動車動力電纜，由于扁平導體元件的更大橫截面， 可以實現(xiàn)同樣好的導電性，并且同時可以實現(xiàn)可達40%的重量下降。 而且，與銅扁平導體元件有相同電阻的鋁扁平導體元件能夠具有更 高的載流能力。作為結果，以固定的載流能力，與圓導體和/或銅導 體相比橫截面能夠進一 步減小。
根據(jù)進一步的示例性實施方式，機動車動力電纜在機動車動力電 纜的寬表面的垂直方向上的最小彎曲半徑為至少5 mm，優(yōu)選地為12 mm。同樣地，機動車動力電纜在機動車動力電纜的窄表面的垂直方 向上的最小彎曲半徑為至少25 mm，優(yōu)選地為38 mm。在引擎室內
9的簡單敷設，特別地是具有窄半徑的室內的敷設能夠得到保證。
本申請進一步的方面是在配有電動引擎的車輛中使用機動車動力電纜。例如，車輛可以是混合動力車輛。特別地對于電力驅動車輛，由于電動才幾在高電壓和電流下工作而l吏用載流能力高的動力電纜。同樣地，特別地重量是這種車輛的主要因素。機動車動力電纜特別地能夠在用電力驅動的車輛中用做電池電纜。


下文在附圖的基礎上更為詳細地描述本申請，附圖示出了示例性
實施方式。附圖示出
圖1為機動車動力電纜的第一示例性實施方式的概略剖面圖，
圖2為機動車動力電纜的第二示例性實施方式的概略剖面圖，圖3為高度/重量圖。
附圖所示的根據(jù)本申請的機動車動力電纜的結構特別地具有低結構高度，并且進而具有非常好的輻射特性。
在可能情況下，圖1和圖2中相同的元件使用相同的參考標號。
具體實施例方式
圖1示出了機動車動力電纜l的第一示例性實施方式的簡化剖面圖。第一扁平導體元件10的布置使其寬表面在第二扁平導體元件12的寬表面上方。扁平導體元件10、 12能夠由鋁形成。并且，扁平導體元件10、 12被絕緣元件14包圍，并且通過該絕緣元件14彼此電氣地隔離。絕緣元件14能夠由塑料制成，如PA12,并且能夠通過噴涂被應用于扁平導體元件10、 12周圍。連接至少可以是形狀配合的(positive fit)。
隨后屏蔽元件16包圍絕緣元件14。屏蔽元件16可以是薄片。另外薄片能夠以50%的重疊纏繞。最后，也圍繞屏蔽元件16設置保護套18。其可以由塑料制成并且具有例如1 mm的厚度。所涉及的從元件IO到元件18的所有元件都能夠形狀配合 彼此連接。圖2示出的機動車動力電纜2的簡化剖面圖與先前示例的不同在于 一方面，第一扁平導體元件IO被第一絕緣元件14a包圍，并且第二扁平導體元件12被第二絕緣元件14b包圍。對于制造具有至少兩個絕緣元件的機動車動力電纜2，所獲得的優(yōu)勢首先是扁平導體元件10、 12的每個能夠被絕緣元件14a、 14b包圍。這些元件隨后能夠以所示的方式彼此結合。
另一方面，兩種示例性實施方式的不同在于屏蔽元件16包括膜16a和編織物16b。膜16a可以是鋁，而編織物16b可以是銅。
在圖1和圖2中機動車動力電纜1、 2是矩形形狀，其中邊緣可以是圓形。機動車動力電纜l、 2的尺寸如寬度和高度，除其他因素外，取決于扁平導體元件IO、 12的尺寸。
圖1或圖2的機動車動力電纜1、 2能夠例如在混合動力車輛中用于傳輸電流。第一扁平導體元件10能夠被用作正導體或外導體并且第二扁平導體元件12能夠被用作負導體或回路導體。由于扁平導體元件10、 12之間產(chǎn)生的達1000 V的電勢差所帶來的擊穿放電通過絕緣元件14、 14a、 14b得以避免。
