DE112015005305B4

DE112015005305B4 - Ladekabel für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug sowie Ladesystem mit einem solchen Ladekabel

Info

Publication number: DE112015005305B4
Application number: DE112015005305.0T
Authority: DE
Inventors: Sebastian Goß; Roland Schropp
Original assignee: Leoni Kabel GmbH
Current assignee: Leoni Kabel GmbH
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2035-11-27
Also published as: US20170259676A1; US10493854B2; WO2016083544A1; DE112015005305A5; DE102014224119A1

Abstract

Ladekabel (4) für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug (6), mit einer Ladeleitung (16), die eine Anzahl von Leitern (32) zur Übertragung eines Ladestroms von zumindest 2 A umfasst, mit einem Außenmantel (28), der die Leiter (32) umgibt, und wobei endseitig ein Stecker (10) anbringbar ist, zum Verbinden der Ladeleitung (16) mit einer Stromquelle oder dem Fahrzeug (6), wobei in zumindest einem Anzeigebereich (26) des Außenmantels (28) zur Anzeige eines Betriebszustands ein passives Funktionselement (14) integriert ist, das sich entlang des Ladekabels (4) erstreckt, endseitig eine Einkoppelstelle (20) für Licht (L) aufweist und zur Leitung des Lichts (L) entlang des Ladekabels (4) sowie zur Streuung des Lichts (L) in radialer Richtung (R) ausgebildet ist, wobei der Außenmantel (28) zumindest zwei Teilbereiche aufweist, die jeweils aus dem gleichen Basis-Polymer gefertigt sind, wobei der eine der Teilbereiche transparent ist und als der Anzeigebereich (26) dient und der andere der Teilbereiche nicht-transparent ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ladekabel für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit einer Ladeleitung, die eine Anzahl von Leitern zur Übertragung eines Ladestroms von zumindest 2 A umfasst, mit einem Außenmantel, der die Leiter umgibt, und wobei endseitig ein Stecker anbringbar ist, zum Verbinden der Ladeleitung mit einer Stromquelle oder dem Fahrzeug. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Ladesystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einem solchen Ladekabel.
Ein entsprechendes Ladekabel ist beispielsweise in der DE 10 2011 080 455 A1 beschrieben.
Das Ladekabel dient vorrangig dem Laden eines Energiespeichers an Bord eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, das im Folgenden auch allgemein als Fahrzeug bezeichnet wird und beispielsweise ein PKW oder Fahrrad ist. Hierbei wird mittels des Ladekabels eine Verbindung zur Übertragung elektrischer Energie zwischen einer bezüglich des Fahrzeugs externen Energiequelle und dem Energiespeicher hergestellt. Dabei muss das Ladekabel insbesondere aufgrund der üblicherweise hohen übertragenen Stromstärke und unterschiedlichster Verwendungsumgebungen entsprechenden Sicherheitsvorschriften für die Verwendung durch einen Endnutzer genügen.
In der DE 10 2011 080 455 A1 ist beispielsweise eine Anordnung zur Unterstützung eines Einsteckens eines mit einem Kabel verbundenen Steckers in eine Buchse beschrieben. Hierzu umfasst die Anordnung ein Leuchtmittel, das an oder in dem Stecker angeordnet ist und zur Beleuchtung der Buchse eingerichtet ist.
Ein beleuchtetes Ladekabel für ein Fahrzeug ist weiter in der GB 2 499 570 A beschrieben.
Die US 6,921,286 B1 beschreibt ein beleuchtetes Überbrückungskabel.
Die WO 2005/106899 A1 beschreibt ein Übertragungskabel mit einem optischen Lichtleiter zur Nachverfolgung des Übertragungskabels.
Die US 2011/0028619 A1 beschreibt hydrolitisch stabile Phosphit-Verbindungen für Polymerharze.
Die US 2015/0144375 A1 beschreibt ein Kabel mit einem Außenmantel, welcher aus vernetztem, flammhemmendem TPU (thermoplastische Polyurethan) gefertigt ist.
Die WO 2013/045583 A1 beschreibt einen ummantelten Lichtleiter und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ladekabel anzugeben, dessen Betriebszustand auf möglichst einfache Weise durch einen Endnutzer ermittelbar ist und das insbesondere möglichst einfach herzustellen ist. Desweiteren soll ein Ladesystem mit einem solchen Ladekabel angegeben werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Ladekabel mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Ladesystem mit den Merkmalen gemäß Anspruch 19. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das Ladekabel ist zum Laden eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs geeignet und weist 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. Weiterhin weist das Ladekabel einen Außenmantel auf, der die Leiter umgibt. Endseitig ist am Ladekabel ein Stecker anbringbar, zum Verbinden der Ladeleitung mit einer Stromquelle oder dem Fahrzeug. In zumindest einen Anzeigebereich des Außenmantels ist ein passives Funktionselement integriert, das sich entlang des Ladekabels erstreckt und zur Anzeige eines Betriebszustands dient. Das Funktionselement weist weiterhin endseitig eine Einkoppelstelle für Licht auf und ist zur Leitung des Lichts entlang des Ladekabels sowie zur Streuung des Lichts in radialer Richtung ausgebildet. Insbesondere ist am Ladekabel auch eine Lichtquelle anbringbar, zum Bereitstellen von Licht, sowie eine Lichteinkopplungseinheit, zum Einkoppeln von Licht über die Einkoppel-stelle in das Funktionselement.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass mittels des Funktionselements eine für einen Endnutzer in besonders einfacher Weise wahrzunehmende Anzeige des Betriebszustands ermöglicht ist, wobei der Betriebszustand auf einfachste Weise durch bloßes Betrachten des Ladekabels feststellbar ist. Durch die Integration eines Funktionselements in das Ladekabel ist die Anzeige zudem besonders kompakt. Das sich entlang des Ladekabels erstreckende Funktionselement führt zudem zu einer ästhetisch besonders ansprechenden Gestaltung des Ladekabels. Aufgrund des vom Funktionselement ausgesendeten Lichts ist zudem auch die Sicherheit in der Handhabung und Nutzung des Ladekabels dahingehend verbessert, dass dieses besonders in einer dunklen Umgebung einfacher zu erkennen ist und somit eine mögliche Stolpergefahr reduziert ist.
Die Ladeleitung dient zur Übertragung des Ladestroms und zum Laden eines Energiespeichers, insbesondere eines sogenannten Hochvoltspeichers, und ist entsprechend derart ausgestaltet, dass ein zum Laden eines Energiespeichers eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs 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. Zusätzlich ist es auch möglich, dass die Ladeleitung auch Signal- oder Datenleiter aufweist. Zum Schutz gegen Umwelteinflüsse sind alle Leiter der Ladeleitung vorzugsweise 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.
Zwischen dem Ladeleitungsmantel und dem Außenmantel ist zweckmäßigerweise eine Trennschicht angeordnet, um eine verbesserte Konfektionierbarkeit des Ladekabels zu gewährleisten. Die Trennschicht besteht beispielsweise aus einem Flüssigtrennmittel, z.B. PAT, aus Talkum oder aus einem Stearat. Bevorzugt ist die Trennschicht ein Vlies. In einer ersten Variante ist das Vlies längseinlaufend um die Ladeleitung herumgewickelt. In einer zweiten Variante ist die Ladeleitung mit dem Vlies bandier.
