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Title:
ENERGY-SUPPLY SYSTEM FOR AN ELECTRICALLY DRIVEN MACHINE WITH AN INTERNALLY COOLED CABLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/046857
Kind Code:
A1
Abstract:
An energy-supply system for an electrically driven machine has an internally cooled cable, which comprises at least one line for electrical power and at least one coolant line, wherein at least a section of the coolant line is separate from the line for electrical power, and has a connection device for the internally cooled cable, which comprises a contacting device and a coolant guide. The connection device is designed to be mechanically coupled to a connection element of the internally cooled cable. The contacting device is designed to establish electrical contact of the at least one line for electrical power when the connection device is mechanically coupled to the connection element of the cable. The energy-supply system is also designed to release a transfer of coolant from a section of the coolant line of the internally cooled cable that is separate from the line for electrical power to the coolant guide of the connection device or from the coolant guide of the connection device to the section of the coolant line of the internally cooled cable that is separate from the line for electrical power when the connection device is mechanically coupled to the connection element of the cable.

Inventors:
GOSS SEBASTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/073215
Publication Date:
March 07, 2024
Filing Date:
August 24, 2023
Export Citation:
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Assignee:
LEONI KABEL GMBH (DE)
International Classes:
B60L53/16; B60L53/18; B60L53/302; H01B7/42; H01R13/00
Foreign References:
US20130267115A12013-10-10
DE102018102207A12019-08-01
DE102015114133A12017-03-02
DE102016112306A12018-01-11
EP3766726A12021-01-20
DE19921310A1999-05-07
DE102020117588A12022-01-05
DE102017115241A12019-01-10
US9287646B22016-03-15
Attorney, Agent or Firm:
FRENKEL, Matthias (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Ein Energieversorgungssystem (100) für eine elektrisch angetriebene Maschine mit, einem innengekühlten Kabel (10), welches zumindest eine Leitung für elektrischen Strom (12) und zumindest eine Kühlmittelleitung (14) aufweist, wobei die Kühlmittelleitung (14) zumindest abschnittsweise von der Leitung für elektrischen Strom (12) separiert ist, und einer Anschlussvorrichtung (20) für das innengekühlte Kabel, welche eine Kontaktierungsvorrichtung (22) und eine Kühlmittelführung (24) aufweist und die dazu eingerichtet ist, mit einem Anschlusselement (16) des innengekühlten Kabels mechanisch gekoppelt zu werden, wobei die Kontaktierungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, die zumindest eine Leitung für elektrischen Strom elektrisch zu kontaktieren, wenn die Anschlussvorrichtung mit dem Anschlusselement des Kabels mechanisch gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieversorgungssystem dazu eingerichtet ist, einen Kühlmittelübertritt von einem von der Leitung für elektrischen Strom separierten Kühlmittelleitungsabschnitt des innengekühlten Kabels zur Kühlmittelführung der Anschlussvorrichtung oder von der Kühlmittelführung der Anschlussvorrichtung zu dem von der Leitung für elektrischen Strom separierten Kühlmittelleitungsabschnitt des innengekühlten Kabels freizugeben, wenn das Anschlusselement des Kabels mit der Anschlussvorrichtung mechanisch gekoppelt ist.

2. Energieversorgungssystem (100) nach Anspruch 1, wobei die elektrisch angetriebene Maschine ein Kraftfahrzeug ist, und/oder die Anschlussvorrichtung (20) für das innengekühlte Kabel an der elektrisch angetriebenen Maschine angeordnet ist und/oder in die elektrisch angetriebene Maschine integriert ist.

3. Energieversorgungssystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, weiter aufweisend eine Speichervorrichtung (30) für elektrische Energie, wobei die Anschlussvorrichtung (20) für das innengekühlte Kabel dazu eingerichtet ist, die Speichervorrichtung mit durch die Leitung für elektrischen Strom (12) des innengekühlten Kabels (10) zugeführter elektrischer Energie aufzuladen, wenn die Anschlussvorrichtung mit dem Anschlusselement (16) des Kabels mechanisch gekoppelt ist.

4. Energieversorgungssystem (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Anschlussvorrichtung (20) zumindest ein Verrieglungselement aufweist, das dazu eingerichtet ist, das innengekühlte Kabel (10), insbesondere das Anschlusselement (16) des innengekühlten Kabels, mechanisch zu fixieren und/oder die Kühlmittelleitung (14) des innengekühlten Kabels und die Kühlmittelführung (24) der Anschlussvorrichtung miteinander zu verbinden, sodass ein Übertritt von Kühlmittel von der Kühlmittelleitung in die Kühlmittelführung und/oder ein Übertritt von Kühlmittel von der Kühlmittelführung in die Kühlmittelleitung freigegeben wird.

5. Energieversorgungssystem (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiter aufweisend eine Kühlmittelpumpe (40), die dazu eingerichtet ist, ein fluides, insbesondere flüssiges, Kühlmittel in die zumindest eine Kühlmittelleitung (14) des innengekühlten Kabels (10) und/oder in die Kühlmittelführung (24) der Anschlussvorrichtung einzupumpen und/oder aus der zumindest einen Kühlmittelleitung des innengekühlten Kabels und/oder aus der Kühlmittelführung der Anschlussvorrichtung auszupumpen.

