DE102018211344A1 - Cable winding system and method for operating a cable winding system - Google Patents

Cable winding system and method for operating a cable winding system Download PDF

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Abstract

Vorgeschlagen wird u.a. ein Kabelwickelsystem (3, 3'), mit einem elektrischen Ladekabel (4), welches einenends zumindest einen Ladestecker (8) aufweist, mit einer mit dem Ladekabel (4) bewickelten oder bewickelbaren Kabeltrommel (5), die auf einer feststehenden Achse (7) drehgelagert ist, und mit einer motorbetriebenen Abwickelvorrichtung (6). Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Abwickelvorrichtung (6) dazu eingerichtet ist, unter Zuhilfenahme einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit (15) sensorgesteuert einen manuellen Kabelabzug von der Kabeltrommel (5) mittels zumindest eines Motors (10) derart über den gesamten Abzugsvorgang zu unterstützen, dass der zumindest eine Motor (10) in Abwickelrichtung (14) der Kabeltrommel (5) in Abhängigkeit einer auf das Ladekabel (4) aufgebrachten Handzugkraft „Hzk“ ein Differenzdrehmoment erzeugend geregelt ist.Among other things, it is proposed a cable winding system (3, 3 '), with an electrical charging cable (4), which has at least one charging plug (8) at one end, with a cable drum (5) wound or windable with the charging cable (4), which is mounted on a fixed axis (7 ) is rotatably mounted, and with a motor-driven unwinding device (6). It is advantageously provided that the unwinding device (6) is set up to support a manual cable withdrawal from the cable drum (5) by means of at least one motor (10) in a sensor-controlled manner with the aid of an electronic control unit (15) over the entire withdrawal process, that the at least one motor (10) in the unwinding direction (14) of the cable drum (5) is regulated as a function of a hand pulling force “Hzk” applied to the charging cable (4) generating a differential torque.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kabelwickelsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Kabelwickelsystems nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5 der Erfindung.The invention relates to a cable winding system according to the preamble of claim 1 of the invention. The invention further relates to a method for operating a cable winding system according to the preamble of claim 5 of the invention.

Um elektrisch angetriebene oder antreibbare Fahrzeuge mit elektrischem Strom versorgen zu können, sind sogenannte Stromzapfstellen vorgesehen, welche über ein Ladekabel mit dem Fahrzeug elektrisch verbindbar sind. Zur erleichterten und komfortablen Handhabung des hierzu erforderlichen Ladekabels sind eine Vielzahl von Maßnahmen bekannt.In order to be able to supply electrically powered or drivable vehicles with electrical current, so-called power supply points are provided which can be electrically connected to the vehicle via a charging cable. A large number of measures are known for facilitating and convenient handling of the charging cable required for this.

So ist beispielsweise aus der DE 10 2009 046 327 A1 eine Vorrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einem Elektrofahrzeug und einer stationären Stromzapfstelle zum Laden eines fahrzeugeigenen Energiespeichers bekannt, welche ein Ladekabel zur Abstandsüberbrückung zwischen der Stromzapfstelle und dem in einer Ladeposition abstellbaren Elektrofahrzeug aufweist. Das Ladekabel ist von einer in dem Fahrzeug oder der Stromzapfstelle fest eingebauten Kabelwickeleinheit mit variabler Länge abziehbar. Die Kabelwickeleinheit weist eine an einer feststehenden oder fahrzeugfesten Tragstruktur drehbar gelagerte Kabeltrommel, einen Drehantrieb für dieselbe sowie eine in der Kabeltrommel integrierte Stromübertragungseinrichtung auf. Die Stromübertragungseinrichtung weist einen mit der Kabeltrommel mitdrehenden Kontaktring und einen radial oder axial an dem Kontaktring angreifenden Schleifring auf. Als Drehantrieb wird ein in seiner Drehrichtung ansteuerbarer Elektromotor vorgeschlagen. Alternativ wird ein Drehantrieb zum selbsttätigen Aufwickeln des Ladekabels vorgeschlagen, der durch eine beim Abziehen des Ladekabels spannbare Wickelfeder gebildet ist. Darüber hinaus weist die Kabelwickeleinheit eine Kontrolleinrichtung für eine regulierte Aufwickelgeschwindigkeit auf.For example, from the DE 10 2009 046 327 A1 a device for establishing an electrical connection between an electric vehicle and a stationary power tap for charging an on-board energy storage device is known, which has a charging cable for bridging the distance between the power tap and the electric vehicle that can be parked in a charging position. The charging cable can be pulled off a cable winding unit of variable length that is permanently installed in the vehicle or the power tap. The cable winding unit has a cable drum rotatably mounted on a fixed or vehicle-fixed support structure, a rotary drive for the same, and a power transmission device integrated in the cable drum. The current transmission device has a contact ring rotating with the cable drum and a slip ring engaging radially or axially on the contact ring. An electric motor that can be controlled in its direction of rotation is proposed as the rotary drive. Alternatively, a rotary drive for automatically winding the charging cable is proposed, which is formed by a coil spring that can be tensioned when the charging cable is pulled off. In addition, the cable winding unit has a control device for a regulated winding speed.

Aus der DE 10 2011 017 570 A1 sind eine Anordnung und ein Verfahren zur Arretierung einer Aufrollautomatik eines Ladekabels für ein Elektrofahrzeug bekannt. Die Aufrollautomatik ist derart ausgebildet, dass das Ladekabel unter Überwindung einer Rückzugkraft, welche über das Ladekabel auf einen Stecker desselben wirkt, aus der Aufrollautomatik herausziehbar ist. From the DE 10 2011 017 570 A1 An arrangement and a method for locking an automatic reel-up of a charging cable for an electric vehicle are known. The automatic retractor is designed such that the charging cable can be pulled out of the automatic retractor while overcoming a retraction force which acts on a plug of the same via the charging cable.

Die Anordnung umfasst ferner eine Steuereinheit, welche eingerichtet ist zur Detektion, ob der Stecker eingesteckt ist oder durch einen Bediener nicht mehr berührt wird. Die Steuereinheit ist weiterhin eingerichtet zur Reduktion der Rückzugkraft oder zu einer Entkopplung der Rückzugkraft von dem Stecker, sobald der Stecker des Ladekabels eingesteckt ist oder durch den Bediener nicht mehr berührt wird. Um die Rückzugkraft vom Stecker zu entkoppeln, ist eine Klemmvorrichtung vorgesehen, die das Ladekabel mechanisch arretiert. Die besagte Rückzugkraft kann durch eine Feder oder alternativ durch einen Elektromotor aufgebracht werden, wobei letzterer mittels einer Steuereinheit sowie zugeordneter Sensorik angesteuert wird.The arrangement further comprises a control unit which is set up to detect whether the plug is inserted or is no longer touched by an operator. The control unit is also set up to reduce the retraction force or to decouple the retraction force from the plug as soon as the plug of the charging cable is plugged in or is no longer touched by the operator. In order to decouple the retraction force from the connector, a clamping device is provided which mechanically locks the charging cable. Said retraction force can be applied by a spring or, alternatively, by an electric motor, the latter being controlled by means of a control unit and associated sensors.