Um die Ladeleitung an das Fahrzeug 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 Fahrzeug eingesteckt. Die Leiter sind zusätzlich von einem Außenmantel umgeben, der insbesondere somit auch die Ladeleitung umgibt. In einem Verfahren 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. Dabei wird insbesondere auch das Funktionselement in den Außenmantel integriert. Somit ist das Funktionselement insbesondere nicht ein Teil der Ladeleitung, sondern erstreckt sich im Gesamtverbund des Ladekabels außerhalb der Ladeleitung.
Das passive Funktionselement ist in den Anzeigebereich des Außenmantels integriert. Dieser Anzeigebereich ist vorzugsweise aus einem transparenten Material hergestellt, so dass Licht, welches vom Funktionselement aus abgestrahlt wird, in die Umgebung des Ladekabels gelangt. Allgemein wird unter transparent insbesondere verstanden, dass das Material, aus welchem die entsprechende Komponente gefertigt ist, für Licht aus dem sichtbaren Spektralbereich durchlässig ist. In einer geeigneten Ausgestaltung ist das Funktionselement vollständig vom Anzeigebereich umgeben und dadurch besonders gut vor Umwelteinflüssen geschützt.
Unter passiv wird insbesondere verstanden, dass das Funktionselement selbst kein Licht erzeugt. Vorzugsweise ist das Funktionselement eine insbesondere durchgängige, optische Faser, das heißt eine Lichtleitfaser. Auf diese Weise ist ein besonders kostengünstiges und einfach zu fertigendes Funktionselement bereitgestellt, das zudem bevorzugt aus einem Kunststoff gefertigt ist und somit beispielsweise eine Polymer-optische Faser, kurz POF ist. In einer geeigneten Ausgestaltung ist die Faser lediglich aus einem einzigen Material gefertigt. In einer geeigneten Variante weist die Faser allerdings einen Kern und ein Cladding aus Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex auf, wobei das Cladding einen geringeren Brechungsindex aufweist als der Kern. Im Falle einer Ausgestaltung ohne Cladding ist das Material des Funktionselements vorzugsweise derart gewählt, dass dessen Brechungsindex größer ist als der Brechungsindex des das Funktionselement umgebenden Materials, d.h. insbesondere des Anzeigebereichs. Auf diese Weise wird eine Lichtleitung entlang des Ladekabels und im Funktionselement aufgrund von Totalreflektion an der Grenzfläche zwischen Funktionselement und dem umliegenden Material ermöglicht. Licht, welches innerhalb des Funktionselements in einem bestimmten Winkel auf diese Grenzschicht trifft, wird dann in Abhängigkeit dieses Winkels entweder ins Innere des Funktionselements zurück reflektiert oder verlässt das Funktionselement in radialer Richtung. Durch geeignete Wahl der beiden Brechungsindizes ist es dann vorteilhaft möglich, das Maß an aus dem Funktionselement ausgekoppelten Lichts je nach Bedarf einzustellen.
Bei der Wahl des Materials für das Funktionselement ist zum Einen zu berücksichtigen, dass dieses zur Leitung von insbesondere sichtbarem Licht geeignet sein soll, also vorzugsweise transparent ist, und zum Anderen in geeigneter Weise mit dem Außenmantel kombinierbar ist. Vorzugsweise sind die Materialien zur Herstellung des Funktionselements und des Außenmantels zudem derart gewählt, dass ein möglichst rückstandsloses Entfernen des Außenmantels vom Funktionselement beim Konfektionieren des Ladekabels bei dessen Herstellung möglich ist. Beispielsweise ist ein Fluorkunststoff zur Ausbildung des Funktionselements besonders geeignet, da dieser besonders gut mit einem Außenmantel aus beispielsweise Polyurethan oder PVC harmoniert.
Im Hinblick auf die Konfektionierbarkeit ist auch von besonderer Bedeutung, dass sich das Funktionselement und der Außenmantel bei der Fertigung des Ladekabels nicht stoffschlüssig miteinander verbinden. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass bei der Fertigung das eine Material beim Auftragen des anderen Materials nicht aufschmilzt und eine Verbindung sowie eine mögliche ungünstige Verdrückung, Blasenbildung oder sogar Zersetzungsreaktion vermieden wird. Bei entsprechend geeigneter Materialwahl ist allerdings auch ein Aufschmelzen zunächst unkritisch. Zudem ist das Funktionselement bevorzugterweise auch biegeflexibel, um bei der Handhabung des Ladekabels den möglicherweise auftretenden mechanischen Belastungen widerstehen zu können. Um insbesondere ein Abtrennen des Außenmantels vom Funktionselement zu vereinfachen ist zweckmäßigerweise das Funktionselement alternativ oder zusätzlich von einem Trennmittel umgeben. Eine geeignete Materialkombination ist beispielsweise ein fluoriertes thermoplastisches Elastomer, kurz FTPE für das Funktionselement mit einem thermoplastischen Elastomer auf Urethanbasis, kurz TPU für den Außenmantel. Prinzipiell sind jedoch auch andere geeignete Kombinationen denkbar.
Desweiteren ist vorteilhafterweise auch das Schrumpfverhalten des Funktionselements und des Außenmantels annähernd gleich, insbesondere um ein zu starkes Einklemmen des Funktionselementes bei der Integration in den Außenmantel zu vermeiden und entsprechend eine Konfektionierung zu erleichtern. Andererseits ist ein gewisses Maß an Nachschrumpfen des Außenmantels bezüglich des Funktionselementes dahingehend vorteilhaft, dass hierdurch eine Klemmwirkung erzielt wird, wodurch insbesondere auch die Gefahr einer Luftporen- oder Luftpolsterbildung an der Grenzschicht zwischen dem Funktionselement und dem Außenmantel reduziert wird. Optimalerweise schrumpft der Außenmantel dazu wenigstens 1,1-mal und höchsten 1,5-mal stärker als das Funktionselement.
Zur Trübung des Anzeigebereichs ist dem Außenmantel im Anzeigebereich vorteilhafterweise ein Zuschlagstoff beigemischt. Durch die Trübung des Anzeigebereichs erfolgt eine besonders homogene Lichtabstrahlung, wodurch ein besonders gefälliger Gesamteindruck entsteht. Weiterhin werden eventuelle Inhomogenitäten innerhalb des Ladekabels durch die Trübung verdeckt und somit die äußere Anmutung weiter verbessert. Beispielsweise ist es möglich, dass bei der Fertigung zwischen dem Funktionselement und dem Außenmantel Lufteinschlüsse entstehen, welche durch die Trübung des Anzeigebereichs nun nicht mehr sichtbar sind. Der Zuschlagstoff erzeugt vorteilhaft zudem im Anzeigebereich Streuzentren oder Störstellen, durch welche die Streuung des Lichts und somit die optische Wirkung des Ladekabels verbessert wird. Der Zuschlagstoff wird also gezielt zur Trübung des Anzeigebereichs eingesetzt und stellt somit quasi einen Trübungsstoff dar.
