DE102013221652A1

DE102013221652A1 - Tragbares Ladekabel zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102013221652A1
Application number: DE201310221652
Authority: DE
Inventors: Marco Hausrath
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2015-04-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein tragbares Ladekabel zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs (80), das einen Netzstecker (10), einen Ladestecker (20), ein Kabel (30) und eine Steuereinheit umfasst. Der Netzstecker (10) umfasst eine erste Anzahl an Steckelementen (13), wobei die erste Anzahl an Steckelementen (13) und deren Anordnung korrespondierend zu einer Netzsteckdose ausgebildet ist. Der Ladestecker (20) umfasst eine zweite Anzahl an Steckelementen (24), wobei die zweite Anzahl an Steckelementen (24) und deren Anordnung korrespondierend zu einem Ladeanschluss des Fahrzeugs (80) ausgebildet ist. Die Steuereinheit dient zum Steuern eines Ladevorgangs des Energiespeichers, wenn das Ladekabel (1) mit seinem Ladestecker (20) mit dem Ladeanschluss des Fahrzeugs (80) und mit seinem Netzstecker (10) mit einer Netzsteckdose verbunden ist. Das Kabel (30) umfasst eine dritte Anzahl an stromführenden Leitungen und eine vierte Anzahl an Kommunikationsleitungen, das den Netzstecker (10) und den Ladestecker (20) miteinander verbindet, wobei die Steuereinheit das Kabel in zwei Kabelabschnitte aufteilt, von denen ein erster Kabelabschnitt (31) mit dem Ladestecker (20) und ein zweiter Kabelabschnitt (32) mit dem Netzstecker (10) verbunden ist. Das Ladekabel (1) umfasst ferner eine in einem Gehäuse (40) angeordnete Kabeltrommel (53), auf die das Kabel (30) aufwickelbar ist, wenn das Ladekabel (1) nicht zum Laden des Energiespeichers des Fahrzeugs (80) verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein tragbares Ladekabel zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein Ladekabel zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs umfasst einen Netzstecker, einen Ladestecker, ein Kabel und eine Steuereinheit. Der Netzstecker weist eine erste Anzahl an Steckelementen auf, wobei die erste Anzahl an Steckelementen und deren Anordnung korrespondierend zu einer Netzsteckdose ausgebildet ist. Der Ladestecker weist eine zweite Anzahl an Steckelementen auf, wobei die zweite Anzahl an Steckelementen und deren Anordnung korrespondierend zu einem Ladeanschluss des Fahrzeugs ausgebildet ist. Das Kabel verbindet den Netzstecker und den Ladestecker miteinander, wobei die Steuereinheit das Kabel in zwei Kabelabschnitte aufteilt, von denen ein erster Kabelabschnitt mit dem Ladestecker und ein zweiter Kabelabschnitt mit dem Netzstecker verbunden ist. Das Kabel weist eine dritte Anzahl an stromführenden Leitungen und zumindest abschnittsweise eine vierte Anzahl an Kommunikationsleitungen auf. Die Steuereinheit dient zum Steuern des Ladevorgangs des Energiespeichers, wenn das Ladekabel mit seinem Ladestecker mit dem Ladeanschluss des Fahrzeugs und mit seinem Netzstecker mit einer Netzsteckdose verbunden ist. Die Steuereinheit ist auch als ICCB (In-Cable Control Box) bekannt. Sie ist in einem Gehäuse angeordnet, um das das Kabel bzw. die Kabelabschnitte von Hand gewickelt werden kann bzw. können, wenn das Ladekabel nicht benötigt wird.
Die Handhabung eine solchen Ladekabels ist für den Nutzer mit Unannehmlichkeiten verbunden. Um das Ladekabel, das typischerweise zur Mitführung in einem Fahrzeug vorgesehen ist, in einem Kofferraum zuverlässig und mit möglichst geringem Platzbedarf verstauen zu können, muss das Kabel ordentlich und möglichst gleichförmig aufgewickelt werden. Da das Kabel zum Laden des Fahrzeugs auf dem Boden liegt, ist dieses in der Regel staubig oder schmutzig. Beim Aufwickeln des Kabels besteht daher zudem die Gefahr, dass sich der Nutzer schmutzig macht.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Ladekabel anzugeben, das baulich und/oder funktional verbessert ist und eine einfachere Handhabung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Ladekabel gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Es wird ein tragbares Ladekabel zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs vorgeschlagen, das einen Netzstecker, einen Ladestecker, ein Kabel und eine Steuereinheit umfasst. Der Netzstecker weist eine erste Anzahl an Steckelementen auf, wobei die erste Anzahl an Steckelementen und deren Anordnung korrespondierend zu einer Netzsteckdose ausgebildet ist. Die erste Anzahl an Steckelementen beträgt je nach Ausgestaltung der Netzsteckdose in der Regel zwei oder drei und ist länderspezifisch. Der Ladestecker weist eine zweite Anzahl an Steckelementen auf, wobei die zweite Anzahl an Steckelementen und deren Anordnung korrespondierend zu einem Ladeanschluss des Fahrzeugs ausgebildet ist. Die zweite Anzahl an Steckelementen hängt unter anderem davon ab, ob ein Laden über drei Phasen oder zwei Phasen (und damit zwei oder drei Steckelemente) erfolgt. Zudem können Steckelemente vorgesehen sein, über welche Kommunikationssignale übertragen werden, um den Ladevorgang des Energiespeichers des Fahrzeugs zu steuern. Das Kabel verbindet den Netzstecker und den Ladestecker miteinander, wobei die Steuereinheit das Kabel in zwei Kabelabschnitte aufteilt, von denen ein erster Kabelabschnitt mit dem Ladestecker und ein zweiter Kabelabschnitt mit dem Netzstecker verbunden ist. Das Kabel weist eine dritte Anzahl an stromführenden Leitungen und zumindest abschnittsweise eine vierte Anzahl an Kommunikationsleitungen zwischen der Steuereinheit und dem Ladestecker auf. Die Steuereinheit dient zum Steuern des Ladevorgangs des Energiespeichers, wenn das Ladekabel mit seinem Ladestecker mit dem Ladeanschluss des Fahrzeugs und mit seinem Netzstecker mit einer Netzsteckdose verbunden ist. Die Steuereinheit ist auch als ICCB (In-Cable Control Box) bekannt.