6. Energieversorgungssystem (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Kühlmittelführung (24) der Anschlussvorrichtung (20) einen Kühlmittelkreislauf mit zumindest einem Einlass und zumindest einem Auslass ausbildet, wobei der zumindest eine Einlass und/oder der zumindest eine Auslass dazu eingerichtet ist, mit der Kühlmittelleitung (14) des innengekühlten Kabels (10) verbunden zu werden, sodass ein Übertritt von Kühlmittel von der Kühlmittelleitung in die Kühlmittelführung und/oder ein Übertritt von Kühlmittel von der Kühlmittelführung in die Kühlmittelleitung freigegeben wird, wenn die Anschlussvorrichtung mit dem Anschlusselement (16) des Kabels mechanisch gekoppelt ist.

7. Energieversorgungssystem (100) nach dem vorangegangenen Anspruch, wobei das innengekühlte Kabel (10) zumindest zwei Kühlmittelleitungen aufweist, wobei eine erste Kühlmittelleitung dazu eingerichtet ist, mit dem Einlass des Kühlmittelkreislaufs der Anschlussvorrichtung (20) verbunden zu werden, wenn die An- Schlussvorrichtung mit dem Anschlusselement (16) des Kabels mechanisch gekoppelt ist, und eine zweite Kühlmittelleitung dazu eingerichtet ist, mit dem Auslass des Kühlmittelkreislaufs der Anschlussvorrichtung verbunden zu werden, wenn die Anschlussvorrichtung mit dem Anschlusselement des Kabels mechanisch gekoppelt ist.

8. Energieversorgungssystem (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiter aufweisend, zumindest einen Temperatursensor und/oder zumindest eine Steuerungsvorrichtung, wobei der Temperatursensor an dem innengekühlten Kabel (10), insbesondere an der zumindest einen Leitung für elektrischen Strom (12) und/oder an der zumindest einen Kühlmittelleitung (14), oder an der Anschlussvorrichtung (20), insbesondere an der Kontaktierungsvorrichtung (22) und/oder an der Kühlmittelführung (24), angeordnet ist, und/oder wobei die Steuerungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, basierend auf einer Erfassung des zumindest einen Temperatursensors einen Kühlmittelfluss durch die Kühlmittelleitung und/oder durch die Kühlmittelführung zu regeln, insbesondere durch eine Steuerung und/oder Regelung der Kühl mittel pumpe (40).

9. Eine elektrisch angetriebene Maschine, insbesondere ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Energieversorgungssystem (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Anschlussvorrichtung (20) für das innengekühlte Kabel und/oder die Speichervorrichtung (30) für elektrische Energie und/oder die Kühl mittel pumpe (40) als Bestandteile der elektrisch angetriebenen Maschine ausgebildet sind.

10. Ein Verfahren zur Versorgung einer elektrisch angetriebenen Maschine mit Betriebsenergie umfasst die Schritte:

- Bereitstellen eines innengekühlten Kabels (10), welches zumindest eine Leitung für elektrischen Strom (12) und zumindest eine Kühlmittelleitung (14) aufweist, wobei die Kühlmittelleitung (14) zumindest abschnittsweise von der Leitung für elektrischen Strom (12) separiert ist; und

- Bereitstellen zumindest einer Anschlussvorrichtung (20) für das innengekühlte Kabel, welche eine Kontaktierungsvorrichtung (22) und eine Kühlmittelführung (24) aufweist und die dazu eingerichtet ist, mit einem Anschlusselement (16) des innengekühlten Kabels mechanisch gekoppelt zu werden;

- Mechanisches Koppeln des Anschlusselements des Kabels mit der Anschlussvorrichtung, sodass die Kontaktierungsvorrichtung die zumindest eine Leitung für elektrischen Strom elektrisch kontaktiert und ein Kühlmittelaustausch zwischen einem von der Leitung für elektrischen Strom separierten Kühlmittelleitungsabschnitt des innengekühlten Kabels und der Kühlmittelführung der Anschlussvorrichtung freigegeben wird.

Description:
Energieversorgungssystem für eine elektrisch angetriebene Maschine mit einem innengekühlten Kabel

Hier werden ein Energieversorgungssystem und ein zugehöriges Verfahren für eine elektrisch angetriebene Maschine beschrieben. Das Energieversorgungssystem weist zumindest ein innengekühltes Kabel auf.

Maschinen, die mit elektrischer Energie angetrieben werden, weisen Kabelverbindungen zur Zuleitung von elektrischem Strom auf. Insbesondere Maschinen, die nicht ortsfest installiert und betrieben werden können oder sollen, zum Beispiel Kraftfahrzeuge, weisen weiter eine Anschlussvorrichtung zur lösbaren Kopplung mit einem Stromkabel und eine Speichervorrichtung für elektrische Energie, zum Beispiel einen Akkumulator, auf.

Um die Speichervorrichtung einer nicht ortsfesten und mit elektrischer Energie angetriebenen Maschine zeit- und ressourceneffizient aufzuladen und so ein für einen mobilen Betrieb akzeptables Verhältnis von Nutzungs- und Aufladedauer herzustellen, werden die Speichervorrichtungen meist mit hohen Ladeleistungen, insbesondere mit hohen Ladeströmen, aufgeladen.