Der Zuschlagstoff ist vorzugsweise ein Hydrolysestabilisator. Ein solcher vereint insbesondere mehrere Vorteile. So wird einerseits auf einfache Weise eine geeignete Trübung des Anzeigebereichs erzielt, andererseits auch zugleich das Hydrolyseverhalten des Ladekabels verbessert. Geeignete Hydrolysestabilisatoren sind beispielsweise Carbodiimide.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Außenmantel des Ladekabels aus einem thermoplastischen Polyurethan, kurz TPE-U gefertigt. Ein solches Material zeichnet sich durch eine besondere Robustheit bei zugleich einfacher Verarbeitbarkeit aus. Zudem ist TPE-U sowohl in transparenten wie nicht-transparenten Konfigurationen verfügbar, sodass sich dann der Anzeigebereich und der übrige Außenmantel aus dem gleichen Basis-Polymer fertigen lassen und besonders fest miteinander verbunden sind.
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 Fahrzeugs einen hohen Strom übertragen, sind zweckmäßigerweise aus Sicherheitsgründen auch mit einem entsprechenden Flammschutzsystem versehen. Ein solches Flammschutzsystem umfasst beispielsweise das Beimischen zusätzlicher Flammschutzmittel bei der Fertigung des jeweiligen Kabels.
In einer geeigneten Ausgestaltung ist dem Anzeigebereich ein Flammschutzmittel beigemischt, das keine optische Wirkung zeigt. Ein solches Flammschutzmittel eignet sich besonders zur Ausbildung eines Flammschutzsystems für einen transparenten Kunststoff, da hierbei die optischen Eigenschaften gar nicht oder lediglich in geringem Maße beeinflusst werden. Dabei wird unter keine optische Wirkung insbesondere verstanden, dass der Anzeigebereich mit beigemischtem Flammschutzmittel im sichtbaren Spektralbereich eine Absorption von höchstens 10% aufweist. Besonders geeignet ist ein Flammschutzmittel auf Phosphatbasis. Ebenfalls geeignet ist die Verwendung von PVC für den Anzeigebereich und vorzugsweise auch für den Außenmantel, da dieses Material selbst in hinreichender Weise flammbeständig und zudem in einer transparenten Variante verfügbar ist. Das heißt, in einer zweckmäßigen Variante ist folglich das für den Anzeigebereich verwendete Material selbst das Flammschutzmittel. Die Beimischung eines weiteren Stoffes ist dann zur Ausbildung eines geeigneten Flammschutzsystems nicht mehr notwendig.
In einer weiteren geeigneten Ausgestaltung ist dem Außenmantel Calciumcarbonat, d.h. insbesondere Kreide, beigemischt. Das Calciumcarbonat verbessert insbesondere das Flammschutzsystem des Ladekabels. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Calciumcarbonat bei einem Außenmantel aus TPE-U, welches sich im Brandfall üblicherweise verflüssigt. Die Beimengung von Calciumcarbonat hemmt dieses Verflüssigen vorteilhaft und trägt dadurch zu einem verbesserten Flammschutz bei.
Grundsätzlich ist jedoch die Verwendung jeglicher Flammschutzmittel denkbar. Allerdings wirken sich manche Flammschutzmittel möglicherweise negativ auf die optischen Eigenschaften eines Kunststoffs aus, insbesondere hinsichtlich dessen Transparenz und des erzeugten Farbeindrucks. Daher ist in einer bevorzugten Ausgestaltung des Ladekabels dem Außenmantel ein Flammschutzmittel beigemischt, das im Anzeigebereich eine geringere Konzentration aufweist als im Übrigen Außenmantel. Durch diese Reduzierung der Flammschutzmittelkonzentration im Anzeigebereich ist es dann möglich, einen sowohl transparenten, wie auch hinreichend flammbeständigen Anzeigebereich auszubilden. Im eventuell vorhandenen übrigen Außenmantel wird dann insbesondere ein Flammschutzmittel in herkömmlicher Konzentration verwendet.
In einer alternativen, nicht zur Erfindung gehörenden Ausgestaltung, ist der gesamte Außenmantel der Anzeigebereich. Der Anzeigebereich umgibt dann die Ladeleitung vollumfänglich. Dadurch ist das Ladekabel zum Einen hinsichtlich der optischen Wirkung besonders homogen ausgebildet und aus allen Richtungen gut sichtbar, zum Anderen sind auch die Flammschutzeigenschaften entsprechend homogen ausgebildet, sodass das Ladekabel aus allen Richtungen gleichermaßen flammgeschützt ist. Auf aufwendige Mehrfachsysteme, bei welchen unterschiedliche Bereiche des Außenmantels mit unterschiedlichem Flammschutzmittel versehen sind, wird vorteilhaft verzichtet.
Die vollumfängliche Ausbildung des Anzeigebereichs ist besonders vorteilhaft in Kombination mit einem Hydrolysestabilisator als Zuschlagstoff im Anzeigebereich, da hierbei dann das Ladekabel insgesamt einen hydrolysebeständigen Außenmantel aufweist und dadurch gut gegen entsprechende Umwelteinflüsse geschützt ist.
Hinsichtlich der optischen Eigenschaften des Funktionselements ist zusätzlich zur oben erwähnten Wahl des Brechungsindex relativ zum Brechungsindex des Außenmantels insbesondere auch die Farbechtheit bei der Lichtleitung entlang des Ladekabels von besonderer Bedeutung. Aufgrund von Dispersionseffekten im Funktionselement ergibt sich für Licht unterschiedlicher Wellenlänge, d.h. insbesondere unterschiedlicher Farbe, auch ein entsprechend unterschiedlicher Brechungsindex und somit ein unterschiedliches Auskoppelverhalten an der Grenzschicht. Beginnend von der Einkoppelstelle führt dies möglicherweise nachteilig zur Ausbildung eines Farbverlaufs entlang der Gesamtlänge des Funktionselements. Um diesen Effekt möglichst gering zu halten und insbesondere über die Gesamtlänge eine einheitliche Farberscheinung zu realisieren, ist das Funktionselement bevorzugterweise aus einem Material mit einer Abbe-Zahl von wenigstens 30, insbesondere wenigstens 40 gefertigt. Dadurch ist die Erzeugung eines besonders homogenen Farbeindrucks möglich. Die Abbe-Zahl beschreibt hierbei insbesondere das Maß an Dispersion, wobei eine größere Abbe-Zahl einer geringeren Dispersion entspricht und somit einer gleichmäßigeren Leitung von Licht unterschiedlicher Farbe.
Vorzugsweise wird das Material für das Funktionselement hinsichtlich dessen Abbe-Zahl in Abhängigkeit der Länge des Funktionselementes ausgewählt. Für längere Ladekabel ist dann insbesondere ein Material mit einer entsprechend höheren Abbe-Zahl zu wählen.
Um insbesondere denjenigen Anteil an Licht optimal einzustellen, der aus dem Funktionselement in radialer Richtung abgestrahlt wird, ist in einer geeigneten Ausführungsform in dem Funktionselement eine Vielzahl von Störstellen ausgebildet. Das im Funktionselement entlang des Ladekabels geführte Licht wird dann im Betrieb an diesen Störstellen zusätzlich gestreut und entsprechend radial abgestrahlt. Durch geeignete Ausgestaltung und Wahl der Menge an Störstellen lässt sich dann bei der Herstellung das Verhältnis von radial gestreutem und entlang des Funktionselements geleitetem Licht geeignet einstellen. Störstellen sind hier beispielsweise zusätzliche in das Funktionselement eingebrachte Partikel, die dann insbesondere als Streuzentren oder Streupartikel wirken oder auch Inhomogenitäten des Materials. Die eingebrachten Partikel können beispielsweise TiO2, Metallpulver oder Metallflitter sein. Inhomogenitäten des Materials werden beispielsweise durch Einbringen von Fremdphasen, zum Beispiel durch Bläschen, oder durch thermisch induzierte Spannungen oder Mikrorisse im Material erzeugt.
