WO2016083544A1 - Ladekabel für ein elektro- oder hybridfahrzeug sowie ladesystem mit einem solchen ladekabel - Google Patents

Ladekabel für ein elektro- oder hybridfahrzeug sowie ladesystem mit einem solchen ladekabel Download PDF

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WO2016083544A1
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charging
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light
display area
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Sebastian GOSS
Roland Schropp
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Leoni Kabel Holding GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a charging cable for an electric or hybrid vehicle, with a charging line, which comprises a number of conductors for transmitting a charging current of at least 2 A, with an outer jacket surrounding the conductors, and with a plug endwise, for connecting the charging line with a power source or the vehicle. Furthermore, the invention relates to a charging system for an electric or hybrid vehicle with such a charging cable.
  • a corresponding charging cable is described for example in DE 10 201 1 080 455 A1.
  • the charging cable is primarily used to charge an energy storage on board an electric or hybrid vehicle, which is also referred to below as a vehicle and is for example a car or bicycle.
  • a connection is established for the transmission of electrical energy between an energy source external to the vehicle and the energy store.
  • the charging cable must satisfy safety regulations for use by an end user, in particular due to the usually high transmitted current intensity and the most diverse environments of use.
  • the arrangement comprises a lighting means, which is arranged on or in the plug and is adapted to illuminate the socket.
  • the invention has for its object to provide a charging cable, the operating state is determined in the simplest possible way by an end user and that is particularly easy to produce. Furthermore, a charging system should be specified with such a charging cable.
  • the charging cable is suitable for charging an electric or hybrid vehicle and has a charging line which comprises a number of conductors for transmitting a charging current of at least 2 A, advantageously at least 5 A, preferably at least 10 A. Furthermore, the charging cable has an outer sheath surrounding the conductors. At the end of the charging cable, a plug can be attached, for connecting the charging cable to a power source or the vehicle. In at least one display area of the outer shell, a passive functional element is integrated, which extends along the charging cable and serves to indicate an operating state. The functional element further has an end
  • Einkopoppelstelle for light on and is designed to direct the light along the charging cable and the scattering of the light in the radial direction.
  • a light source can also be attached to the charging cable, for providing light, as well as a light coupling unit, for coupling in light via the coupling-in point into the functional element.
  • the advantages achieved by the invention are, in particular, that by means of the functional element, a display of the operating state to be perceived in a particularly simple manner for an end user is made possible, wherein the operating state can be ascertained in the simplest manner by merely looking at the charging cable.
  • the display is also very compact.
  • the extending along the charging cable functional element also leads to an aesthetically pleasing design of the charging cable. Due to the light emitted by the functional element, the safety in the handling and use of the charging cable is also improved to the extent that it is particularly dark Environment is easier to recognize and thus a possible stumbling hazard is reduced.
  • the charging line is used to transfer the charging current and to charge an energy store, in particular a so-called high-voltage storage, and is configured accordingly such that a suitable for charging an energy storage of an electric or hybrid vehicle power is transferable.
  • the charging line comprises a number of conductors, for example 2 to 12 conductors, including, for example, an outer conductor, a neutral conductor and a protective conductor.
  • the charging line also has signal or data conductors.
  • all conductors of the charging line are preferably surrounded by a common charging cable jacket.
  • the charging line is therefore in itself already suitable as a charging cable for an electric or hybrid vehicle.
  • Such conventional charging lines are then advantageously used as starting components in the sense of a semifinished product for producing a charging cable according to the invention, whereby the production of such a charging cable is significantly simplified.
  • the release layer consists, for example, of a liquid release agent, e.g. PAT, from talc or from a stearate.
  • the release layer is a nonwoven.
  • the nonwoven is wrapped around the length of the charging line.
  • the charging line with the nonwoven bandier.
  • At least one plug is attached to the end of the charging line and preferably also attached, in particular fixed.
  • the plug is then plugged into a correspondingly complementary socket on the power source or the vehicle.
  • the conductors are additionally surrounded by an outer sheath, which in particular thus also surrounds the charging line.
  • the functional element is integrated into the outer jacket.
  • the functional element is in particular not part of the charging line, but extends in the overall composite of the charging cable outside the charging line.
  • the passive functional element is integrated in the display area of the outer shell.
  • This display area is preferably made of a transparent material, so that light which is emitted from the functional element passes into the surroundings of the charging cable.
  • transparent is understood in particular to mean that the material from which the corresponding component is made is permeable to light from the visible spectral range.
  • the functional element is completely surrounded by the display area and thus particularly well protected against environmental influences.
  • the functional element is preferably a particularly continuous optical fiber, that is to say an optical fiber.
