EP3375002A1 - Elektrische verbindungsleitung mit vermindertem induktivitätsbelag - Google Patents

Elektrische verbindungsleitung mit vermindertem induktivitätsbelag

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EP3375002A1
EP3375002A1 EP16775261.7A EP16775261A EP3375002A1 EP 3375002 A1 EP3375002 A1 EP 3375002A1 EP 16775261 A EP16775261 A EP 16775261A EP 3375002 A1 EP3375002 A1 EP 3375002A1
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EP
European Patent Office
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connection line
electrical connection
region
actuator
core region
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16775261.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hermann Mueller
Holger Rapp
Thomas Schwarz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3375002A1 publication Critical patent/EP3375002A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/30—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for reducing conductor losses when carrying alternating current, e.g. due to skin effect
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/182—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring comprising synthetic filaments
    • H01B7/1825—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring comprising synthetic filaments forming part of a high tensile strength core
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/0009—Details relating to the conductive cores

Definitions

  • the present invention relates to an electrical connection line, which is particularly suitable for the connection of actuators in a vehicle with an electronic control unit.
  • the control unit acts on the actuator with a current, whereupon the actuator is caused to a mechanical movement.
  • the actuator is usually connected via a two-core cable to the controller. These two-core cables are usually part of a larger wiring harness.
  • actuators for example in piezo actuators of injection systems, it is necessary to control the voltage drop across the actuator UA to a certain value. For this it is necessary to know this voltage UA. For accurate measurement UA, it would actually be necessary to tap UA at the actuator connections and feed it back to the control unit via two separate lines, also called sense lines. This is usually omitted for cost reasons.
  • Control unit and actuator no current leads. However, while the actuator is being driven, the connection line is currently carrying a current. Because the
  • Connecting line has an ohmic resistance R and an inductance L are UM and UA via
  • connection cables in vehicles are less than two meters long and have a conductor cross-section of 1 mm 2 , so that the ohmic resistance amounts to significantly less than 100 ⁇ . Therefore, the ohmic resistance of the connection line causes only a slight deviation between UM and UA.
  • actuators often require rapid actuation, the temporal current gradient dl / dt on the connecting line is very high. In conjunction with the inductance L of the connecting line, this leads to a significant deviation between the measured value UM and the true value UA of the voltage drop across the actuator.
  • the inductance of the connecting line is the product of the length I of this line with its inductance coating L 'per unit length I.
  • the line length I is usually given by the vehicle body and can not be optimized. The closer the two conductors of the two-wire connection line lie to each other, the thinner the insulation between the two conductors is, the smaller the inductance coating L '. The thickness of this insulation can be reduced only within narrow limits, which are given by standards and safety regulations. Thus, usually the only viable measure for reducing the inductance pad L 'is to increase the diameter of the conductors. Disadvantageously, the copper usually used for the conductors is very expensive, so that the reduction of the inductance coating L 'significantly increases the costs for the connecting line.
  • an electrical connection line which is particularly suitable for connecting actuators installed in vehicles with an electronic control unit.
  • This connecting line comprises at least two electrical conductors separated from each other by an insulating material.
  • At least one conductor has a core region which is surrounded by a cladding region.
  • the electrical conductivity K2 of the cladding region is higher than the electrical conductivity ⁇ of the core region.
  • ⁇ 0 is the magnetic permeability of the vacuum
  • d a is the
  • Outer diameter of the cladding region of the two conductors, a is the distance between both conductors, d, is the outer diameter of the core region of the two conductors.
  • core area can now be made of a material that is much cheaper than, for example, copper.
  • the core region is electrically insulating. It may for example be formed from a plastic. Then the effect that the current transport takes place only in the mantle, maximum. Plastics are also cheaper and lighter than copper. However, the core region can also consist, for example, of a metal which conducts much worse and is therefore significantly less noble than the material of the jacket region. Such metals are a bit more expensive and heavier than plastic, but may be more flexible. In addition, then the conversion of machines, with which hitherto connection lines have been made according to the prior art, on the production
