WO2024251324A1 - Ladekabelstecker für zumindest teilweise elektrisch angetriebene fahrzeuge mit verbessertem knickschutz - Google Patents

Ladekabelstecker für zumindest teilweise elektrisch angetriebene fahrzeuge mit verbessertem knickschutz Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a charging cable plug for at least partially electrically powered vehicles with improved kink protection.
  • Charging cable plugs for at least partially electrically powered vehicles are known. They essentially have an electrically contacted plug unit that is plugged into a mating plug unit, e.g. a charging station or a charging socket on the vehicle, in order to transfer electrical energy between the charging station and the vehicle's high-voltage storage unit in order to charge it.
  • a mating plug unit e.g. a charging station or a charging socket on the vehicle
  • a charging cable plug of a charging cable for use in charging at least partially electrically powered vehicles, wherein the charging cable plug has a plug housing with which a cable of the charging cable is electrically contacted and to which it is fastened, and a cable grommet which envelops a region of the cable which connects to the plug housing, wherein the cable grommet is formed from at least one layer of a first, three-dimensional and isotropic structure.
  • each three-dimensional, isotropic structure is formed as a lattice structure with several cavities.
  • the lattice structure is formed as a honeycomb structure or as a pyramid structure or as a chaotic structure or as a combination thereof.
  • a charging cable for use in charging at least partially electrically powered vehicles comprising at least one described charging cable plug.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a charging cable plug according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 shows a sectional view in the A-A direction from Fig. 1 according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 3 shows a sectional view in A-A direction from Fig. 1 according to a further embodiment of the present invention.
  • the basic concept of the invention is to provide an improved kink protection for charging cable plugs 10 of a charging cable that is used for electrically charging at least partially electrically powered vehicles, i.e. is a high-voltage (charging) cable.
  • a cable grommet 3 is provided that has the same stiffness properties in the bending directions that occur during normal use of charging cables. This is achieved by the cable grommet 3 being formed from a three-dimensional, flexible structure, hereinafter referred to as 3D structure 30. as indicated in Figure 2.
  • Figure 2 shows a sectional view in direction AA from Figure 1 .
  • the cable grommet 3 can taper - starting from the connector housing 2 - in the longitudinal direction z along the cable in the radial direction x/y, as shown in Figure 1.
  • the structure of the 3D structure 30 can remain the same or vary in the radial direction x/y and longitudinal direction z.
  • the 3D structure 30 of the cable grommet 3 can also remain unchanged in the radial direction x/y, but vary in the longitudinal direction z, e.g. become more tightly meshed.
  • the shape and structure of the 3D structure 30 depends on various factors, including the length of the cable grommet 3 and the thickness of the cable 1 (i.e. the sheathed electrical cable) and thus the potential bending radius.
  • the 3D structure 30 can be formed as a lattice structure with several cavities, e.g. as a honeycomb structure, as indicated in the figures, a pyramid structure, a chaotic structure (i.e. confused, disordered) or a combination thereof.
  • the lattice structure is formed in such a way that it provides the specified stiffness properties in all bending directions. For this purpose, it is advantageously formed isotropically, i.e. has the same stiffness properties in all directions.
  • the 3D structure 30 can also be arranged in the radial direction x/y in several layers, i.e. layered one above the other, wherein each layer can also have a different 3D structure 30 and/or extension in the radial direction x/y, as indicated in Figure 3.
  • the material of the 3D structure 30 is an electrically non-conductive material such as plastic, which meets the requirements of electrical charging and durability in the automotive field.
  • the 3D structure 30 can be produced, for example, by means of 3D printing. However, it can also be produced in another way, e.g. by means of injection molding or another suitable method.
  • a charging cable provided with a charging cable plug 10 at at least one end thereof is used in at least partially electrically powered vehicles (pure electric vehicle or plug-in hybrid) to establish an electrical connection between a charging station and a charging connection of the vehicle, which is connected to the high-voltage storage device of the vehicle to be charged.
  • the charging cable can be intended for both AC and DC charging.

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Abstract

Bereitgestellt wird ein Ladekabelstecker eines Ladekabels zur Anwendung beim Laden von zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, wobei der Ladekabelstecker ein Steckergehäuse aufweist, mit welchem ein Kabel des Ladekabels elektrisch kontaktiert und an dem es befestigt ist, und eine Kabeltülle, die einen Bereich des Kabels umhüllt, welcher an das Steckergehäuse anschließt, wobei die Kabeltülle aus mindestens einer Lage einer ersten, dreidimensionalen und isotropen Struktur gebildet ist.