Sowohl das für das Aufladen der Maschine verwendete Kabel als auch die Maschine selbst können sich hierbei stark erwärmen. Eine Erwärmung des Kabels und der Maschine sind jedoch nicht erwünscht, da deren Handhabbarkeit durch einen Bediener hierdurch negativ beeinträchtigt wird und ein elektrischer Widerstand und somit die Verlustleistung des Ladekabels und der Anschlussvorrichtung der Maschine erhöht werden.

Insbesondere an einer elektrischen Kontaktierungsstelle zwischen dem verwendeten Ladekabel und der Anschlussvorrichtung einer elektrisch angetriebenen Maschine kann eine unerwünscht starke Erwärmung auftreten, da hier ein elektrischer Widerstand höher ist als innerhalb eines einstückig ausgebildeten elektrischen Leiters, zum Beispiel innerhalb einer elektrischen Leitung des Kabels. Um diesen Problem entgegen zu wirken ist es bekannt, die Anschlussvorrichtung einer elektrisch angetriebenen Maschine mit Kühlmittel, zum Beispiel mit einer Kühlflüssigkeit, zu kühlen. Ein Beispiel hierfür offenbart das Dokument EP 3 766 726 Al.

Ein erster Nachteil hierbei ist, dass neben dem eigentlichen Ladekabel weitere Kabel zur zu- und Abführung von Kühlmittel an der elektrisch angetriebenen Maschine installiert und nach erfolgter Aufladung wieder entfernt werden müssen, oder dass die Maschine, im Falle eines integrierten Kühlsystems, während des Aufladevorgangs zumindest teilweise kontinuierlich weiterbetrieben werden muss und nicht vollständig ausgeschaltet werden kann.

Ein zweiter Nachteil ist, dass die elektrisch leitende Verbindung zwischen der elektrischen Leitung eines Ladekabels und der Anschlussvorrichtung einer Maschine immer auch eine thermisch leitende Verbindung ist. Eine Kühlmittelführung der Anschlussvorrichtung führt somit nicht nur die Wärme von der elektrischen Kontaktierungsstelle zwischen dem verwendeten Ladekabel und der Anschlussvorrichtung ab, sondern auch von einem der Maschine zugewandten Kabelende des Ladekabels. Die Kühlmittelführung für die Anschlussvorrichtung muss daher einerseits sehr leistungsfähig sein und andererseits entsteht hierdurch innerhalb des Kabels selbst ein unerwünschter Temperartur- und somit Widerstandsgradient, der zu einer inhomogenen Verlustleistungsverteilung innerhalb des Kabels führt.

Weiter sind Kabel mit elektrischen Leitungen und integrierten Kühlmittelleitungen bekannt, zum Beispiel aus den Dokumenten DE 19 921 310 Al, DE 10 2020 117 588 Al, DE 10 2017 115 241 Al und US 9 287 646 B2.

Ein Nachteil der innengekühlten Kabel ist jedoch, dass diese nicht mit dem Kühlsystem der Anschlussvorrichtungen kompatibel sind und so den Installationsaufwand für einen Aufladevorgang weiter erhöhen. Insbesondere müssen für die Kabel separate Kühlmittelkreisläufe eingerichtet und betrieben werden. Zudem ist eine Synchronisation der Kühlleistungen der innengekühlten Kabel mit der Kühlleistung der Anschlussvorrichtung schwierig, sodass trotz durchgängiger Kühlung der verschiedenen Systemkomponenten ein unerwünschter Temperartur- und somit Widerstandsgradient im Bereich der Anschlussvorrichtung erhalten bleiben kann.

Es besteht daher Bedarf an einem verbesserten Energieversorgungssystem für eine elektrisch angetriebene Maschine, welches die vorangehend beschriebenen Nachteile überwindet. Ein solches System wird durch den Anspruch 1 definiert. Die weiteren Ansprüche definieren vorteilhafte Ausgestaltungen sowie ein Verfahren zur Versorgung einer elektrisch angetriebenen Maschine mit Betriebsenergie.

Ein Energieversorgungssystem für eine elektrisch angetriebene Maschine hat ein innengekühltes Kabel, welches zumindest eine Leitung für elektrischen Strom und zumindest eine Kühlmittelleitung für ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel aufweist, und eine Anschlussvorrichtung für das innengekühlte Kabel, die eine Kontaktierungsvorrichtung und eine Kühlmittelführung aufweist. Die Kühlmittelleitung ist zumindest abschnittsweise von der Leitung für elektrischen Strom separiert oder räumlich beabstandet. Unter räumlich beabstandet kann hier verstanden werden, dass sich der von der Leitung für elektrischen Strom separierte Kühlmittelleitungsabschnitt nicht in Anlage mit der Leitung für elektrischen Strom befindet. Die Anschlussvorrichtung ist dazu eingerichtet, mit einem Anschlusselement des innengekühlten Kabels mechanisch gekoppelt zu werden. Die Kontaktierungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, die zumindest eine Leitung für elektrischen Strom elektrisch zu kontaktieren, wenn die Anschlussvorrichtung mit dem Anschlusselement des Kabels mechanisch gekoppelt ist.