  • a particularly inexpensive and easy to produce functional element is provided, which is also preferably made of a plastic and thus, for example, a polymer optical fiber, POF short.
  • the fiber is made only of a single material.
  • the fiber has a core and a cladding of materials with different refractive indices, the cladding having a lower refractive index than the core.
  • the material of the functional element is preferably selected such that its refractive index is greater than the refractive index of the material surrounding the functional element, ie in particular of the display area.
  • the material of the functional element is preferably selected such that its refractive index is greater than the refractive index of the material surrounding the functional element, ie in particular of the display area.
  • the material for the functional element is to be considered on the one hand, that this is to be suitable for the conduction of particular visible light, that is preferably transparent, and on the other hand in a suitable manner with the outer jacket can be combined.
  • the materials for producing the functional element and the outer sheath are also chosen such that as far as possible residue-free removal of the outer sheath from the functional element during assembly of the charging cable during its manufacture is possible.
  • a fluoroplastic for the formation of the functional element is particularly suitable because it harmonizes particularly well with an outer shell of, for example, polyurethane or PVC.
  • the functional element and the outer sheath do not connect to one another in a material-locking manner during the production of the charging cable. In this way, it is ensured that during manufacture, the one material does not melt when applying the other material and a connection and a possible unfavorable displacement, blistering or even decomposition reaction is avoided. In accordance with appropriate choice of material, however, a melting at first is not critical.
  • the functional element is preferably also flexurally flexible in order to be able to withstand the possibly occurring mechanical loads when handling the charging cable. In order to simplify in particular a separation of the outer shell from the functional element, the functional element is expediently surrounded by a release agent, alternatively or additionally.
  • a suitable combination of materials is for example a fluorinated thermoplastic elastomer, short FTPE for the functional element with a thermoplastic urethane-based elastomer, short TPU for the outer jacket.
  • a fluorinated thermoplastic elastomer for the functional element with a thermoplastic urethane-based elastomer, short TPU for the outer jacket.
  • other suitable combinations are conceivable.
  • the shrinkage behavior of the functional element and the outer sheath is approximately the same, in particular in order to avoid excessive clamping of the functional element during integration into the outer sheath and to facilitate a packaging accordingly.
  • a certain degree of Nachschrumpfen of the outer shell with respect to the functional element is advantageous in that thereby a clamping effect is achieved, whereby in particular the risk of air pore or air cushioning at the boundary layer between the functional element and the outer shell is reduced.
  • the outer shell shrinks to at least 1, 1 times and highest 1, 5 times stronger than the functional element.
  • the outer shell in the display area is advantageously admixed with an additive. Due to the turbidity of the display area, a particularly homogeneous light emission takes place, whereby a particularly pleasing overall impression is created. Furthermore, possible inhomogeneities within the charging cable are obscured by the turbidity and thus the external appearance is further improved. For example, it is possible that in the production between the functional element and the outer shell air pockets arise, which are no longer visible due to the turbidity of the display area.
  • the additive advantageously produces scattering centers or impurities in the display area, which improve the scattering of the light and thus the optical effect of the charging cable. The aggregate is thus used specifically to opacify the display area and thus is virtually a turbidity substance.
  • the aggregate is preferably a hydrolysis stabilizer.
  • a hydrolysis stabilizer Such a unites in particular several advantages. On the one hand, in a simple way, a suitable turbidity of the display area is achieved, on the other hand, at the same time
  • Suitable hydrolysis stabilizers are, for example, carbodiimides.
  • the outer jacket of the charging cable is made of a thermoplastic polyurethane, TPE-U short.
  • TPE-U thermoplastic polyurethane
  • Such a material is characterized by a particular robustness with at the same time simple processing availability.
  • TPE-U is available in both transparent and non-transparent configurations, so that the display area and the remaining outer sheath can then be manufactured from the same basic polymer and bonded together particularly tightly.
  • Especially charging cables but also general cables that are used outside of equipment or even outdoors, must be protected accordingly against environmental influences.
  • One aspect here is the flame resistance of the charging cable, i. the resistance of the charging cable when ignited.
  • charging cables that transmit a high current when charging a vehicle are expediently provided for safety reasons with a corresponding flame retardant system.
  • a flame retardant system includes, for example, the admixture of additional flame retardants in the manufacture of the respective cable.
  • the display area is admixed with a flame retardant which shows no optical effect.
  • a flame retardant is particularly suitable for the formation of a flame retardant system for a transparent plastic, since in this case the optical properties are not or only slightly influenced. In this case, no optical effect is understood in particular to mean that the display area with admixed flame retardant in the visible spectral range has an absorption of at most 10%.
  • Particularly suitable is a flame retardant based on phosphate.