  • Minimal connection lines For example, a stranding machine only needs to be modified to accommodate threads of two different metals. If, for example, a plastic core having an outer diameter d of 2.16 mm is used and then a cladding region made of copper is applied, which has a cross-sectional area of 1 mm 2 , then this cladding region has an outer diameter of 2.5 mm. With a constant insulation thickness and thus a constant distance a between the conductors of the two-wire line, the inductance coating L 'is reduced by 36% to 0.613 ⁇ / m. Should it be possible to further reduce the thickness of the insulating layer, the further reduction of the inductance coating achieved by this is added in addition.
  • both the core region and the cladding region have a circular and / or elliptical cross section and are arranged concentrically to one another.
  • the electrical connection line is then particularly easy to produce with a stranding machine.
  • the core region is formed as a flexible cylindrical core, on which a plurality of wires is wound, which together form the cladding region.
  • the core region is formed as a mesh of interwoven threads or wires. On the one hand, this makes the core area particularly flexible.
  • Connecting line is then as flexible as a connecting line according to the prior art, or even more flexible.
  • the core area can then be produced particularly well with a stranding machine. In particular, it becomes easier to manufacture the core region and the cladding region simultaneously on the same stranding machine. This applies in particular even if the core region is formed as a mesh of interwoven plastic threads.
  • the ratio of the cross-sectional area of the cladding region to the cross-sectional area of the core region is between 2 and 20. It has been recognized that the thickness of the solid conductors available in the prior art has been dictated by the need for a large outer diameter d a and at the same time
  • Actuation of actuators formerly commonly used conductor cross-sections of 1 mm 2 results in a material savings between 25% and 80%.
  • the invention also relates to an arrangement of a control device and an actuator, which in particular in a
  • Vehicle can be installed.
  • the actuator by the control unit via a switched between the controller and the actuator electrical
  • the control unit has means for measuring the voltage UM, which drops across the series connection of the electrical connection line and the actuator.
  • Connecting line is now a connecting line according to the invention described above.
  • Figure 1 shows a cross section of an electrical connection line 1 according to the
  • FIG. 1 block diagram of the arrangement 10 according to the invention.
  • the electrical connection line 1 consists of two identically constructed conductors 3, which are separated by an insulating material 2 from each other. In each case, one half of the total existing insulating material 2 surrounds one of the two conductors 3.
  • the electrical connection line 1 is thus composed of two individual cables, each consisting of a conductor 3 with surrounding insulation 2 and parallel to each other, composed.
  • Each of the conductors 3 is rotationally symmetrical about its center 33.
  • Each conductor 3 comprises a core region 31 made of plastic and a cladding region 32 made of copper. The current transport takes place only in the cladding region 32, but not in the core region 31.
  • Figure 2 illustrates how a conductor 3 according to the present invention can be made by stranding.
  • the core region 31 made of plastic is formed from interwoven plastic threads 31a to 311. This
  • FIG. 2 shows by way of example the stranding of the copper threads 32a to 32g and the stranding of the plastic threads 31a, 31g and 31h.
  • Mantle area 32 divided into about 200 individual copper threads.
  • the control unit 11 drives a current through the actuator 12. Since the electrical connection line 1 an ohmic
  • Resistor R and has an inductance L falls on this ohmic
  • Resistor R and at the inductance L each have a voltage.

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  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

Elektrische Verbindungsleitung (1), umfassend mindestens zwei durch ein Isoliermaterial (2) voneinander getrennte elektrische Leiter (3), wobei mindestens ein Leiter einen Kernbereich (31) aufweist, der von einem Mantel bereich (32) umgeben ist, wobei die elektrische Leitfähigkeit κ2 des Mantelbereichs (32) höher ist als die elektrische Leitfähigkeit κ1 des Kernbereichs (31). Anordnung (10) aus einem Steuergerät (11) und einem Aktor (12), wobei der Aktor (12) durch das Steuergerät (11) über eine zwischen das Steuergerät (11) und den Aktor (12) geschaltete elektrische Verbindungsleitung (13) mit einem Strom IA beaufschlagbar ist und wobei das Steuergerät Mittel zur Messung der Spannung UM aufweist, die über der Reihenschaltung aus der elektrischen Verbindungsleitung (13) und dem Aktor (12) abfällt, wobei die elektrische Verbindungsleitung (13) eine elektrische Verbindungsleitung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ist.

