CH717001A2 - Verfahren zur Überwachung eines flüssigkeitsgekühlten Ladekabels einer Ladestation für eine Traktionsbatterie eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs. - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines flüssigkeitsgekühlten Ladekabels einer Ladestation für eine Traktionsbatterie eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, wobei ein Unterschreiten eines minimalen zulässigen Biegeradius des Ladekabels detektiert wird und das Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius einem Benutzer oder Ladepunktbetreiber oder Service-Mitarbeiter angezeigt wird.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines flüssigkeitsgekühlten Ladekabels einer Ladestation für eine Traktionsbatterie eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, ein solches flüssigkeitsgekühltes Ladekabel sowie eine Ladestation für eine Traktionsbatterie eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs umfassend ein solches Ladekabel.
[0002] Ladekabel, mit welchen eine elektrische Verbindung zwischen einer Ladestation und der Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs zum Zwecke des Ladens der Traktionsbatterie hergestellt werden kann, sind aus dem Stand der Technik bekannt.
[0003] Ladekabel können entweder ungekühlt sein oder eine Kühlung, insbesondere eine aktive Kühlung umfassen. Ungekühlte Ladekabel haben aufgrund normativer Anforderungen in der Regel ein sehr hohes effektives Gewicht und eine geringe Flexibilität. Eine aktive Kühlung kann als Flüssigkeitskühlung ausgebildet sein. Das Ladekabel kann in dieser Weise flüssiggekühlt sein. Ein solches flüssigkeitsgekühltes Ladekabel ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 20 2015 009 531 U1 bekannt.
[0004] Solche flüssiggekühlten Ladekabel weisen in der Regel einen Kühlmittelkreislauf auf, der sich über die gesamte Länge des Ladekabels erstrecken kann. Ein solcher Kühlmittelkreislauf kann jedoch bei Unterschreitung eines minimal zulässigen Biegeradius des Ladekabels beschädigt werden, wodurch es zu einer Leckage des Kühlmediums kommen kann. Ferner kann eine Unterschreitung des zulässigen minimalen Biegeradius insbesondere im Bereich eines Steckverbinders des Ladekabels auch zu einer Beeinträchtigung des Berührungsschutzes eines Steckverbinders des Ladekabels führen.
[0005] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Überwachung eines flüssigkeitsgekühlten Ladekabels vorzuschlagen, welches das Risiko eines Austritts von Kühlflüssigkeit, insbesondere das Risiko eines unbewussten Austritts von Kühlflüssigkeit und ein eventuell einhergehendes Verletzungsrisiko reduziert.
[0006] Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, ein flüssigkeitsgekühltes Ladekabel nach Anspruch 8 und eine Ladestation nach Anspruch 12 gelöst.
[0007] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überwachung eines flüssigkeitsgekühlten Ladekabels einer Ladestation für eine Traktionsbatterie eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs wird ein Unterschreiten eines minimalen zulässigen Biegeradius des Ladekabels detektiert und das Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius einem Benutzer oder Ladepunktbetreiber oder Service-Mitarbeiter angezeigt und/oder erfolgt eine Maßnahme zum Schutz des Benutzers.
[0008] Vorzugsweise wird dem Benutzer oder Ladepunktbetreiber oder Service-Mitarbeiter angezeigt, dass in vorherigen Ladezyklen ein Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius stattgefunden hat.
[0009] In einer bevorzugten Ausgestaltung wird ein Biegeradius des Ladekabels kontinuierlich und/oder zyklisch gemessen und der gemessene Biegeradius mit dem minimalen zulässigen Biegeradius des Ladekabels verglichen, wobei das Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius einem Benutzer oder Ladepunktbetreiber oder Service-Mitarbeiter angezeigt wird, wenn der gemessene Biegeradius kleiner ist als der minimale zulässige Biegeradius.
[0010] Vorzugsweise erfolgt das Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius durch Auswerten einer Kühlflüssigkeitsdruckänderung in einem Kühlsystem des flüssigkeitsgekühlten Ladekabels.