Aus der DE 10 2011 051 052 A1 ist eine Ladestation für Elektrofahrzeuge bekannt, welche ein Kabelaufrollsystem mit einer Wickeleinheit nach Art einer Kabeltrommel aufweist, auf welche ein Ladekabel bei Nichtgebrauch aufgewickelt ist. Das Kabelaufrollsystem weist einen Motor zum automatischen Aufwickeln und/oder Abwickeln des Ladekabels von der Wickeleinheit auf, welcher mit einer Steuereinheit der Ladestation gekoppelt ist. Auf diese Weise soll beispielsweise nach Initiierung eines Ladevorganges das Ladekabel ein kurzes Stück abgewickelt und danach ein manuelles Abwickeln des Ladekabels freigegeben werden und/oder soll nach Abschluss eines Ladevorganges das komplette Ladekabel aufgewickelt werden. Ferner soll beim manuellen Abwickeln / Ausziehen des Ladekabels die Drehbewegung des Aufrollsystems leicht gebremst werden, damit bei schnellem ruckartigem Auszug kein Nachlaufen stattfindet.From the DE 10 2011 051 052 A1 is known a charging station for electric vehicles, which has a cable reel system with a winding unit in the manner of a cable drum, on which a charging cable is wound when not in use. The cable reeling system has a motor for automatically winding and / or unwinding the charging cable from the winding unit, which motor is coupled to a control unit of the charging station. In this way, for example after the initiation of a charging process, the charging cable is to be unwound a short distance and then manual unwinding of the charging cable is to be released and / or the complete charging cable is to be wound up after a charging process has been completed. Furthermore, when unwinding / pulling out the charging cable manually, the rotary movement of the reeling system should be slightly braked so that there is no running after a quick jerky pull-out.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist es Aufgabe derselben, ein im Hinblick auf den Stand der Technik alternatives Kabelwickelsystem der gattungsgemäßen Art zu schaffen, welches noch leichter und komfortabler handhabbar ist als herkömmlich. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist es Aufgabe derselben, ein geeignetes Verfahren zum Betreiben eines solchen Kabelwickelsystems anzugeben.According to a first aspect of the invention, the object of the invention is to create an alternative cable winding system of the generic type with regard to the prior art, which is even easier and more convenient to handle than conventional. According to a second aspect of the invention, the object of the invention is to specify a suitable method for operating such a cable winding system.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch ein Kabelwickelsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kabelwickelsystems mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Vorteilhafte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweils nachgeordneten Unteransprüchen.The stated object is achieved by a cable winding system with the features of claim 1 and by a method for operating a cable winding system with the features of claim 5. Advantageous further developments or refinements of the invention result from the respective subordinate claims.

Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird die gestellte Aufgabe ausgehend von einem Kabelwickelsystem, mit einem elektrischen Ladekabel, welches einenends zumindest einen Ladestecker aufweist, mit einer mit dem Ladekabel bewickelten oder bewickelbaren Kabeltrommel, die auf einer feststehenden Achse drehgelagert ist, und mit einer motorbetriebenen Abwickelvorrichtung, dadurch gelöst, dass die Abwickelvorrichtung dazu eingerichtet ist, unter Zuhilfenahme einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit sensorgesteuert einen manuellen Kabelabzug von der Kabeltrommel mittels zumindest eines Motors derart über den gesamten Abzugsvorgang zu unterstützen, dass der zumindest eine Motor in Abwickelrichtung der Kabeltrommel in Abhängigkeit einer auf das Ladekabel aufgebrachten Handzugkraft „Hzk“ ein Differenzdrehmoment erzeugend geregelt ist.According to the first aspect of the invention, the object is achieved on the basis of a cable winding system, with an electrical charging cable, which has at least one charging plug at one end, with a cable drum wound or windable with the charging cable, which is rotatably mounted on a fixed axis, and with a motor-driven unwinder , solved in that the unwinding device is set up, with the aid of an electronic control unit, sensor-controlled to manually pull the cable from the cable drum by means of at least one motor over the entire length Pulling process to support that the at least one motor in the unwinding direction of the cable drum as a function of a hand pulling force applied to the charging cable "HCC" generating a differential torque is regulated.

Bevorzugt ist dabei der zumindest eine Motor derart geregelt, dass die Differenz zwischen einem Abroll-Schwellwert der Kabeltrommel und der Handzugkraft „Hzk“ minimiert oder Null ist. Durch diese Maßnahme ist das Kabelwickelsystem besonders leicht und komfortabel handhabbar, indem die auf das Ladekabel beim Abziehen bzw. Abwickeln desselben vom Nutzer aufzubringenden Kräfte minimiert sind. Eine geringe Handzugkraft „HzK“ muss der Nutzer jedoch in jedem Fall aufbringen, um die Motorkraftunterstützung zu gewährleisten.The at least one motor is preferably controlled in such a way that the difference between a roll-off threshold value of the cable drum and the manual tensile force "HCC" minimized or zero. As a result of this measure, the cable winding system can be handled particularly easily and comfortably by minimizing the forces to be exerted by the user on the charging cable when pulling or unwinding the same. In any case, the user must apply a low hand pulling force "HzK" in order to guarantee motor power support.

Was das Ladekabel anbelangt, ist dieses bevorzugt anderenends an der Kabeltrommel fest angeschlagen und über eine an sich bekannte und bewährte Schleifring-Bürsten-Anordnung mit einem an der feststehenden Achse positionierten Elektroanschluss elektrisch verbunden.As far as the charging cable is concerned, it is preferably firmly attached to the cable drum at the other end and is electrically connected to an electrical connection positioned on the fixed axis via a known and proven slip ring brush arrangement.

Alternativ ist das Ladekabel anderenends an der feststehenden Achse fest angeschlagen und mit einem an der feststehenden Achse positionierten Elektroanschluss elektrisch verbunden, wobei eine vorbestimmte Anzahl von ersten Windungen eines ersten Kabelabschnitts des Ladekabels im Inneren der Kabeltrommel angeordnet sowie nach Art einer Wickelfeder radial gegen eine Innenmantelfläche der Kabeltrommel vorgespannt ist, wobei sich an den ersten Kabelabschnitt zum Ladestecker hin ein zweiter Kabelabschnitt anschließt, der durch eine Öffnung in der Kabeltrommel hindurchgeführt und im Bereich besagter Öffnung an der Kabeltrommel fest angeschlagen ist, und wobei der zweite Kabelabschnitt in zweiten Windungen auf einer Außenmantelfläche der Kabeltrommel angeordnet oder anordbar ist. Diese Maßnahme geht zwar mit einem Mehrbedarf an Kabellänge einher, erspart jedoch vorstehend erwähnte Schleifring-Bürsten-Anordnung, welche eines erhöhten Montage- und Wartungsaufwandes bedarf.Alternatively, the charging cable is firmly attached at the other end to the fixed axis and electrically connected to an electrical connection positioned on the fixed axis, a predetermined number of first turns of a first cable section of the charging cable being arranged inside the cable drum and radially against an inner circumferential surface of the inside in the manner of a coil spring Cable drum is biased, with a second cable section adjoining the first cable section towards the charging plug, which section passes through an opening in the cable drum and is firmly attached to the cable drum in the area of said opening, and wherein the second cable section in second turns on an outer surface of the Cable drum is arranged or can be arranged. Although this measure goes hand in hand with an additional requirement for cable length, it saves the aforementioned slip ring brush arrangement, which requires increased assembly and maintenance effort.

Wie die Erfindung weiter vorsieht, weist das Kabelwickelsystem neben besagter Abwickelvorrichtung eine Aufwickelvorrichtung auf, welche zumindest einen in Aufwickelrichtung der Kabeltrommel betreibbaren Motor oder eine in Aufwickelrichtung der Kabeltrommel vorgespannte Wickelfeder aufweist. Hierbei kann der Motor der Abwickelvorrichtung gleichzeitig die Aufgabe der Aufwickelvorrichtung übernehmen, indem der Motor in seiner Drehrichtung umgesteuert wird, wodurch der Material- und maschinentechnische Aufwand minimierbar ist.As the invention further provides, in addition to said unwinding device, the cable winding system has a winding device which has at least one motor which can be operated in the winding direction of the cable drum or a winding spring which is pretensioned in the winding direction of the cable drum. Here, the motor of the unwinding device can at the same time take over the task of the winding device by reversing the direction of rotation of the motor, thereby minimizing the material and mechanical outlay.

Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird die gestellte Aufgabe ferner durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kabelwickelsystems gelöst, welches eine mit einem Ladekabel mit zumindest einem Ladestecker bewickelte oder bewickelbare Kabeltrommel, die auf einer feststehenden Achse drehgelagert ist, sowie eine motorbetriebene Abwickelvorrichtung und eine Aufwickelvorrichtung aufweist, und sich besonders dadurch auszeichnet, dass die Abwickelvorrichtung dazu eingerichtet ist, unter Zuhilfenahme einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit sensorgesteuert einen manuellen Kabelabzug von der Kabeltrommel mittels zumindest eines Motors derart über dem gesamten Kabelabzug zu unterstützen, dass ausgehend von einem zumindest teilweise auf der Kabeltrommel aufgewickelten Ladekabel bei manuellem Abzug des Ladekabels von der Kabeltrommel und Überschreiten eines Abroll-Schwellwertes der Kabeltrommel in Abhängigkeit einer auf das Ladekabel aufgebrachten Handzugkraft „Hzk“ der zumindest eine Motor zur Unterstützung des manuellen Kabelabzugs in Abwickelrichtung aktiviert und ein Differenzdrehmoment erzeugend geregelt wird.According to the second aspect of the invention, the object is further achieved by a method for operating a cable winding system, which has a cable drum which is wound or can be wound with a charging cable with at least one charging plug and which is rotatably mounted on a fixed axis, as well as a motor-driven unwinder and a winder , and is particularly characterized in that the unwinding device is set up, with the aid of an electronic control and regulating unit, to support sensor-controlled manual cable withdrawal from the cable drum by means of at least one motor over the entire cable withdrawal in such a way that, starting from one at least partially on the cable drum wound-up charging cable when the charging cable is pulled off the cable drum manually and a roll-off threshold value of the cable drum is exceeded as a function of a hand force applied to the charging cable "HCC" the at least one motor is activated to support the manual cable pull-off in the unwinding direction and is regulated to generate a differential torque.

Bevorzugt wird der zumindest eine Motor derart geregelt, dass die Differenz zwischen dem Abroll-Schwellwert der Kabeltrommel und der Handzugkraft „Hzk“ minimiert oder Null ist. Durch diese Maßnahme ist das Kabelwickelsystem besonders leicht und komfortabel handhabbar, indem die auf das Ladekabel beim Abziehen bzw. Abwickeln desselben vom Nutzer aufzubringenden Kräfte minimiert sind. Eine geringe Handzugkraft „Hzk“ muss der Nutzer jedoch in jedem Fall aufbringen, um die Motorunterstützung zu gewährleisten.The at least one motor is preferably controlled in such a way that the difference between the unwinding threshold value of the cable drum and the hand pulling force "HCC" minimized or zero. As a result of this measure, the cable winding system can be handled particularly easily and comfortably by minimizing the forces to be exerted by the user on the charging cable when pulling or unwinding the same. A low hand pull "HCC" however, the user must apply in any case to ensure motor support.

Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass die Abrollgeschwindigkeit der Kabeltrommel ebenfalls über die auf das Ladekabel aufgebrachte Handzugkraft „Hzk“ geregelt wird. D.h., die Motorsteuerung des Kabelwickelsystems orientiert sich im Wesentlichen unter Auswertung der aktuell aufgebrachten Handzugkraft „Hzk“ am Nutzerverhalten in Form eines zügigen oder gemäßigten manuellen Abzugs des Ladekabels von der Kabeltrommel.It is further preferably provided that the unwinding speed of the cable drum is also via the hand pulling force applied to the charging cable "HCC" is regulated. This means that the motor control of the cable winding system is essentially based on the evaluation of the hand traction currently applied "HCC" user behavior in the form of rapid or moderate manual pulling of the charging cable from the cable drum.

Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der zumindest eine Motor derart geregelt wird, dass mangels auf das Ladekabel aufgebrachter Handzugkraft „Hzk“ oder Unterschreiten des vorgegebenen Abroll-Schwellwertes der Kabeltrommel der zumindest eine Motor deaktiviert wird. D. h., Fehlwicklungen und/oder daraus resultierende Schäden am System oder Personenschäden sind durch diese Maßnahme vorteilhaft vermieden.Furthermore, it is preferably provided that the at least one motor is controlled in such a way that there is no hand pulling force applied to the charging cable "HCC" or falling below the predetermined roll-off threshold value of the cable drum, the at least one motor being deactivated. In other words, incorrect winding and / or resulting damage to the system or personal injury are advantageously avoided by this measure.

In Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Aktivierung der Aufwickelvorrichtung und das Starten des Aufwickelvorganges bevorzugt infolge seitens der elektronischen Steuer- und Regeleinheit erkannten Trennens des zumindest einen Ladesteckers von einer Ladebuchse, nach einer definierten Zeit nach Abwickeln des Ladekabels von der Kabeltrommel sowie infolge Nicht-Verbindens des Ladesteckers mit der Ladebuchse und/oder infolge eines individuellen Nutzer-Startbefehls eingeleitet wird. Hierdurch ist die Handhabung des Kabelwickelsystems noch weiter erleichtert. Das Trennen des zumindest einen Ladesteckers von der Ladebuchse kann beispielsweise sensorisch oder anderweitig erkannt werden.In a development of the method according to the invention, it is provided that the activation of the winding device and the starting of the winding process are preferably carried out as a result of the separation recognized by the electronic control and regulating unit of the at least one charging plug from a charging socket, is initiated after a defined time after unwinding the charging cable from the cable drum and as a result of the charging plug not being connected to the charging socket and / or as a result of an individual user start command. This makes the handling of the cable winding system even easier. The disconnection of the at least one charging plug from the charging socket can be detected, for example, by sensors or otherwise.

In Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist überdies vorgesehen, dass ein in Aufwickelrichtung der Kabeltrommel betreibbarer Motor der Aufwickelvorrichtung in Abhängigkeit einer auf das Ladekabel aufgebrachten Handzugkraft „Hzk“, eines vorgegebenen Aufwickel-Schwellwertes und/oder eines vorgegebenen Einklemmschutz-Schwellwertes geregelt wird.In a further development of the method according to the invention, it is also provided that a motor of the winding device which can be operated in the winding direction of the cable drum is dependent on a hand pulling force applied to the charging cable "HCC" , a predetermined winding-up threshold value and / or a predetermined anti-jamming threshold value is regulated.

Das erfindungsgemäße Kabelwickelsystem und das Verfahren zum Betreiben des Kabelwickelsystems haben allgemein den Vorteil einer möglichst langfristigen Entlastung des Nutzers des Kabelwickelsystems. Es ist ein sicheres, einfach zu handhabendes sowie kraftunterstütztes Ab- und Aufwickeln des Ladekabels zu verzeichnen, welches intuitiv und überwiegend ohne zusätzliche Bedienelemente bei minimaler Kraftaufbringung einer Abzugskraft (Handzugkraft „Hzk“) durch den Nutzer erfolgt. Zu bemerken ist ferner, dass hierdurch ein weitestgehend unbemerktes Erziehen der Nutzergewohnheiten erfolgen kann, welches dann vorteilhaft mit einer Verschleißminderung bzw. Standzeiterhöhung des Kabelwickelsystems einhergeht.The cable winding system according to the invention and the method for operating the cable winding system generally have the advantage of relieving the user of the cable winding system as long as possible. There is a safe, easy-to-use and force-assisted unwinding and rewinding of the charging cable, which is intuitive and predominantly without additional operating elements with minimal force exerting a pulling force (hand pulling force "HCC" ) is done by the user. It should also be noted that this can result in a largely unnoticed upbringing of user habits, which is then advantageously accompanied by a reduction in wear or an increase in the service life of the cable winding system.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:

  • 1 äußerst schematisch das Kabelwickelsystem gemäß einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung in einem Zustand zu Beginn des Abwickelns bzw. Abzugs eines Ladekabels von einer Kabeltrommel,
  • 2 das Kabelwickelsystem nach 1 in einem Zustand des Aufwickelns des Ladekabels auf besagte Kabeltrommel,
  • 3 äußerst schematisch das Kabelwickelsystem gemäß einer zweiten Ausführungsvariante der Erfindung in einem Zustand zu Beginn des Abwickelns bzw. Abzugs eines Ladekabels von der Kabeltrommel, und
  • 4 das Kabelwickelsystem nach 3 im abgewickelten Zustand des Ladekabels.
The invention is explained in more detail below on the basis of the exemplary embodiments schematically illustrated in the drawings. However, it is not limited to these, but covers all the configurations defined by the claims. Show it:
  • 1 extremely schematically the cable winding system according to a first embodiment of the invention in a state at the beginning of the unwinding or withdrawal of a charging cable from a cable drum,
  • 2 the cable winding system 1 in a state of winding the charging cable onto said cable drum,
  • 3 extremely schematically, the cable winding system according to a second embodiment of the invention in a state at the beginning of the unwinding or withdrawal of a charging cable from the cable drum, and
  • 4 the cable winding system 3 in the unwound state of the charging cable.