Erfindungsgemäß umfasst das Ladekabel ferner eine in einem Gehäuse angeordnete Kabeltrommel, auf die das Kabel, insbesondere der mit dem Ladestecker verbundene zweite Kabelabschnitt, aufwickelbar ist, wenn das Ladekabel nicht zum Laden des Energiespeichers des Fahrzeugs verwendet wird.
Hierdurch wird die Handhabung des Ladekabels für den Nutzer wesentlich erleichtert. Zum einen ist die Gefahr, dass sich der Nutzer beim Aufwickeln des Kabels nach einem Ladevorgang schmutzig macht verringert, da das Kabel selbst zum Aufwickeln nicht von Nutzer angefasst werden muss. Zum anderen weist das Ladekabel bei aufgewickeltem Kabel definierte Außenmaße auf, wodurch das Verstauen in einem Fahrzeug erleichtert wird. Beispielsweise kann eine an die Form des Ladekabels angepasste Mulde oder Vertiefung in dem Fahrzeug vorgesehen werden, in die das Ladekabel bei Nicht-Gebrauch eingebracht werden kann. Hierdurch ist dann gleichzeitig eine Fixierung des Ladekabels in dem Fahrzeug realisiert.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann der Ladestecker in einer Griffschale des Gehäuses der Kabeltrommel angeordnet werden, wenn das Ladekabel nicht zum Laden des Energiespeichers des Fahrzeugs verwendet wird, wobei zum Tragen der Kabeltrommel die Griffschale und der nicht von der Griffschale umschlossene Teil des Ladesteckers von einem Träger umgreifbar sind. Die Griffschale ermöglicht einerseits eine definierte Befestigung des Ladesteckers. Andererseits lässt sich das Ladekabel durch die Griffschale gut tragen und handhaben, wenn das Kabel auf der Kabeltrommel aufgewickelt ist.
Das Tragen der Kabeltrommel zum Auf- oder Abwickeln des Kabels von der Kabeltrommel oder bei abgewickeltem Kabel wird dadurch ermöglicht und erleichtert, dass eine Wandung der Griffschale so hoch ist, dass das Tragen des Gehäuses auch ohne darin angeordneten Ladestecker ermöglicht ist.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung weist die Griffschale eine Öffnung auf, durch die hindurch der Ladestecker aus der Griffschale gedrückt werden kann, um den Ladestecker mit dem Ladeanschluss des Fahrzeugs zu verbinden. Hierdurch wird das Lösen des Ladesteckers von der Griffschale und somit die Entnahme des Ladesteckers von der Griffschale erleichtert.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Griffschale der Form des Ladesteckers angepasst. Dies ermöglicht eine Außenkontur des Ladekabels mit geringen Abmaßen. Weiterhin ist sichergestellt, dass das Kabel spannungsfrei und ohne Knicke verstaut werden kann.
Die Griffschale kann in einer weiteren Ausgestaltung ein Steckgesicht mit einem optionalen umlaufenden Rand aufweisen, an das der Ladestecker angrenzt oder in das der Ladestecker greift, wodurch die zweite Anzahl an Steckelementen mechanisch und vor Umwelteinflüssen geschützt und/oder gehalten ist, wenn der Ladestecker in der Griffschale des Gehäuses der Kabeltrommel angeordnet ist. Hierdurch wird die Befestigung des Ladesteckers in der Griffschale verbessert, so dass der Ladestecker nicht aus der Griffschale rutschen kann. Zudem kann durch das Steckgesicht die mechanische Beschädigung der Steckelemente vermieden werden.
Der Ladestecker kann an seinem von der zweiten Anzahl an Anschlusselementen abgewandten Ende einen Kabelabgang mit zumindest einer Nut umfassen, wobei die Nut sich in einer Querrichtung der Erstreckungsrichtung des Kabels erstreckt, wobei die Griffschale einen Steg aufweist, der in die Nut eingreift, wenn der Ladestecker in der Griffschale des Gehäuses der Kabeltrommel angeordnet ist. Hierdurch kann der Ladestecker zusätzlich gegen Herausrutschen aus der Griffschale gesichert werden.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist ein Korpus des das Kabel aufnehmenden Gehäuses kreisrund oder annähernd kreisrund. Dabei kann der Korpus des Gehäuses bis auf eine Durchführung für das Kabel geschlossen sein. Hierdurch ist das Kabel im verstauten, d. h. im aufgewickelten, Zustand gut vor Schmutz geschützt. Wenn das Kabel auf der Kabeltrommel aufgewickelt ist, ragt nur noch der mit dem Ladestecker verbundene Kabelabschnitt durch die Durchführung hindurch, so dass der Ladestecker in der Griffschale angeordnet werden kann.