  • PVC for the display area and preferably also for the outer sheath, since this material itself is sufficiently flame-resistant and also available in a transparent variant. That is, in an expedient variant, therefore, the material used for the display area itself is the flame retardant. The addition of another substance is then no longer necessary to form a suitable flame retardant system.
  • the outer shell calcium carbonate ie in particular chalk, admixed.
  • the calcium carbonate improved especially the flame retardant system of the charging cable.
  • Particularly advantageous is the use of calcium carbonate in an outer shell of TPE-U, which usually liquefies in the event of fire.
  • Calcium carbonate advantageously inhibits this liquefaction and thereby contributes to improved flame retardancy.
  • a flame retardant which has a lower concentration in the display area than in the outer jacket, is added to the outer jacket.
  • a flame retardant which has a lower concentration in the display area than in the outer jacket, is added to the outer jacket.
  • the entire outer shell is the display area.
  • the display area then completely surrounds the charging line.
  • the charging cable on the one hand is particularly homogeneous in terms of optical effect and clearly visible from all directions, on the other hand, the flame retardancy are designed according to homogeneous, so that the charging cable is flame retardant from all directions.
  • different areas of the outer shell are provided with different flame retardants, is advantageously dispensed with.
  • the full training of the display area is particularly advantageous in combination with a hydrolysis stabilizer as an additive in the display area, since in this case the charging cable has a total hydrolysis-resistant outer shell and is thus well protected against environmental influences.
  • the optical properties of the functional element in addition to the above-mentioned choice of the refractive index relative to the refractive index of the outer sheath, in particular the color fastness in the light conduction along the charging cable is of particular importance. Due to dispersion effects in the functional element results for light of different wavelength, ie in particular different color, also a correspondingly different refractive index and thus a different coupling-out behavior at the boundary layer.
  • the functional element is preferably made of a material having an Abbe number of at least 30, in particular at least 40.
  • the Abbe number describes the degree of dispersion, with a larger Abbe number corresponding to a lower dispersion and thus a more uniform conduction of light of different colors.
  • the material for the functional element is selected with regard to its Abbe number as a function of the length of the functional element. For longer charging cables then in particular a material with a correspondingly higher Abbe number is to be selected.
  • a multiplicity of impurities are formed in the functional element.
  • the guided in the functional element along the charging cable light is then additionally scattered during operation at these points of impurity and radiated accordingly radially.
  • the ratio of radially scattered light guided along the functional element can then be suitably adjusted during production.
  • Impurities are here, for example, additional introduced into the functional element particles, the then in particular act as scattering centers or scattering particles or else
  • the introduced particles can be, for example, ⁇ O 2, metal powder or metal flakes.
  • Inhomogeneities of the material are produced, for example, by introduction of foreign phases, for example by bubbles, or by thermally induced tensions or microcracks in the material.
  • the functional element in a suitable development has a surface into which a multiplicity of imperfections is incorporated. Also in this way it is suitably possible to adjust the amount of light emitted radially from the functional element as needed.
  • the incorporation of the defects is preferably carried out by means of a temperature treatment, a pressure treatment, a mechanical or chemical treatment or a combination thereof.
  • Suitable mechanical treatments are, for example, particle blasting, embossing and grinding, a suitable chemical treatment is for example etching.
  • Suitable temperature treatments are, for example, laser ablation and on or melting.
  • the functional element has a core that is surrounded by a cladding, which only partially surrounds the core.
  • the cladding is either only partially applied to the core during production or, alternatively, subsequently removed therefrom.
  • additional materials are applied to the outer jacket, as a result of which, in particular, the external appearance can be advantageously adapted, in particular with regard to the aesthetic design.
  • a non-transparent layer is applied to the entire outer shell, in particular extruded, into which a number of recesses are introduced.
  • These recesses form, for example Pattern or lettering by means of which the charging cable can be adapted to corresponding design requirements.
  • the recesses are formed for example by embossing, scraping or ablation by means of laser or water jet.
  • the non-transparent layer also has the additional advantage that the outer shell and in particular the display area are largely protected from environmental influences.
  • non-transparent or light-scattering elements are applied to the display area of the outer shell. These are for example printed, imprinted or applied by means of a laser inscription. These elements allow similar to the above-mentioned recesses further design possibilities for the charging cable.
  • a reflective coating is arranged in a preferred embodiment in the radial direction between the functional element and the charging line.
  • the reflective coating is a part of the above-mentioned separation layer between the charging line, more precisely the charging line jacket, and the outer jacket.
  • a nonwoven fabric used as a release layer has a metallized outer side.
  • a plurality of functional elements are arranged in a suitable variant in the display area, which are arranged distributed in the direction of rotation of the charging cable.