1 zeigt zunächst ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug 1, welches zum Aufladen einer nicht zeichnerisch dargestellten Fahrzeugbatterie, insbesondere Traktionsbatterie, mit einer Ladestation 2 elektrisch verbindbar ist. Die Ladestation 2 ist z.B. durch eine beispielsweise im öffentlichen Raum angeordnete sogenannte Ladesäule gebildet. 1 first shows an electrically operated motor vehicle 1 which for charging a vehicle battery, not shown in the drawing, in particular traction battery, with a charging station 2 is electrically connectable. The charging station 2 is formed, for example, by a so-called charging station arranged in public space, for example.

Die besagte Ladestation 2 umfasst ein Kabelwickelsystem 3, welches ein elektrisches Ladekabel 4, eine mit dem Ladekabel 4 bewickelte Kabeltrommel 5 sowie eine motorbetriebene Abwickelvorrichtung 6 aufweist. Die Kabeltrommel 5 ist auf einer feststehenden Achse 7 drehgelagert. Das Ladekabel 4 weist einenends respektive an seinem freien Ende einen Ladestecker 8 auf. Der Ladestecker 8 korrespondiert mit einer nicht zeichnerisch dargestellten Ladebuchse des Kraftfahrzeugs 1. Anderenends ist das Ladekabel 4 an der Kabeltrommel 5 fest angeschlagen und über eine an sich bekannte und demgemäß hier lediglich äußerst schematisch dargestellte Schleifring-Bürsten-Anordnung 9 mit einem an der feststehenden Achse 7 positionierten Elektroanschluss (nicht zeichnerisch dargestellt) elektrisch verbunden. Hierbei sind die Schleifringe bevorzugt an der feststehenden Achse 7 angeordnet, wogegen die Bürsten als Gegenstelle zu den Schleifringen mittel- oder unmittelbar an der auf der Achse 7 drehgelagerten Kabeltrommel 5 angeordnet sind. Der elektrische Strom wird insoweit über die Schleifring-Bürsten-Anordnung 9 von der feststehenden Achse 7 über die Bürsten der drehgelagerten Kabeltrommel 5 zum Ladekabel 4 übertragen.The said charging station 2 includes a cable wrap system 3 which is an electric charging cable 4 , one with the charging cable 4 wound cable drum 5 and a motorized unwinder 6 having. The cable drum 5 is on a fixed axis 7 rotatably mounted. The charging cable 4 has a charging plug at one end or at its free end 8th on. The charging plug 8th corresponds to a charging socket of the motor vehicle, not shown in the drawing 1 , At the other end is the charging cable 4 on the cable drum 5 firmly struck and over a known per se and accordingly only extremely schematically shown slip ring brush arrangement 9 with one on the fixed axis 7 positioned electrical connection (not shown in the drawing) electrically connected. The slip rings are preferred on the fixed axis 7 arranged, whereas the brushes as a counterpart to the slip rings directly or indirectly on the on the axis 7 pivoted cable drum 5 are arranged. The electrical current is so far via the slip ring brush arrangement 9 from the fixed axis 7 over the brushes of the pivoted cable drum 5 to the charging cable 4 transfer.

Die Abwickelvorrichtung 6 weist zum Drehantrieb der Kabeltrommel 5 einen Motor 10, bevorzugt einen Elektromotor auf. Der Motor 10 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel über die Motorwelle 11 desselben und ein mit derselben drehfest verbundenes Antriebsrad 12 mit der Kabeltrommel 5 wirkverbunden. Das Antriebsrad 12 ist vorliegend als Reibrad ausgebildet, welches die Kabeltrommel 5 an ihrem Außenumfang reibschlüssig kontaktiert. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese konkrete Ausgestaltung sondern erfasst jedwede an sich bekannte Kraftübertragung vom Motor 10 auf die Kabeltrommel 5. So kann das Antriebsrad 12 beispielsweise auch als Ritzel ausgebildet sein, welches im Eingriff mit einem Zahnkranz der Kabeltrommel 5 steht (nicht zeichnerisch dargestellt).The unwinder 6 points to the rotary drive of the cable drum 5 an engine 10 , preferably an electric motor. The motor 10 is according to this embodiment via the motor shaft 11 the same and a drive wheel rotatably connected to the same 12 with the cable drum 5 operatively connected. The drive wheel 12 is designed as a friction wheel, which is the cable drum 5 frictionally contacted on its outer circumference. However, the invention is not limited to this specific embodiment, but rather captures any power transmission from the engine that is known per se 10 on the cable drum 5 , So the drive wheel 12 For example, it can also be designed as a pinion, which meshes with a ring gear of the cable drum 5 stands (not shown in the drawing).

1 zeigt das Kabelwickelsystem 3 in einem Zustand zu Beginn des Abwickelns bzw. Abzugs des Ladekabels 4 von einer Kabeltrommel 5, um in der Folge den Ladestecker 8 in die Ladebuchse des Kraftfahrzeugs 1 einführen zu können. Hierzu greift ein Nutzer 13 bevorzugt das Ladekabel 4 am zugeordneten Ladestecker 8 und bringt so eine Handzugkraft „Hzk“ auf das Ladekabel 4 des Kabelwickelsystems 3 in Abwickelrichtung 14 auf. 1 shows the cable winding system 3 in a state at the start of unwinding or pulling off the charging cable 4 from a cable drum 5 to the charging plug 8th into the charging socket of the motor vehicle 1 to be able to introduce. A user accesses this 13 prefers the charging cable 4 on the assigned charging plug 8th and brings a hand pull "HCC" on the charging cable 4 of the cable winding system 3 in the unwinding direction 14 on.

Vorteilhaft ist die Abwickelvorrichtung 6 dazu eingerichtet ist, unter Zuhilfenahme einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit 15 sensorgesteuert den vom Nutzer 13 bewirkten manuellen Kabelabzug von der Kabeltrommel 5 mittels des Motors 10 derart über den gesamten Abzugs- bzw. Abwickelvorgang zu unterstützen, dass der Motor 10 in Abwickelrichtung 14 der Kabeltrommel 5 in Abhängigkeit der auf das Ladekabel 4 aufgebrachten Handzugkraft „Hzk“ ein Differenzdrehmoment erzeugend geregelt ist/wird. The unwinding device is advantageous 6 is set up with the help of an electronic control unit 15 sensor controlled by the user 13 caused manual cable withdrawal from the cable drum 5 by means of the engine 10 to support the entire pull-off or unwinding process in such a way that the motor 10 in the unwinding direction 14 the cable drum 5 depending on the charging cable 4 applied hand traction "HCC" is / is regulated generating a differential torque.

Der Ablauf der Regelung des Abzugs bzw. Abwickelns des Ladekabels 4 erfolgt derart, dass die Kraft, die der Nutzer 13 aufbringt (Handzugkraft „Hzk“) und die ein Drehmoment an der Kabeltrommel 5 erzeugt, sensiert wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist dazu die Motorwelle 11 als Momentenmesswelle 16 ausgebildet, welcher zumindest ein nicht zeichnerisch dargestellter Sensor, insbesondere Drehmoment- und/oder Winkelsensor, zugeordnet ist. Der besagte Sensor generiert Messsignale 17, die wiederum der elektronischen Steuer- und Regeleinheit 15 zur Verfügung gestellt werden. In Auswertung besagter Messsignale 17 generiert die elektronische Steuer- und Regeleinheit 15 Steuersignale 18 für den Motor 10, vorliegend Elektromotor, welcher demnach gemäß diesem Ausführungsbeispiel bevorzugt stromgeregelt ist.The process of regulating the withdrawal or unwinding of the charging cable 4 is done in such a way that the force that the user 13 applies (hand pull "HCC" ) and the torque on the cable drum 5 generated, sensed. According to this exemplary embodiment, the motor shaft is used for this 11 as a torque measuring shaft 16 formed, which is assigned at least one sensor, not shown in the drawing, in particular torque and / or angle sensor. The said sensor generates measurement signals 17 which in turn is the electronic control unit 15 to provide. In evaluation of said measurement signals 17 generates the electronic control unit 15 control signals 18 for the engine 10 , in the present case electric motor, which is therefore preferably current-controlled according to this exemplary embodiment.