Die Kabeltrommel ist durch ein Griffelement durch einen Nutzer drehbar, um das Kabel auf die Kabeltrommel aufzuwickeln oder um das Kabel von der Kabeltrommel abzuwickeln. Hierdurch wird ein schnelles Aufwickeln des Kabels auf der Kabeltrommel ermöglicht, um das Kabel nach Beendigung des Ladevorgangs zu verstauen. Es ist zweckmäßig, wenn das Griffelement klappbar oder entfernbar ist, so dass das Gehäuse an den Seitenflächen flächenbündig ist. Dies erleichtert die Unterbringung des Ladekabels bei Nicht-Gebrauch im Fahrzeug.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung weist das Gehäuse eine Vertiefung zur Aufnahme des Netzsteckers auf, wobei diese in einem Bereich einer Drehachse der Kabeltrommel angeordnet ist und an die Gestalt des Netzsteckers angepasst ist. Dadurch kann das Gehäuse an den Seitenflächen flächenbündig ausgebildet werden. Dies erleichtert die Unterbringung des Ladekabels bei Nicht-Gebrauch im Fahrzeug.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Vertiefung bei einer Drehung der Kabeltrommel statisch. Dadurch wird bei einer Drehung der Kabeltrommel der mit dem Netzstecker verbundene Kabelabschnitt nicht mitgedreht, was die Handhabung des Ladekabels verbessert.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung kann das Gehäuse eine, insbesondere kreisförmige, Nut umfassen, die zur Aufnahme des zweiten Kabelabschnitts dient, der den Netzstecker mit der Steuereinheit verbindet. Der Kabelabschnitt ist vorzugsweise vorspiralisiert, um das Einbringen des Kabelabschnitts in die Nut zu vereinfachen. Der Kabelabschnitt weist eine vorgegebene Länge auf, die von Land zu Land entsprechend gesetzlicher Vorschrift variieren kann. Vorzugsweise beträgt die Länge des mit dem Netzstecker verbundenen Kabelabschnitts ca. 1,5 m, wodurch dieser Kabelabschnitt in der Nut untergebracht werden kann und gleichzeitig – bei Nutzung des Ladekabels zum Laden des Energiespeichers des Fahrzeugs – die Verbindung mit einer Netzsteckdose, die sich in Höhe eines Lichtschalters befindet, ermöglicht wird, wenn die Kabeltrommel (der Korpus) auf dem Boden steht. Bei dieser Länge wirkt keine Zugbelastung oder Spannung auf das Kabel, den Netzstecker oder die Verbindung des zweiten Kabelabschnitts zu der Kabeltrommel bzw. der Steuereinheit.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung kann der Netzstecker ein Adapterteil umfassen, welches über eine vorgegebene Steckverbindung mit einer Adapteraufnahme elektrisch und mechanisch lösbar verbindbar ist, wobei das Adapterteil die erste Anzahl an Steckelementen aufweist, deren Anzahl und Anordnung korrespondierend zu der Netzsteckdose ausgebildet ist. Unter einer vorgegebenen Steckverbindung ist eine, bezogen auf die Mehrzahl an unterschiedlichen Adaptern, standardisierte Steckverbindung zu verstehen. Die Adapterteile können länderspezifisch bereitgestellt werden. Die übrigen Bestandteile des Ladekabels können als Gleichbauteile ausgebildet werden, was aufgrund hoher Stückzahlen die Kosten reduzieren hilft. Das Ladekabel kann durch die vorgeschlagene Gestalt des Netzsteckers mit einem Adapterteil in praktischen allen Ländern universell verwendet werden. Länderspezifische Ladekabel sind somit nicht mehr notwendig.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung kann die Adapteraufnahme zumindest zwei Steckverbindungen aufweisen, wobei bei der Verbindung des Adapterteils mit einer ersten der Steckverbindungen die erste Anzahl an Steckelementen sich in Richtung des von der Adapteraufnahme abgehenden Kabels erstreckt, und wobei bei der Verbindung des Adapterteils mit einer zweiten der Steckverbindungen die erste Anzahl an Steckelementen sich in einem Winkel in Bezug auf die Richtung des von der Adapteraufnahme abgehenden Kabels erstreckt. Dies ermöglicht es, den Netzstecker an die gerade zur Verfügung stehende Netzsteckdose „anzupassen”, so dass keine Zugbelastung auf die Komponenten ausgeübt wird, wenn der Netzstecker mit der Netzsteckdose verbunden ist. Dies ist insbesondere bei kurzen ersten Kabelabschnitten hilfreich. Beispielsweise kann bei der Verbindung des Adapterteils mit der ersten der Steckverbindungen, bei der sich die erste Anzahl an Steckelementen in Richtung des von der Adapteraufnahme abgehenden Kabels erstreckt, der Netzstecker mit einer knapp über dem Boden angeordneten Netzsteckdose verbunden werden. Ist die Netzsteckdose hingegen in Höhe eines Lichtschalters angebracht, so ist es zweckmäßiger, wenn das Adapterteil mit der zweiten der Steckverbindungen verbunden ist, so dass die erste Anzahl an Steckelementen sich in einem Winkel in Bezug auf die Richtung des von der Adapteraufnahme abgehenden Kabels erstreckt. Der Winkel beträgt bevorzugt 90°. Der Winkel kann grundsätzlich auch einen davon abweichenden Wert aufweisen.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung können, wenn das Adapterteil mit einer der Steckverbindungen elektrisch und mechanisch verbunden ist, Kontakte der anderen Steckverbindung stromlos geschaltet sein. Dadurch kann die Gefahr der Berührung von spannungsführenden Teilen für einen Nutzer reduziert bzw. vermieden werden.
In der Adapteraufnahme kann eine Sicherung, insbesondere eine Feinsicherung, angeordnet sein, welche beim Auslösen die Stromzufuhr zu dem Adapterteil unterbricht. Hierdurch ist es möglich, im Falle eines auftretenden Fehlerstroms, den Ladevorgang zu unterbrechen, um eine Gefährdung des Energiespeichers des Fahrzeugs oder eine Gefährdung durch Überhitzung/Überlastung der Leitungen des Ladekabels zu verhindern.
In der Adapteraufnahme kann ein Temperatursensor angeordnet sein. Ein auftretender Fehler, z. B. an der Verbindung der Netzsteckers zu der Netzsteckdose, macht sich in einer Temperaturerhöhung des Netzsteckers bemerkbar. Beim Überschreiten eines vorgegebenen Temperatur-Grenzwerts kann der Temperatursensor ein Signal, z. B. an die Steuereinheit, abgeben, um den Stromfluss durch das Ladekabel zu verringern oder zu beenden.
