DE102017207090B4

DE102017207090B4 - Phosphoreszierendes Ladekabel für Elektrofahrzeuge

Info

Publication number: DE102017207090B4
Application number: DE102017207090.0A
Authority: DE
Inventors: Ralph Hollmig
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2017-04-27
Publication date: 2023-10-26
Anticipated expiration: 2037-04-28
Also published as: DE102017207090A1

Abstract

Ladekabel für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, bei dem ein Teil der äußeren Oberfläche des Ladekabels mit einem phosphoreszierenden Material ausgerüstet ist, um Zahlen, Buchstaben oder andere Symbole auf der äußeren Oberfläche des Ladekabels darzustellen, wobei das Ladekabel einen Außenmantel mit zumindest zwei konzentrischen Teilbereichen aufweist, die jeweils aus kompatiblen Polymeren gefertigt sind, wobei der äußere Teilbereich mit einem phosphoreszierenden Material ausgerüstet ist und der innere Teilbereich nicht mit phosphoreszierendem Material ausgerüstet ist, und wobei der Außenmantel mindestens ein thermoplastisches Elastomer (TPE) auf Urethanbasis (TPE-U) enthält.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ladekabel, insbesondere für ein batterieelektrisch betriebenes Kraftfahrzeug (BEV) oder Hybridkraftfahrzeug. Das Ladekabel leuchtet im Dunkeln nach und ist so leicht erkennbar bzw. auffindbar.
Die Akkumulatoren von Elektro- oder Hybridkraftfahrzeugen werden üblicherweise an Ladestationen aufgeladen. Dabei wird das Fahrzeug über ein spezielles Ladekabel mit der Ladestation verbunden. Derartige Ladekabel sind üblicherweise unbeleuchtet. Da sich die Ladestationen im Normalfall im Freien befinden, kann es bei ungünstigen Lichtverhältnissen, insbesondere nachts, schwierig werden, das Ladekabel zu sehen. Dies kann beispielsweise das Auffinden und Anschließen des Ladekabels an das Kraftfahrzeug erschweren, oder sogar zu Unfällen oder Schäden an Ladekabel oder Fahrzeugen führen, wenn ein an ein Fahrzeug angeschlossenes oder ein auf dem Boden liegendes Ladekabel übersehen wird.
Es wurden bereits verschiedene Ansätze zur Lösung dieses Problems vorgeschlagen:

Aus DE 10 2014 224 119 A1 sind ein Ladekabel für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug sowie ein Ladesystem mit einem solchen Ladekabel bekannt, bei denen ein Funktionselement innerhalb des Ladekabels zur Leitung von Licht entlang des Ladekabels und Streuung des Lichts in radialer Richtung dient.