  • a functional element indicates the charging status of the energy store and another functional element visualizes the current strength of the transmitted charging current.
  • a plurality of separate display areas are arranged, each with at least one functional element in the direction of rotation. Again, it is possible to cover a correspondingly increased angular range around the charging cable with respect to an emission of light. By this arrangement, it is also possible to increase the overall brightness of the system.
  • At least three separate display regions, each with at least one functional element are arranged helically.
  • This embodiment makes it possible, in particular by suitable illumination of the functional elements in a specific sequence to realize an optical flow effect with a certain direction, by means of which it is then possible in particular to display a current flow direction or the like in a particularly simple and visually appealing manner.
  • the charging cable has a triangular cross section, wherein in each of the corners a display area is arranged with a functional element extending along the charging cable.
  • a round cross-section is conceivable in which the charging line runs as a flat conductor between two display areas formed as a circle section.
  • the display area is designed as a ring segment and runs either straight along the charging cable or helically around the charging line around.
  • An embodiment of the entire charging cable as a flat cable is possible, in which case the conductors and the functional element or the functional elements are arranged such that they run in a common plane. In order to achieve in particular a maximum visibility of the functional elements, these are then preferably arranged on the outside, thus the charge line overhung.
  • the functional element is designed as the transparent display region of the outer sheath.
  • a separate embodiment or introduction of the functional element is dispensed with and the display area itself is made transparent and used as a functional element for light conduction and scattering.
  • This embodiment is characterized by a particularly simple production.
  • the outer jacket has at least two partial regions which are each made from compatible polymers, wherein one of the partial regions is transparent and serves as a display region and the other of the partial regions is not transparent.
  • compatible polymers for producing the different subregions of the outer shell, it is possible to achieve a cohesive connection of the two subregions and thus to make the outer shell particularly stable. Furthermore, by this cohesive connection a packaging of the charging cable is facilitated to the effect that the outer sheath is separable in one piece and not the sections have to be separated individually.
  • Compatible polymers are understood as meaning, for example: all thermoplastic elastomers, TPE for short, with one another, such as, for example, styrene-based, TPE-S for short, for ethylene oxide.
  • TPE-S is compatible with a TPE-U.
  • the choice of compatible polymers then simplifies the connection of the two subsections in the production, while the correspondingly different selection of the compatible polymers takes place with regard to the desired optical and technical properties.
  • An outer shell having several partial areas is preferably produced by means of a strip extrusion process.
  • the display area is then produced as a strip running in the outer jacket and along the charging cable.
  • the above-mentioned non-transparent layer which is additionally applied to the entire outer jacket, serves as a flame retardant system. Since this fully encloses the charging cable apart from the recesses introduced into it, a particularly efficient flameproofing is realized even by choosing a suitable flame-resistant material for the formation of this layer. In particular, in this case can be dispensed with an addition of flame retardants in the outer jacket.
  • the plug of the charging cable is designed in particular in accordance with the relevant standards for the design of charging cables for hybrid or electric vehicles.
  • the conductors of the charging cable are electrically connected to corresponding connection contacts in the plug.
  • the functional element ends in the plug and it comes out of the end of the functional element light, which can be used in or on the plug for the realization of further comfort functions.
  • the end exiting light a lamp function such that the exiting light is used for lighting in the insertion direction and in this way in the handling of finding a jack, for example, in the dark easier.
  • a passive lighting element is integrated into the plug, which is supplied with light by means of the functional element.
  • the passive luminous element is, for example, as well as the functional element made of a transparent plastic and suitably a corresponding molding, which is attached to the connector housing or inserted into this and is accordingly visible from the outside.
  • a light source in particular LED, is integrated in the charging cable or in the plug, which couples light into the functional element via the coupling-in point.
  • the light source integrated in the plug then in particular no leakage of light from the functional element takes place, but it is rather inversely coupled in the plug light in the functional element.
  • light can also be branched off directly from the light source in the plug for further illumination functions in an advantageous manner.
  • a lamp function or the illumination of a passive luminous element is then advantageous regardless of the direction of the light through the functional element.
  • the light source is preferably an LED or a combination of several LEDs, which are characterized by a particularly high efficiency. Also suitable, for example, are organic light-emitting diodes, so-called OLEDs.
  • a control unit is preferably integrated in the charging cable or in the plug. In particular, this also determines a respective operating state by suitable measurements by means of appropriate sensors, for example, the present in the charging cable current is measured.
  • the light source preferably has a plurality of color channels and the color of the light generated depends on the operating state.
  • the color of the light coupled into the functional element is suitably, preferably by means of a control unit for controlling the light source.
