LU505697B1 - Measuring device for measuring a current intended for energy supply - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Messgerät zur Messung eines zur Energieversorgung vorgesehenen Stroms, umfassend einen Messkreis mit zwei Anschlusskontakten (X3, X4; X5, X6), über welche ein zur Energieversorgung vorgesehener Strom (I1) zu dessen Messung über einen Stromeingang und Stromausgang durch den Messkreis geführt wird, wobei der Messkreis mit einer Spannungsbegrenzung (DX) ausgestattet ist und einen Shunt (RX) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zu den Anschlusskontakten (X3, X4; X5, X6) zunächst der Shunt (RX) als erstes Bauteil des Messkreises und den Stromeingang und Stromausgang elektrisch miteinander verbindend angeordnet ist, insbesondere, sodass hierdurch der Signaleingang des Messkreises niederohmig ausgelegt ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Ladestation, welche ein Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und eine Steuereinrichtung zur Steuerung eines Ladevorgangs mit elektrischem Strom besitzt.The invention relates to a measuring device for measuring a current provided for energy supply, comprising a measuring circuit with two connection contacts (X3, X4; X5, X6), via which a current (I1) provided for energy supply is conducted through the measuring circuit for its measurement via a current input and current output, wherein the measuring circuit is equipped with a voltage limiter (DX) and comprises a shunt (RX), characterized in that adjacent to the connection contacts (X3, X4; X5, X6) the shunt (RX) is arranged as the first component of the measuring circuit and electrically connects the current input and current output, in particular so that the signal input of the measuring circuit is designed with low resistance. Furthermore, the invention relates to a charging station which has a measuring device according to one of claims 1 to 8 and a control device for controlling a charging process with electrical current.
Description
' LU505697' LU505697
Messgerät zur Messung eines zur Energieversorgung vorgesehenen StromsMeasuring device for measuring a current intended for energy supply
BeschreibungDescription
Die Erfindung betrifft ein Messgerät zur Messung eines zur Energieversorgung vorgesehenen Stroms und eine Ladestation mit einem solchen Messgerät.The invention relates to a measuring device for measuring a current intended for energy supply and to a charging station with such a measuring device.
Ein solches Messgerät ist in der Regel eingerichtet, den über eine elektrische Leitung zugeführten Strom messen, wobei der Strom zur Messung und Aufzeichnung üblicherweise durch dieses Messgerät fließen muss. Wird in diesem Zusammenhang auch eine hierbei anliegende Spannung ermittelt, kann somit quasi auch die zurSuch a measuring device is usually set up to measure the current supplied via an electrical line, whereby the current must usually flow through the measuring device for measurement and recording. If a voltage is also detected in this context, the
Energieversorgung über die elektrische Leitung zugeführte elektrische Energie erfasst bzw. gemessen werden.The electrical energy supplied via the electrical line can be recorded or measured.
Ein solches Messgerät findet folglich häufig seinen Einsatz in einerSuch a measuring device is therefore often used in a
Elektrizitätszähleinheit, oft auch als Elektrizitätszähler oder Stromzähler bezeichnet, die die übertragene elektrische Energie an einem Zählerpunkt erfasst. Der Zählerpunkt kann beispielsweise zwischen einem Stromnetz und einem Haushalt oderElectricity metering unit, often referred to as electricity meter or power meter, which records the electrical energy transmitted at a metering point. The metering point can be, for example, between a power grid and a household or
Industriebetrieb sein, kann sich aber auch zwischen zwei Stromnetzen befinden. Dieindustrial plant, but can also be located between two power grids.
Verwendung der entnommenen Energie wird manchmal auch als Energieverbrauch bezeichnet. In diesem Sinne handelt es sich auch um einen Energiezähler.The use of extracted energy is sometimes referred to as energy consumption. In this sense, it is also an energy meter.
In der Regel werden solche Messgeräte ferner auf einer Montageplatte (BeispielAs a rule, such measuring instruments are also mounted on a mounting plate (e.g.