US 7 406 231 B1 offenbart ein Patch- oder Verbindungskabel, das ein elektrolumineszierendes Element enthält. Bei Anlegen einer Spannung leuchtet das Kabel und erleichtert so das Auffinden und Identifizieren eines nur einseitig oder an einen falschen Port angeschlossenen Kabels.
Aus GB 2 499 570 A ist ein beleuchtetes Ladekabel für ein Elektro- bzw. Hybridfahrzeug bekannt. Die Beleuchtung des Ladekabels erfolgt durch Lampen, Lichtleiter und/oder elektrolumineszierende Elemente.
Ein Nachteil dieser Lösungen ist, dass eine an das Ladekabel angeschlossene externe Strom- bzw. Lichtquelle erforderlich ist. Ist das Ladekabel nicht angeschlossen oder die Strom- bzw. Lichtquelle nicht eingeschaltet, so ist das Kabel unbeleuchtet.
Aus der JP 2013 / 046 517 A ist ein Ladekabel bekannt, bei dem ein Material mit leuchtenden Eigenschaften zumindest einen Teil eines an einer Oberfläche des Ladekabels freiliegenden Abschnitts bildet.
Die DE 39 10 053 A1 offenbart ein Leuchtkabel, dessen Außenhülle mit fluoreszierendem und/oder selbstleuchtendem Leuchtstoff versehen ist, damit es auch im Dunkeln sichtbar ist.
Die US 2015 / 0 179 307 A1 betrifft ein elektrisches Kabel, das mehrere Leiter umfasst, die einen Leiterkern bilden, eine oder mehrere Isolierschichten, die mindestens einen der mehreren Leiter zumindest teilweise umgeben, einen Außenmantel, der den Leiterkern umgibt, und eine auf die Außenfläche des Außenmantels aufgebrachte Folie , die gut sichtbare Partikel enthält.
Die: CN 2 04 242 646 U offenbart ein nachtleuchtendes Kabel, das mit einer Keramikfaser-Webschicht, einer reißfesten Außenmantelschicht aus Silikonkautschuk, einem photoinduzierten Energiespeicher und einer nachtleuchtenden Pulverlackschicht umwickelt ist.
Aus der EP 2 395 515 A1 ist ein leuchtendes Kabel bekannt, das wenigstens einen optischen und/oder elektrischen Leiter umfasst, welcher in Kabellängsrichtung verläuft und von einem leuchtenden Mantel umschlossen ist. Ein aus transparentem Material gefertigter Kabelinnenmantel ist über den gesamten Querschnitt mit Material eines signalfarbenen Leuchtstoffes versetzt und von einem durchgehenden, Kabelaußenmantel aus lichttransparentem Kunststoff umhüllt.
Die WO 05 / 097 431 A1 betrifft eine Elektrohandwerkzeugmaschine mit einem Gehäuse, aus dem ein Elektrokabel führt. Das Elektrokabel trägt auf seinem Umfang entlang seiner Längserstreckung Leuchtmittel, durch deren Licht das Elektrokabel im Dunkeln für das menschliche Auge gut erkennbar ist.
Aus der AT 49 487 E ist ein isoliertes elektrisches Kabel bekannt, das sich aus mindestens drei um einen elektrischen Leiter extrudierten Schichten aus Materialien auf Polymerbasis zusammensetzt, wobei zwei benachbarte Schichten der Polymerschichten abziehbar gestaltet sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Ladekabel bereitzustellen, die auch ohne Anschluss einer externen Strom- oder Lichtquelle im Dunkeln sichtbar sind.
Die Aufgabe wurde dadurch gelöst, dass ein Teil der Oberfläche des Ladekabels mit einem phosphoreszierenden Material ausgerüstet wird, welches im Dunkeln nachleuchtet, um Zahlen, Buchstaben oder andere Symbole auf der äußeren Oberfläche des Ladekabels darzustellen, wobei das Ladekabel einen Außenmantel mit zumindest zwei konzentrischen Teilbereichen aufweist, die jeweils aus kompatiblen Polymeren gefertigt sind, wobei der äußere Teilbereich mit einem phosphoreszierenden Material ausgerüstet ist und der innere Teilbereich nicht mit phosphoreszierendem Material ausgerüstet ist, und wobei der Außenmantel mindestens ein thermoplastisches Elastomer (TPE) auf Urethanbasis (TPE-U) enthält.
Gegenstand der Erfindung ist ein Ladekabel für ein Elektro- oder Hybridkraftfahrzeug, bei dem ein Teil der äußeren Oberfläche des Ladekabels mit einem phosphoreszierenden Material ausgerüstet ist, um Zahlen, Buchstaben oder andere Symbole auf der äußeren Oberfläche des Ladekabels darzustellen, wobei das Ladekabel einen Außenmantel mit zumindest zwei konzentrischen Teilbereichen aufweist, die jeweils aus kompatiblen Polymeren gefertigt sind, wobei der äußere Teilbereich mit einem phosphoreszierenden Material ausgerüstet ist und der innere Teilbereich nicht mit phosphoreszierendem Material ausgerüstet ist, und wobei der Außenmantel mindestens ein thermoplastisches Elastomer (TPE) auf Urethanbasis (TPE-U) enthält.
Das erfindungsgemäße Ladekabel leuchtet im Dunkeln nach, ohne dass eine externe Licht- oder Stromquelle angeschlossen sein muss. Potenzielle Stolperfallen infolge am Boden liegender Ladekabel-Bereiche werden im Dunkeln sichtbar gemacht. Aufgrund des vom Ladekabel ausgesendeten Lichts ist zudem auch die Sicherheit in der Handhabung und Nutzung des Ladekabels verbessert, da dieses besonders in einer dunklen Umgebung einfacher zu erkennen und zu handhaben ist. Auch eine mögliche Stolpergefahr ist reduziert.
Erfindungsgemäß ist nur ein Teil der äußeren Oberfläche mit einem phosphoreszierenden Material ausgerüstet. Es lassen sich so auf der äußeren Oberfläche des Ladekabels nachleuchtende geometrische Muster erzeugen, beispielsweise Linien, Streifen, Ringe, Mäander, Figuren, etc. Auch Zahlen, Buchstaben oder andere Symbole können so auf der äußeren Oberfläche des Ladekabels dargestellt werden.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ladekabels ist dessen äußere Oberfläche zumindest teilweise mit einem phosphoreszierenden Lack beschichtet. Derartige Lacke sind bekannt und kommerziell erhältlich. Beispiele sind Lacke auf Epoxy- oder Urethanbasis, in denen phosphoreszierende Partikel dispergiert sind. In einer Ausführungsform ist der phosphoreszierende Lack ein Pulverlack.
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ladekabels ist phosphoreszierendes Material in die äußere Oberfläche des Ladekabels eingebettet. In einer Ausführungsform handelt es sich dabei um Streifen, Bänder oder Ringe aus phosphoreszierendem Material, die eine Leuchtmarkierung des Ladekabels bilden. In einer anderen Ausführungsform sind Zeichen aus phosphoreszierendem Material, beispielsweise Zahlen, Buchstaben, oder andere Symbole, in die äußere Oberfläche des Ladekabels eingebettet.