  • Particularly suitable for this purpose is a RGB LED or RGBW LED, by means of which in particular white light can be generated.
  • Possible operating states are, for example, the charging status of the energy storage device of the vehicle to be charged, the current which is transmitted by means of the charging cable or also the voltage used for charging. Depending on the value of the respective parameter, a correspondingly different color is then preferably selected.
  • the charging status of the energy store is represented by a color gradient from red, for the uncharged state, to green, for the fully charged state.
  • signals are visualized which are transmitted by means of a control, data or signal line possibly additionally present in the charging line.
  • the foregoing concepts are also applied to other cables and not just to charging cables.
  • the variants of the cable construction described here are suitable for all types of cables and allow the use of the advantages mentioned in other contexts.
  • the further development of a cable by means of such a functional element is generally advantageous in other contexts.
  • a corresponding cable is used for signal transmission, for example a sensor cable in the vehicle electrical system or on a medical device.
  • the advantages and developments mentioned above in connection with the charging cable also apply mutatis mutandis to a charging system for an electric or hybrid vehicle, which includes such a charging cable.
  • the charging system further comprises a charging station, a light source for supplying the functional element with light and a control unit for controlling the light source as a function of the operating state.
  • various constellations are conceivable with the charging cable: On the one hand, that two plugs are attached to the charging cable, which can be plugged into correspondingly complementary sockets on the charging station and on the vehicle; on the other hand, that the charging cable is equipped with only one plug and is firmly connected to the charging station or the vehicle.
  • the light source is housed either in the charging station, in the charging cable itself or in the plug attached to the charging cable, but in principle, a design is conceivable in which the light source is installed in the vehicle or an already provided in the vehicle for operating status display light source is used. Also, the control unit is similar to the light source either integrated directly into the charging cable or housed in the plug or part of the charging station or the vehicle.
  • FIG. 1 shows a charging system with a charging cable. for loading a vehicle
  • FIG. 4a, 4b respectively a variant of a functional element of the charging cable
  • Fig. 5a-5c each detail a variant of the charging cable in one
  • Fig. 1 shows a charging system 2 with a charging cable 4 for charging a vehicle 6, which is a hybrid or electric vehicle.
  • This includes an energy store 8, which is electrically connected in the embodiment shown here with a socket on the vehicle 6.
  • a terminal attached to the charging cable 4 plug 10 is inserted.
  • the other end of the charging cable 4 is fixedly connected to a charging station 12 in the variant shown here.
  • a passive functional element 14 which is designed to conduct light L along the charging cable 4 and to scatter the light L in the radial direction R.
  • the operating state is defined by the charging status of the energy store 8. It is by means of of the light L emitted by the functional element 14 into the surroundings, the state of charge is visualized by changing the color of the light L as a function of this state of charge.
  • the charging cable 4 comprises for transmitting a charging current, a charging line 1 6, which is connected in a manner not shown here with terminal contacts 18.
  • the functional element 14 extends, which projects partially into the plug 10 in the variant shown here and there has a Einkoppelstelle 20 for light L.
  • This is provided by a likewise housed in the plug 10 light source 22, which is connected for the purpose of control depending on the operating state with a control unit 24.
  • the light source 22 and / or the control unit 24 are accommodated in the charging station 12 or even in the vehicle 6.
  • the light L coupled into the functional element 14 is guided on the one hand along the functional element 14 and, on the other hand, partly spread out of it.
  • a portion of the light L provided by the light source 22 is additionally used to illuminate a passive light emitting element 30 integrated with the plug 10, thus providing a viewer a visual unit between the plug 10 and that of FIG this formed from extending the remaining part of the charging cable 4.
  • Another part of the light L is also used to realize a lamp function in the region of the connection contacts 18, whereby the finding of the socket for insertion in the dark is simplified.
  • a total of three comfort functions are thus realized by means of the light source 22, namely a lamp function and in each case an operating status display on the plug 10 and in the display area 26 of the remaining charging cable 4.
  • the functional element 14 is further integrated into a display region 26 of the charging cable 4.
  • This display area 26 is here made of a transparent material and a part of an outer jacket 28 of the charging cable 4.
  • On this Way is the functional element 14 in the radial direction R, ie in the vicinity of the charging cable 4 scattered light L visible from the outside.
  • the inner structure of the charging cable 4 is particularly apparent in Figs. 3a to 3h, in each of which a variant of the charging cable 4 of Fig. 1 and 2 is shown in cross section.
  • the charging line 1 6 each comprising a number of conductors 32.
  • the charging line 1 6 accordingly comprises five conductors 32 which are each surrounded by a conductor jacket 34 and thus each form a core. These are grouped around a filling element 36 around.