In der Adapteraufnahme kann ferner ein FI-Schutzschalter angeordnet sein, der beim Auslösen die Stromzufuhr zu dem Ladekabel und damit dem Energiespeicher des Fahrzeugs, unterbricht. Durch das Vorsehen des FI-Schutzschalters kann der erste Kabelabschnitt, der mit dem Netzstecker verbunden ist, gegenüber der gesetzlich vorgegebenen Länge in manchen Ländern verlängert werden.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung kann die Steuereinheit in dem Gehäuse derart angeordnet sein, dass diese in einem Bereich einer Drehachse der Kabeltrommel zum Liegen kommt. Es ist zweckmäßig, wenn sich bei der Drehung der Kabeltrommel die Steuereinheit jedoch nicht mit dreht.
Das vorgeschlagene Vorgehen weist zusammenfassend eine Reihe von Vorteilen auf:
Der Aufrollmechanismus, bestehend aus Kabeltrommel und Griffelement, um die Kabeltrommel in Bewegung zu setzen, ersetzt das Aufwickeln des Kabels von Hand. Die Gefahr, dass der Nutzer bei dessen Betätigung sich schmutzig macht, ist minimiert. Die Handhabung ist somit verbessert.
Die Ausgestaltung des Griffs in Gestalt der Griffschale ermöglicht eine bauraumoptimierte Fixierung des Ladesteckers. Hierdurch ist das Ladekabel kompakt und kann leichter verstaut werden.
Die Ausbildung des Netzsteckers durch Adapteraufnahme und landesspezifischen Adapterteilen ermöglicht die Nutzung des gleichen Ladekabels in verschiedenen Ländern. Hierzu muss nur das Adapterteil getauscht werden.
Die variable Kabelabgangsrichtung des Adapterteils ermöglicht die Anpassung des Netzsteckers an den vorhandenen Platz im Umfeld einer Steckdose z. B. an eine öffentliche Ladesäule.
Durch einen im Netzstecker integrierten Temperatursensor kann die Temperatur der Netzsteckdose bzw. des Netzsteckers überwacht werden, um gegebenenfalls geeignete Maßnahmen zum Schutz vor einer thermischen Überlastung des Stecksystems (bestehend aus Netzsteckdose und Netzstecker) ergreifen zu können.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Ladekabels;
2 eine Frontansicht des in 1 dargestellten Ladekabels;
3 eine vergrößerte Darstellung eines variablen Netzsteckers des in 1 dargestellten Ladekabels; und
4 eine schematische Darstellung zweier alternativer Unterbringungsmethoden des Ladekabels in einem Kofferraum eines Fahrzeugs.
1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Ladekabels 1, das zum Laden eines nicht dargestellten Energiespeichers eines ebenfalls nicht dargestellten elektrisch betriebenen Fahrzeugs vorgesehen ist. 2 zeigt eine Ansicht von vorne, d. h. eine Darstellung des in 1 gezeigten Ladekabels 1 von rechts. Das Ladekabel 1 umfasst eine in einem Gehäuse 40 angeordnete Kabeltrommel 53, auf die ein Kabel 30 aufwickelbar ist. Das Gehäuse 40 ist vorzugsweise aus einem Kunststoff gebildet.
Das Kabel 30 umfasst einen ersten Kabelabschnitt 31 und einen zweiten Kabelabschnitt 32. Der erste Kabelabschnitt 31 ist mit einem Ende mit einem Ladestecker 20 verbunden ist. Das andere Ende des ersten Kabelabschnitts 31 ist mit einer nicht ersichtlichen Steuereinheit (einer sog. In-Cable Control Box, ICCB) im Inneren des Gehäuses 40 verbunden. Der zweite Kabelabschnitt 32 ist mit einem Ende mit einem Netzstecker 10 verbunden ist. Das andere Ende des zweiten Kabelabschnitts 32 ist ebenfalls mit der Steuereinheit im Inneren des Gehäuses 40 verbunden. Die Steuereinheit dient zum Steuern eines Ladevorgangs des Energiespeichers und ist bevorzugt in einem zentralen Bereich, d. h. im Bereich der Drehachse, der Kabeltrommel 53 angeordnet.
Das Gehäuse 40 weist einen runden Korpus 41 auf, der die ebenfalls runde Kabeltrommel 53 drehbar aufnimmt. An dem Korpus 41 sind Füße 51 und 52 ausgebildet, so dass das Ladekabel 1 in definierter Weise auf einem Untergrund (Boden, Regal, usw.) abstellbar ist. Die Füße 51, 52 können integraler Bestandteil des Gehäuses 40 sein. Die Füße 51, 52 können als separate Elemente an dem Gehäuse form- und/oder kraftschlüssig angebracht sein.
Auf der den Füßen 51, 52 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 40 bzw. des Korpusses 41 ist eine Griffschale 42 angeordnet. Die Griffschale 42 ist (lediglich beispielhaft) über ihr vorderes Ende 43 und ihr hinteres Ende 44 mit dem Korpus 41 des Gehäuses verbunden. Die Griffschale 42 stellt einen Griff zum Tragen des Ladekabels 1 durch einen Nutzer dar und ermöglicht gleichzeitig eine definierte Halterung des Ladesteckers 20, wenn das Ladekabel 1 nicht in Benutzung ist. Der in der Griffschale 42 angeordnete Ladestecker 20 ist mit durchbrochener Linie dargestellt.
Die Griffschale 42 kann integraler Bestandteil des Gehäuses 40 sein. Die Griffschale 42 kann auch als separates Element an dem Gehäuse form- und/oder kraftschlüssig angebracht sein.