Description

Ladekabelstecker für zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge mit verbessertem Knickschutz
Die Erfindung betrifft einen Ladekabelstecker für zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge mit verbessertem Knickschutz.
Ladekabelstecker für zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge sind bekannt. Sie weisen im Wesentlichen eine elektrisch kontaktierte Steckeinheit auf, die in eine Gegensteckeinheit, z.B. eine Ladesäule oder einen Ladenschluss am Fahrzeug, eingesteckt wird, um elektrische Energie zwischen Ladesäule und Hochvoltspeicher des Fahrzeugs zu übertragen, um diesen zu laden.
Problematisch bei vielen Kabeln ist, dass diese besonders am Kabelaustritt, also am Übergang zwischen Kabel, also ummantelter Leitung, und Steckergehäuse, anfällig für Beschädigungen aufgrund von Knicken sind. Als Knickschutz wird häufig eine Kunststoffumhüllung des Steckergehäuses bis über das Kabelende geführt, wie in dem Gebrauchsmuster DE 20 2015 100 781 U1 offenbart. Allerdings sind im Spritzgussverfahren verarbeitbare thermoplastische Elastomere insgesamt noch deutlich zu hart, so dass sich Knickstellen am Ende der Kabeltülle ergeben können und es dort bei dauerhafter Biegebeanspruchung, insbesondere zu kleinen Biegeradien, zur Beschädigung des Kabels bis hin zum Kabelbruch kommen kann. Auch werden Gummitüllen als Kabeltüllen verwendet, bei denen dasselbe Problem zu beobachten ist. Ferner sind netzartige Kabeltüllen bekannt, z.B. aus der US 2018 / 0 006 396 A, die allerdings die Funktion aufweisen, sich umso mehr zusammenzuziehen, je größer der Zug auf das Kabel wird.
Deshalb ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, einen Ladekabelstecker für zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge mit verbessertem Knickschutz bereitzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bereitgestellt wird ein Ladekabelstecker eines Ladekabels zur Anwendung beim Laden von zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, wobei der Ladekabelstecker ein Steckergehäuse aufweist, mit welchem ein Kabel des Ladekabels elektrisch kontaktiert und an dem es befestigt ist, und eine Kabeltülle, die einen Bereich des Kabels umhüllt, welcher an das Steckergehäuse anschließt, wobei die Kabeltülle aus mindestens einer Lage einer ersten, dreidimensionalen und isotropen Struktur gebildet ist.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass in radialer Richtung mehrere Lagen der ersten dreidimensionalen, isotropen Struktur gebildet sind, oder wobei in radialer Richtung mehrere Lagen von unterschiedlichen dreidimensionalen, isotropen Strukturen gebildet sind.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass jede dreidimensionale, isotrope Struktur als eine Gitterstruktur mit mehreren Hohlräumen gebildet ist.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Gitterstruktur als Wabenstruktur oder als Pyramidenstruktur oder als chaotische Struktur oder als Kombination daraus gebildet ist.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass sich die Kabeltülle ausgehend vom Steckergehäuse entlang des Kabels in radialer Richtung verjüngt. Ferner ist ein Ladekabel zur Anwendung beim Laden von zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen vorgesehen, aufweisend mindestens einen beschriebenen Ladekabelstecker.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ladekabelsteckers gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung in A-A-Richtung aus Figur 1 gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung in A-A-Richtung aus Figur 1 gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung.
In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Grundkonzept der Erfindung ist es, einen verbesserten Knickschutz für Ladekabelstecker 10 eines Ladekabels bereitzustellen, das für ein elektrisches Laden von zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen verwendet wird, also ein Hochvolt(lade)kabel ist. Hierfür wird eine Kabeltülle 3 bereitgestellt, die in bei der üblichen Benutzung von Ladekabeln vorkommenden Knickrichtungen die gleichen Steifigkeitseigenschaften aufweist. Dies wird erreicht, indem die Kabeltülle 3 aus einer dreidimensionalen, flexiblen Struktur gebildet ist, nachfolgend kurz als 3D-Struktur 30 bezeichnet, wie in Figur 2 angedeutet. Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung in Richtung A-A aus Figur 1 .
Die Kabeltülle 3 kann sich - ausgehend vom Steckergehäuse 2 - in Längsrichtung z entlang des Kabels in radialer Richtung x/y verjüngen, wie in Figur 1 gezeigt. Dabei kann die Struktur der 3D-Struktur 30 gleichartig bleiben oder in radialer Richtung x/y und Längsrichtung z variieren. Die 3D-Struktur 30 der Kabeltülle 3 kann auch in radialer Richtung x/y unverändert bleiben, aber in Längsrichtung z variieren, z.B. engmaschiger werden.
Die Form und Struktur der 3D-Struktur 30 hängt von unterschiedlichen Faktoren ab, unter anderem der Länge der Kabeltülle 3 und der Dicke des Kabels 1 (also der ummantelten, elektrischen Leitung) und damit des potentiellen Biegeradius. Die 3D- Struktur 30 kann als eine Gitterstruktur mit mehreren Hohlräumen gebildet sein, z.B. als eine Wabenstruktur, wie in den Figuren angedeutet, eine Pyramidenstruktur, eine chaotische Struktur (also verworren, ungeordnet) oder eine Kombination daraus. Die Gitterstruktur ist so gebildet, dass sie die vorgegebenen Steifigkeitseigenschaften in alle Knickrichtungen bereitstellt. Hierfür ist sie vorteilhaft isotrop gebildet, weist also in alle Richtungen die gleichen Steifigkeitseigenschaften auf.
Ferner kann die 3D-Struktur 30 auch in radialer Richtung x/y in mehreren Lagen, also übereinandergeschichtet, angeordnet sein, wobei jede Lage auch eine andere 3D- Struktur 30 und/oder Ausdehnung in radialer Richtung x/y aufweisen kann, wie in Figur 3 angedeutet.
Das Material der 3D-Struktur 30 ist ein elektrisch nicht leitendes Material wie z.B. Kunststoff, das die Anforderungen an elektrisches Laden und Haltbarkeit im Automobilbereich erfüllt.
Die 3D-Struktur 30 kann beispielsweise mittels 3D-Druck hergestellt werden. Sie kann aber auch in anderer Weise, z.B. mittels Spritzguss oder einem anderen, geeigneten Verfahren, hergestellt werden. Ein mit einem Ladekabelstecker 10 an zumindest einem Ende davon versehenes Ladekabel wird bei zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen (reines Elektrofahrzeug oder Plug-in-Hybrid) verwendet, um eine elektrische Verbindung zwischen einer Ladesäule und einem Ladeanschluss des Fahrzeugs herzustellen, der mit dem zu ladenden Hochvoltspeicher des Fahrzeugs in Verbindung steht. Dabei kann das Ladekabel sowohl für ein AC- als auch für ein DC-Laden vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste
10 Ladekabel
1 Kabel (ummantelt mit Leitung im Inneren)
2 Steckergehäuse
3 Kabeltülle
30 3D-Struktur