  • the charging line 1 6 in FIG. 3b in contrast, comprises seven conductors 32 with conductor sheaths 34.
  • the charging cables 4 shown in FIGS. 3c to 3g each have charging lines 16 with four conductors 32 and corresponding conductor sheaths 34.
  • the conductors 32 of the charging lines 1 6 in the examples of FIGS. 3 a, 3 e, 3 f and 3 h are additionally combined by means of a charging line jacket 38.
  • a hydrolysis stabilizer is admixed to the display area 26 as an additive in order to realize a specific haze of the display area 26, which overall leads to a better scattering of the light L and leads to a more homogeneous visual impression towards the outside.
  • a cloudy display region 26 also obscures irregularities that can basically arise during the manufacture of the charging cable 4.
  • the respective charging line 1 6 is then surrounded by the outer jacket 28.
  • the functional element 14 is integrated.
  • the display area 26 in cross-section annular segment-shaped and in Fig. 3b circular segment-shaped.
  • a reflective coating 39 is arranged. This is introduced in particular at the border between the display area 26 and the remaining outer jacket 28.
  • the outer jacket 28 comprises two display areas 26, in each of which a functional element 14 is integrated.
  • the entire outer jacket 28 is designed as a display region 26, in FIG which four functional elements 14 are integrated, which are evenly distributed in the direction of rotation U.
  • the four functional elements 14 are switched on in particular chronologically one after the other in such a way that a flow effect and thus the impression of a flow direction are produced.
  • the display area 26 is tubular and formed in cross-section as an external ring.
  • the display area is equal to the functional element 14 and thus forms a luminous tube.
  • FIGS. 3f and 3g show non-circular cross sections.
  • Fig. 3f shows a triangular cross-section, in which the centrally guided charging line 1 6 surrounded by three each lying in a corner of the triangle display areas 26.
  • a functional element 14 is then housed in each case.
  • 3g is designed as a flat cable, in which the conductors 32 of the charging line 1 6 are arranged with the here two functional elements 14 in a common plane.
  • the charging line 16 is arranged between the two functional elements 14.
  • the entire outer jacket 28 is designed as a display region 26 and a single functional element 14 is introduced into the latter.
  • the display area 26 is arranged in a tubular manner around the charging line 1 6, similar to the outer jacket 28 in FIG. 3 a. This has the particular advantage that light L is emitted in all directions and the charging cable 4 is clearly visible from all directions.
  • the charging line 1 6 is arranged centrally or at least symmetrically with respect to the cross-section of the charging cable 4. In equally suitable, but not shown variants, the charging line 1 6 runs not centric, but eccentric. In particular, it is also possible that the charging line 1 6 follows a helical course.
  • the outer jacket 28 is formed in each case from two partial regions, wherein one partial region comprises all display regions 26 of the respective charging cable 4 and the other partial region comprises the remaining part of the outer jacket 28.
  • both portions are made of a plastic with the same base polymer, wherein the respective display region 26 of a transparent variant of the plastic is made and the remaining part of the outer jacket 28 from a non-transparent variant.
  • the outer jacket 28 is admixed with a flame retardant (not shown here in detail) which, however, is present in the display area 26 in a reduced concentration in order not to adversely affect its transparent properties in particular.
  • the complete outer jacket 28 is made of a transparent material and thus forms the display area 26 in its entirety.
  • the functional element 14 is designed as an optical fiber, with the exception of the embodiment according to FIG. 3e, in which the functional element 14 is a tube.
  • the functional element 14 conducts the light L coupled into it on the basis of the principle of total reflection.
  • the material surrounding the functional element 14 is selected such that it has a lower refractive index than the functional element 14 itself.
  • the functional element 14 is formed as an optical fiber with a core 14a and a cladding 14b. The latter has a lower refractive index than the core 14a.
  • the functional element 14 is directly surrounded by air, which also has a lower refractive index than the corresponding material.
  • the functional element 14 is embedded as a simple fiber in a respective display area 26, which is made accordingly from a material with a lower refractive index.
  • FIGS. 4a and 4b A variant of the functional element 14 is shown in each case in sections in FIGS. 4a and 4b.
  • 4a shows a functional element 14 with a core 14a and a cladding 14b, for example for a charging cable 4 according to the variant of FIG. 3a.
  • a charging cable 4 according to the variant of FIG. 3a.
  • FIGS. 4a and 4b A variant of the functional element 14 is shown in each case in sections in FIGS. 4a and 4b.
  • 4a shows a functional element 14 with a core 14a and a cladding 14b, for example for a charging cable 4 according to the variant of FIG. 3a.
  • cladding 14b for example for a charging cable 4 according to the variant of FIG. 3a.