Bei besagtem Drehmomentsensor handelt es sich beispielsweise um einen Torsionsstab an der Motorwelle 11, einen Dehnmessstreifen oder auch um Piezoelemente an der nicht zeichnerisch dargestellten Aufhängung des Motors 10. Alternativ kann die aus der Handzugkraft „Hzk“ resultierende Winkelgeschwindigkeit „ω“ der Kabeltrommel 5 (Winkelsensor) und/oder des Motors 10 berechnet werden. Der Winkelsensor kann als relativer Sensor (kein Absolutwertgeber), z.B. optisch über eine Lochscheibe, ausgeführt sein, wobei sich der Absolutwert regelmäßig über Endlagenschalter neu synchronisiert (nicht zeichnerisch dargestellt).Said torque sensor is, for example, a torsion bar on the motor shaft 11 , a strain gauge or around piezo elements on the engine mounting, not shown in the drawing 10 , Alternatively, it can be done by hand "HCC" resulting angular velocity "Ω" the cable drum 5 (Angle sensor) and / or the motor 10 be calculated. The angle sensor can be designed as a relative sensor (not an absolute encoder), for example optically via a perforated disc, the absolute value regularly being re-synchronized via limit switches (not shown in the drawing).

Im Folgenden wird das Regelverfahren für das Abwickeln bzw. Abziehen des Ladekabels 4 von der Kabeltrommel 5 beschrieben. Ausgehend von einem zumindest teilweise, bevorzugt jedoch vollständig auf der Kabeltrommel 5 aufgewickelten Ladekabel 4 muss, im Falle der Nutzer 13 zieht an demselben, zunächst die Trägheit und Reibung von Kabeltrommel 5 und Motor 10 überwunden werden. Überschreitet die Handzugkraft „Hzk“ einen Abroll-Schwellwert der Kabeltrommel 5, der sich insbesondere aus der besagten Trägheit und Reibung von Kabeltrommel 5 und Motor 10 ergibt, wird die Regelung und somit die Unterstützung des Abwickelns aktiv und regelt die Differenz zwischen besagtem Abroll-Schwellwert und der aktuellen Handzugkraft „Hzk“ mittels des Motors 10 im Idealfall zu Null aus, wodurch die aufgebrachte Handzugkraft „Hzk“ im besagten Idealfall gleich dem Abroll-Schwellwert ist. Eine geringe Handzugkraft „Hzk“ muss der Nutzer 13 immer noch aufbringen und kann darüber auch die Geschwindigkeit der Kabeltrommel 5 einstellen. Bevorzugt ist die Unterstützung nach oben mit einer maximalen Abwickel- bzw. Abziehgeschwindigkeit begrenzt.The following is the control procedure for unwinding or unplugging the charging cable 4 from the cable drum 5 described. Starting from an at least partially, but preferably completely on the cable drum 5 wound charging cable 4 must, in the case of users 13 pulls on it, first the inertia and friction of the cable drum 5 and engine 10 be overcome. Exceeds the hand pull "HCC" a rolling threshold of the cable drum 5 , which results in particular from the said inertia and friction of the cable drum 5 and engine 10 results, the regulation and thus the support of the unwinding becomes active and regulates the difference between said unwinding threshold value and the current hand force "HCC" by means of the engine 10 ideally off to zero, reducing the hand pulling force applied "HCC" in the said ideal case is equal to the roll-off threshold. A low hand pull "HCC" the user must 13 still apply and can also increase the speed of the cable drum 5 to adjust. The upper support is preferably limited to a maximum unwinding or pulling speed.

Wird der Abroll-Schwellwert der Kabeltrommel 5 von der Handzugkraft „Hzk“ unterschritten, wird die Unterstützung verringert. Bleibt die Handzugkraft „Hzk“ komplett aus, wird die Unterstützung deaktiviert. Wird die volle Abwicklung des Ladekabels 4 von der Steuer- und Regeleinheit 15 erkannt, stoppt die weitere Abwicklung, indem der Motor 10 deaktiviert wird.Is the unwinding threshold of the cable drum 5 from the hand pull "HCC" the support is reduced. The hand pull remains "HCC" support is deactivated completely. Will the full handling of the charging cable 4 from the control unit 15 detected, further processing stops by the motor 10 is deactivated.

Die Erkennung der vollen Abwicklung des Ladekabels 4 kann geschehen über:

  • - Endlagenschalter;
  • - Sensierung über den/einen Drehmomentsensor, da bei vollständiger Abwicklung eine Handzugkraft „Hzk“ zu keinem Drehmoment der Kabeltrommel 5 führen würde, so dass die Unterstützung deaktiviert wird;
  • - Die Abwicklung des Ladekabels 4 bzw. die Abrollung der Kabeltrommel 5 stoppt ebenfalls (eventuell mit einem kleinen Nachlauf), wenn der Ladestecker 8 ins Fahrzeug 1 gesteckt und eine Fahrzeugkommunikation erkannt wurde;
  • - Winkelsensorik und einem Kabelmodell in der Steuerungssoftware (Mitzählen des aktuellen Abrollstandes).
Detection of the full development of the charging cable 4 can be done via:
  • - limit switch;
  • - Sensing via the / a torque sensor, because with complete handling a hand pull "HCC" no torque of the cable drum 5 would result in disabling support;
  • - The handling of the charging cable 4 or the unwinding of the cable drum 5 also stops (possibly with a small overrun) when the charging plug 8th into the vehicle 1 inserted and vehicle communication was recognized;
  • - Angle sensors and a cable model in the control software (counting the current roll position).

Das Kabelwickelsystem 3 weist ferner eine Aufwickelvorrichtung 19 auf. Die Bestandteile der Aufwickelvorrichtung 19 ergeben sich durch die oben beschriebenen Bestandteile der Abwickelvorrichtung 6. Insoweit wird zum Aufwickeln eines abgewickelten Ladekabels 4 auf die Kabeltrommel 5 der Motor 10 lediglich in seiner Drehrichtung (Aufwickelrichtung 20) umgesteuert (vgl. 2).The cable winding system 3 also has a winder 19 on. The components of the rewinder 19 result from the components of the unwinder described above 6 , In this respect, is used to wind up a unwound charging cable 4 on the cable drum 5 the motor 10 only in its direction of rotation (winding direction 20 ) reversed (cf. 2 ).

Zum Aktivieren des Aufwickelns sind die nachfolgend beschriebenen Startvarianten vorgesehen:

  • - Das Trennen des Ladesteckers 8 vom Fahrzeug 1 wird sensorisch erkannt und aktiviert das Aufwickeln;
  • - nach einer definierten Zeit nach dem Abwickeln und Nicht-Verbinden des Ladekabels 4 mit dem Fahrzeug 1 wird das Aufwickeln aktiviert;
  • - Der Nutzer 13 betätigt ein nicht zeichnerisch dargestelltes Betätigungsorgan an der Ladestation 2 oder am Ladestecker 8 oder gibt einen anderweitigen direkten Nutzer-Startbefehl (z.B. Sprachbefehl, Geste o.ä.).
The start variants described below are provided to activate winding:
  • - Disconnecting the charging plug 8th from the vehicle 1 is sensed and activates the winding;
  • - after a defined time after unwinding and not connecting the charging cable 4 with the vehicle 1 the winding is activated;
  • - The user 13 actuates an actuator not shown in the drawing at the charging station 2 or on the charging plug 8th or gives another direct user start command (e.g. voice command, gesture, etc.).

Zur Regelung des Aufwickelns sind zwei Schwellwerte vorgesehen. Zum einen ein Aufroll-Schwellwert und zum anderen ein Einklemmschutz-Schwellwert. Die Funktionsweise sowie Regelung des Aufwickelns ist dabei wie folgt:Two threshold values are provided for regulating the winding. On the one hand a roll-up threshold value and on the other hand a pinch protection threshold value. The operation and control of the winding is as follows:

Der Nutzer 13 hält das Ladekabel 4 bzw. den Ladestecker 8 desselben in der Hand. Der Motor 10 erhöht von Null an langsam das Unterstützungsmoment.The user 13 holds the charging cable 4 or the charging plug 8th the same in hand. The motor 10 slowly increases the support torque from zero.