Claims

Patentansprüche
1 . Ladekabelstecker (10) eines Ladekabels zur Anwendung beim Laden von zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, wobei der Ladekabelstecker (10) ein Steckergehäuse (2) aufweist, mit welchem ein Kabel (1 ) des Ladekabels elektrisch kontaktiert und an dem es befestigt ist, und eine Kabeltülle (3), die einen Bereich des Kabels (1 ) umhüllt, welcher an das Steckergehäuse (2) anschließt, wobei die Kabeltülle (3) aus mindestens einer Lage einer ersten, dreidimensionalen und isotropen Struktur (30) gebildet ist.
2. Ladekabelstecker (10) nach Anspruch 1 , wobei in radialer Richtung mehrere Lagen der ersten dreidimensionalen, isotropen Struktur (30) gebildet sind, oder wobei in radialer Richtung mehrere Lagen von unterschiedlichen dreidimensionalen, isotropen Strukturen (30) gebildet sind.
3. Ladekabelstecker (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede dreidimensionale, isotrope Struktur (30) als eine Gitterstruktur mit mehreren Hohlräumen gebildet ist.
4. Ladekabelstecker (10) nach Anspruch 3, wobei die Gitterstruktur als Wabenstruktur oder als Pyramidenstruktur oder als chaotische Struktur oder als Kombination daraus gebildet ist.
5. Ladekabelstecker (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Kabeltülle (3) ausgehend vom Steckergehäuse (2) entlang des Kabels (1 ) in radialer Richtung verjüngt.
6. Ladekabel zur Anwendung beim Laden von zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, aufweisend mindestens einen Ladekabelstecker (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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