Alternativ oder zusätzlich weist das Funktionselement in einer geeigneten Weiterbildung eine Oberfläche auf, in die eine Vielzahl von Fehlstellen eingearbeitet ist. Auch auf diese Weise ist es geeignet möglich, die Menge an radial vom Funktionselement emittiertem Licht je nach Bedarf einzustellen. Bei der Herstellung des Ladekabels erfolgt das Einarbeiten der Fehlstellen vorzugsweise mittels einer Temperaturbehandlung, einer Druckbehandlung, einer mechanischen oder chemischen Behandlung oder einer Kombination hiervon. Geeignete mechanische Behandlungen sind beispielsweise Partikelstrahlen, Prägen und Schleifen. eine geeignete chemische Behandlung ist beispielsweise Ätzen. Geeignete Temperaturbehandlungen sind beispielsweise Laserabtrag sowie An- oder Aufschmelzen. Durch alle geeigneten Behandlungen wird erreicht, dass die behandelte Oberfläche aufgerauht wird, das heißt deren Oberflächenrauhigkeit erhöht wird und lokal die Oberflächennormalen variieren. Damit wird über einen weiten Oberflächenbereich der kritische Winkel der Totalreflektion überschritten und entsprechend Licht ausgekoppelt.
In einer geeigneten Variante weist das Funktionselement einen Kern auf, der von einem Cladding umgeben ist, wobei dieses den Kern lediglich teilweise umgibt. Hierzu wird das Cladding entweder bereits bei der Herstellung lediglich teilweise auf den Kern aufgebracht oder alternativ nachträglich von diesem entfernt.
In einer bevorzugten Weiterbildung werden auf den Außenmantel zusätzliche Materialien aufgetragen, wodurch sich insbesondere das äußere Erscheinungsbild besonders im Hinblick auf die ästhetische Gestaltung vorteilhaft anpassen lässt. So wird in einer geeigneten Variante auf den gesamten Außenmantel eine nicht transparente Schicht aufgebracht, insbesondere aufextrudiert, in die eine Anzahl von Aussparungen eingebracht ist. Diese Aussparungen bilden beispielsweise ein Muster oder einen Schriftzug, mittels dessen das Ladekabel an entsprechende Designanforderungen anpassbar ist. Bei der Herstellung werden die Aussparungen beispielsweise durch Prägen, Schaben oder Abtragen mittels Laser oder Wasserstrahl ausgebildet.
Die nicht-transparente Schicht hat zudem zusätzlich den Vorteil, dass der Außenmantel und insbesondere der Anzeigebereich vor Umwelteinflüssen weitestgehend geschützt sind. Hierbei ist es vorteilhaft auch möglich, ein Material für die Schicht zu wählen, das nicht oder lediglich schlecht brennbar ist, um somit einen Flammschutz bereitzustellen. Bei einem solchen Ladekabel ist dann allgemein aber insbesondere auch bei der Verwendung im Außenbereich die Sicherheit erhöht.
In einer weiteren geeigneten Variante sind auf dem Anzeigebereich des Außenmantels nicht-transparente oder Licht-streuende Elemente aufgebracht. Diese sind beispielsweise aufgedruckt, aufgeprägt oder mittels einer Laserbeschriftung aufgebracht. Diese Elemente ermöglichen ähnlich den oben bereits erwähnten Aussparungen weitere Designmöglichkeiten für das Ladekabel.
Um die Lichtausbeute in radialer Richtung zu erhöhen ist in einer bevorzugten Ausgestaltung in radialer Richtung zwischen dem Funktionselement und der Ladeleitung eine reflektierende Beschichtung angeordnet. Durch diese wird solches Licht, das vom Funktionselement in Richtung der Ladeleitung emittiert wird, zurückgeworfen und steht entsprechend zur Emission in entgegengesetzter Richtung, d.h. in radialer Richtung nach außen zur Verfügung. Auf diese Weise ist folglich die Effizienz der Lichtemission weiter verbessert.
In einer besonders kompakten und einfach zu fertigenden Variante ist die reflektierende Beschichtung ein Teil der oben bereits erwähnten Trennschicht zwischen der Ladeleitung, genauer dem Ladeleitungsmantel, und dem Außenmantel. Beispielsweise weist ein als Trennschicht verwendetes Vlies eine metallisierte Außenseite auf.
Desweiteren bestehen verschiedene geeignete Ausgestaltungsmöglichkeiten hinsichtlich der Anzahl von Anzeigebereichen und Funktionselementen sowie deren Anordnung. So sind in einer geeigneten Variante im Anzeigebereich mehrere Funktionselemente angeordnet, die in Um laufrichtung des Ladekabels verteilt angeordnet sind. Durch die Verwendung mehrerer Funktionselemente ist es zum Einen möglich, mehr Licht bereitzustellen als mit lediglich einem Funktionselement und zum Anderen ist es durch die entsprechende Anordnung der mehreren Funktionselemente möglich, in einem entsprechend großen Winkelbereich um das Ladekabel herum Licht auszusenden. Hierdurch wird insbesondere die Sichtbarkeit des Ladekabels, besonders aus unterschiedlichen Richtungen, erhöht.
Im Falle mehrerer Funktionselemente müssen diese nicht zwangsweise von einer gemeinsamen Lichtquelle versorgt werden, sondern dienen vorteilhafterweise vielmehr zur Anzeige von Betriebszuständen unterschiedlicher Art, beispielsweise zeigt ein Funktionselement den Ladestatus des Energiespeichers an und ein weiteres Funktionselement visualisiert die Stromstärke des übertragenen Ladestroms.
In einer geeigneten Variante sind mehrere voneinander getrennte Anzeigebereiche mit jeweils zumindest einem Funktionselement in Umlaufrichtung angeordnet. Auch hierbei ist es möglich, einen entsprechend vergrößerten Winkelbereich um das Ladekabel herum hinsichtlich einer Emission von Licht abzudecken. Durch diese Anordnung ist es auch möglich, die Gesamthelligkeit des Systems zu erhöhen.
In einer weiteren geeigneten Variante sind zumindest drei voneinander getrennte Anzeigebereiche mit jeweils zumindest einem Funktionselement helixartig angeordnet. Diese Ausgestaltung ermöglicht insbesondere durch geeignete Beleuchtung der Funktionselemente in einer bestimmten Reihenfolge einen optischen Fließeffekt mit einer bestimmten Richtung zu realisieren, mittels dessen es dann insbesondere möglich ist, auf besonders einfache und optisch ansprechende Weise eine Stromflussrichtung oder Ähnliches anzuzeigen.
Generell sind verschiedenste geeignete Anordnungen denkbar: beispielsweise weist das Ladekabel einen dreieckigen Querschnitt auf, wobei in jeder der Ecken ein Anzeigebereich mit darin entlang des Ladekabels verlaufendem Funktionselement angeordnet ist. Alternativ ist auch ein runder Querschnitt denkbar, bei dem die Ladeleitung als Flachleiter zwischen zwei als Kreisabschnitt ausgeformten Anzeigebereichen verläuft. In einer ebenfalls geeigneten Ausgestaltung ist der Anzeigebereich als Ringsegment ausgeführt und verläuft entweder gerade entlang des Ladekabels oder helixartig um die Ladeleitung herum. Auch eine Ausgestaltung des gesamten Ladekabels als Flachkabel ist möglich, hierbei sind dann die Leiter und das Funktionselement oder die Funktionselemente derart angeordnet, dass diese in einer gemeinsamen Ebene verlaufen. Um hierbei insbesondere eine maximale Sichtbarkeit der Funktionselemente zu erreichen, sind diese dann vorzugsweise außenliegend angeordnet, beranden also die Ladeleitung.