Szenario 1:Scenario 1:

Der Nutzer 13 zieht kaum am Ladekabel 4. Die Geschwindigkeit erhöht sich infolge der Drehmomenterhöhung des Motors 10 bis die maximale Geschwindigkeit bzw. Drehzahl der Kabeltrommel 5 erreicht wird. Bei Erreichen dieses Punktes wird das Motordrehmoment begrenzt und nicht weiter erhöht. Die elektronische Steuer- und Regeleinheit 15 regelt hierbei immer nur das Drehmoment, die Drehzahl wirkt begrenzend.The user 13 hardly pulls on the charging cable 4 , The speed increases due to the increase in torque of the motor 10 until the maximum speed or speed of the cable drum 5 is achieved. When this point is reached, the engine torque is limited and not increased further. The electronic control and regulation unit 15 regulates only the torque, the speed has a limiting effect.

Zieht der Nutzer 13 leicht am Ladekabel 4, regelt der Motor 10 dies aus. Überschreitet die Handzugkraft „Hzk“ den Aufroll-Schwellwert (Nutzer 13 zieht stärker am Ladekabel 4), wird das Sollmoment des Motors 10 eingefroren und die Geschwindigkeit sinkt infolge der Bremsung durch den Nutzer 13. Bleibt die Handzugkraft „Hzk“ bei annähernd gleichbleibender Geschwindigkeit eine definierte Zeit über dem Aufroll-Schwellwert bestehen, wird das Motordrehmoment soweit reduziert, bis die Handzugkraft „Hzk“ dem Aufroll-Schwellwert entspricht, um den Nutzer 13 nicht die ganze Zeit bremsen zu lassen und in der Folge auch den Motor 10 zu schonen. Die Geschwindigkeit wird sich wahrscheinlich noch etwas verringern. Entlastet der Nutzer 13 nun stark das Ladekabel 4 (Handzugkraft „Hzk“ deutlich unter dem Aufroll-Schwellwert bzw. hohe Änderung), wird das Motordrehmoment wieder aufgeregelt/erhöht bis zur maximalen Geschwindigkeit. Vorteilhaft ist ermöglicht, dass der Nutzer 13 durch Bremsen die Geschwindigkeit reduzieren kann. Indem der Nutzer 13 beispielsweise den Ladestecker 8 nur leicht mitführt, kann das System mit Höchstgeschwindigkeit und ohne Belastung arbeiten.The user pulls 13 easy on the charging cable 4 , regulates the engine 10 this out. Exceeds the hand pull "HCC" the roll-up threshold (user 13 pulls harder on the charging cable 4 ), the target torque of the motor 10 frozen and the speed drops due to braking by the user 13 , The hand pull remains "HCC" If the speed remains approximately the same for a defined time above the roll-up threshold value, the engine torque is reduced until the hand pull "HCC" corresponds to the roll-up threshold to the user 13 not to let the brakes all the time and consequently also the engine 10 to protect. The speed will probably slow down a bit. Relieves the user 13 now strong the charging cable 4 (Manual traction "HCC" significantly below the roll-up threshold or high change), the engine torque is re-adjusted / increased up to the maximum speed. It is advantageous that the user 13 can reduce the speed by braking. By the user 13 for example the charging plug 8th only lightly carried, the system can work at top speed and without stress.

Szenario 2:Scenario 2:

Der Nutzer 13 hält das Ladekabel 4 fest in der Hand. Die elektronische Steuer- und Regeleinheit 15 registriert beim Anfahren eine Überschreitung der Handzugkraft „Hzk“ über den Aufroll-Schwellwert und friert das Motor-Sollmoment auf den Aufroll-Schwellwert ein. Die Aufwicklung des Ladekabels 4 kann erst starten, wenn der Nutzer 13 das Ladekabel 4 entlastet (Handzugkraft „Hzk“ unter dem Aufroll-Schwellwert) und so eine Geschwindigkeitsänderung zulässt. Es greift dann Szenario 1.The user 13 holds the charging cable 4 firmly in hand. The electronic control and regulation unit 15 registers that the pulling force is exceeded when moving off "HCC" above the roll-up threshold and freezes the target engine torque to the roll-up threshold. The winding of the charging cable 4 can only start when the user 13 the charging cable 4 relieved (hand pull "HCC" below the roll-up threshold) and thus allows a change in speed. Then scenario applies 1 ,

Bleibt die Handzugkraft „Hzk“ im Stillstand über dem Aufroll-Schwellwert bestehen (Nutzer 13 hält das Ladekabel 4 fest), wird das Drehmoment nach einer definierten Zeit kontinuierlich erhöht, bis sich entweder die Kabeltrommel 5 dreht (Wechsel zu Szenario 1) oder die Handzugkraft „Hzk“ den Einklemmschutz-Schwellwert erreicht (Wechsel zu dem nachfolgend beschriebenen Szenario 3).The hand pull remains "HCC" exist at a standstill above the roll-up threshold (user 13 holds the charging cable 4 fixed), the torque is continuously increased after a defined time until either the cable drum 5 turns (change to scenario 1 ) or the hand pull "HCC" reaches the anti-trap threshold (change to the scenario described below 3 ).

Szenario 3:Scenario 3:

Während des Aufwickelns kommt es beispielsweise zu einer Verklemmung, Schlaufe im Ladekabel 4, Kollision des Ladesteckers 8 o.ä. Die gemessene Handzugkraft „Hzk“ wird plötzlich sehr groß und überschreitet den Einklemmschutz-Schwellwert. Die elektronische Steuer- und Regeleinheit 15 schaltet den Motor 10 sofort in den Rücklauf und rollt das Ladekabel 4 wieder ab bis die Handzugkraft „Hzk“ den Aufroll-Schwellwert unterschreitet (Ladekabel 4 entlastet). Nach einer kurzen vordefinierten Wartezeit wird ein neuer Aufwickel-Versuch gestartet. Nach einer definierten Anzahl erfolgloser Versuche wird das Ladekabel 4 entlastet und das System geht in einen Fehlermodus. Würde der Nutzer 13 während des Rücklaufs das Ladekabel 4 eine definierte Zeitdauer oder Wegstrecke nicht entlasten, würde das als Abwickelbefehl gewertet werden und die Abwickelregelung greifen.During winding, for example, there is a jam, loop in the charging cable 4 , Collision of the charging plug 8th etc. The measured hand pull "HCC" suddenly becomes very large and exceeds the anti-trap threshold. The electronic control and regulation unit 15 switches the engine 10 immediately in the return and rolls the charging cable 4 again until the hand pull "HCC" falls below the roll-up threshold (charging cable 4 relieved). After a short predefined waiting time, a new winding attempt is started. After a defined number of unsuccessful attempts, the charging cable 4 relieved and the system goes into a failure mode. Would the user 13 the charging cable during the return 4 would not relieve a defined period of time or distance, this would be regarded as an unwind command and the unwind regulation would take effect.

Das System stoppt automatisch, wenn eine Parkposition des Ladesteckers 8 durch entsprechende Sensorik erkannt wurde. Die Sensorik kann aus einem mechanischen Schalter, einer optischen Lichtschranke, einem induktiven Sensor o.ä. bestehen. Alternativ kann ein Endlagenschalter an der Kabeltrommel 5 angebracht sein.The system stops automatically when the charging connector is parked 8th was recognized by appropriate sensors. The sensor system can consist of a mechanical switch, an optical light barrier, an inductive sensor or similar. consist. Alternatively, a limit switch on the cable drum 5 to be appropriate.

Das vorstehende Ausführungsbeispiel stellt auf eine Aufwickelvorrichtung 19 ab, die einen Motor 10, beispielgebend Elektromotor, als Drehantrieb aufweist, wobei vorliegend besagter Motor 10 durch den Motor 10 der Abwickelvorrichtung 6 bereitgestellt ist/wird. Selbstverständlich kann es auch angezeigt sein und ist demgemäß durch die Erfindung mit erfasst, dass die Aufwickelvorrichtung 19 durch eine in Aufwickelrichtung 20 der Kabeltrommel 5 vorgespannte an sich bekannte Wickelfeder gebildet ist, welche eine motorbetriebene Aufwickelvorrichtung 19 ersetzt (nicht zeichnerisch dargestellt).The above embodiment is based on a winder 19 off the one engine 10 , for example an electric motor, as a rotary drive, said motor in the present case 10 by the engine 10 the unwinder 6 is / is provided. Of course, it can also be indicated and is accordingly also covered by the invention that the winding device 19 through one in the winding direction 20 the cable drum 5 biased winding spring is formed, which is a motor-driven winding device 19 replaced (not shown in the drawing).