Die Griffschale 42 weist eine an die Gestalt des Ladesteckers 20 angepasste Form auf, so dass der Ladestecker 20 flächig an Wandungen 45 der Griffschale 42 angrenzt, wodurch die Griffschale 42 eine definierte Befestigung des Ladesteckers 20 ermöglicht. Wenn der Ladestecker 20 in der Griffschale 42 des Gehäuses 40 der Kabeltrommel 1 angeordnet ist (siehe die durchbrochene Darstellung in den 1 und 2), sind zum Tragen des Ladekabels 1 die Griffschale 42 und der nicht von der Griffschale 42 umschlossene Teil des Ladesteckers 20 von dem Nutzer umgreifbar, wobei die Finger der Hand in den zwischen den Enden 43, 44 gebildeten Zwischenraum greifen.
Die Wandungen 45 (von denen in der 1 nur die dem Betrachter zugewandte Wandung erkennbar ist) der Griffschale 42 sind so hoch, dass das Tragen des Ladekabels 1 auch ohne darin angeordneten Ladestecker 20 ermöglicht ist. Diese Situation tritt z. B. beim Abwickeln des Kabels 30, d. h. des mit dem Ladestecker 20 verbundenen ersten Kabelabschnitts 31, von der Kabeltrommel 53 oder beim Aufwickeln des Kabels 30, d. h. des mit dem Ladestecker 20 verbundenen ersten Kabelabschnitts 31, auf die Kabeltrommel 53 auf.
Wie am besten aus der 1 zu erkennen ist, weist die Griffschale 42 an ihrer Unterseite zwischen dem vorderen und hinteren Ende 43, 44 eine Öffnung 46 auf, durch die hindurch der Ladestecker 20 durch einen Finger aus der Griffschale 42 gedrückt werden kann, um das Kabel 30, d. h. den mit dem Ladestecker 20 verbundenen ersten Kabelabschnitt 31, von der Kabeltrommel 53 abzuwickeln und den Ladestecker 20 mit einem Ladeanschluss des Fahrzeugs zu verbinden. Durch die Öffnung 46 wird das Lösen des Ladesteckers 20 von der Griffschale 42 und somit die Entnahme des Ladesteckers 20 von der Griffschale 42 erleichtert. Die Öffnung 46 ist vorzugsweise näher zu dem hinteren Ende 44 der Griffschale 42 als zu dem vorderen Ende 43 angeordnet.
Die Griffschale 42 weist, wie in 1 zu erkennen ist, ein Steckgesicht 47 mit einem optionalen umlaufenden Rand 48 auf, wobei der Ladestecker 20, wenn er in der Ladeschale 42 angeordnet ist, an das Steckgesicht 47 angrenzt. Ist der umlaufende Rand 48, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, vorhanden, so umläuft dieser dann den Kontaktbecher 23. In dem Kontaktbecher 23 sind nicht näher ersichtliche Steckelemente 24 angeordnet, welche der Übertragung von Strom, und optional Kommunikationsdaten, dienen. Die Anzahl der Steckelemente 24 bemisst sich danach, ob die Übertragung von Strom über zwei oder drei Phasen erfolgt sowie ob und auf welche Weise Kommunikationsdaten über hierfür vorgesehene Steckelemente übertragen werden. Eine Kommunikation über gesonderte Leitungen erfolgt z. B. zwischen der Steuereinheit (ICCB) des Ladekabels und dem Energiespeicher. Eine Kommunikation zwischen der Steuereinheit und einer Ladestation kann z. B. über die Stromleitungen des zweiten Kabelabschnitts 32 mittels einer Powerline-Kommunikation (Power Line Communication PLC) erfolgen.
Das Steckgesicht 47 schützt in Verbindung mit dem umlaufenden Rand 48 die Anzahl an Steckelementen 24 des Ladesteckers mechanisch und vor Umwelteinflüssen und sorgt darüber hinaus für eine sichere Halterung des Ladesteckers 20, wenn der Ladestecker 29 in der Griffschale 42 des Gehäuses 40 der Kabeltrommel 53 angeordnet ist. Hierdurch wird die Befestigung des Ladesteckers 20 in der Griffschale 42 verbessert, dass der Ladestecker 20 nicht aus der Griffschale 42 rutschen kann. Zudem kann durch das Steckgesicht 47 die mechanische Beschädigung der Steckelemente 24 verhindert werden.
Um den Ladestecker 20 zusätzlich gegen Herausrutschen aus der Griffschale 42 zu sichern, kann der Ladestecker 20 an seinem von dem Kontaktbecher 23 abgewandten Ende einen, in den 1 und 2 nur schematisch dargestellten, flexiblen Kabelabgang 22 mit zumindest einer Nut umfassen. Die Nut (nicht dargestellt) erstreckt sich in einer Querrichtung der Erstreckungsrichtung des Kabels, d. h. senkrecht zur Zeichnungsebene. Die Griffschale 42 kann einen nicht dargestellten, korrespondierenden Steg aufweisen, der in die Nut eingreift, wenn der Ladestecker 20 in der Griffschale des Gehäuses der Kabeltrommel angeordnet ist.
Die Kabeltrommel 53 kann durch ein Griffelement 54, insbesondere zum Aufwickeln des Kabels 30, d. h. des mit dem Ladestecker 20 verbundenen ersten Kabelabschnitts 31, in Drehung versetzt werden. Das Griffelement 54 ist hierzu drehbar an der Kabeltrommel 53 angeordnet. In 1 ist das Griffelement 54 mittels eines Gelenks in eine platzsparende Position geklappt. Vorzugsweise schließt das Griffelement in dieser „Verstauposition” flächenbündig mit dem Gehäuse 40 ab. In 2 ist das Griffelement 54 in einer Arbeitsstellung gezeigt, in der die Kabeltrommel 53 durch das Griffelement 54 in eine Drehung versetzt werden kann, z. B. um den zweiten Kabelabschnitt 31 auf die Kabeltrommel 53 aufzuwickeln.