[0011] In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt das Detektieren des Unterschreitens des minimalen zulässigen Biegeradius durch Auswerten von wenigstens einem Dehnmesstreifen, wenigstens einem faseroptischen Sensor, wenigstens einem Piezoelement und/oder wenigstens einer piezokeramischen Beschichtung des flüssigkeitsgekühlten Ladekabels.
[0012] Vorzugsweise wird eine Zeitspanne gemessen, während welcher der minimale zulässige Biegeradius des Ladekabels unterschritten wird.
[0013] In einer bevorzugten Ausgestaltung wird ein Ladevorgang der Traktionsbatterie unterbrochen, wenn das Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius detektiert wird.
[0014] Vorzugsweise wird das Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius einem Benutzer auf einer Mantelfläche des Ladekabels, insbesondere durch eine farbliche Veränderung wenigstens eines Teils der Mantelfläche angezeigt.
[0015] Die Erfindung betrifft ferner ein flüssigkeitsgekühltes Ladekabel für eine zum Laden einer Traktionsbatterie eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs ausgebildete Ladestation, wobei das Ladekabel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung ausgebildet ist.
[0016] In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das flüssigkeitsgekühlte Ladekabel ferner ein Kühlsystem mit einem Kühlkreislauf, in welchem eine Kühlflüssigkeit zirkuliert und in welchem ein Kühlflüssigkeitsdruck vorherrscht.
[0017] Vorzugsweise umfasst das flüssigkeitsgekühlte Ladekabel ferner wenigstens einen Dehnmesstreifen, wenigstens einen faseroptischen Sensor, wenigstens ein Piezoelement und/oder wenigstens eine piezokeramische Beschichtung zur Messung eines Biegeradius des flüssigkeitsgekühlten Ladekabels.
[0018] In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das flüssigkeitsgekühlte Ladekabel ferner eine Mantelfläche, die zumindest teilweise durch ein in Abhängigkeit einer Druck- und/oder Zugbelastung farbveränderndes Element gebildet ist, wobei vorzugsweise das Element durch einen Aufkleber, einen Schrumpfschlauch und/oder ein Mantelmaterial gebildet ist.
[0019] Letztlich betrifft die Erfindung eine Ladestation für eine Traktionsbatterie eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs umfassend ein erfindungsgemäßes flüssigkeitsgekühltes Ladekabel.
[0020] Einzelheiten und weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens, des erfindungsgemäßen flüssigkeitsgekühlten Ladekabels und der erfindungsgemäßen Ladestation werden anhand eines nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiels erläutert.
[0021] Die Anmeldung betrifft ein flüssigkeitsgekühltes Ladekabel, eine Ladestation umfassend ein solches flüssigkeitsgekühltes Ladekabel sowie ein Verfahren zur Überwachung eines solchen flüssigkeitsgekühlten Ladekabels.
[0022] Gemäß dem anmeldungsgemäßen Verfahren wird ein Unterschreiten eines minimalen zulässigen Biegeradius des Ladekabels detektiert und das Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius einem Benutzer oder Ladepunktbetreiber oder Service-Mitarbeiter angezeigt.
[0023] Ein Biegeradius des Ladekabels kann kontinuierlich und/oder zyklisch gemessen werden und der gemessene Biegeradius kann mit dem minimalen zulässigen Biegeradius des Ladekabels verglichen werden, wobei das Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius einem Benutzer angezeigt werden kann, wenn der gemessene Biegeradius kleiner als der minimale zulässige Biegeradius ist.
[0024] Das Detektieren des Unterschreitens des minimalen zulässigen Biegeradius kann durch Auswerten einer Kühlflüssigkeitsdruckänderung in einem Kühlsystem des flüssigkeitsgekühlten Ladekabels erfolgen. Dabei kann das flüssigkeitsgekühlte Ladekabel ein Kühlsystem mit einem Kühlkreislauf umfassen, in welchem eine Kühlflüssigkeit zirkuliert und in welchem ein Kühlflüssigkeitsdruck vorherrscht.