Hausinstallation) oder auch mit Hilfe von DIN-Schienen-Systemen installiert. Wird MID konform, d.h. entsprechend der insbesondere zum Anmeldungszeitpunkt gültigen EU-domestic installation) or using DIN rail systems. If MID compliant, i.e. in accordance with the EU
Messgeräterichtlinie ,Measuring Instruments Directive”, d.h. gemäß Richtlinie 2014/32/EU (mit Wirkung vom 20. April 2016) gemessen, so muss ferner eine regelmäßige Überprüfung/Austausch des Messgeräts erfolgen. Dieses bedeutet einen erhöhten Aufwand.If the measurement is carried out in accordance with the Measuring Instruments Directive, i.e., Directive 2014/32/EU (effective April 20, 2016), the measuring instrument must be regularly inspected and replaced. This entails increased effort.
Ein immer weiter zunehmender Einsatzbereich für solche Messgeräte findet sich beispielsweise in diversen Ladestationen, insbesondere im Zuge der wachsenden E-An ever increasing area of application for such measuring devices can be found, for example, in various charging stations, especially in the wake of the growing e-
Mobility, wie zum Beispiel in hierbei benötigten Wallboxen oder anderen E-Mobility-Mobility, such as the wall boxes or other e-mobility
Ladestationen. So werden bei AC (Wechselstrom)-Ladestationen Ladeleistungen von üblicherweise bis zu 22 kW erreicht, wohingegen bei DC (Gleichstrom)-LadestationenCharging stations. AC (alternating current) charging stations typically achieve charging capacities of up to 22 kW, whereas DC (direct current) charging stations
2 LU505697 deutlich hôhere Ladeleistungen von bis zu 500 kW erreicht werden kônnen.2 LU505697 significantly higher charging capacities of up to 500 kW can be achieved.
Problematisch für solche Messgeräte können sich hierbei insbesondere Kurzschlüsse auswirken, wenn hierdurch in Folge dann nochmals deutlich größereShort circuits can be particularly problematic for such measuring instruments, if this results in significantly larger
Kurzschlussströme am Messgerät auftreten, aber auch durch anderweitig bedingteShort-circuit currents occur at the measuring device, but also due to other
KurzzeitüberströmeShort-term overcurrents
Aufgabe der Erfindung ist es, ein überlastfähiges Messgerät zu schaffen, insbesondere auch ein für hohe Ströme, wie sie beim Ladevorgang mittels Ladestationen im Bereich der E-Mobility gegeben sind, geeignetes überlastfähiges Messgerät zu schaffen.The object of the invention is to create an overload-capable measuring device, in particular to create an overload-capable measuring device suitable for high currents such as those encountered during the charging process using charging stations in the field of e-mobility.
Die Lösung der Aufgabe, ein überlastfähiges Messgerät schaffen, ist gemäß derThe solution to the problem of creating an overload-capable measuring device is according to the
Erfindung durch ein Messgerät mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Ladestation mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9 wiedergegeben.The invention is represented by a measuring device having the features according to claim 1 and by a charging station having the features according to claim 9.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen weiteren abhängigen Ansprüche.Appropriate refinements and further developments are the subject of the respective further dependent claims.
So schlägt die Erfindung ein Messgerät zur Messung eines zur Energieversorgung vorgesehenen Stroms vor, welches einen Messkreis mit zwei Anschlusskontakten umfasst, über welche ein zur Energieversorgung vorgesehener Strom zu dessenThe invention proposes a measuring device for measuring a current intended for energy supply, which comprises a measuring circuit with two connection contacts, via which a current intended for energy supply is fed to its
Messung über einen Stromeingang und Stromausgang durch den Messkreis geführt werden kann bzw. dann auch wird, wobei der Messkreis mit einerMeasurement can be or is carried out via a current input and current output through the measuring circuit, whereby the measuring circuit is connected to a
Spannungsbegrenzung ausgestattet ist und einen Shunt umfasst. Das Messgerät gemäß Lösung der Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass benachbart zu den Anschlusskontakten zunächst der Shunt als erstes Bauteil desThe measuring device according to the invention is characterized in particular by the fact that the shunt is the first component of the measuring device and is located next to the connection contacts.