In einer weiteren geeigneten Variante ist das Funktionselement als der transparente Anzeigebereich des Außenmantels ausgebildet. Hierbei wird auf eine separate Ausbildung oder Einbringung des Funktionselements verzichtet und entsprechend der Anzeigebereich selbst transparent ausgeführt und als Funktionselement zur Lichtleitung und Streuung verwendet. Diese Ausgestaltung zeichnet sich durch eine besonders einfache Fertigung aus.
Vorliegend weist der Außenmantel zumindest zwei Teilbereiche auf, die jeweils aus kompatiblen Polymeren gefertigt sind, wobei der eine der Teilbereiche transparent ist und als Anzeigebereich dient und der andere der Teilbereiche nicht transparent 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. Desweiteren 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. Unter kompatiblen Polymeren werden beispielsweise verstanden: alle thermoplastischen Elastomere, kurz TPE, untereinander, wie beispielsweise solche auf Styrolbasis, kurz TPE-S, auf Ethylenbasis, kurz TPE-E und auf Urethanbasis, kurz TPE-U. Beispielsweise ist ein TPE-S kompatibel mit einem TPE-U. Die Wahl kompatibler Polymere vereinfacht dann eine Verbindung der beiden Teilbereiche bei der Herstellung, während die entsprechend unterschiedliche Auswahl der kompatiblen Polymere im Hinblick auf die gewünschten optischen und technischen Eigenschaften erfolgt.
Ein mehrere Teilbereiche aufweisender Außenmantel wird vorzugsweise mittels eines Streifenextrusionsverfahrens gefertigt. Hierbei wird dann der Anzeigebereich als im Außenmantel und entlang des Ladekabels verlaufender Streifen hergestellt.
In einer geeigneten Variante oder zusätzlich dient auch die oben bereits erwähnte nicht-transparente Schicht, die auf den gesamten Außenmantel zusätzlich aufgebracht wird, als Flammschutzsystem. Da diese das Ladekabel abgesehen von den in diese eingebrachten Aussparungen vollständig umschließt, ist auch durch Wahl eines geeigneten flammbeständigen Materials zur Ausbildung dieser Schicht ein besonders effizienter Flammschutz realisiert. Insbesondere kann hierbei auch auf eine Zugabe von Flammschutzmitteln in den Außenmantel verzichtet werden.
Der Stecker des Ladekabels ist insbesondere in Übereinstimmung mit den einschlägigen Normen zur Gestaltung von Ladekabeln für Hybrid- oder Elektrofahrzeuge ausgestaltet. Die Leiter der Ladeleitung sind hierbei mit entsprechenden Anschlusskontakten im Stecker elektrisch verbunden. In einer bevorzugten Ausgestaltung endet auch das Funktionselement im Stecker und es tritt endseitig des Funktionselements Licht aus, welches im oder am Stecker zur Realisierung weiterer Komfortfunktionen verwendbar ist. Beispielsweise lässt sich mit dem endseitig austretenden Licht eine Lampenfunktion derart realisieren, dass das austretende Licht zur Beleuchtung in Steckrichtung verwendet wird und auf diese Weise bei der Handhabung das Auffinden einer Buchse, beispielsweise bei Dunkelheit erleichtert wird.
Alternativ oder zusätzlich ist in einer geeigneten Ausgestaltung in den Stecker ein passives Leuchtelement integriert, das mittels des Funktionselements mit Licht versorgt wird. Auf diese Weise lässt sich zum einen der optische Eindruck des Ladekabels dahingehend verbessern, dass durch Gestaltung des Steckers mit Licht gleicher Farbe ein ansprechender, insbesondere nahtloser Übergang zwischen dem Stecker und dem sich daran anschließenden Kabel erzeugt wird. Das passive Leuchtelement ist beispielsweise wie auch das Funktionselement aus einem transparenten Kunststoff gefertigt und geeigneterweise ein entsprechendes Formteil, welches am Steckergehäuse befestigt oder in dieses eingesetzt ist und von außen entsprechend sichtbar ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in das Ladekabel oder im Stecker eine Lichtquelle, insbesondere LED, integriert, die Licht über die Einkoppelstelle in das Funktionselement einkoppelt. Im Falle der im Stecker integrierten Lichtquelle erfolgt dann insbesondere kein Austritt von Licht aus dem Funktionselement, sondern es wird vielmehr umgekehrt im Stecker Licht in das Funktionselement eingekoppelt. Dadurch ist auf vorteilhafte Weise auch direkt Licht im Stecker für weitere Beleuchtungsfunktionen von der Lichtquelle aus abzweigbar. Eine Lampenfunktion oder auch die Beleuchtung eines passiven Leuchtelementes ist dann vorteilhaft unabhängig von der Leitung des Lichts durch das Funktionselement. Die Lichtquelle ist vorzugsweise eine LED oder eine Kombination mehrerer LEDs, die sich durch eine besonders hohe Effizienz auszeichnen. Geeignet sind beispielsweise auch organische Leuchtdioden, sogenannte OLEDs.
Zur Ansteuerung der Lichtquelle in Abhängigkeit des Betriebszustands ist in das Ladekabel oder in den Stecker bevorzugterweise eine Steuereinheit integriert. Insbesondere ermittelt diese auch einen jeweiligen Betriebszustand durch geeignete Messungen mittels entsprechender Sensorik, beispielsweise wird die im Ladekabel vorliegende Stromstärke gemessen.
Um in geeigneter Weise mittels des Funktionselements verschiedene Betriebszustände des Ladekabels anzuzeigen, weist die Lichtquelle bevorzugterweise mehrere Farbkanäle auf und die Farbe des erzeugten Lichts ist vom Betriebszustand abhängig. Mit anderen Worten: Zur Anzeige eines bestimmten Betriebszustands wird die Farbe des in das Funktionselement eingekoppelten Lichts in geeigneter Weise, bevorzugt mittels einer Steuereinheit zur Ansteuerung der Lichtquelle eingestellt. Besonders geeignet ist hierfür eine RGB-LED oder RGBW-LED, mittels der insbesondere auch weißes Licht erzeugbar ist. Mögliche Betriebszustände sind beispielsweise der Ladestatus des zu ladenden Energiespeichers des Fahrzeugs, der Strom der mittels des Ladekabels übertragen wird oder auch die zum Laden verwendete Spannung. Je nach Wert des jeweiligen Parameters wird dann vorzugsweise eine entsprechend andere Farbe gewählt. So ist beispielsweise eine Ausführung derart denkbar, dass der Ladestatus des Energiespeichers durch einen Farbverlauf von Rot, für den ungeladenen Zustand, bis Grün, für den vollgeladenen Zustand, dargestellt wird. In einer ebenso zweckmäßigen Variante werden alternativ oder zusätzlich mittels des Funktionselements solche Signale visualisiert, die mittels einer möglicherweise in der Ladeleitung zusätzlich vorhandenen Steuer-, Daten- oder Signalleitung übertragen werden.