In einer Ausführungsform enthält das phosphoreszierende Material phosphoreszierende Partikel. In einer Ausführungsform handelt es sich dabei um Partikel anorganischer Verbindungen.
In einer Ausführungsform enthält das phosphoreszierende Material mindestens ein Sulfid der Gruppe 2 oder 12 des Periodensystems der Elemente, beispielsweise Zinksulfid. In einer Ausführungsform ist das phosphoreszierende Material mit Kupfer, Mangan und/oder Cobalt dotiert. In einer Ausführungsform ist das phosphoreszierende Material mit Kupfer dotiert.
Derartige phosphoreszierende Materialien sind bekannt und kommerziell verfügbar.
In einer anderen Ausführungsform enthält das phosphoreszierende Material mindestens ein Erdalkalialuminat. In einer Ausführungsform enthält das phosphoreszierende Material mindestens ein Strontiumaluminat. In einer Ausführungsform ist das phosphoreszierende Material mit Europium und/oder Dysprosium dotiert. Derartige phosphoreszierende Materialien sind bekannt und kommerziell verfügbar, beispielsweise unter dem Handelsnamen LumiNova^®.
Das erfindungsgemäße Ladekabel ist insbesondere zum Laden eines Elektro- oder Hybridkraftfahrzeugs geeignet. In einer Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Ladekabel eine Ladeleitung auf, die eine Anzahl von Leitern zur Übertragung eines Ladestroms von zumindest 2 A, zweckmäßigerweise zumindest 5 A, vorzugsweise zumindest 10 A umfasst. In einer Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Ladekabel zudem einen Außenmantel auf, der die Leiter umgibt.
In einer Ausführungsform ist am erfindungsgemäßen Ladekabel endseitig ein Stecker anbringbar, zum Verbinden der Ladeleitung mit einer Stromquelle oder einem Kraftfahrzeug. Um die Ladeleitung an das Kraftfahrzeug und/oder die Stromquelle anzuschließen, ist zumindest ein Stecker endseitig an der Ladeleitung anbringbar und vorzugsweise auch angebracht, insbesondere befestigt. Zum Herstellen einer Verbindung wird dann der Stecker in eine entsprechend komplementäre Buchse an der Stromquelle oder dem Kraftfahrzeug eingesteckt. Der Stecker des Ladekabels ist insbesondere in Übereinstimmung mit den einschlägigen Normen zur Gestaltung von Ladekabeln für Hybrid- oder Elektrokraftfahrzeuge ausgestaltet. Die Leiter der Ladeleitung sind hierbei mit entsprechenden Anschlusskontakten im Stecker elektrisch verbunden.
Die Ladeleitung dient zur Übertragung des Ladestroms und zum Laden eines Energiespeichers, insbesondere eines sogenannten Hochvoltspeichers, und ist in einer Ausführungsform derart ausgestaltet, dass ein zum Laden eines Energiespeichers eines Elektro- oder Hybridkraftfahrzeugs geeigneter Strom übertragbar ist. Hierzu umfasst die Ladeleitung eine Anzahl von Leitern, beispielsweise 2 bis 12 Leiter, darunter beispielsweise einen Außenleiter, einen Neutralleiter sowie einen Schutzleiter. In einer Ausführungsform weist die Ladeleitung auch Signal- oder Datenleiter auf. Zum Schutz gegen Umwelteinflüsse sind alle Leiter der Ladeleitung in einer Ausführungsform von einem gemeinsamen Ladeleitungsmantel umgeben. Insbesondere ist somit die Ladeleitung an sich bereits als Ladekabel für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug geeignet. Solche herkömmlichen Ladeleitungen sind dann vorteilhaft auch als Ausgangskomponenten im Sinne eines Halbzeugs zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Ladekabels verwendbar, wodurch die Fertigung eines solchen Ladekabels deutlich vereinfacht wird.
Die Leiter des erfindungsgemäßen Ladekabels sind zusätzlich von einem Außenmantel umgeben, der insbesondere somit auch die Ladeleitung umgibt. In einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung des Ladekabels ist es dann vorteilhaft möglich, ein konventionelles Ladekabel als Ladeleitung zu verwenden und entsprechend weiterzubilden, indem der Außenmantel auf diese Ladeleitung aufgetragen wird.
Erfindungsgemäß enthält der Außenmantel mindestens ein thermoplastisches Elastomer (TPE) auf Urethanbasis (TPE-U). In einer weiteren Ausführungsform umfasst das thermoplastische Elastomer mindestens ein thermoplastisches Polyurethan (TPU).
Erfindungsgemäß weist der Außenmantel zumindest zwei konzentrische Teilbereiche auf, die jeweils aus kompatiblen Polymeren gefertigt sind, wobei der äußere Teilbereiche mit einem phosphoreszierenden Material ausgerüstet ist und der innere Teilbereich nicht mit phosphoreszierendem Material ausgerüstet ist. Durch die Wahl kompatibler Polymere zur Fertigung der unterschiedlichen Teilbereiche des Außenmantels ist es möglich, eine stoffschlüssige Verbindung der beiden Teilbereiche zu erzielen und somit den Außenmantel besonders stabil zu gestalten. Des Weiteren wird durch diese stoffschlüssige Verbindung eine Konfektionierung des Ladekabels dahingehend erleichtert, dass der Außenmantel in einem Stück abtrennbar ist und nicht die Teilbereiche einzeln abgetrennt werden müssen. Die Wahl kompatibler Polymere vereinfacht eine Verbindung der beiden Teilbereiche bei der Herstellung. Ein mehrere Teilbereiche aufweisender Außenmantel ist in einer Ausführungsform mittels eines Koextrusionsverfahrens gefertigt.
Besonders Ladekabel, aber auch allgemein Kabel, die außerhalb von Geräten oder sogar im Freien verwendet werden, müssen entsprechend gegen Umwelteinflüsse geschützt sein. Ein Aspekt ist hierbei die Flammfestigkeit des Ladekabels, d.h. die Beständigkeit des Ladekabels bei Beflammung. Insbesondere Ladekabel, die beim Laden eines Kraftfahrzeugs einen hohen Strom übertragen, sind zweckmäßigerweise aus Sicherheitsgründen auch mit einem entsprechenden Flammschutzsystem versehen. Ein solches Flammschutzsystem umfasst beispielsweise das Beimischen zusätzlicher Flammschutzmittel in herkömmlicher Konzentration bei der Fertigung des jeweiligen Kabels.
Besonders geeignet sind Flammschutzmittel auf Phosphatbasis. Ebenfalls geeignet ist die Verwendung von PVC für den Außenmantel, da dieses Material selbst in hinreichender Weise flammbeständig ist. Das heißt, die Beimischung eines weiteren Stoffes ist dann zur Ausbildung eines geeigneten Flammschutzsystems nicht mehr notwendig.