Mechanisch gekoppelt bedeutet, dass die Anschlussvorrichtung und das Anschlusselement des Kabels derart miteinander in Anlage gebracht sind, dass sie sich nicht ohne eine äußere Krafteinwirkung voneinander lösen und miteinander zu einer Ladebetriebsanordnung verbunden sind.

Mit anderen Worten kann die Anschlussvorrichtung dazu eingerichtet sein, das Anschlusselement des innengekühlten Kabels aufzunehmen und die Leitung für elektrischen Strom elektrisch zu kontaktieren, zum Beispiel über das Anschlusselement, welches ein elektrisch leitendes Fertigungsmaterial aufweisen kann. Das Anschlusselement kann zum Beispiel zumindest einen Metallstift aufweisen, der in eine korrespondierend ausgeformte Vertiefung in der Anschlussvorrichtung hinein eingeführt werden kann. Die Anschlussvorrichtung kann so ausgeformt sein, dass ein mit ihr gekoppeltes und/oder in sie eingeführtes Anschlusselement nur entgegen eines Druckwiderstandes wieder entfernt, d.h. von der Anschlussvorrichtung getrennt, werden kann.

Weiter ist das Energieversorgungssystem dazu eingerichtet, einen Kühlmittelübertritt eines flüssigen oder gasförmigen Kühlmittels von einem von der Leitung für elektri- sehen Strom separierten Kühlmittelleitungsabschnitt, beispielsweise von der Kühlmittelleitung, des innengekühlten Kabels zur Kühlmittelführung der Anschlussvorrichtung oder von der Kühlmittelführung der Anschlussvorrichtung zu dem von der Leitung für elektrischen Strom separierten Kühlmittelleitungsabschnitt, beispielsweise zu der Kühlmittelleitung, des innengekühlten Kabels freizugeben, wenn die Anschlussvorrichtung mit dem Anschlusselement des Kabels mechanisch gekoppelt ist. Der Kühlmittelübertritt kann hierbei insbesondere räumlich beabstandet von der Kontaktierungsvorrichtung stattfinden.

Mit anderen Worten kann Kühlmittel zwischen dem innengekühlten Kabel und der Anschlussvorrichtung ausgetauscht und/oder Kühlmittel von dem Kabel in die Anschlussvorrichtung eingeleitet und/oder aus der Anschlussvorrichtung in das Kabel ausgeleitet werden, wenn die Anschlussvorrichtung mit dem Anschlusselement des Kabels mechanisch gekoppelt ist.

Die Anschlussvorrichtung kann somit durch das Kabel mit Kühlmittel versorgt werden. Eine gesonderte Kühlmittelversorgung der Anschlussvorrichtung kann daher ebenso entfallen wie die Bereitstellung eines in die Maschine integrierten Kühlungssystems. Weiter kann durch die Verbindung der Kühlmittelversorgung des innengekühlten Kabels und der Kühlmittelversorgung der Anschlussvorrichtung eine separate Steuerung oder Regelung sowie eine Synchronisierung von zwei oder mehr verschiedenen Kühlkreisläufen entfallen. Da die Leitung für elektrischen Strom des innengekühlten Kabels und die Anschlussvorrichtung durch dasselbe Kühlmittel gekühlt werden können, kann ferner auch das Auftreten eines unerwünschten Temperartur- und somit Widerstandsgradienten innerhalb des Kabels und im Bereich der Anschlussvorrichtung vermieden werden.

Die elektrisch angetriebene Maschine kann insbesondere ein Kraftfahrzeug, zum Beispiel ein elektrisch angetriebener Personen- oder Lastkraftwagen, oder ein elektrisch angetriebenes Personen- oder Lastenzweirad, zum Beispiel ein elektrisch angetriebenes Motorrad, sein.

Die Anschlussvorrichtung für das innengekühlte Kabel kann an der elektrisch angetriebenen Maschine angeordnet sein und/oder in die elektrisch angetriebene Maschine integriert sein. Die Anschlussvorrichtung kann ein integraler Bestandteil der Maschine sein oder modular, d.h. lösbar und/oder austauschbar, mit dieser verbunden sein. Ein Vorteil hierbei ist, dass eine integral oder lösbar in oder an der angetriebenen Maschine angeordnete Kühlmittelführung durch die Kühlmittelleitung des innengekühlten Kabels mit einem flüssigen oder gasförmigen Kühlmittel versorgt werden kann.

Optional kann die Anschlussvorrichtung eine Speichervorrichtung für elektrische Energie aufweisen, wobei die Anschlussvorrichtung für das innengekühlte Kabel dazu eingerichtet sein kann, die Speichervorrichtung mit durch die Leitung für elektrischen Strom des innengekühlten Kabels zugeführter elektrischer Energie aufzuladen, wenn die Anschlussvorrichtung mit dem Anschlusselement des Kabels mechanisch gekoppelt ist.

Die Speichervorrichtung für elektrische Energie kann zum Beispiel ein Akkumulator sein. Die Speichervorrichtung für elektrische Energie kann in einer Variante des Energieversorgungssystems ein Energiespeicher eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs sein.