電流升高，例如100A或更高，產(chǎn)生B-場并且導致這些場的輻射。除此之外，耦合到扁平導體元件10、 12的不希望的諧波引起進一步的千擾信號。良好的耦合阻抗和良好的輻射特性能夠通過示出的扁平導體元件IO、 12彼此緊密的耦合實現(xiàn)。例如，絕緣元件14a、14b在各種情況下都具有0.5 mm的厚度，使得在扁平導體元件10、12之間有1 mm的距離間隔。作為根據(jù)本申請的該布置和反向電流的結果，所產(chǎn)生的遠場基本相互抵消。除此以外，屏蔽元件16、 16a、16b防止進一步輻射。其結果是具有優(yōu)化傳輸特性和輻射特性的機動車動力電纜。
圖3進一步示出了高度/重量圖。在這方面，具有相同導電性的三種導體的示例的總重量表示為高度的函數(shù)。銅圓電纜包括兩個單獨的導體，并且每個單獨的導體具有12mm直徑。該直徑是恒定的。作為結果，銅圓電纜的總重量也是恒定的并且數(shù)值大約為1000 g/m。除此以外，圖中示出了兩種扁平電纜。其中之一是包括兩個鋁的單
扁平導體的扁平電纜。從圖中可見，當電纜的高度低(約2mm)時，相對于銅圓電纜并不取得重量優(yōu)勢。當高度更高時(7 mm)，可以取得達250 g的重量優(yōu)勢。示出另 一根據(jù)本申請的鋁制機動車動力電纜。可以清楚地理解，不僅相對于銅圓電纜，而且相對于鋁的單扁平導體，機動車動力電纜的小的總體高度都有大的重量優(yōu)勢(達到大約410 g)。
作為所述機動車動力電纜結構的結果，獲得具有最佳傳輸性能和
輻射性能的機動車動力電纜。除此之外，由于低結構高度和低重量，緊湊結構得以保證。
顯而易見，所描述的示例性實施方式僅僅是大量可能的示例性實
施方式中的幾種。例如，可以使用其他材料和/或另外的絕緣元件和/
或另外的屏蔽元件。
1權利要求
1.一種機動車動力電纜，包括被至少一個第一絕緣元件(14a)包圍的至少一個第一扁平導體元件(10)，被至少一個第二絕緣元件(14b)包圍的至少一個第二扁平導體元件(12)，以及包圍所述至少一個第一絕緣元件(14a)和所述至少一個第二絕緣元件(14b)的至少一個屏蔽元件(16)，其特征在于，所述被第一絕緣元件(14a)包圍的第一扁平導體元件(10)和所述被第二絕緣元件(14b)包圍的第二扁平導體元件(12)的布置方式使得扁平導體元件(10、12)的寬表面彼此重疊。
2. 根據(jù)上述權利要求之一所述的機動車動力電纜，其特征在于， 所述扁平導體元件(10、 12)彼此電磁地耦合，其耦合方式使得由 所述扁平導體元件(10、 12)輻射的遠場基本上彼此4氐消。
3. 根據(jù)上述權利要求之一所述的機動車動力電纜，其特征在于， 所述扁平導體元件(IO、 12)在機動車工作中具有反向電流，所述 反向電流的性質使得由所述扁平導體元件(10、 12)輻射的遠場彼 此4氐消。
4. 根據(jù)上迷權利要求之一所述的機動車動力電纜，其特征在于， 所述扁平導體元件(IO、 12 )彼此的距離間隔至少為0.2 mm,優(yōu)選 地為1 mnu
5. 根據(jù)上述權利要求之一所述的機動車動力電纜，其特征在于， 所述扁平導體元件(10、 12)具有至少100A的載流能力。
6. 根據(jù)上述權利要求之一所述的機動車動力電纜，其特征在于， 所述機動車動力電纜具有矩形橫截面。
7. 根據(jù)上述權利要求之一所述的機動車動力電纜，其特征在于， 至少一個扁平導體元件(10、 12)的橫截面至少為5 mm2,優(yōu)選地為，50 mm、