Claims

Ladekabel für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, bei dem ein Teil der äußeren Oberfläche des Ladekabels mit einem phosphoreszierenden Material ausgerüstet ist, um Zahlen, Buchstaben oder andere Symbole auf der äußeren Oberfläche des Ladekabels darzustellen, wobei das Ladekabel einen Außenmantel mit zumindest zwei konzentrischen Teilbereichen aufweist, die jeweils aus kompatiblen Polymeren gefertigt sind, wobei der äußere Teilbereich mit einem phosphoreszierenden Material ausgerüstet ist und der innere Teilbereich nicht mit phosphoreszierendem Material ausgerüstet ist, und wobei der Außenmantel mindestens ein thermoplastisches Elastomer (TPE) auf Urethanbasis (TPE-U) enthält.
Ladekabel nach Anspruch 1, bei dem das phosphoreszierende Material mindestens ein Sulfid der Gruppe 2 oder 12 des Periodensystems der Elemente enthält.
Ladekabel nach Anspruch 2, bei dem das phosphoreszierende Material Zinksulfid enthält.
Ladekabel nach Anspruch 2 oder 3, bei dem das phosphoreszierende Material mit Kupfer, Mangan und/oder Cobalt dotiert ist.
Ladekabel nach Anspruch 4, bei dem das phosphoreszierende Material mit Kupfer dotiert ist.
Ladekabel nach Anspruch 1, bei dem das phosphoreszierende Material mindestens ein Erdalkalialuminat enthält.
Ladekabel nach Anspruch 6, bei dem das phosphoreszierende Material mindestens ein Strontiumaluminat, enthält.
Ladekabel nach Anspruch 6 oder 7, bei dem das phosphoreszierende Material mit Europium und/oder Dysprosium dotiert ist.
Ladekabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der zumindest zwei konzentrische Teilbereiche aufweisende Außenmantel mittels eines Koextrusionsverfahrens gefertigt ist.