Messkreises und den Stromeingang und Stromausgang elektrisch miteinander verbindend angeordnet ist, sodass hierdurch zweckmäßig der Signaleingang desmeasuring circuit and the current input and current output are arranged electrically interconnected, so that the signal input of the
Messkreises niederohmig ausgelegt ist.measuring circuit is designed to be low-impedance.
Ist folglich der Shunt parallel zum Rest des Messkreises geschaltet, kann hierdurch ein wesentlicher Stromanteil abgeleitet werden bzw. der Messbereich des Messgerätes ohne Schaden hierdurch zu erleiden vergrößert werden. Von Vorteil ist somit, dass auch hohe Nennströme, insbesondere auch hohe DC-Nenn-Ladeströme gemessen werden können, da, insbesondere je nach Dimensionierung des Shunts, nur ein verminderter Stromanteil durch den Rest des Messkreises geführt ist, und gleichzeitig auch ein möglicher höherer Strom, insbesondere Kurzschluss- oder Kurzzeitstrom ohne Zerstörung zulassen ist. Mittels der Spannungsbegrenzung wiederum, kann derIf the shunt is connected in parallel to the rest of the measuring circuit, a significant current component can be diverted or the measuring range of the measuring device can be increased without causing damage. This has the advantage that even high nominal currents, especially high DC nominal charging currents, can be measured, since, depending on the shunt's dimensioning, only a reduced current component is conducted through the rest of the measuring circuit, and at the same time, a potentially higher current, especially short-circuit or short-time current, can be permitted without damage. By means of voltage limitation, the
3 LU505697 dem Shunt parallel geschaltete Rest des Messkreises bei extremem Überstrom geschützt werden.3 LU505697 the rest of the measuring circuit connected in parallel with the shunt is protected in the event of extreme overcurrent.
Als Spannungsbegrenzung haben sich insbesondere eine Suppressordiode, eine aktive schaltbare Uberspannungsbegrenzung, eine Funkenstrecke oder antiparallele, insbesondere zwei antiparallele Dioden als Bestandteil des Messkreises als besonderes zweckmäßig gezeigt.A suppressor diode, an active switchable overvoltage limiter, a spark gap or anti-parallel diodes, in particular two anti-parallel diodes, as part of the measuring circuit have proven particularly useful as voltage limiters.
Ist nicht nur diese Spannungsbegrenzung parallel zum Shunt geschaltet, sondern inIf not only this voltage limitation is connected in parallel to the shunt, but also in
Reihe mit der Spannungsbegrenzung wenigstens ein Widerstand geschaltet, insbesondere jeweils ein Widerstand in Reihe zum Stromeingang bzw. Stromausgang zwischen Shunt und der Spannungsbegrenzung geschaltet ist, so können die an dieIf at least one resistor is connected in series with the voltage limiter, in particular a resistor is connected in series with the current input or current output between the shunt and the voltage limiter, the
Spannungsbegrenzung geführten Ströme nochmals begrenzt und damit insbesondere auch kann die Dimensionierung, z.B. die Baugröße, einer jeweiligenVoltage limitation currents are limited again and thus in particular the dimensioning, e.g. the size, of a respective
Spannungsbegrenzung reduziert werden.Voltage limitation can be reduced.
Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführung besitzt der Messkreis einesAccording to a particularly useful embodiment, the measuring circuit of a
Messgerätes gemäß der Erfindung ferner zwei, d.h. insbesondere mehrere kaskadenartig hintereinander geschaltete Schaltungsteile, bei welchen die parallel zumMeasuring device according to the invention further comprises two, i.e. in particular several, cascade-connected circuit parts, in which the parallel to the
Shunt und in Reihe mit wenigstens einem Widerstand geschalteteShunt and in series with at least one resistor
Spannungsbegrenzung einen ersten Schaltungsteil von diesen beiden Schaltungsteilen bildet und der zweite Schaltungsteil eine weitere, parallel zum Shunt und in Reihe mit wenigstens einem weiteren Widerstand geschaltete Spannungsbegrenzung besitzt.Voltage limitation forms a first circuit part of these two circuit parts and the second circuit part has a further voltage limitation connected in parallel to the shunt and in series with at least one further resistor.