Die 3 und 4 zeigen ein Kabelwickelsystem 3', welches sich zum vorstehend beschriebenen Kabelwickelsystem 3 lediglich in der Anbindung des Ladekabels 4 an den an der feststehenden Achse 7 positionierten, nicht zeichnerisch dargestellten Elektroanschluss unterscheidet. Insoweit zeigen die 3 und 4 ein Ladekabel 4, welches anderenends an der feststehenden Achse 7 fest angeschlagen und mit dem an der feststehenden Achse 7 positionierten Elektroanschluss (nicht zeichnerisch dargestellt) elektrisch verbunden ist. Eine vorbestimmte Anzahl von ersten Windungen 21 eines ersten Kabelabschnitts 22 des Ladekabels 4 ist im Inneren der Kabeltrommel 5 angeordnet sowie nach Art einer Wickelfeder radial gegen eine Innenmantelfläche 23 der Kabeltrommel 5 vorgespannt ausgebildet. Die besagte Vorspannung kann aus der Eigensteifigkeit des Ladekabels 5 resultieren oder durch ein zugeordnetes Vorspannelement, beispielsweise ein nicht zeichnerisch dargestelltes Federelement nach Art einer Wickelfeder, gebildet sein. An den ersten Kabelabschnitt 22 schließt sich zum Ladestecker 8 hin ein zweiter Kabelabschnitt 24 an. Der zweite Kabelabschnitt 24 ist durch eine Öffnung 25 in der Kabeltrommel 5 hindurchgeführt und im Bereich besagter Öffnung 25 an der Kabeltrommel 5 fest angeschlagen. Der zweite Kabelabschnitt 24 ist in zweiten Windungen 26 auf einer Außenmantelfläche 27 der Kabeltrommel 5 angeordnet oder anordbar.The 3 and 4 show a cable winding system 3 ' which becomes the above described cable winding system 3 only in the connection of the charging cable 4 on the fixed axis 7 positioned electrical connection, not shown in the drawing. So far they show 3 and 4 a charging cable 4 which other end on the fixed axis 7 firmly struck and with the on the fixed axis 7 positioned electrical connection (not shown in the drawing) is electrically connected. A predetermined number of first turns 21 a first cable section 22 of the charging cable 4 is inside the cable drum 5 arranged and radially against an inner circumferential surface in the manner of a clock spring 23 the cable drum 5 pre-stressed. Said bias can be due to the inherent rigidity of the charging cable 5 result or be formed by an associated biasing element, for example a spring element, not shown in the drawing, in the manner of a coil spring. At the first section of cable 22 closes to the charging plug 8th towards a second section of cable 24 on. The second section of cable 24 is through an opening 25 in the cable drum 5 passed and in the area of said opening 25 on the cable drum 5 firmly struck. The second section of cable 24 is in second turns 26 on an outer surface 27 the cable drum 5 arranged or arrangable.

3 zeigt insoweit ein Ladekabel 4 in einem Zustand zu Beginn des Abwickelns bzw. Abzugs desselben von der Kabeltrommel 5, wobei der zweite Kabelabschnitt 24 in zweiten Windungen 24 weitestgehend vollständig auf der Außenmantelfläche 27 der Kabeltrommel 5 aufgewickelt ist. Die ersten Windungen 21 des ersten Kabelabschnitts 22 sind gegen die Innenmantelfläche 23 der Kabeltrommel 5 vorgespannt, wobei sich zumindest ein Teil der ersten Windungen 21 zumindest abschnittsweise an die besagte Innenmantelfläche 23 anschmiegt. 3 shows a charging cable 4 in a state at the start of unwinding or withdrawing the same from the cable drum 5 , the second cable section 24 in second turns 24 largely completely on the outer surface 27 the cable drum 5 is wound up. The first turns 21 of the first section of cable 22 are against the inner surface 23 the cable drum 5 biased, with at least part of the first turns 21 at least in sections to said inner surface 23 snugly.

4 zeigt demgegenüber das Ladekabel 4 im abgewickelten Zustand. Es ist ersichtlich, dass der erste Kabelabschnitt 22 während des Abwickelns bzw. Abziehens des Ladekabels 4 entgegen seiner Vorspannung nunmehr in Richtung der feststehenden Achse 7 überführt ist/wird. Wird das Ladekabel 4 aufgewickelt, nimmt der erste Kabelabschnitt 22 seine ursprüngliche Position gemäß 3 ein. 4 on the other hand shows the charging cable 4 in the unwound state. It can be seen that the first section of cable 22 while unwinding or unplugging the charging cable 4 against its bias now in the direction of the fixed axis 7 is / will be transferred. Will the charging cable 4 wound up, takes the first section of cable 22 according to its original position 3 on.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kraftfahrzeugmotor vehicle
22
Ladestationcharging station
33
KabelwickelsystemCable winding system
3'3 '
KabelwickelsystemCable winding system
44
Ladekabelcharge cable
55
Kabeltrommelcable drum
66
Abwickelvorrichtungunwinding
77
Achseaxis
88th
Ladesteckercharging plug
99
Schleifring-Bürsten-AnordnungSlip ring brush assembly
1010
Motorengine
1111
Motorwellemotor shaft
1212
Antriebsraddrive wheel
1313
Nutzeruser
1414
Abwickelrichtungunwinding
1515
Steuer- und RegeleinheitControl and regulation unit
1616
MomentenmesswelleMoment measurement shaft
1717
Messsignalemeasuring signals
1818
Steuersignalecontrol signals
1919
Aufwickelvorrichtungrewinder
2020
Aufwickelrichtungwinding
2121
erste Windungenfirst turns
2222
erster Kabelabschnittfirst cable section
2323
InnenmantelflächeInner surface area
2424
zweiter Kabelabschnittsecond section of cable
2525
Öffnungopening
2626
zweite Windungensecond turns
2727
AußenmantelflächeOuter casing surface
„Hzk“"HCC"
Handzugkrafthand pulling force
„ω“"Ω"
Winkelgeschwindigkeitangular velocity

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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  • DE 102011017570 A1 [0004]DE 102011017570 A1 [0004]
  • DE 102011051052 A1 [0006]DE 102011051052 A1 [0006]

Claims (10)