[0025] Das Kühlsystem kann insbesondere ein geschlossenes Kühlsystem sein. Eine Kühlflüssigkeitsdruckänderung kann dabei durch einen Drucksensor detektiert werden, der beispielsweise Bestandteil des flüssigkeitsgekühlten Ladekabels oder der Ladestation sein kann und im Kühlmittelkreislauf angeordnet sein kann.
[0026] Das Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius kann durch Auswerten von wenigstens einem Dehnmesstreifen, wenigstens einem faseroptischen Sensor, wenigstens einem Piezoelement und/oder wenigstens einer piezokeramischen Beschichtung des flüssigkeitsgekühlten Ladekabels erfolgen. Dabei kann das flüssigkeitsgekühlte Ladekabel wenigstens einen Dehnmesstreifen, wenigstens einen faseroptischen Sensor, wenigstens ein Piezoelement und/oder wenigstens eine piezokeramische Beschichtung zur Messung eines Biegeradius des flüssigkeitsgekühlten Ladekabels umfassen.
[0027] Der Dehnmesstreifen, der faseroptische Sensor, das Piezoelement und/oder die piezokeramische Beschichtung kann/können am Ladekabel angeordnet sein. Eine Vielzahl an Dehnmesstreifen, faseroptischen Sensoren, Piezoelementen und/oder piezokeramischen Beschichtungen kann beispielsweise in gleichmäßigen Abständen entlang des Ladekabels angeordnet sein.
[0028] Das Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius kann detektiert werden, indem ein vorhandener Biegeradius des flüssigkeitsgekühlten Ladekabels gemessen wird und mit einem minimalen zulässigen Biegeradius verglichen wird. Ist der gemessene vorhandene Biegeradius des flüssigkeitsgekühlten Ladekabels kleiner als der minimale zulässige Biegeradius, so wird ein Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius detektiert.
[0029] Das Messen des vorhandenen Biegeradius kann mittels des Dehnmesstreifens, des faseroptischen Sensors, des Piezoelements und/oder der piezokeramischen Beschichtung erfolgen.
[0030] Ferner kann eine Zeitspanne gemessen werden, während welcher der minimale zulässige Biegeradius des Ladekabels unterschritten wird. Demgemäß kann eine dauerhafte Unterschreitung des Biegeradius erkannt werden, wenn die Zeitspanne eine vorbestimmte Zeitspanne überschreitet.
[0031] Eine solche dauerhafte Unterschreitung des Biegeradius kann beispielsweise in einem Fehlerspeicher der Ladestation gespeichert werden und/oder einem Betreiber der Ladestation per Datenfernübertragung angezeigt werden. Liegt eine solche dauerhafte Unterschreitung des Biegeradius vor, so kann ein Ladevorgang der Traktionsbatterie unterbrochen werden und/oder die Ladestation dauerhaft bis zur Überprüfung der Funktion des Ladekabels durch einen Monteur außer Betrieb gesetzt werden und/oder bis zum Austausch des Ladekabels außer Betrieb gesetzt werden. Nach dem Austausch des Ladekabels kann die Ladestation wieder in Betrieb gesetzt werden. Die dauerhafte Unterschreitung des minimalen zulässigen Biegeradius kann persistent im Fehlerspeicher der Ladestation gespeichert werden, bis das Ladekabel ausgetauscht worden ist.
[0032] Verschiedene Warnschwellen können dem Benutzer angezeigt werden, beispielsweise eine erste Warnschwelle, wenn kurzzeitig der minimale zulässige Biegeradius unterschritten wird, und eine zweite Warnschwelle, wenn der minimale zulässige Biegeradius dauerhaft während der Zeitspanne unterschritten wird.
[0033] Ein Ladevorgang der Traktionsbatterie kann unterbrochen werden, wenn das Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius detektiert wird.