Hierdurch kann eine stufenweise Signalbedämpfung und folglich eine stufenweiseThis allows for a gradual signal attenuation and consequently a gradual
Begrenzung der im Messkreis vorliegenden Signalwerte, d.h. insbesondere Strom- und/oder Spannungswerte, bewirkt werden.Limitation of the signal values present in the measuring circuit, i.e. in particular current and/or voltage values.
In praktischer Umsetzung besitzt das Messgerät ferner einen dem Messkreis nachgeordneten Messwandler, welcher ein den zur Energieversorgung vorgesehenenIn practical implementation, the measuring device also has a measuring transformer connected downstream of the measuring circuit, which is a
Strom repräsentierendes Messsignal in ein Niederspannungssignal wandelt, wobei derConverts a measurement signal representing current into a low-voltage signal, whereby the
Messkreis und der Messwandler in zweckmäßiger Ausführung galvanisch getrennt sind.The measuring circuit and the measuring transformer are galvanically isolated in a suitable design.
Um insbesondere bei einem Kurzschluss und/oder einer möglichen oder auch zu erwarteten Explosion, durch offene spannungsführende Teile das Risiko für dieIn order to reduce the risk to the personnel, particularly in the event of a short circuit and/or a possible or expected explosion, due to open live parts,
Umgebung und/oder durch Überbrückung von Isolationstrecken den Schaden für dieenvironment and/or by bridging insulation distances, the damage to the
Umgebung zu minimieren und damit auch für jeglichen Anwender/Nutzer zu minimieren, ist insbesondere die Kapselung des Messwandlers innerhalb einem, denIn order to minimize the impact on the environment and thus also on any user, the encapsulation of the measuring transducer within a
Messkreis ausschließenden Gehäuse und/oder die Kapselung des Messkreises ganz oder teilweise innerhalb einem, den Messwandler ausschließenden Gehäuse vorgesehen.Housing excluding the measuring circuit and/or the encapsulation of the measuring circuit wholly or partially within a housing excluding the measuring transformer.
Ergänzend oder alternativ zu voraufgezeigter Kapselung, kann der Messkreis in zweckmäßiger Ausführung auch separat innerhalb einem Gehäuses eingekapselt sein, wobei die Anschlusskontakte von außerhalb dieses Gehäuses zum Zwecke von anzuschließenden elektrischen Leitungen zugänglich sind.In addition to or as an alternative to the encapsulation shown above, the measuring circuit can also be encapsulated separately within a housing in a suitable embodiment, whereby the connection contacts are accessible from outside this housing for the purpose of connecting electrical cables.
Die Erfindung schlägt folglich ferner auch eine Ladestation mit einem entsprechend den vorstehenden Ausführungen ausgestalteten Messgerät vor, die zweckmäßigerThe invention therefore also proposes a charging station with a measuring device designed according to the above statements, which is more expedient
Weise überdies eine Steuereinrichtung zur Steuerung eines Ladevorgangs mit elektrischem Strom besitzt.In this way, it also has a control device for controlling a charging process with electrical current.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgendenFurther features and advantages of the invention will become apparent from the following
Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ersichtlich, wobei in der Zeichnung zeigen:Description of some preferred embodiments with reference to the accompanying drawing, in which:
Fig. 1 stark vereinfacht eine Schaltungsskizze eines möglichen inneren elektrischenFig. 1 shows a simplified circuit diagram of a possible internal electrical
Verschaltungsaufbaus einer mit einem Fahrzeug verbundenen Ladestation gemäß der Erfindung mitsamt einem Messgerät mit einer erstenCircuit structure of a charging station connected to a vehicle according to the invention together with a measuring device with a first
Ausführungsform eines Messkreises gemäß der Erfindung zum Durchführen eines Ladevorgangs mit elektrischem Strom;Embodiment of a measuring circuit according to the invention for carrying out a charging process with electric current;
Fig. 2 stark vereinfacht eine Schaltungsskizze eines möglichen inneren elektrischenFig. 2 shows a simplified circuit diagram of a possible internal electrical
Verschaltungsaufbaus eines Messgerätes mit einer weiteren Ausführungsform eines Messkreises gemäß der Erfindung, welches innerhalb einer mit einemCircuit design of a measuring device with a further embodiment of a measuring circuit according to the invention, which is arranged within a
Fahrzeug verbindbaren oder verbundenen Ladungssäule zum Durchführen eines Ladevorgangs mit elektrischem Strom eingesetzt werden kann oder ist.Vehicle-connectable or connected charging column can or is used to carry out a charging process with electrical current.