Description

Beschreibung Titel:
Elektrische Verbindungsleitung mit vermindertem Induktivitätsbelag
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungleitung, die speziell zur Verbindung von Aktoren in einem Fahrzeug mit einem elektronischen Steuergerät geeignet ist.
Stand der Technik
In einem Fahrzeug verbaute Aktoren werden üblicherweise durch ein
elektronisches Steuergerät angesteuert. Das Steuergerät beaufschlagt den Aktor mit einem Strom, woraufhin der Aktor zu einer mechanischen Bewegung veranlasst wird. Zu diesem Zweck ist der Aktor üblicherweise über ein zweiadriges Kabel mit dem Steuergerät verbunden. Diese zweiadrige Kabel ist in der Regel Bestandteil eines größeren Kabelbaums.
Bei manchen Aktoren, beispielsweise bei Piezo-Aktoren von Einspritzsystemen, ist es erforderlich, die über dem Aktor abfallende Spannung UA auf einen bestimmten Wert zu regeln. Hierfür ist es erforderlich, diese Spannung UA ZU kennen. Zur genauen Messung UA wäre es eigentlich erforderlich, UA an den Aktoranschlüssen abzugreifen und über zwei separate Leitungen, auch Sense- Leitungen genannt, wieder dem Steuergerät zuzuführen. Hiervon wird aus Kostengründen normalerweise abgesehen.
Stattdessen wird davon ausgegangen, dass die über die Reihenschaltung aus der Verbindungsleitung zwischen Steuergerät und Aktor mit dem Aktor abfallende Spannung UM mit der über dem Aktor abfallenden Spannung UA identisch ist. Die Spannung UM ist am Steuergeräteausgang, d.h. innerhalb des Steuergeräts, zugänglich. Ein Spannungsabfall auf der Verbindungsleitung zwischen Steuergerät und Aktor wird also vernachlässigt.
Dies ist jedenfalls dann korrekt, wenn die Verbindungsleitung zwischen
Steuergerät und Aktor keinen Strom führt. Während der Aktor angesteuert wird, führt die Verbindungsleitung jedoch gerade einen Strom . Da die
Verbindungsleitung einen ohmschen Widerstand R und eine Induktivität L aufweist, sind UM und UA über
UM = UA + R - IA + L . ^f- (1)
dt
miteinander verknüpft. Typische Verbindungsleitungen in Fahrzeugen sind weniger als zwei Meter lang und haben einen Leiterquerschnitt von 1 mm2, so dass sich der Ohmsche Widerstand auf deutlich weniger als 100 ηηΩ beläuft. Daher bewirkt der Ohmsche Widerstand der Verbindungsleitung nur eine geringfügige Abweichung zwischen UM und UA. Da es bei Aktoren jedoch häufig auf eine schnelle Betätigung ankommt, ist der zeitliche Stromgradient dl/dt auf der Verbindungsleitung sehr hoch. In Verbindung mit der Induktivität L der Verbindungsleitung führt dies zu einer nennenswerten Abweichung zwischen dem gemessenen Wert UM und dem wahren Wert UA der über dem Aktor abfallenden Spannung.
Die Induktivität der Verbindungsleitung ist das Produkt aus der Länge I dieser Leitung mit ihrem Induktivitätsbelag L' pro Einheit Länge I. Die Leitungslänge I ist in der Regel durch den Fahrzeugaufbau vorgegeben und kann nicht optimiert werden. Der Induktivitätsbelag L' ist umso geringer, je näher die beiden Leiter der Zweidraht-Verbindungsleitung beieinander liegen, je dünner also die Isolierung zwischen beiden Leitern ist. Die Dicke dieser Isolierung kann nur in engen Grenzen, die durch Normen und Sicherheitsvorschriften vorgegeben sind, vermindert werden. Somit liegt üblicherweise die einzige praktikable Maßnahme zur Reduzierung des Induktivitätsbelags L' darin, den Durchmesser der Leiter zu erhöhen. Nachteilig ist das üblicherweise für die Leiter verwendete Kupfer sehr teuer, so dass die Verminderung des Induktivitätsbelags L' die Kosten für die Verbindungsleitung deutlich in die Höhe treibt.
Offenbarung der Erfindung Im Rahmen der Erfindung wurde eine elektrische Verbindungsleitung entwickelt, die sich insbesondere zur Verbindung von in Fahrzeugen verbauten Aktoren mit einem elektronischen Steuergerät eignet. Diese Verbindungsleitung umfasst mindestens zwei durch ein Isoliermaterial voneinander getrennte elektrische Leiter.