Vorzugsweise werden die vorangegangenen Konzepte auch auf andere Kabel angewendet und nicht lediglich auf Ladekabel. Insbesondere eignen sich die hier beschriebenen Varianten des Kabelaufbaus jegliche Kabeltypen und ermöglichen die Nutzung der genannten Vorteile auch in anderen Zusammenhängen. Besonders im Hinblick auf das vorgenannte Konzept der Signalvisualisierung mittels des Funktionselements, ist allgemein die Weiterbildung eines Kabels mittels eines solchen Funktionselements auch in anderen Zusammenhängen von Vorteil. Beispielsweise wird anstelle eines Ladekabels ein entsprechendes Kabel zur Signalübertragung, beispielsweise ein Sensorkabel im Bordnetz eines Fahrzeugs oder an einem medizinischen Gerät verwendet. Dadurch lassen sich insbesondere zu Diagnosezwecken solche Daten, die von endseitig am Kabel angebrachten Sensoren generiert werden, direkt visualisieren und somit auf besonders einfache Weise darstellen.
Die im Zusammenhang mit dem Ladekabel oben genannten Vorteile und Weiterbildungen gelten sinngemäß auch für ein Ladesystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, das ein solches Ladekabel umfasst. Das Ladesystem weist weiterhin eine Ladestation, eine Lichtquelle zur Versorgung des Funktionselements mit Licht und eine Steuereinheit zur Ansteuerung der Lichtquelle in Abhängigkeit des Betriebszustands auf. Bezüglich der Verbindung der Ladestation und des Fahrzeugs mit dem Ladekabel sind prinzipiell verschiedene Konstellationen denkbar: Zum Einen, dass am Ladekabel zwei Stecker angebracht sind, die in entsprechend komplementäre Buchsen an der Ladestation und am Fahrzeug einsteckbar sind; zum Anderen, dass das Ladekabel lediglich mit einem Stecker ausgerüstet ist und mit der Ladestation oder dem Fahrzeug fest verbunden ist. Die Lichtquelle ist hierbei entweder in der Ladestation, Im Ladekabel selbst oder im am Ladekabel angebrachten Stecker untergebracht, prinzipiell ist aber auch eine Ausführung denkbar, bei der die Lichtquelle im Fahrzeug installiert ist oder eine bereits im Fahrzeug zur Betriebszustandsanzeige vorgesehene Lichtquelle verwendet wird. Auch die Steuereinheit ist ähnlich der Lichtquelle entweder direkt in das Ladekabel integriert oder im Stecker untergebracht oder ein Teil der Ladestation oder des Fahrzeugs.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen schematisch:

1 ein Ladesystem mit einem Ladekabel; zum Laden eines Fahrzeugs,
2 einen Teil des Ladekabels der 1,
3a-3h jeweils eine Variante des Ladekabels im Querschnitt,
4a, 4b jeweils eine Variante eines Funktionselements des Ladekabels, und
5a-5c jeweils ausschnittsweise eine Variante des Ladekabels in einer Schrägansicht.

1 zeigt ein Ladesystem 2 mit einem Ladekabel 4 zum Laden eines Fahrzeuges 6, das ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug ist. Dieses umfasst einen Energiespeicher 8, der in der hier gezeigten Ausführungsvariante mit einer Buchse am Fahrzeug 6 elektrisch verbunden ist. In diese Buchse ist ein endseitig am Ladekabel 4 angebrachter Stecker 10 eingesteckt. Das andere Ende des Ladekabels 4 ist in der hier gezeigten Variante fest mit einer Ladestation 12 verbunden. Entlang des Ladekabels 4 erstreckt sich ein passives Funktionselement 14, das zur Leitung von Licht L entlang des Ladekabels 4 sowie zur Streuung des Lichts L in radialer Richtung R ausgebildet ist. In der hier gezeigten Variante ist der Betriebszustand durch den Ladestatus des Energiespeichers 8 definiert. Dabei wird mittels des vom Funktionselement 14 in die Umgebung abgestrahlten Lichts L der Ladezustand dadurch visualisiert, dass die Farbe des Lichts L in Abhängigkeit dieses Ladezustands verändert wird.
In 2 ist ein Ausführungsbeispiel desjenigen Endes des Ladekabels 4 dargestellt, an dem der Stecker 10 angebracht ist. Das Ladekabel 4 umfasst zur Übertragung eines Ladestroms eine Ladeleitung 16, die in hier nicht näher dargestellter Weise mit Anschlusskontakten 18 verbunden ist. Entlang des Ladekabels 4 erstreckt sich das Funktionselement 14, das in der hier gezeigten Variante teilweise in den Stecker 10 hineinragt und dort eine Einkoppelstelle 20 für Licht L aufweist. Dieses wird von einer ebenfalls in dem Stecker 10 untergebrachten Lichtquelle 22 bereitgestellt, die zwecks Ansteuerung in Abhängigkeit des Betriebszustands mit einer Steuereinheit 24 verbunden ist. In einer hier nicht gezeigten Alternative sind die Lichtquelle 22 und/oder die Steuereinheit 24 dagegen in der Ladestation 12 oder sogar im Fahrzeug 6 untergebracht. Das in das Funktionselement 14 eingekoppelte Licht L wird zum einen entlang des Funktionselements 14 geleitet und zum anderen teilweise aus diesem her ausgestreut.
In der hier gezeigten Ausführungsform wird ein Teil des von der Lichtquelle 22 bereitgestellten Lichts L zusätzlich zur Beleuchtung eines passiven Leuchtelements 30 verwendet, das in den Stecker 10 integriert ist und auf diese Weise für einen Betrachter eine visuelle Einheit zwischen dem Stecker 10 und dem sich von diesem aus erstreckenden übrigen Teil des Ladekabels 4 gebildet. Ein weiterer Teil des Lichts L wird zudem zur Realisierung einer Lampenfunktion im Bereich der Anschlusskontakte 18 verwendet, wodurch das Auffinden der Buchse zum Einstecken bei Dunkelheit vereinfacht wird. In der in 2 gezeigten Variante werden somit mittels der Leuchtquelle 22 insgesamt drei Komfortfunktionen realisiert, nämlich eine Lampenfunktion und jeweils eine Betriebszustandsanzeige am Stecker 10 und im Anzeigebereich 26 des übrigen Ladekabels 4.
Das Funktionselement 14 ist weiterhin in einen Anzeigebereich 26 des Ladekabels 4 integriert. Dieser Anzeigebereich 26 ist hier aus einem transparenten Material gefertigt und ein Teil eines Außenmantels 28 des Ladekabels 4. Auf diese Weise ist das vom Funktionselement 14 in radialer Richtung R, d.h. in die Umgebung des Ladekabels 4 gestreute Licht L von außen sichtbar.