Weiter kann die Anschlussvorrichtung zumindest ein Verrieglungselement aufweisen, das dazu eingerichtet ist, das innengekühlte Kabel, insbesondere das Anschlusselement des innengekühlten Kabels, mechanisch zu fixieren und/oder die Kühlmittelleitung des innengekühlten Kabels und die Kühlmittelführung der Anschlussvorrichtung miteinander zu verbinden, sodass ein Übertritt von Kühlmittel von der Kühlmittelleitung in die Kühlmittelführung und/oder ein Übertritt von Kühlmittel von der Kühlmittelführung in die Kühlmittelleitung freigegeben wird.

Das Verriegelungselement kann ein, insbesondere verschraubbarer, Verschluss, eine Befestigungsvorrichtung, eine Arretierung oder ein ähnliches Element sein, dass dazu eingerichtet ist, das innengekühlte Kabel nach seiner Kopplung mit der Anschlussvorrichtung so an dieser zu fixieren, dass dieses erst nach einem manuellen Lösen oder Entriegeln des Verriegelungselements durch einen Bediener wieder von der Anschlussvorrichtung entfernt werden kann.

Ein Vorteil hierbei ist, dass eine Betriebssicherheit des Energieversorgungssystems während eines Energieversorgungsvorgangs erhöht werden kann und dass insbesondere einem unbeabsichtigten Lösen des innengekühlten Kabels von der Anschlussvorrichtung während eines Energieversorgungsvorgangs entgegengewirkt werden kann. In einer Variante kann das Energieversorgungssystem eine Kühlmittelpumpe aufweisen, die dazu eingerichtet ist, ein, insbesondere flüssiges oder gasförmiges, Kühlmittel in die zumindest eine Kühlmittelleitung des innengekühlten Kabels und/oder in die Kühlmittelführung der Anschlussvorrichtung einzupumpen und/oder aus der zumindest einen Kühlmittelleitung des innengekühlten Kabels und/oder aus der Kühlmittelführung der Anschlussvorrichtung auszupumpen.

Die Kühl mittel pumpe kann als Teil der Kühlmittelleitung oder als Teil der Anschlussvorrichtung ausgebildet sein oder getrennt von der Kühlmittelleitung und der Anschlussvorrichtung bereitgestellt werden. Die Kühlmittelpumpe kann dazu eingerichtet sein, mit der Kühlmittelleitung und/oder der Anschlussvorrichtung gekoppelt und/oder modular verbunden zu werden. Die Kühlmittelpumpe kann mit der Leitung für elektrischen Strom des innengekühlten Kabels direkt oder indirekt gekoppelt und/oder verbunden sein. Die Kühlmittelpumpe kann dazu eingerichtet sein, durch die Leitung für elektrischen Strom des innengekühlten Kabels direkt oder indirekt mit Betriebsenergie versorgt zu werden.

Ein Vorteil der Kühlmittelpumpe ist, dass diese das Kühlmittel durch das innengekühlte Kabel und/oder durch die Anschlussvorrichtung bewegen kann und hierdurch Wärme aus dem innengekühlten Kabel und/oder der Anschlussvorrichtung abführen kann.

Die Kühlmittelführung der Anschlussvorrichtung kann in einer Variante zumindest einen Kühlmittelkreislauf mit zumindest einem Einlass und zumindest einem Auslass ausbilden. Der zumindest eine Einlass und/oder der zumindest eine Auslass können dazu eingerichtet sein, mit der Kühlmittelleitung des innengekühlten Kabels verbunden zu werden, sodass ein Übertritt von Kühlmittel von der Kühlmittelleitung in die Kühlmittelführung und/oder ein Übertritt von Kühlmittel von der Kühlmittelführung in die Kühlmittelleitung freigegeben wird, wenn die Anschlussvorrichtung mit dem Anschlusselement des Kabels mechanisch gekoppelt ist. Der zumindest eine Einlass und/oder der zumindest eine Auslass der Anschlussvorrichtung können räumlich beabstandet zur Kontaktierungsvorrichtung der Anschlussvorrichtung angeordnet sein. Insbesondere können der Einlass und/oder der Auslass durch einen elektrisch isolierenden Vorrichtungsbestandteil der Anschlussvorrichtung voneinander getrennt sein. Der elektrisch isolierende Vorrichtungsbestandteil kann integral, d.h. einstückig, mit der Anschlussvorrichtung ausgebildet sein. Hierdurch wird verhindert, dass Kühlmittel mit der Kontaktierungsvorrichtung der Anschlussvorrichtung oder mit der Leitung für elektrischen Strom des innengekühlten Kabels in Kontakt kommt. Optional kann das innengekühlte Kabel zumindest zwei Kühlmittelleitungen aufweisen. Eine erste Kühlmittelleitung kann dazu eingerichtet sein, mit dem Einlass des Kühlmittelkreislaufs der Anschlussvorrichtung verbunden zu werden, wenn die Anschlussvorrichtung mit dem Anschlusselement des Kabels mechanisch gekoppelt ist. Eine zweite Kühlmittelleitung kann dazu eingerichtet sein, mit dem Auslass des Kühlmittelkreislaufs der Anschlussvorrichtung verbunden zu werden, wenn die Anschlussvorrichtung mit dem Anschlusselement des Kabels mechanisch gekoppelt ist.