Erfindungsgemäß weist mindestens ein Leiter einen Kernbereich auf, der von einem Mantelbereich umgeben ist. Dabei ist die elektrische Leitfähigkeit K2 des Mantelbereichs höher als die elektrische Leitfähigkeit κι des Kernbereichs.
Verlaufen beispielsweise beide elektrische Leiter parallel zueinander, so ist der Induktivitätsbelag dieser zweiadrigen Leitung gegeben durch
Hierin ist μ0 die magnetische Permeabilität des Vakuums, da ist der
Außendurchmesser des Mantelbereichs der beiden Leiter, a ist der Abstand zwischen beiden Leitern, d, ist der Außendurchmesser des Kernbereichs der beiden Leiter.
Hieraus ist ersichtlich, dass die erfindungsgemäße Aufteilung des Leiters in einen Kernbereich und einen Mantelbereich eine doppelte Wirkung hat: da der
Kernbereich elektrisch schlechter leitet als der Mantelbereich, findet der
Stromtransport im Wesentlichen nur noch in dem Mantelbereich statt. Dadurch trägt der Kernbereich, in dem sich nahezu kein magnetisches Feld mehr aufbaut, nicht mehr nennenswert zum Induktivitätsbelag bei. Dies manifestiert sich in Gleichung (2) im letzten Term in der Klammer mit negativem Vorzeichen.
Zugleich ist für die Ausbildung eines gut leitenden Mantelbereichs mit gegebenen Außendurchmesser da wesentlich weniger gut leitendes Material, zum Beispiel Kupfer, notwendig als zur Bildung eines massiven Leiters mit gleichem
Außendurchmesser da.
Nach dem bisherigen Stand der Technik, der keine Aufteilung des Leiters im Kernbereich und Mantelbereich vorsah, war in Gleichung (2) der
Außendurchmesser d, des Kernbereichs immer gleich Null. Bei durch die Dicke der Isolation fest vorgegebenen Abstand a zwischen den beiden Leitern der Verbindungsleitung war somit der Außendurchmesser da der Leiter die einzige Größe, die zu Verminderung des Induktivitätsbelags L' optimiert werden konnte. Dazu mussten die Leiter jedoch jeweils als massive Leiter mit dem
Außendurchmesser da ausgebildet werden. Der hierfür erforderliche
Materialverbrauch war proportional zur Querschnittsfläche dieser massiven
Leiter, wuchs also quadratisch mit da an.
Eine typische Zweidrahtleitung nach Stand der Technik hatte bei einem
Außendurchmesser da der Leiter von 1,25 mm, was einem Leiterquerschnitt von 1 mm2 entspricht, und einem Abstand a von 2,9 mm zwischen den Leitern einen
Induktivitätsbelag von 0,957μΗ/ηη. Eine Erhöhung des Leiterdurchmessers da auf 1,55 mm senkte den Induktivitätsbelag L' um 6% auf 0,899 μΗ/m. Dies ging damit einher, dass der Leiterquerschnitt auf 1,5 mm2 anstieg. Dementsprechend wuchsen auch die Kosten für die Verbindungsleitung um 50%. Der
erfindungsgemäß vorgesehene Kernbereich kann nun aus einem Material hergestellt werden, das wesentlich preiswerter ist als beispielsweise Kupfer. Durch die Ausbildung als Mantel um einen Kernbereich kann also das gut leitende Material, etwa Kupfer, so geformt werden, dass es bei gleichem
Gesamtquerschnitt einen wesentlich größeren Außendurchmesser da hat als gemäß dem bisherigen Stand der Technik. Der Außendurchmesser da ist im
Wesentlichen vom Materialverbrauch entkoppelt.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kernbereich elektrisch isolierend. Er kann beispielsweise aus einem Kunststoff gebildet sein. Dann ist der Effekt, dass der Stromtransport nur noch im Mantel stattfindet, maximal. Kunststoffe sind außerdem preiswerter und leichter als Kupfer. Der Kernbereich kann aber auch beispielsweise aus einem Metall bestehen, das deutlich schlechter leitet und dementsprechend deutlich unedler ist als das Material des Mantelbereichs. Solche Metalle sind zwar etwas teurer und schwerer als Kunststoff, dafür aber möglicherweise biegsamer. Außerdem ist dann die Umrüstung von Maschinen, mit denen bisher Verbindungsleitungen nach dem Stand der Technik hergestellt wurden, auf die Herstellung