[0034] Das Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius kann einem Benutzer auf einer Mantelfläche des Ladekabels, insbesondere durch eine farbliche Veränderung wenigstens eines Teils der Mantelfläche angezeigt werden. Dabei kann das flüssigkeitsgekühlte Ladekabel eine Mantelfläche umfassen, die zumindest teilweise durch ein in Abhängigkeit einer Druck- und/oder Zugbelastung farbveränderndes Element gebildet ist, wobei vorzugsweise das farbveränderndes Element durch einen Aufkleber, einen Schrumpfschlauch und/oder ein Mantelmaterial gebildet ist. Die Verwendung eines Aufklebers oder eines Schrumpfschlauchs kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn damit bereits bestehende Ladekabel nachgerüstet werden sollen.
[0035] Das Mantelmaterial kann einen Zusatz umfassen, welcher zu einer farblichen Veränderung an der Oberfläche des Mantelmaterials führt, wenn eine Unterschreitung des minimalen zulässigen Biegeradius detektiert wird. Dabei kann das Mantelmaterial derart ausgewählt werden, dass dieses seine Farbe verändert, wenn bedingt durch das Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius eine bestimmte Druck-und/oder Zugbelastung überschritten wird.
[0036] In einer bevorzugten Ausgestaltung kann eine Unterschreitung des minimalen zulässigen Biegeradius durch eine Veränderung der Farbe des farbveränderten Elements zu Rot dem Benutzer oder Ladepunktbetreiber oder Service-Mitarbeiter angezeigt werden.
[0037] Das anmeldungsgemäße flüssigkeitsgekühlte Ladekabel ist für eine zum Laden einer Traktionsbatterie eines elektrisch Betriebenen Kraftfahrzeugs ausgebildete Ladestation bestimmt. Das Ladekabel ist zur Durchführung des anmeldungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung ausgebildet.
[0038] Die anmeldungsgemäße Ladestation für eine Traktionsbatterie eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs umfasst ein anmeldungsgemäßes flüssigkeitsgekühltes Ladekabel.
[0039] Die Ladestation kann eine Unterbrechungsvorrichtung zur Unterbrechung eines Ladevorgangs der Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs umfassen. Die Unterbrechungsvorrichtung kann eine Unterbrechung des Ladevorgangs bewirken, wenn eine Unterschreitung des minimalen zulässigen Biegeradius und/oder eine dauerhafte Unterschreitung des zulässigen minimalen Biegeradius des Ladekabels detektiert wird.
[0040] Die Ladestation kann eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige des Unterschreitens des minimalen zulässigen Biegeradius und/oder zur Anzeige des dauerhaften Unterschreitens des minimalen zulässigen Biegeradius an einen Benutzer umfassen. Die Anzeigeeinrichtung kann beispielsweise ein Display, insbesondere ein Flüssigkristalldisplay und/oder eine oder mehrere Leuchtdioden umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Anzeigeeinrichtung auch einen Lautsprecher umfassen, der ein Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius und/oder ein dauerhaftes Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius einem Benutzer akustisch anzeigt, beispielsweise durch Ausgabe einer akustischen Sprachnachricht oder eines akustischen Signals.
[0041] Der wenigstens eine Dehnmesstreifen, der wenigstens eine faseroptische Sensor, das wenigstens eine Piezoelement und/oder der Drucksensor kann/können für eine Datenkommunikation mit einer Recheneinheit, insbesondere einer Recheneinheit der Ladestation ausgebildet sein. Somit kann der vorhandene gemessene Biegeradius an die Recheneinheit übertragen werden. Die Recheneinheit kann den gemessenen vorhandenen Biegeradius mit dem minimalen zulässigen Biegeradius vergleichen.