Der mit dem Ladestecker 20 verbundene erste Kabelabschnitt 31 weist eine Länge zwischen 5 m und 8 m auf, wodurch in den meisten Situationen der Ladeanschluss mit einer Netzsteckdose verbunden werden kann.
Die Kabeltrommel 53 dreht sich um einen zentralen Bereich 57 des Gehäuses, in dem eine Nut 55 zur Aufnahme des zweiten Kabelabschnitts 32 sowie eine Vertiefung 56 zur Aufnahme des Netzsteckers 10 vorgesehen sind. Der zweite Kabelabschnitt 32 weist eine Länge zwischen 0,3 m und 1,5 m auf und ist vorzugsweise vorspiralisiert, um das Einbringen in die Nut 55 zu erleichtern. Die Gestalt der Vertiefung ist an den Netzstecker 10 angepasst, so dass dieser, wenn er, wie in 1 und 2 gezeigt, in der Vertiefung angeordnet ist, flächenbündig mit der Oberfläche des Gehäuses 40 abschließt.
Wird die Kabeltrommel 53 in eine Drehung versetzt, so dreht sich der zentrale Bereich 57 vorzugsweise nicht mit.
An der Stirnseite (siehe 2) weist das Gehäuse 40 bzw. der Korpus 41 eine tangential verlaufende Durchführung 49 für den ersten Kabelabschnitt 31 auf. Die Gestalt der Durchführung 49 ergibt sich aus dem Umstand, dass der Ladestecker 20 bei Nichtgebrauch, wie beschrieben, in der Griffschale 42 angeordnet ist, wobei die tangentiale, schlitzförmige Öffnung einen knick- und spannungsfreien Verlauf des Kabelabschnitts 32 zulässt. Um das Aufwickeln des Kabelabschnitts 32 auf die Kabeltrommel 32 zu erleichtern, ist die Durchführung 49 an ihrem den Füßen 51, 52 zugewandten Ende parallel zur Drehachse der im Gehäuse 40 angeordneten Kabeltrommel 53 nach beiden Seiten durch einen Schlitz 50 erweitert. Der Schlitz 50 erlaubt eine Kabelbewegung in einer Richtung die sich parallel zur Drehachse der in dem Gehäuse 40 angeordneten Kabeltrommel 53 erstreckt.
Der Netzstecker 10 weist eine Anzahl an Steckelementen 13 auf. Die Anzahl und die Anordnung der Steckelemente 13 korrespondiert zu der Ausgestaltung einer Netzsteckdose. Diese sind je nach Land unterschiedlich ausgebildet. So werden in manchen Ländern z. B. nur zwei Steckelemente 13 und in anderen Ländern drei Steckelemente 13 verwendet. Auch die Gestalt, d. h. die Größe und der Querschnitt, der Steckelemente kann von Land zu Land variieren. Dies bedeutet im Ergebnis, dass länderspezifische Ladekabel bereitgestellt werden müssen, was zu einer Vielzahl an Varianten führen würde. Gleichzeitig wäre die Stückzahl für jedes Land vergleichsweise gering.
Um diese Nachteile zu vermeiden besteht der Netzstecker 10 aus einer mit dem zweiten Kabelabschnitt 32 fest verbundenen Adapteraufnahme 11 und einem über eine vorgegebene Steckverbindung mit der Adapteraufnahme 11 elektrisch und mechanisch lösbaren Adapterteil 12. Dabei weist das Adapterteil 12 die Anzahl an Steckelementen 13 auf, deren Anzahl und Anordnung korrespondierend zu der Netzsteckdose ausgebildet ist. Hierdurch kann das Ladekabel als Gleichbauteil für verschiedene Länder mit vergleichsweise höheren Stückzahlen hergestellt werden, wobei für jedes Land dann das passende Adapterteil 12 mit der Adapteraufnahme 11 verbunden wird. Die vorgegebene Steckverbindung ist eine, bezogen auf die Mehrzahl an unterschiedlichen Adaptern (Adapterteilen), standardisierte Steckverbindung.
Die Adapteraufnahme 11 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Steckverbindungen auf. Die Anzahl an Steckverbindungen könnten auch größer sein. Bei der Verbindung des Adapterteils 12 mit einer ersten der Steckverbindungen erstreckt sich die Anzahl an Steckelementen 13 in Richtung des von der Adapteraufnahme 11 abgehenden Kabelabschnitts 32. Dies ist in 3 dargestellt, in der nur der Netzstecker 10 ohne die weiteren Komponenten des Ladekabels zu erkennen ist. Bei der Verbindung des Adapterteils 12 mit einer zweiten der Steckverbindungen erstreckt sich die Anzahl an Steckelementen 13 in einem 90°-Winkel in Bezug auf die Richtung des von der Adapteraufnahme 11 abgehenden Kabelabschnitts 32 (siehe 1, wobei der Netzstecker 10 in dieser Konfiguration in der Vertiefung 56 angeordnet ist).
Die beiden Steckverbindungen ermöglichen es, den Netzstecker 10 an die gerade zur Verfügung stehende Netzsteckdose „anzupassen”, so dass keine Zugbelastung auf die Komponenten ausgeübt wird, wenn der Netzstecker 10 mit der Netzsteckdose verbunden ist. Dies ist insbesondere bei kurzen ersten Kabelabschnitten 31 hilfreich. Beispielsweise kann bei der Verbindung des Adapterteils 12 mit der ersten der Steckverbindungen, bei der sich die Anzahl an Steckelementen 13 in Richtung des von der Adapteraufnahme 11 abgehenden Kabelabschnitts 32 erstreckt, der Netzstecker 10 mit einer knapp über dem Boden angeordneten Netzsteckdose verbunden werden. Ist die Netzsteckdose hingegen in Höhe eines Lichtschalters angebracht, so ist es zweckmäßiger, wenn das Adapterteil 12 mit der zweiten der Steckverbindungen verbunden ist, so dass die erste Anzahl an Steckelementen sich in einem Winkel in Bezug auf die Richtung des von der Adapteraufnahme abgehenden Kabels erstreckt. Der Winkel zwischen der ersten und der zweiten Steckverbindung beträgt in diesem Beispiel 90°, wobei der Winkel grundsätzlich auch einen davon abweichenden Wert aufweisen kann.