erfindungsgemäßer Verbindungsleitungen minimal. So muss beispielsweise eine Verseilmaschine nur dahingehend modifiziert werden, dass sie Fäden aus zwei verschiedenen Metallen aufnehmen kann. Wird beispielsweise eine Kunststoffseele mit einem Außendurchmesser d, von 2,16 mm verwendet und hierauf ein Mantelbereich aus Kupfer aufgebracht, der eine Querschnittsfläche von 1 mm2 aufweist, so hat dieser Mantelbereich einen Außendurchmesser von 2,5 mm. Bei gleichbleibender Isolationsdicke und damit einem gleichbleibenden Abstand a zwischen den Leitern der Zweidrahtleitung wird der Induktivitätsbelag L' um 36% auf 0,613 μΗ/m reduziert. Sollte es möglich sein, die Dicke der Isolationsschicht weiter zu verringern, kommt die dadurch erzielte weitere Verminderung des Induktivitätsbelags noch additiv hinzu.
Insgesamt kann also bei vermindertem Materialbedarf und damit verminderten Kosten der Induktivitätsbelag weiter reduziert werden, als dies durch
herkömmliche Maßnahmen selbst mit erheblichen Zusatzkosten möglich wäre.
Vorteilhaft haben sowohl der Kernbereich als auch der Mantelbereich einen kreisrunden und/oder elliptischen Querschnitt und sind konzentrisch zueinander angeordnet. Die elektrische Verbindungsleitung ist dann besonders einfach mit einer Verseilmaschine herstellbar.
In diesem Zusammenhang ist es auch vorteilhaft, wenn der Kernbereich als flexible zylindrische Seele ausgebildet ist, auf die eine Vielzahl von Drähten aufgewickelt ist, welche gemeinsam den Mantelbereich bilden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kernbereich als Geflecht aus miteinander verwobenen Fäden oder Drähten ausgebildet. Zum Einen wird der Kernbereich dadurch besonders flexibel. Die elektrische
Verbindungsleitung ist dann ähnlich biegsam wie eine Verbindungsleitung nach dem bisherigen Stand der Technik, oder sogar noch biegsamer. Zum Anderen kann dann auch der Kernbereich besonders gut mit einer Verseilmaschine hergestellt werden. Insbesondere wird es einfacher, den Kernbereich und den Mantelbereich simultan auf der gleichen Verseilmaschine herzustellen. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn der Kernbereich als Geflecht aus miteinander verwobenen Kunststofffäden ausgebildet ist. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt das Verhältnis der Querschnittsfläche des Mantelbereichs zur Querschnittsfläche des Kernbereichs zwischen 2 und 20. Es wurde erkannt, dass die Dicke der nach dem Stand der Technik verfügbaren massiven Leiter durch die Notwendigkeit eines großen Außendurchmessers da vorgegeben wurde und gleichzeitig im
Hinblick auf die Stromtragfähigkeit, also auf den Ohmschen Widerstand, deutlich überdimensioniert war. Um die geforderten Ströme von einer elektronischen Steuereinheit zu einem Aktor zu transportieren, reicht vielfach die Hälfte oder sogar ein Viertel des bisher verwendeten Kupferquerschnitts aus. Dieser deutlich geringere Kupferquerschnitt kann in Form eines Mantelbereichs auf einem passenden Kernbereich den gleichen Außendurchmesser da haben wie der frühere massive Leiter. Die Erfindung ermöglicht es also nicht nur, bei gleichem Kupferverbrauch einen deutlich geringeren Induktivitätsbelag L' zu erzielen, sondern es kann zusätzlich noch Kupfer eingespart werden. Damit ergibt sich ein doppelter wirtschaftlicher Nutzen.
In diesem Zusammenhang beträgt vorteilhaft die Querschnittsfläche des
Mantelbereichs zwischen 0,2 mm2 und 0,75 mm2. Gegenüber den zur
Ansteuerung von Aktoren früher üblicherweise verwendeten Leiterquerschnitten von 1 mm2 ergibt sich damit einem Materialersparnis zwischen 25 % und 80 %.