Der innere Aufbau des Ladekabels 4 wird besonders in den 3a bis 3h deutlich, in denen jeweils eine Variante des Ladekabels 4 der 1 und 2 im Querschnitt dargestellt ist. Dabei zeigen die 3 a - c und e - g jeweils eine Ausführungsform der Erfindung, wohingegen die 3d und h alternative, jedoch nicht zur Erfindung gehörende Ausführungsformen zeigen. Deutlich erkennbar ist die Ladeleitung 16, die jeweils eine Anzahl von Leitern 32 umfasst. In den 3a und 3h umfasst die Ladeleitung 16 demnach fünf Leiter 32, die jeweils von einem Leitermantel 34 umgeben sind und somit jeweils eine Ader ausbilden. Diese sind um ein Füllelement 36 herum gruppiert. Die Ladeleitung 16 in der 3b umfasst dagegen sieben Leiter 32 mit Leitermänteln 34. Die in den 3c bis 3g dargestellten Ladekabel 4 weisen jeweils Ladeleitungen 16 mit vier Leitern 32 und entsprechenden Leitermänteln 34 auf. Weiterhin sind die Leiter 32 der Ladeleitungen 16 in den Beispielen der 3a, 3e, 3f und 3h zusätzlich mittels eines Ladeleitungsmantels 38 zusammengefasst.
In den 3a bis 3h ist dem Anzeigebereich 26 insbesondere ein Hydrolysestabilisator als Zuschlagstoff beigemischt, um eine spezielle Trübung des Anzeigebereichs 26 zu realisieren, welche insgesamt zu einer besseren Streuung des Lichts L führt und nach außen hin zu einem homogeneren visuellen Eindruck führt. Im Gegensatz zu einem vollständig transparenten Anzeigebereich 26 verdeckt ein getrübter Anzeigebereich 26 auch Ungleichmäßigkeiten, welche grundsätzlich bei der Fertigung des Ladekabels 4 entstehen können.
Die jeweilige Ladeleitung 16 ist dann im Weiteren vom Außenmantel 28 umgeben. In dessen Anzeigebereich 26 ist das Funktionselement 14 integriert. Dabei ist in der 3a der Anzeigebereich 26 im Querschnitt ringsegmentförmig und in der 3b kreissegmentförmig ausgeführt. Hierbei ist im Ausführungsbeispiel der 3b zwischen dem Funktionselement 14 und der Ladeleitung 16 zusätzlich eine reflektierende Beschichtung 39 angeordnet. Diese ist hier insbesondere an der Grenze zwischen dem Anzeigebereich 26 und dem übrigen Außenmantel 28 eingebracht. In der 3c umfasst der Außenmantel 28 zwei Anzeigebereiche 26, in denen jeweils ein Funktionselement 14 integriert ist. In dem nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsbeispiel der 3d ist der gesamte Außenmantel 28 als Anzeigebereich 26 ausgebildet, in welchen vier Funktionselemente 14 integriert sind, die in Umlaufrichtung U gleichmäßig verteilt sind. Durch geeignete Taktung werden die vier Funktionselemente 14 insbesondere derart zeitlich nacheinander eingeschaltet, dass ein Fließeffekt und somit der Eindruck einer Flussrichtung entsteht. In 3e ist der Anzeigebereich 26 schlauchartig und im Querschnitt als außenliegender Ring ausgebildet. Hierbei ist der Anzeigebereich gleich dem Funktionselement 14 und bildet somit einen Leuchtschlauch. In den 3f und 3g sind nicht-kreisförmige Querschnitte dargestellt. So zeigt die 3f einen dreieckigen Querschnitt, bei dem die zentral geführte Ladeleitung 16 von drei jeweils in einer Ecke des Dreiecks liegenden Anzeigebereichen 26 umgeben ist. In jedem dieser Anzeigebereiche 26 ist dann jeweils ein Funktionselement 14 untergebracht. Das Ladekabel 4 der 3g ist als Flachkabel ausgebildet, bei dem die Leiter 32 der Ladeleitung 16 mit den hier zwei Funktionselementen 14 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Dabei ist die Ladeleitung 16 zwischen den beiden Funktionselementen 14 angeordnet. In der 3h, welche ein nicht zur Erfindung gehörendes Ausführungsbeispiel zeigt, ist wie auch in der 3d der gesamte Außenmantel 28 als Anzeigebereich 26 ausgebildet und in diesen ein einzelnes Funktionselement 14 eingebracht. Hierbei ist der Anzeigebereich 26 schlauchförmig um die Ladeleitung 16 herum angeordnet, ähnlich dem Außenmantel 28 in 3a. Dies hat den besonderen Vorteil, dass in alle Richtungen Licht L emittiert wird und das Ladekabel 4 aus allen Richtungen gut sichtbar ist.
In allen hier dargestellten Varianten ist die Ladeleitung 16 bezüglich Querschnitt des Ladekabels 4 zentrisch oder zumindest symmetrisch angeordnet. In ebenso geeigneten, hier jedoch nicht gezeigten Varianten verläuft die Ladeleitung 16 jedoch nicht zentrisch, sondern exzentrisch. Insbesondere ist es auch möglich, dass die Ladeleitung 16 einem helixartigen Verlauf folgt.
Mit Ausnahme der in den 3d und 3h gezeigten Variante ist der Außenmantel 28 jeweils aus zwei Teilbereichen ausgebildet, wobei der eine Teilbereich jegliche Anzeigebereiche 26 des jeweiligen Ladekabels 4 umfasst und der andere Teilbereich den verbleibenden Teil des Außenmantels 28 umfasst. In den hier gezeigten Ausführungsformen sind beide Teilbereiche aus einem Kunststoff mit dem gleichen Basis-Polymer gefertigt, wobei der jeweilige Anzeigebereich 26 aus einer transparenten Variante des Kunststoffs gefertigt ist und der verbleibende Teil des Außenmantels 28 aus einer nicht transparenten Variante. Desweiteren ist dem Außenmantel 28 ein hier nicht näher dargestelltes Flammschutzmittel beigemischt, das jedoch im Anzeigebereich 26 in verringerter Konzentration vorliegt, um insbesondere dessen transparente Eigenschaften nicht nachteilig zu beeinflussen. In der 3d ist der komplette Außenmantel 28 aus einem transparenten Material gefertigt und bildet somit in seiner Gesamtheit den Anzeigebereich 26.
Das Funktionselement 14 ist als optische Faser ausgebildet, mit Ausnahme der Ausgestaltung gemäß 3e, in der das Funktionselement 14 ein Schlauch ist. In jedem Fall leitet das Funktionselement 14 das in dieses eingekoppelte Licht L aufgrund des Prinzips der Totalreflektion. Dazu ist das Material, welches das Funktionselement 14 umgibt, derart ausgewählt, dass dieses einen geringeren Brechungsindex aufweist als das Funktionselement 14 selbst. So ist beispielsweise in der 3a das Funktionselement 14 als optische Faser mit einem Kern 14a und einem Cladding 14b ausgebildet. Letzteres weist hierbei einen niedrigeren Brechungsindex auf als der Kern 14a. In der 3e ist das Funktionselement 14 direkt von Luft umgeben, welche ebenfalls einen geringeren Brechungsindex als das entsprechende Material aufweist. In den übrigen Figuren ist das Funktionselement 14 als einfache Faser in einen jeweiligen Anzeigebereich 26 eingebettet, der entsprechend aus einem Material mit geringerem Brechungsindex gefertigt ist.
In den 4a und 4b ist jeweils ausschnittsweise eine Variante des Funktionselements 14 dargestellt. Dabei zeigt 4a ein Funktionselement 14 mit einem Kern 14a und einem Cladding 14b, beispielsweise für ein Ladekabel 4 gemäß der Variante der 3a. In der hier gezeigten Ausführungsform sind zudem im Kern 14a zusätzliche Störstellen 40 eingebracht, an welchen Licht L, das mittels des Kerns 14a geleitet wird, gestreut und in radialer Richtung R vom Funktionselement 15 emittiert wird. Durch geeignete Ausgestaltung dieser Störstellen 14 ist es dann möglich, die Menge an Streulicht je nach Bedarf einzustellen.