Um die Gefahr der Berührung von spannungsführenden Teilen für einen Nutzer zu reduzieren bzw. zu vermeiden, werden, wenn das Adapterteil mit einer der Steckverbindungen elektrisch und mechanisch verbunden ist, Kontakte der anderen Steckverbindung(en) stromlos geschaltet.
Der Netzstecker 10 kann zudem mit einer Reihe von Sensoren und/oder Sicherungen ausgestattet sein, welche eine Gefährdung des Energiespeichers des Fahrzeugs oder eine Gefährdung durch Überhitzung/Überlastung der Leitungen des Ladekabels 1 verhindern.
Beispielsweise kann in der Adapteraufnahme eine Sicherung, insbesondere eine Feinsicherung, angeordnet sein, welche beim Auslösen die Stromzufuhr zu dem Adapterteil unterbricht. Hierdurch ist es möglich, im Falle eines auftretenden Fehlerstroms, den Ladevorgang zu unterbrechen.
In der Adapteraufnahme kann ein Temperatursensor angeordnet sein. Ein auftretender Fehler, z. B. an der Verbindung der Netzsteckers zu der Netzsteckdose, macht sich in einer Temperaturerhöhung des Netzsteckers bemerkbar. Beim Überschreiten eines vorgegebenen Temperatur-Grenzwerts kann der Temperatursensor ein Signal, z. B. an die Steuereinheit, abgeben, um den Stromfluss durch das Ladekabel zu verringern oder zu beenden.
In der Adapteraufnahme kann ferner ein FI-Schutzschalter angeordnet sein, der beim Auslösen die Stromzufuhr zu dem Ladekabel und damit dem Energiespeicher des Fahrzeugs, unterbricht. Durch das Vorsehen des FI-Schutzschalters kann der erste Kabelabschnitt, der mit dem Netzstecker verbunden ist, gegenüber der gesetzlich vorgegebenen Länge in manchen Ländern verlängert werden.
Die oben beschriebene Ausgestaltung ermöglicht definierte Abmaße (d. h. eine definierte Außenkontur) des Ladekabels, wenn der Ladestecker 20 und der Netzstecker 10 in der Griffschale 42 bzw. der Vertiefung 56 angeordnet sind. Dies ermöglicht es, an die Außenkontur angepasste Mulden 82, 83 in einem Fahrzeug zur Aufbewahrung des Ladekabels während einer Nichtnutzung vorzusehen. 4 zeigt eine schematische Darstellung zweier alternativer Unterbringungsmethoden des Ladekabels 1 in einem Kofferraum 81 eines Fahrzeugs 80. Die Mulde 82 ist beispielhaft im Boden des Kofferraums 81 ausgebildet. Alternativ (oder zusätzlich) kann die Mulde 83 auch in einer Seitenwand des Kofferraums 81 vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste

1: tragbares Ladekabel
10: Netzstecker
11: Adapteraufnahme
12: Adapterteil
13: Steckelement
14: Kabelabgang
20: Ladestecker
21: Griffteil
22: Kabelabgang
23: Kontaktbecher
24: Steckelemente
30: Kabel
31: erster Kabelabschnitt, der mit dem Ladestecker verbunden ist
32: zweiter Kabelabschnitt, der mit dem Netzstecker verbunden ist
40: Gehäuse
41: Korpus
42: Griffschale
43: vorderes (erstes) Ende der Griffschale
44: hinteres (zweites) Ende der Griffschale
45: Wandung
46: Öffnung
47: Steckgesicht
48: umlaufender Rand
49: Durchführung für Kabel in Tangentialrichtung
50: Schlitz für Kabelbewegung, parallel zur Drehachse der im Gehäuse angeordneten Kabeltrommel
51: Fuß
52: Fuß
53: Kabeltrommel
54: Griffelement zur Drehung der Kabeltrommel
55: Nut zur Aufnahme des zweiten Kabelabschnitts 32
56: Vertiefung zur Aufnahme des Netzsteckers
57: zentraler Bereich des Gehäuses
80: Fahrzeug
81: Kofferraum
82: Mulde im Boden des Kofferraums
83: Mulde in Kofferraumseitenwand

Claims

Tragbares Ladekabel zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs (80), umfassend: – einen Netzstecker (10) mit einer ersten Anzahl an Steckelementen (13), wobei die erste Anzahl an Steckelementen (13) und deren Anordnung korrespondierend zu einer Netzsteckdose ausgebildet ist; – einen Ladestecker (20) mit einer zweiten Anzahl an Steckelementen (24), wobei die zweite Anzahl an Steckelementen (24) und deren Anordnung korrespondierend zu einem Ladeanschluss des Fahrzeugs (80) ausgebildet ist; – eine Steuereinheit zum Steuern eines Ladevorgangs des Energiespeichers, wenn das Ladekabel (1) mit seinem Ladestecker (20) mit dem Ladeanschluss des Fahrzeugs (80) und mit seinem Netzstecker (10) mit einer Netzsteckdose verbunden ist; und – ein Kabel (30) mit einer dritten Anzahl an stromführenden Leitungen und einer vierten Anzahl an Kommunikationsleitungen, das den Netzstecker (10) und den Ladestecker (20) miteinander verbindet, wobei die Steuereinheit das Kabel in zwei Kabelabschnitte aufteilt, von denen ein erster Kabelabschnitt (31) mit dem Ladestecker (20) und ein zweiter Kabelabschnitt (32) mit dem Netzstecker (10) verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Ladekabel (1) ferner umfasst: – eine in einem Gehäuse (40) angeordnete Kabeltrommel (53), auf die das Kabel (30) aufwickelbar ist, wenn das Ladekabel (1) nicht zum Laden des Energiespeichers des Fahrzeugs (80) verwendet wird.