8. 根據(jù)上述權利要求之一所述的機動車動力電纜，其特征在于， 至少一個所述絕緣元件(14、 14a、 14b)形成的方式使得在所述扁 平導體元件(IO、 12)之間產(chǎn)生針對60 V至1000 V的電勢差，優(yōu) 選地是600 V的電勢差的介電強度。
9. 根據(jù)上述權利要求之一所述的機動車動力電纜，其特征在于， 所述第一絕緣元件(14a)和所述第二絕緣元件(14b)從一個絕緣 元件(14)作為整體形成。
10. 根據(jù)上述權利要求之一所述的機動車動力電纜，其特征在 于，所述至少一個屏蔽元件(16)被至少一個第三絕緣元件(18) 包圍。
11. 根據(jù)上述權利要求之一所述的機動車動力電纜，其特征在 于，所述至少一個屏蔽元件(16)包括至少一個薄片。
12. 根據(jù)上述權利要求之一所述的機動車動力電纜，其特征在 于，所述至少一個屏蔽元件(16)具有至少0.1 mm的厚度。
13. 根據(jù)上述權利要求之一所述的機動車動力電纜，其特征在 于，所述至少一個屏蔽元件(16)由有色金屬和/或不含鐵的合金制 成。
14. 根據(jù)上述權利要求之一所述的機動車動力電纜，其特征在 于，所述至少一個屏蔽元件(16)以至少10%,優(yōu)選地為50%的重 疊而纏繞。
15. 根據(jù)上述權利要求之一所述的機動車動力電纜，其特征在 于，所述至少一個屏蔽元件(16)包括至少一個膜(16a)和至少一 個編織物(16b)。
16. 根據(jù)上述權利要求之一所述的機動車動力電纜，其特征在 于，所述至少一個膜(16a)由鋁制成并且所述至少一個編織物(16b) 由銅或鋁制成。
17. 根據(jù)上述權利要求之一所述的機動車動力電纜，其特征在 于，至少一個扁平導體元件(10、 12)由鋁制成。
18. 根據(jù)上述權利要求之一所述的機動車動力電纜，其特征在 于，所述機動車動力電纜在機動車動力電纜的寬表面的垂直方向上具有至少5mm、優(yōu)選地為12mm的最小彎曲半徑。
19. 根據(jù)上述權利要求之一所述的機動車動力電纜，其特征在 于，所述機動車動力電纜在機動車動力電纜的窄表面的垂直方向上 具有至少25mm、優(yōu)選地為38mm的最小彎曲半徑。
20. —種根據(jù)權利要求1所述的機動車動力電纜在配有電動引 擎的車輛中的應用。
21. —種根據(jù)權利要求20所述的機動車動力電纜在配有電動引 擎的車輛中作為電池電纜的應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機動車動力電纜，包括具有被至少一個第一絕緣元件(14a)包圍的至少一個第一扁平導體元件(10)。該機動車動力電纜進一步包括被至少一個第二絕緣元件(14b)包圍的至少一個第二扁平導體元件(12)，以及包圍至少一個第一絕緣元件(14a)和至少一個第二絕緣元件(14b)的至少一個屏蔽元件(16)。除此以外，被第一絕緣元件(14a)包圍的第一扁平導體元件(10)和被第二絕緣元件(14b)包圍的第二扁平導體元件(12)的布置方式使得扁平導體元件(10、12)的寬表面彼此重疊。
文檔編號H01B7/08GK101681696SQ200880019940
公開日2010年3月24日 申請日期2008年3月7日 優(yōu)先權日2007年6月13日
發(fā)明者C·韋弗斯 申請人:自動電纜管理有限責任公司