Ein Vorteil hierbei ist, dass das innengekühlte Kabel so eine Hinleitung und eine Rückleitung für einen Kühlmittelkreislauf innerhalb der Anschlussvorrichtung ausbilden können.

Ein weiterer Vorteil eines innengekühlten Kabels mit zumindest zwei Kühlmittelleitungen ist, dass bei einer Hin- und Rückleitung eines Kühlmittels ein Temperaturgradient innerhalb des Kabels abgeflacht werden kann. Das durch die aus dem Kabel und/oder der Anschlussvorrichtung abgeführte Wärme erhitzte Kühlmittel kann während seiner Abführung aus dem Kabel jene Teile des Kabels erwärmen, die durch ein noch nicht erhitztes zugeführtes Kühlmittel vergleichsweise stärker gekühlt werden. Durch eine Hin- und Rückleitung des Kühlmittels durch dasselbe Kabel kann somit eine gleichmäßigere Wärmeverteilung innerhalb des Kabels bewirkt werden.

In einer Weiterbildung kann das Energieversorgungssystem zumindest einen Temperatursensor und/oder zumindest eine Steuerungsvorrichtung aufweisen. Der Temperatursensor kann zum Beispiel an dem innengekühlten Kabel, insbesondere an der zumindest einen Leitung für elektrischen Strom und/oder an der zumindest einen Kühlmittelleitung, oder an der Anschlussvorrichtung, insbesondere an der Kontaktierungsvorrichtung und/oder an der Kühlmittelführung, angeordnet sein.

Die Steuerungsvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, basierend auf einer Erfassung des zumindest einen Temperatursensors einen Kühlmittelfluss durch die Kühlmittelleitung und/oder durch die Kühlmittelführung zu steuern oder zu regeln, insbesondere durch eine Steuerung und/oder Regelung der Kühlmittelpumpe.

Ein Vorteil des Temperatursensors und/oder der Steuerungsvorrichtung ist, dass die dem Energieversorgungssystem zugeführte Kühlmittelmenge und/oder die Temperatur des dem Energieversorgungssystem zugeführten Kühlmittels in Abhängigkeit eines tatsächlichen Kühlungsbedarfs des Energieversorgungssystems beeinflusst werden können.

Mit Hilfe des Temperatursensors und/oder der Steuerungsvorrichtung kann auch auf einen Zeitvarianten Kühlungsbedarf des Energieversorgungssystems reagiert werden. Zum Beispiel kann eine Erwärmung des innengekühlten Kabels und/oder der Anschlussvorrichtung während eines andauernden Energieversorgungsvorgangs zunehmen, wobei die zunehmende Erwärmung mit Hilfe des Temperatursensors und/oder der Steuerungsvorrichtung ermittelt werden kann und die zugeführte Kühlmittelmenge und/oder die Temperatur des dem Energieversorgungssystem zugeführten Kühlmittels abhängig von dieser Ermittlung angepasst werden kann.

Eine elektrisch angetriebene Maschine, insbesondere ein Kraftfahrzeug, kann eines der vorangehend beschriebenen Energieversorgungssysteme aufweisen. Die Anschlussvorrichtung für das innengekühlte Kabel und/oder die Speichervorrichtung für elektrische Energie und/oder die Kühlmittelpumpe können als Bestandteile der elektrisch angetriebenen Maschine ausgebildet sein. Die elektrisch angetriebene Maschine kann insbesondere ein Kraftfahrzeug, zum Beispiel ein elektrisch angetriebener Personen- oder Lastkraftwagen, oder ein elektrisch angetriebenes Personenoder Lastenzweirad, zum Beispiel ein elektrisch angetriebenes Motorrad, sein.

Ein Verfahren zur Versorgung einer elektrisch angetriebenen Maschine mit Betriebsenergie umfasst die Schritte:

- Bereitstellen eines innengekühlten Kabels, welches zumindest eine Leitung für elektrischen Strom und zumindest eine Kühlmittelleitung aufweist.

- Bereitstellen zumindest einer Anschlussvorrichtung für das innengekühlte Kabel, welche eine Kontaktierungsvorrichtung und eine Kühlmittelführung aufweist und die dazu eingerichtet ist, mit einem Anschlusselement des innengekühlten Kabels mechanisch gekoppelt zu werden.

- Mechanisches Koppeln des Anschlusselements des Kabels mit der Anschlussvorrichtung, sodass die Kontaktierungsvorrichtung die zumindest eine Leitung für elektrischen Strom elektrisch kontaktiert und ein Kühlmittelaustausch zwischen der Kühlmittelleitung des innengekühlten Kabels und der Kühlmittelführung der Anschlussvorrichtung freigegeben wird.

Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und mögliche Abwandlungen werden für einen Fachmann anhand der nachstehenden Beschreibung deutlich, in der auf die beigefügten schematischen Abbildungen Bezug genommen ist. Dabei zeigen alle beschriebenen und/oder schematischen dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den hier offenbarten Gegenstand. Die Abbildungen sind schematisch vereinfacht und insbesondere nicht maßstabsgerecht.