  • FIGS. 4a and 4b A variant of the functional element 14 is shown in each case in sections in FIGS. 4a and 4b.
  • 4a shows a functional element 14 with a core 14a and a cladding 14b, for
  • Core 14a additional impurities 40 introduced at which light L, which is conducted by means of the core 14a, scattered and emitted in the radial direction R of the functional element 15. By suitable design of these defects 14, it is then possible to adjust the amount of scattered light as needed.
  • FIG. 4b shows an alternative functional element 14, which is likewise designed as a fiber, with a surface 32 into which a multiplicity of flaws 44 are incorporated. is processed. Even by means of such flaws 44, it is possible to adjust the scattering of the light L as needed. In order to produce such imperfections 44, the surface 42 is exposed to an additional temperature and / or pressure treatment during the production of the functional element 4. Furthermore, it is also possible to adjust the scattering properties of the functional element 14 in that in a variant, not shown here, a part of the
  • Claddings 14b is subsequently removed.
  • FIGS. 5a to 5c each show a detail of a variant of the charging cable 4 in an oblique view.
  • FIG. 5 a shows an exemplary embodiment in which the display area 26 and the functional element 14 integrated therein extend helically in the longitudinal direction of the charging cable 4 and around the charging line 1 6. In this way, increased visibility of the functional element 14 is realized.
  • the outer jacket 28 is additionally surrounded by a non-transparent layer 46.
  • a number of recesses 48 is introduced, which form a lettering here.
  • the recesses 48 are in this case introduced into the portion of the layer 46 which covers the display area 26, so that light L can escape from the recesses 48 to the outside.
  • FIGS. 5b and 5c shows a variant in which in the radial direction R outside of the display area 26 additional elements 50 are applied, which also represent a lettering and either have a scattering or are not transparent.
  • additional elements 50 are printed, imprinted or applied to the display area 26 by means of a laser inscription.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein 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). Das Ladekabel (4) ist dadurch gekennzeichnet, dass 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. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Ladesystem (2) mit einem solchen Ladekabel (4).

Description

Beschreibung
Ladekabel für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug sowie Ladesystem mit einem solchen Ladekabel
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 10 201 1 080 455 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 10 201 1 080 455 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.
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 15. 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 Einkoppelstelle 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 um- fasst 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 kon- ventionelles 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 Verarbeit- barkeit 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 verbes- sert 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.
Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei welcher der gesamte Außenmantel der Anzeigebereich ist. 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 ΤΊ02, 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 Umlaufrichtung 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.
In einer geeigneten Ausführungsform 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 Ethylen- basis, 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 Elektrofahr- zeuge 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 Betriebszu- stände 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 ein- gestellt. 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 visua- lisiert, 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 Fahr- zeugs 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:
Fig. 1 ein Ladesystem mit einem Ladekabel; zum Laden eines Fahrzeugs,
Fig. 2 einen Teil des Ladekabels der Fig. 1 ,
Fig. 3a-3h jeweils eine Variante des Ladekabels im Querschnitt,
Fig. 4a, 4b jeweils eine Variante eines Funktionselements des Ladekabels, und Fig. 5a-5c jeweils ausschnittsweise eine Variante des Ladekabels in einer
Schrägansicht.
Fig. 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 Fig. 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 1 6, 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 Fig. 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 Fig. 3a bis 3h deutlich, in denen jeweils eine Variante des Ladekabels 4 der Fig. 1 und 2 im Querschnitt dargestellt ist. Deutlich erkennbar ist die Ladeleitung 1 6, die jeweils eine Anzahl von Leitern 32 umfasst. In den Fig. 3a und 3h umfasst die Ladeleitung 1 6 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 1 6 in der Fig. 3b umfasst dagegen sieben Leiter 32 mit Leitermänteln 34. Die in den Fig. 3c bis 3g dargestellten Ladekabel 4 weisen jeweils Ladeleitungen 1 6 mit vier Leitern 32 und entsprechenden Leitermänteln 34 auf. Weiterhin sind die Leiter 32 der Ladeleitungen 1 6 in den Beispielen der Fig. 3a, 3e, 3f und 3h zusätzlich mittels eines Ladeleitungsmantels 38 zusammengefasst.