Nach dem zuvor Gesagten bezieht sich die Erfindung auch auf eine Anordnung aus einem Steuergerät und einem Aktor, welche insbesondere in einem
Fahrzeug verbaut sein kann. Dabei ist der Aktor durch das Steuergerät über eine zwischen das Steuergerät und den Aktor geschaltete elektrische
Verbindungsleitung mit einem Strom beaufschlagbar. Das Steuergerät weist Mittel zur Messung der Spannung UM auf, die über der Reihenschaltung aus der elektrischen Verbindungsleitung und dem Aktor abfällt. Die elektrische
Verbindungsleitung ist nun eine Verbindungsleitung gemäß der zuvor beschriebenen Erfindung.
Dies wertet die Anordnung dahingehend auf, dass der verminderte
Induktivitätsbelag der Verbindungsleitung bei Beaufschlagung mit einem
Stromgradienten zu einem deutlich geringeren Spannungsabfall über der Verbindungsleitung führt. Dadurch wird die Abweichung der im Steuergerät gemessenen Spannung UM von der wahren, über dem Aktor abfallenden Spannung UA deutlich vermindert. Sofern das Steuergerät dazu ausgebildet ist, einen vorgegebenen Wert für die Spannung UA einzuregeln, wird die Güte dieser Regelung deutlich verbessert.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
Ausführungsbeispiele
Es zeigt:
Figur 1 Querschnitt einer elektrischen Verbindungsleitung 1 gemäß der
Erfindung.
Figur 2 die Teilansicht eines Leiters 3 der Verbindungsleitung 1.
Figur 3 Blockschaltbild der Anordnung 10 gemäß der Erfindung.
Nach Figur 1 besteht die elektrische Verbindungsleitung 1 aus zwei identisch aufgebauten Leitern 3, die durch ein Isoliermaterial 2 voneinander getrennt sind. Dabei umgibt jeweils eine Hälfte des insgesamt vorhandenen Isoliermaterials 2 einen der beiden Leiter 3. Die elektrische Verbindungsleitung 1 ist also aus zwei Einzelkabeln, die jeweils aus einem Leiter 3 mit umgebender Isolierung 2 bestehen und parallel zueinander verlaufen, zusammengesetzt. Jeder der Leiter 3 ist rotationssymmetrisch um seinen Mittelpunkt 33 aufgebaut. Jeder Leiter 3 umfasst einen Kernbereich 31 aus Kunststoff und einen Mantelbereich 32 aus Kupfer. Dabei findet der Stromtransport nur im Mantelbereich 32 statt, nicht jedoch im Kernbereich 31.
Figur 2 verdeutlicht, wie ein Leiter 3 gemäß der vorliegenden Erfindung durch Verseilen hergestellt werden kann. Der Kernbereich 31 aus Kunststoff ist aus miteinander verwobenen Kunststofffäden 31a bis 311 gebildet. Dieser
Kernbereich 31 ist vom Mantelbereich 32 aus Kupfer umgeben, der aus einzelnen, miteinander verwobenen Kupferfäden 32a bis 32p gebildet ist. In Figur 2 sind die Verseilung der Kupferfäden 32a bis 32g, sowie die Verseilung der Kunststofffäden 31a, 31g und 31h, exemplarisch dargestellt. In einer typischen Anwendung ist eine Gesamtquerschnittsfläche von 1 mm2 an Kupfer im
Mantel bereich 32 auf etwa 200 einzelne Kupferfäden aufgeteilt.
Figur 3 verdeutlicht, welche Vorteile die erfindungsgemäße elektrische
Verbindungsleitung 1 beim Einsatz als Verbindungsleitung 13 in eine Anordnung
10 aus einem elektronischen Steuergerät 11 und einem von diesem Steuergerät
11 angesteuerten Aktor 12 bietet. Das Steuergerät 11 treibt einen Strom durch den Aktor 12. Da die elektrische Verbindungsleitung 1 einen Ohmschen
Widerstand R und eine Induktivität L aufweist, fällt an diesem Ohmschen
Widerstand R sowie an der Induktivität L jeweils eine Spannung ab. Der im Steuergerät 11 an dessen Ausgang gemessene Wert UM der über der
Reihenschaltung aus Verbindungsleitung 1 und Aktor 12 abfallenden Spannung entspricht also nicht dem wahren Wert UA der über dem Aktor 12 abfallenden Spannung. Indem die elektrische Verbindungsleitung 1 eine deutlich geringere Induktivität L aufweist als früher verwendete Verbindungsleitungen 13 zwischen Steuereinheit 11 und Aktor 12, wird diese systematische Abweichung zwischen den Spannungen UM und UA deutlich vermindert.