Die Abbildungen zeigen jeweils schematisch ein Energieversorgungssystem für eine elektrisch angetriebene Maschine.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel für ein Energieversorgungssystem für eine elektrisch angetriebene Maschine mit einem innengekühlten Kabel und einer Anschlussvorrichtung.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Beispiel für ein Energieversorgungssystem für eine elektrisch angetriebene Maschine mit zwei innengekühlten Kabeln.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Beispiel für ein Energieversorgungssystem für eine elektrisch angetriebene Maschine mit einem innengekühlten Kabel, das zwei Kühlmittelleitungen aufweist.

Sofern nicht explizit anders angegeben, sind übereinstimmende oder in ihrer Funktion vergleichbare Komponenten und Bestandteile in den schematischen Figuren 1 bis 3 mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.

Die Figur 1 zeigt schematisch ein Beispiel für ein Energieversorgungssystem 100 für eine elektrisch angetriebene Maschine mit einem innengekühlten Kabel 10 und einer Anschlussvorrichtung 20.

Das innengekühlte Kabel 10 hat zumindest eine Leitung für elektrischen Strom 12, die elektrisch leitend mit einem Anschlusselement 16 verbunden ist. In dem in der Figur 1 gezeigten Beispiel ist das Anschlusselement 16 elektrisch leitfähig. Weiter sind das Anschlusselement 16 und die Leitung 12 in dem in der Figur 1 gezeigten Beispiel einstückig ausgebildet, dieses ist jedoch nicht bei allen Ausführungsformen notwendig. In anderen, nicht gezeigten, Energieversorgungssystemen kann das Kabel auch ein Anschlusselement aufweisen, dass nicht einstückig mit der Leitung für elektrischen Strom ausgebildet ist.

Weiter hat das innengekühlte Kabel 10 eine Kühlmittelleitung 14, die dazu eingerichtet ist, ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel durch das Kabel 10 zu leiten und hierdurch die durch den elektrischen Widerstand der Leitung 12 im Falle einer Durchleitung von elektrischem Strom hervorgerufene Wärme abzuführen.

Im in der Figur 1 gezeigten Beispiel durchdringt die Kühlmittelleitung 14 an zumindest einer Stelle des innengekühlten Kabels 10 eine Isolierung des Kabels und verläuft zumindest abschnittsweise, von der Leitung für elektrischen Strom 12 separiert, jenseits der Isolierung des Kabels, welche die Leitung für elektrischen Strom 12 umgibt. Dieses ist jedoch nicht bei allen Ausführungsformen notwendig. Alternativ kann die Kühlmittelleitung 14 auch von der Leitung für elektrischen Strom 12 separiert sein, ohne die Isolierung des Kabels zu durchdringen. In anderen, nicht gezeigten, Energieversorgungssystemen kann die Kühlmittelleitung 14 auch bis zu einer Übertrittsstelle zu einer Kühlmittelführung einer Anschlussvorrichtung von einer inneren oder äußeren Isolierung des Kabels und/oder einer oder mehreren Leitungen für elektrischen Strom umgeben oder zumindest teilweise umschlossen sein.

Das Anschlusselement 16 des innengekühlten Kabels 10 ist dazu ausgebildet, mit einer Anschlussvorrichtung 20 des Energieversorgungssystems 100 mechanisch gekoppelt zu werden. Im in der Figur 1 gezeigten Beispiel ist das Anschlusselement 16 dazu ausgebildet, in einer korrespondierend ausgeformten Vertiefung in der Anschlussvorrichtung 20 angeordnet zu werden. In anderen, nicht gezeigten, Ausführungsformen kann zum Beispiel auch das Anschlusselement eine Vertiefung aufweisen, in die hinein eine korrespondierend ausgeformte Kontaktierungsvorrichtung der Anschlussvorrichtung eingeführt werden kann.

Die Anschlussvorrichtung 20 des in der Figur 1 gezeigten Energieversorgungssystems 100 hat eine Kontaktierungsvorrichtung 22, die dazu eingerichtet ist, die Leitung für elektrischen Strom 12 des innengekühlten Kabels 10 elektrisch zu kontaktieren, wenn das Anschlusselement 16 mit der Anschlussvorrichtung 20 gekoppelt oder in Anlage gebracht ist. Im gezeigten Beispiel ist die Kontaktierungsvorrichtung 22 dazu eingerichtet, die Leitung für elektrischen Strom 12 durch das elektrisch leitfähige Anschlusselement 16 zu kontaktieren.

Ferner weist die Anschlussvorrichtung 20 des Energieversorgungssystems 100 die Kühlmittelführung 24 auf. Die Kühlmittelführung 24 ist durch die Wandungen der Anschlussvorrichtung 20 ausgebildet, die die Kühlmittelleitung 14 des Kabels 10 von der Kontaktierungsvorrichtung 22 räumlich beabstanden und elektrisch isolieren. Die Kühlmittelführung 24 ist dazu eingerichtet, ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel entlang eines vorbestimmten Weges durch die Anschlussvorrichtung zu leiten. Hier- durch kann Wärme, insbesondere durch den Fluss von elektrischem Strom verursachte Wärme, aus der Anschlussvorrichtung 20 abgeführt werden. Mit anderen Worten wird die Kühlmittelführung 24 durch einen oder mehrere Kühlmittelkanäle innerhalb des Anschlusselements 20 ausgebildet, welche jeweils zur Durchleitung eines extern zugeführten flüssigen oder gasförmigen Kühlmittels zur Kühlung der Anschlussvorrichtung 20 eingerichtet sind.