In den Fig. 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 1 6 ist dann im Weiteren vom Außenmantel 28 umgeben. In dessen Anzeigebereich 26 ist das Funktionselement 14 integriert. Dabei ist in der Fig. 3a der Anzeigebereich 26 im Querschnitt ringsegmentförmig und in der Fig. 3b kreissegmentförmig ausgeführt. Hierbei ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 3b zwischen dem Funktionselement 14 und der Ladeleitung 1 6 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 Fig. 3c umfasst der Außenmantel 28 zwei Anzeigebereiche 26, in denen jeweils ein Funktionselement 14 integriert ist. In den Ausführungsbeispielen der Fig. 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 Fig. 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 Fig. 3f und 3g sind nicht-kreisförmige Querschnitte dargestellt. So zeigt die Fig. 3f einen dreieckigen Querschnitt, bei dem die zentral geführte Ladeleitung 1 6 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 Fig. 3g ist als Flachkabel ausgebildet, bei dem die Leiter 32 der Ladeleitung 1 6 mit den hier zwei Funktionselementen 14 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Dabei ist die Ladeleitung 1 6 zwischen den beiden Funktionselementen 14 angeordnet. In der Fig. 3h ist wie auch in der Fig. 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 1 6 herum angeordnet, ähnlich dem Außenmantel 28 in Fig. 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 1 6 bezüglich Querschnitt des Ladekabels 4 zentrisch oder zumindest symmetrisch angeordnet. In ebenso geeigneten, hier jedoch nicht gezeigten Varianten verläuft die Ladeleitung 1 6 jedoch nicht zentrisch, sondern exzentrisch. Insbesondere ist es auch möglich, dass die Ladeleitung 1 6 einem helixartigen Verlauf folgt.
Mit Ausnahme der in den Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 4a und 4b ist jeweils ausschnittsweise eine Variante des Funktionselements 14 dargestellt. Dabei zeigt Fig. 4a ein Funktionselement 14 mit einem Kern 14a und einem Cladding 14b, beispielsweise für ein Ladekabel 4 gemäß der Variante der Fig. 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.
Fig. 4b zeigt ein alternatives Funktionselement 14, das ebenfalls als Faser ausgebildet ist, mit einer Oberfläche 32, in die eine Vielzahl von Fehlstellen 44 eingear- beitet 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 Fig. 5a bis 5c zeigen jeweils ausschnittsweise eine Variante des Ladekabels 4 in einer Schrägansicht. Hierbei zeigt Fig. 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 1 6 herum erstrecken. Auf diese Weise wird eine erhöhte Sichtbarkeit des Funktionselements 14 realisiert. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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

Ansprüche
1 . Ladekabel (4) für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug (6), mit einer Ladeleitung (1 6), 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 (1 6) mit einer Stromquelle oder dem Fahrzeug (6),
dadurch gekennzeichnet,
dass 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.
2. Ladekabel (4) nach dem vorhergehenden Anspruch,,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Außenmantel (28) im Anzeigebereich (26) ein Zuschlagstoff beigemischt ist, zur Trübung des Anzeigebereichs (26)
3. Ladekabel (4) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zuschlagstoff ein Hydrolysestabilisator ist.
4. Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (28) aus einem thermoplastischen Polyurethan gefertigt ist.
5. Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Anzeigebereich (26) ein Flammschutzmittel beigemischt ist, das keine optische Wirkung zeigt.
6. Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Außenmantel (28) Calciumcarbonat beigemischt ist.
7. 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).
8. Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der gesamte Außenmantel (28) der Anzeigebereich (26) ist.
9. Ladekabel (4) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Funktionselement (14) aus einem Material mit einer Abbe-Zahl von wenigstens 30 gefertigt ist, zur Erzeugung eines homogenen Farbeindrucks.
10. 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).
1 1 . 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.
12. Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf den gesamten Außenmantel (28) eine nicht-transparente Schicht (46) aufgebracht, insbesondere aufextrudiert ist, in die eine Anzahl von Aussparungen (48) eingebracht ist.
13. Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf dem Anzeigebereich (26) des Außenmantels (28) nichttransparente oder Licht-streuende Elemente (50) angeordnet sind.
14. Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in radialer Richtung (R) zwischen dem Funktionselement (14) und der Ladeleitung (1 6) eine reflektierende Beschichtung (39) angeordnet ist.
15. 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.
1 6. Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Funktionselement (14) als der transparente Anzeigebereich (26) des Außenmantels (28) ausgebildet ist.
17. Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass 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.
18. Ladekabel (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dieses oder in den Stecker (10) eine Lichtquelle (22), insbesondere LED integriert ist, die Licht (L) über die Einkoppelstelle (20) in das Funktionselement (14) einkoppelt.
19. Ladekabel (4) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dieses oder in den Stecker (10) eine Steuereinheit (24) integriert ist, zur Ansteuerung der Lichtquelle (22) in Abhängigkeit des Betriebszustands.
20. 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.
21 . 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.
PCT/EP2015/077841 2014-11-26 2015-11-26 Ladekabel für ein elektro- oder hybridfahrzeug sowie ladesystem mit einem solchen ladekabel Ceased WO2016083544A1 (de)

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