4b zeigt ein alternatives Funktionselement 14, das ebenfalls als Faser ausgebildet ist, mit einer Oberfläche 32, in die eine Vielzahl von Fehlstellen 44 eingearbeitet ist. Auch mittels solcher Fehlstellen 44 ist es möglich, die Streuung des Lichts L bedarfsgerecht einzustellen. Zur Herstellung solcher Fehlstellen 44 wird die Oberfläche 42 bei der Herstellung des Funktionselements 4 insbesondere einer zusätzlichen Temperatur- und/oder Druckbehandlung ausgesetzt. Weiterhin ist es auch möglich, die Streueigenschaften des Funktionselements 14 dadurch einzustellen, dass in einer hier nicht dargestellten Variante ein Teil des Claddings 14b nachträglich entfernt wird.
Die 5a bis 5c zeigen jeweils ausschnittsweise eine Variante des Ladekabels 4 in einer Schrägansicht. Hierbei zeigt 5a ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Anzeigebereich 26 und das darin integrierte Funktionselement 14 sich in Längsrichtung des Ladekabels 4 helixartig und um die Ladeleitung 16 herum erstrecken. Auf diese Weise wird eine erhöhte Sichtbarkeit des Funktionselements 14 realisiert. Im Ausführungsbeispiel der 5b ist der Außenmantel 28 zusätzlich von einer nicht-transparenten Schicht 46 umgeben. In diesen ist eine Anzahl von Aussparungen 48 eingebracht, die hier einen Schriftzug bilden. Die Aussparungen 48 sind hierbei in denjenigen Abschnitt der Schicht 46 eingebracht, der den Anzeigebereich 26 überdeckt, so dass Licht L aus den Aussparungen 48 nach außen austreten kann. Dagegen zeigt die 5c eine Variante, bei der in radialer Richtung R außen auf dem Anzeigebereich 26 zusätzliche Elemente 50 aufgebracht sind, die ebenfalls einen Schriftzug darstellen und entweder streuend wirken oder nicht transparent sind. Beispielsweise sind solche Elemente 50 aufgedruckt, aufgeprägt oder mittels einer Laserbeschriftung auf den Anzeigebereich 26 aufgebracht. Besonders aus den 5b und 5c wird deutlich, dass die dort gezeigten zusätzlichen Aussparungen 48 in einer nicht-transparenten Schicht 46 oder entsprechende Licht beeinflussende Elemente 50 eine Vielzahl von Designoptionen ermöglichen.
Bezugszeichenliste

2: Ladesystem
4: Ladekabel
6: Fahrzeug
8: Energiespeicher
10: Stecker
12: Ladestation
14: Funktionselement
14a: Kern
14b: Cladding
16: Ladeleitung
18: Anschlusskontakt
20: Einkoppelstelle
22: Lichtquelle
24: Steuereinheit
26: Anzeigebereich
28: Außenmantel
30: passives Leuchtelement
32: Leiter
34: Leitermantel
36: Füllelement
38: Ladeleitungsmantel
39: reflektierende Beschichtung
40: Störstelle
42: Oberfläche
44: Fehlstelle
46: Schicht
48: Aussparung
50: Element
L: Licht
R: radiale Richtung
U: Umfangsrichtung

Claims

Ladekabel (4) für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug (6), mit einer Ladeleitung (16), die eine Anzahl von Leitern (32) zur Übertragung eines Ladestroms von zumindest 2 A umfasst, mit einem Außenmantel (28), der die Leiter (32) umgibt, und wobei endseitig ein Stecker (10) anbringbar ist, zum Verbinden der Ladeleitung (16) mit einer Stromquelle oder dem Fahrzeug (6), wobei in zumindest einem Anzeigebereich (26) des Außenmantels (28) zur Anzeige eines Betriebszustands ein passives Funktionselement (14) integriert ist, das sich entlang des Ladekabels (4) erstreckt, endseitig eine Einkoppelstelle (20) für Licht (L) aufweist und zur Leitung des Lichts (L) entlang des Ladekabels (4) sowie zur Streuung des Lichts (L) in radialer Richtung (R) ausgebildet ist, wobei der Außenmantel (28) zumindest zwei Teilbereiche aufweist, die jeweils aus dem gleichen Basis-Polymer gefertigt sind, wobei der eine der Teilbereiche transparent ist und als der Anzeigebereich (26) dient und der andere der Teilbereiche nicht-transparent ist.
Ladekabel (4) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dem Außenmantel (28) im Anzeigebereich (26) ein Zuschlagstoff beigemischt ist, zur Trübung des Anzeigebereichs (26)
Ladekabel (4) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuschlagstoff ein Hydrolysestabilisator ist.
Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (28) aus einem thermoplastischen Polyurethan gefertigt ist.
Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Anzeigebereich (26) ein Flammschutzmittel beigemischt ist, das keine optische Wirkung zeigt.
Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Außenmantel (28) Calciumcarbonat beigemischt ist.
Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Außenmantel (28) ein Flammschutzmittel beigemischt ist, das im Anzeigebereich (26) eine geringere Konzentration aufweist als im Übrigen Außenmantel (28).
Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (14) aus einem Material mit einer Abbe-Zahl von wenigstens 30 gefertigt ist, zur Erzeugung eines homogenen Farbeindrucks.
Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Funktionselement (14) eine Vielzahl von Störstellen (40) ausgebildet ist, zur Streuung von Licht (L).
Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (14) eine Oberfläche (42) aufweist, in die eine Vielzahl von Fehlstellen (44) eingearbeitet ist.
Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf den gesamten Außenmantel (28) eine nicht-transparente Schicht (46) aufgebracht ist, in die eine Anzahl von Aussparungen (48) eingebracht ist.
Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Anzeigebereich (26) des Außenmantels (28) nicht-transparente oder Licht-streuende Elemente (50) angeordnet sind.
Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in radialer Richtung (R) zwischen dem Funktionselement (14) und der Ladeleitung (16) eine reflektierende Beschichtung (39) angeordnet ist.
Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Anzeigebereich (26) mehrere Funktionselemente (14) angeordnet sind, die in Umlaufrichtung (U) des Ladekabels (4) verteilt angeordnet sind.
Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (14) als der transparente Anzeigebereich (26) des Außenmantels (28) ausgebildet ist.
Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dieses eine Lichtquelle (22) integriert ist, die Licht (L) über die Einkoppelstelle (20) in das Funktionselement (14) einkoppelt.
Ladekabel (4) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in dieses eine Steuereinheit (24) integriert ist, zur Ansteuerung der Lichtquelle (22) in Abhängigkeit des Betriebszustands.
Ladekabel (4) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (22) mehrere Farbkanäle aufweist und die Farbe des erzeugten Lichts (L) vom Betriebszustand abhängig ist.
Ladesystem (2) für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einem Ladekabel (4) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Ladestation (12), mit einer Lichtquelle (22), zur Versorgung des Funktionselements (14) mit Licht (L) und mit einer Steuereinheit (24) zur Ansteuerung der Lichtquelle (22) in Abhängigkeit des Betriebszustands.