Kabelwickelsystem (3, 3'), mit einem elektrischen Ladekabel (4), welches einenends zumindest einen Ladestecker (8) aufweist, mit einer mit dem Ladekabel (4) bewickelten oder bewickelbaren Kabeltrommel (5), die auf einer feststehenden Achse (7) drehgelagert ist, und mit einer motorbetriebenen Abwickelvorrichtung (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Abwickelvorrichtung (6) dazu eingerichtet ist, unter Zuhilfenahme einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit (15) sensorgesteuert einen manuellen Kabelabzug von der Kabeltrommel (5) mittels zumindest eines Motors (10) derart über den gesamten Abzugsvorgang zu unterstützen, dass der zumindest eine Motor (10) in Abwickelrichtung (14) der Kabeltrommel (5) in Abhängigkeit einer auf das Ladekabel (4) aufgebrachten Handzugkraft „Hzk“ ein Differenzdrehmoment erzeugend geregelt ist.Cable winding system (3, 3 '), with an electric charging cable (4), which has at least one charging plug (8) at one end, with a cable drum (5) which is wound or can be wound with the charging cable (4) and which is on a fixed axis (7) is rotatably mounted, and with a motor-driven unwinding device (6), characterized in that the unwinding device (6) is set up, with the aid of an electronic control and regulating unit (15), sensor-controlled to manually pull the cable from the cable drum (5) by means of at least one motor (10) to support the entire pull-off process in such a way that the at least one motor (10) is regulated in the unwinding direction (14) of the cable drum (5) as a function of a hand pulling force “Hzk” applied to the charging cable (4), generating a differential torque. Kabelwickelsystem (3, 3') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Motor (10) derart geregelt ist, dass die Differenz zwischen einem Abroll-Schwellwert der Kabeltrommel (5) und der Handzugkraft „Hzk“ minimiert oder Null ist.Cable winding system (3, 3 ') after Claim 1 , characterized in that the at least one motor (10) is regulated in such a way that the difference between a roll-off threshold value of the cable drum (5) and the hand pulling force “Hzk” is minimized or zero. Kabelwickelsystem (3, 3') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das Ladekabel (4) anderenends an der Kabeltrommel (5) fest angeschlagen und über eine Schleifring-Bürsten-Anordnung (9) mit einem an der feststehenden Achse (7) positionierten Elektroanschluss elektrisch verbunden ist, oder dass - das Ladekabel (4) anderenends an der feststehenden Achse (7) fest angeschlagen und mit einem an der feststehenden Achse (7) positionierten Elektroanschluss elektrisch verbunden ist, wobei eine vorbestimmte Anzahl von ersten Windungen (21) eines ersten Kabelabschnitts (22) des Ladekabels (4) im Inneren der Kabeltrommel (5) angeordnet sowie radial gegen eine Innenmantelfläche (23) der Kabeltrommel (5) vorgespannt ist, wobei sich an den ersten Kabelabschnitt (22) zum Ladestecker (8) hin ein zweiter Kabelabschnitt (24) anschließt, der durch eine Öffnung (25) in der Kabeltrommel (5) hindurchgeführt und im Bereich besagter Öffnung (25) an der Kabeltrommel (5) fest angeschlagen ist, und wobei der zweite Kabelabschnitt (24) in zweiten Windungen (26) auf einer Außenmantelfläche (27) der Kabeltrommel (5) angeordnet oder anordbar ist.Cable winding system (3, 3 ') according to one of the preceding claims, characterized in that - the charging cable (4) at the other end is firmly attached to the cable drum (5) and via a slip ring brush arrangement (9) with a fixed axis ( 7) positioned electrical connection, or that - the charging cable (4) at the other end is firmly attached to the fixed axis (7) and electrically connected to an electrical connection positioned on the fixed axis (7), a predetermined number of first turns ( 21) of a first cable section (22) of the charging cable (4) is arranged inside the cable drum (5) and is biased radially against an inner circumferential surface (23) of the cable drum (5), the first cable section (22) leading to the charging plug (8 ) connects to a second cable section (24) which passes through an opening (25) in the cable drum (5) and in the area of said opening (25) on the cable drum (5) is firmly attached, and the second cable section (24) is arranged or can be arranged in second turns (26) on an outer circumferential surface (27) of the cable drum (5). Kabelwickelsystem (3, 3') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabelwickelsystem (3, 3') eine Aufwickelvorrichtung (19) aufweist, welche zumindest einen in Aufwickelrichtung (20) der Kabeltrommel (5) betreibbaren Motor (10) oder eine in Aufwickelrichtung (20) der Kabeltrommel (5) vorgespannte Wickelfeder aufweist.Cable winding system (3, 3 ') according to one of the preceding claims, characterized in that the cable winding system (3, 3') has a winding device (19) which has at least one motor (10) which can be operated in the winding direction (20) of the cable drum (5). or has a coil spring biased in the winding direction (20) of the cable drum (5). Verfahren zum Betreiben eines Kabelwickelsystems (3, 3'), welches eine mit einem Ladekabel (4) mit zumindest einem Ladestecker (8) bewickelte oder bewickelbare Kabeltrommel (5), die auf einer feststehenden Achse (7) drehgelagert ist, sowie eine motorbetriebene Abwickelvorrichtung (6) und eine Aufwickelvorrichtung (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwickelvorrichtung (6) dazu eingerichtet ist, unter Zuhilfenahme einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit (15) sensorgesteuert einen manuellen Kabelabzug von der Kabeltrommel (5) mittels zumindest eines Motors (10) derart über dem gesamten Kabelabzug zu unterstützen, dass ausgehend von einem zumindest teilweise auf der Kabeltrommel (5) aufgewickelten Ladekabel (4) bei manuellem Abzug des Ladekabels (4) von der Kabeltrommel (5) und Überschreiten eines Abroll-Schwellwertes der Kabeltrommel (5) in Abhängigkeit einer auf das Ladekabel (4) aufgebrachten Handzugkraft „Hzk“ der zumindest eine Motor (10) zur Unterstützung des manuellen Kabelabzugs in Abwickelrichtung (14) aktiviert und ein Differenzdrehmoment erzeugend geregelt wird.Method for operating a cable winding system (3, 3 '), which has a cable drum (5) which is wound or can be wound with a charging cable (4) with at least one charging plug (8) and which is rotatably mounted on a fixed shaft (7), and a motor-driven unwinder (6) and a take-up device (19), characterized in that the take-off device (6) is set up, with the aid of an electronic control and regulating unit (15), sensor-controlled to manually remove the cable from the cable drum (5) by means of at least one motor ( 10) in such a way that it supports the entire cable take-off in such a way that, starting from a charging cable (4) that is at least partially wound on the cable drum (5) when the charging cable (4) is manually pulled off the cable drum (5) and a roll-off threshold value of the cable drum () is exceeded 5) depending on a hand pulling force “Hzk” applied to the charging cable (4), the at least one motor (10) for support of the manual cable pull in the unwinding direction (14) is activated and a differential torque is regulated. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Motor (10) derart geregelt wird, dass die Differenz zwischen dem Abroll-Schwellwert der Kabeltrommel (5) und der Handzugkraft „Hzk“ minimiert oder Null ist.Procedure according to Claim 5 , characterized in that the at least one motor (10) is controlled in such a way that the difference between the unwinding threshold value of the cable drum (5) and the hand pulling force “Hzk” is minimized or zero. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrollgeschwindigkeit der Kabeltrommel (5) über die auf das Ladekabel (4) aufgebrachte Handzugkraft „Hzk“ geregelt wird.Procedure according to Claim 5 or 6 , characterized in that the unwinding speed of the cable drum (5) is regulated via the hand pulling force “Hzk” applied to the charging cable (4). Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Motor (10) derart geregelt wird, dass mangels auf das Ladekabel (4) aufgebrachter Handzugkraft „Hzk“ oder Unterschreiten des Abroll-Schwellwertes der Kabeltrommel (5) der zumindest eine Motor (10) deaktiviert wird.Procedure according to one of the Claims 5 to 7 , characterized in that the at least one motor (10) is controlled in such a way that the at least one motor (10) is deactivated due to the lack of hand-held force “Hzk” applied to the charging cable (4) or the roll drum (5) falling below the roll-off threshold value. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung der Aufwickelvorrichtung (19) und das Starten des Aufwickelvorganges infolge seitens der elektronischen Steuer- und Regeleinheit (15) erkannten Trennens des zumindest einen Ladesteckers (8) von einer Ladebuchse, nach einer definierten Zeit nach Abwickeln des Ladekabels (4) von der Kabeltrommel (5) sowie Nicht-Verbindens des Ladesteckers (8) mit der Ladebuchse und/oder infolge eines individuellen Nutzer-Startbefehls eingeleitet wird.Procedure according to one of the Claims 5 to 8th , characterized in that the activation of the winding device (19) and the starting of the winding process as a result of the electronic control and regulating unit (15) recognizing disconnection of the at least one charging plug (8) from a charging socket after a defined time after unwinding the charging cable ( 4) is initiated by the cable drum (5) and non-connection of the charging plug (8) to the charging socket and / or as a result of an individual user start command. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein in Aufwickelrichtung (20) der Kabeltrommel (5) betreibbarer Motor (10) der Aufwickelvorrichtung (19) in Abhängigkeit einer auf das Ladekabel (4) aufgebrachten Handzugkraft „Hzk“, eines vorgegebenen Aufwickel-Schwellwertes und/oder eines vorgegebenen Einklemmschutz-Schwellwertes geregelt wird.Procedure according to one of the Claims 5 to 9 , characterized in that an in The winding direction (20) of the cable drum (5) operable motor (10) of the winding device (19) is regulated in dependence on a hand pulling force “Hzk” applied to the charging cable (4), a predetermined winding threshold value and / or a predetermined pinch protection threshold value.
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