Claims

Ansprüche
1. Elektrische Verbindungsleitung (1), umfassend mindestens zwei durch ein Isoliermaterial (2) voneinander getrennte elektrische Leiter (3), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Leiter einen Kernbereich (31) aufweist, der von einem Mantelbereich (32) umgeben ist, wobei die elektrische
Leitfähigkeit K2 des Mantelbereichs (32) höher ist als die elektrische Leitfähigkeit Ki des Kernbereichs (31).
2. Elektrische Verbindungsleitung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich (31) elektrisch isolierend ist.
3. Elektrische Verbindungsleitung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich (31) und der Mantelbereich (32) einen kreisrunden und/oder elliptischen Querschnitt aufweisen und konzentrisch zueinander angeordnet sind.
4. Elektrische Verbindungsleitung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich (31) als flexible zylindrische Seele ausgebildet ist, auf die eine Vielzahl von Drähten (32a-32p) aufgewickelt ist, welche gemeinsam den Mantelbereich (32) bilden.
5. Elektrische Verbindungsleitung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich (31) als Geflecht aus miteinander verwobenen Fäden oder Drähten (31a-31l) ausgebildet ist.
6. Elektrische Verbindungsleitung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich (31) aus einem Kunststoff gebildet ist.
7. Elektrische Verbindungsleitung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelbereich (32) aus Kupfer gebildet ist.
8. Elektrische Verbindungsleitung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Querschnittsfläche des Mantelbereichs (32) zur Querschnittsfläche des Kernbereichs (31) zwischen 2 und 20 beträgt.
9. Elektrische Verbindungsleitung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Mantelbereichs (32) zwischen 0,2 mm2 und 0,75 mm2 beträgt.
10. Anordnung (10) aus einem Steuergerät (11) und einem Aktor (12), wobei der Aktor (12) durch das Steuergerät (11) über eine zwischen das Steuergerät (11) und den Aktor (12) geschaltete elektrische Verbindungsleitung (13) mit einem Strom beaufschlagbar ist und wobei das Steuergerät Mittel zur Messung der Spannung UM aufweist, die über der Reihenschaltung aus der elektrischen Verbindungsleitung (13) und dem Aktor (12) abfällt, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindungsleitung (13) eine elektrische Verbindungsleitung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ist.
EP16775261.7A 2015-11-11 2016-10-04 Elektrische verbindungsleitung mit vermindertem induktivitätsbelag Withdrawn EP3375002A1 (de)

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DE (1) DE102015222253A1 (de)
WO (1) WO2017080717A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB2362026A (en) * 2000-05-04 2001-11-07 Mark William Goldney Baker Laminar flow cable

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WO2017080717A1 (de) 2017-05-18

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