Die Kühlmittelleitung 14 des innengekühlten Kabels 10 ist dazu eingerichtet, mit der Kühlmittelführung 24 der Anschlussvorrichtung 20 verbunden zu werden, wenn das Anschlusselement 16 in die korrespondierend ausgeformte Vertiefung in der Anschlussvorrichtung 20 hinein angeordnet wird. Die in der Figur 1 gezeigte Kühlmittelleitung 14 kann zum Beispiel durch eine Steckverbindung mit der Kühlmittelführung 24 verbunden werden. Alternativ oder ergänzend kann das Energieversorgungssystem auch eine oder mehrere Schraub-, Einrast- und/oder Magnetvorrichtungen und/oder ähnliche Befestigungselemente (nicht gezeigt) zur Verbindung der Kühlmittelleitung 14 mit der Kühlmittelführung 24 aufweisen. Mit anderen Worten gibt das Energieversorgungssystem 100 den Übertritt von Kühlmittel aus der Kühlmittelleitung 14 des innengekühlten Kabels 10 zur Kühlmittelführung 24 der Anschlussvorrichtung 20 zumindest frei, d.h. es ermöglicht ihn, wenn das Anschlusselement 16 mechanisch mit der Anschlussvorrichtung 20 gekoppelt wird.

Wie weiter in der Figur 2 schematisch gezeigt, kann mit Hilfe zweier innengekühlter Kabel 10, zum Beispiel mit zweien der in der Figur 1 gezeigten innengekühlten Kabel, und einem Anschlusselement 20 ein Kühlmittelkreislauf hergestellt werden, welcher sowohl die Kühlung des Kabels 10 als auch des Anschlusselements 20 ermöglicht, wobei beide Vorrichtungen durch ein gemeinsames Kühlmittel gekühlt werden.

Wie in der Figur 2 schematisch gezeigt, kann das Energieversorgungssystem 100 eine Kühlmittelpumpe 40 aufweisen, welche ein, zum Beispiel flüssiges, Kühlmittel in die Kühlmittelleitung 14 des innengekühlten Kabels 10 einpumpt. Das eingepumpte Kühlmittel kann Wärme sowohl aus dem Kabel selbst als auch aus der Anschlussvorrichtung 20 abführen, wenn das innengekühlte Kabel 10 mit der Anschlussvorrichtung 20 gekoppelt ist.

Wie in der Figur 2 schematisch gezeigt, kann die Kühlmittelpumpe 40 zum Beispiel in eine Energiebereitstellungsvorrichtung 50 integriert sein, welche neben elektrischer Betriebsenergie für die elektrisch angetriebene Maschine auch einen Kühlmittelvorrat bereitstellen kann. Optional können die Energiebereitstellungsvorrichtung 50 und/oder die Kühlmittelpumpe 40 ferner einen Wärmetauscher (nicht gezeigt) zur Abführung der durch das Kühlmittel aufgenommenen Wärme aus dem Kühlmittelkreislauf aufweisen.

Die Figur 3 zeigt schematisch ein alternatives Energieversorgungssystem 100 mit einem innengekühlten Kabel 10 und einer Anschlussvorrichtung 20. Bei dem in der Figur 3 gezeigten Beispiel weist das innengekühlte Kabel 10 zumindest zwei Kühlmittelleitungen 14 auf, die beide mit der Kühlmittelführung 24 der Anschlussvorrichtung 20 verbunden sind, wobei eine erste der Kühlmittelleitungen 14 als Hinleitung für das Kühlmittel und eine zweite der Kühlmittelleitungen 14 als Rückleitung für das Kühlmittel dient. Hierdurch wird nur ein einziges Kabel zu Herstellung eines Kühlmittelkreislaufs benötigt. Weiter werden durch das rückfließende und bereits durch die Leitung für elektrischen Strom 12 (in den Figuren 2 und 3 aus Übersichtsgründen nicht gezeigt) und durch die Anschlussvorrichtung 20 erwärmte Kühlmittel jene Teile des Kabels 10 erwärmt, die durch das in das Kabel einströmende und noch unerwärmte Kühlmittel am meisten gekühlt werden, sodass eine gleichmäßige Wärmeverteilung innerhalb des Kabels 10 weiter verbessert wird.

Wie weiter schematisch in der Figur 3 gezeigt, kann die Kühlmittelpumpe 40 auch unmittelbar in das innengekühlte Kabel 10 integriert oder als integraler Bestandteil des Kabels 10 ausgebildet sein. Die Kühlmittelpumpe 40 kann hierbei insbesondere durch die Leitung für elektrischen Strom 12 des Kabels 10 mit elektrischer Betriebsenergie von der Energiebereitstellungsvorrichtung 50 versorgt werden.

Es versteht sich, dass die zuvor erläuterten beispielhaften Ausführungsformen nicht abschließend sind und den hier offenbarten Gegenstand nicht beschränken. Insbesondere ist für den Fachmann ersichtlich, dass er die beschriebenen Merkmale beliebig miteinander kombinieren kann und/oder verschiedene Merkmale weglassen kann, ohne dabei von dem hier offenbarten Gegenstand abzuweichen.