[0042] Die Recheneinheit kann ebenfalls für eine Datenkommunikation mit der Anzeigeeinrichtung ausgebildet sein, damit die Anzeigeeinrichtung Steuerbefehle von der Recheneinheit zur Anzeige des Unterschreitens des minimalen zulässigen Biegeradius und/oder zur Anzeige des dauerhaften Unterschreitens des minimalen zulässigen Biegeradius erhalten kann.
[0043] Das Verfahren zur Überwachung des flüssigkeitsgekühlten Ladekabels kann während eines Ladevorgangs der Traktionsbatterie oder in einem Standby-Betrieb der Ladestation erfolgen.

Claims (12)

1. Verfahren zur Überwachung eines flüssigkeitsgekühlten Ladekabels einer Ladestation für eine Traktionsbatterie eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, wobei ein Unterschreiten eines minimalen zulässigen Biegeradius des Ladekabels detektiert wird und das Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius einem Benutzer oder Ladepunktbetreiber oder Service-Mitarbeiter angezeigt wird und/oder eine Maßnahme zum Schutz des Benutzers erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Biegeradius des Ladekabels kontinuierlich und/oder zyklisch gemessen wird und der gemessene Biegeradius mit dem minimalen zulässigen Biegeradius des Ladekabels verglichen wird, wobei das Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius einem Benutzer oder Ladepunktbetreiber oder Service-Mitarbeiter angezeigt wird, wenn der gemessene Biegeradius kleiner ist als der minimale zulässige Biegeradius.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektieren des Unterschreitens des minimalen zulässigen Biegeradius durch Auswerten einer Kühlflüssigkeitsdruckänderung in einem Kühlsystem des flüssigkeitsgekühlten Ladekabels erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius durch Auswerten von wenigstens einem Dehnmesstreifen, wenigstens einem faseroptischen Sensor, wenigstens einem Piezoelement und/oder wenigstens einer piezokeramischen Beschichtung des flüssigkeitsgekühlten Ladekabels erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitspanne gemessen wird, während welcher der minimale zulässige Biegeradius des Ladekabels unterschritten wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ladevorgang der Traktionsbatterie unterbrochen wird, wenn das Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius detektiert wird
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterschreiten des minimalen zulässigen Biegeradius einem Benutzer auf einer Mantelfläche des Ladekabels, insbesondere durch eine farbliche Veränderung wenigstens eines Teils der Mantelfläche angezeigt wird.
8. Flüssigkeitsgekühltes Ladekabel für eine zum Laden einer Traktionsbatterie eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs ausgebildete Ladestation, wobei das Ladekabel zur Durchführung des Verfahrens zur Überwachung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
9. Flüssigkeitsgekühltes Ladekabel nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Kühlsystem mit einem Kühlkreislauf, in welchem eine Kühlflüssigkeit zirkuliert und in welchem ein Kühlflüssigkeitsdruck vorherrscht, wobei das Ladekabel zur Durchführung des Verfahrens zur Überwachung nach einem der Ansprüche 3 bis 7 ausgebildet ist.
10. Flüssigkeitsgekühltes Ladekabel nach einem der Ansprüche 8 oder 9, gekennzeichnet durch wenigstens einen Dehnmesstreifen, wenigstens einen faseroptischen Sensor, wenigstens ein Piezoelement und/oder wenigstens eine piezokeramische Beschichtung zur Messung eines Biegeradius des flüssigkeitsgekühlten Ladekabels, wobei das Ladekabel zur Durchführung des Verfahrens zur Überwachung nach einem der Ansprüche 4 bis 7 ausgebildet ist.
11. Flüssigkeitsgekühltes Ladekabel nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine Mantelfläche, die zumindest teilweise durch ein in Abhängigkeit einer Druck- und/oder Zugbelastung farbveränderndes Element gebildet ist, wobei vorzugsweise das Element durch einen Aufkleber, einen Schrumpfschlauch und/oder ein Mantelmaterial gebildet ist.
12. Ladestation für eine Traktionsbatterie eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs umfassend ein flüssigkeitsgekühltes Ladekabel nach einem der Ansprüche 8 bis 11.
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