Ladekabel nach Anspruch 1, bei dem der Ladestecker (20) in einer Griffschale (42) des Gehäuses (40) der Kabeltrommel (53) anordenbar ist, wenn das Ladekabel (1) nicht zum Laden des Energiespeichers des Fahrzeugs (80) verwendet wird, wobei zum Tragen der Kabeltrommel (53) die Griffschale (42) und der nicht von der Griffschale (42) umschlossene Teil des Ladesteckers (20) von einem Träger umgreifbar sind.
Ladekabel nach Anspruch 2, bei dem eine Wandung der Griffschale (42) so hoch ist, dass das Tragen des Gehäuses (40) auch ohne darin angeordneten Ladestecker (20) ermöglicht ist.
Ladekabel nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Griffschale (42) eine Öffnung (46) aufweist, durch die hindurch der Ladestecker (20) aus der Griffschale (42) gedrückt werden kann, um den Ladestecker (20) mit dem Ladeanschluss des Fahrzeugs (80) zu verbinden.
Ladekabel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die Griffschale (42) der Form des Ladesteckers (20) folgt/angepasst ist.
Ladekabel nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem die Griffschale (42) ein Steckgesicht (47) mit einem optionalen umlaufenden Rand (48) aufweist, an das der Ladestecker (20) angrenzt oder in das der Ladestecker (20) greift, wodurch die zweite Anzahl an Steckelementen mechanisch und vor Umwelteinflüssen geschützt und/oder gehalten ist, wenn der Ladestecker (20) in der Griffschale (42) des Gehäuses (40) der Kabeltrommel (53) angeordnet ist.
Ladekabel nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem der Ladestecker (20) an seinem von der zweiten Anzahl an Anschlusselementen abgewandten Ende einen Kabelabgang (22) mit zumindest einer Nut (55) umfasst, die sich in einer Querrichtung des Kabels (30) erstreckt, wobei die Griffschale (42) einen Steg aufweist, der in die Nut (55) eingreift, wenn der Ladestecker (20) in der Griffschale (42) des Gehäuses (40) der Kabeltrommel (53) angeordnet ist.
Ladekabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Korpus (41) des das Kabel (30) aufnehmenden Gehäuses (40) kreisrund oder annähernd kreisrund ist.
Ladekabel nach Anspruch 8, bei dem der Korpus (41) des Gehäuses (40) bis auf eine Durchführung für das Kabel (30) geschlossen ist.
Ladekabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kabeltrommel (53) durch ein Griffelement (54) durch einen Nutzer drehbar ist, um das Kabel (30) auf die Kabeltrommel (53) aufzuwickeln oder um das Kabel (30) von der Kabeltrommel (53) abzuwickeln.
Ladekabel nach Anspruch 10, bei dem das Griffelement klappbar oder entfernbar ist, so dass das Gehäuse (40) an den Seitenflächen flächenbündig ist.
Ladekabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Gehäuse (40) eine Vertiefung (56) zur Aufnahme des Netzsteckers (10) aufweist, wobei diese in einem Bereich einer Drehachse der Kabeltrommel (53) angeordnet ist und an die Gestalt des Netzsteckers (10) angepasst ist.
Ladekabel nach Anspruch 12, bei dem die Vertiefung (56) bei einer Drehung der Kabeltrommel (53) statisch ist.
Ladekabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Gehäuse (40) eine, insbesondere kreisförmige, Nut (55) umfasst, die zur Aufnahme des zweiten Kabelabschnitts (32) dient, der den Netzstecker (10) mit der Steuereinheit verbindet.
Ladekabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Netzstecker (10) ein Adapterteil (12) umfasst, welches über eine vorgegebene Steckverbindung mit einer Adapteraufnahme (11) elektrisch und mechanisch lösbar verbindbar ist, wobei das Adapterteil (12) die erste Anzahl an Steckelementen (13) aufweist, deren Anzahl und Anordnung korrespondierend zu der Netzsteckdose ausgebildet ist.
Ladekabel nach Anspruch 15, bei dem die Adapteraufnahme (11) zumindest zwei Steckverbindungen aufweist, wobei bei der Verbindung des Adapterteils (12) mit einer ersten der Steckverbindungen die erste Anzahl an Steckelementen (13) sich in Richtung des von der Adapteraufnahme (11) abgehenden Kabels (30) erstreckt, und wobei bei der Verbindung des Adapterteils (12) mit einer zweiten der Steckverbindungen die erste Anzahl an Steckelementen (13) sich in einem Winkel in Bezug auf die Richtung des von der Adapteraufnahme (11) abgehenden Kabels (30) erstreckt.
Ladekabel nach Anspruch 16, bei dem wenn das Adapterteil (12) mit einer der Steckverbindungen elektrisch und mechanisch verbunden ist, Kontakte der anderen Steckverbindung(en) stromlos geschaltet sind.
Ladekabel nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem in der Adapteraufnahme (11) eine Sicherung, insbesondere eine Feinsicherung, angeordnet ist, welche beim Auslösen die Stromzufuhr zu dem Adapterteil unterbricht.
Ladekabel nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem in der Adapteraufnahme (11) ein Temperatursensor angeordnet ist.
Ladekabel nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei dem in der Adapteraufnahme (11) ein FI-Schutzschalter angeordnet ist.
Ladekabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Steuereinheit in dem Gehäuse (40) derart angeordnet ist, dass diese in einem Bereich einer Drehachse der Kabeltrommel (53) zum Liegen kommt.