Fig. 3A stark vereinfacht eine weitere Ausführungsform eines Messkreises gemäß derFig. 3A shows a further embodiment of a measuring circuit according to the
Erfindung;Invention;
Fig. 3B stark vereinfacht eine erste Ausführungsform eines Messkreises gemäß derFig. 3B shows a simplified first embodiment of a measuring circuit according to
Erfindung mit zwei kaskadenartig hintereinander geschaltetenInvention with two cascade-connected
Schaltungsteilen;circuit parts;
Fig. 3C stark vereinfacht eine zweite Ausführungsform eines Messkreises gemäß derFig. 3C shows a highly simplified second embodiment of a measuring circuit according to the
Erfindung mit zwei kaskadenartig hintereinander geschaltetenInvention with two cascade-connected
Schaltungsteilen; undcircuit parts; and
> LU505697> LU505697
Fig. 4 stark vereinfacht mehrere Ausführungsformen von verschiedenenFig. 4 shows a simplified representation of several embodiments of different
Kapselungsvarianten innerhalb der Messgerätes gemäß der Erfindung.Encapsulation variants within the measuring device according to the invention.
Nachfolgend wird im detaillierter ein Messgerät zur Messung eines zurBelow is a detailed description of a measuring device for measuring a
Energieversorgung vorgesehenen Stroms gemäß der Erfindung beschrieben, wobei das Messgerät einen Messkreis mit z.B. zwei Anschlusskontakten X3, X4 umfasst, über welche ein zur Energieversorgung vorgesehener Strom |1 zu dessen Messung über einen Stromeingang und Stromausgang durch den Messkreis geführt wird, mit einer Spannungsbegrenzung DX ausgestattet ist und einen Shunt RX umfasst, welcher benachbart zu den Anschlusskontakten X3, X4 als erstes Bauteil des Messkreises und den Stromeingang und Stromausgang elektrisch miteinander verbindend angeordnet ist. Auch wird detaillierter auf eine Ladestation beschrieben, welche im Rahmen derThe measuring device comprises a measuring circuit with, for example, two connection contacts X3, X4, via which a current |1 provided for the energy supply is passed through the measuring circuit for its measurement via a current input and current output, is equipped with a voltage limiter DX and comprises a shunt RX, which is arranged adjacent to the connection contacts X3, X4 as the first component of the measuring circuit and electrically connects the current input and current output. A charging station is also described in more detail, which is used within the scope of the
Erfindung ein solches Messgerät sowie eine Steuereinrichtung zur Steuerung einesInvention such a measuring device and a control device for controlling a
Ladevorgangs mit elektrischem Strom besitzt.Charging process with electrical current.
Zunächst wird hierzu auf Fig. 1 Bezug genommen, welche stark vereinfacht eineFirst, reference is made to Fig. 1, which shows a simplified
Schaltungsskizze eines möglichen inneren elektrischen Verschaltungsaufbaus einer mit einem Fahrzeug verbundenen Ladungssäule gemäß der Erfindung mitsamt einemCircuit diagram of a possible internal electrical wiring structure of a charging column connected to a vehicle according to the invention, including a
Messgerät mit einer ersten Ausführungsform eines Messkreises gemäß der Erfindung zum Durchführen eines Ladevorgangs mit elektrischem Strom zeigt.Measuring device with a first embodiment of a measuring circuit according to the invention for carrying out a charging process with electric current.
Eine solche Ladestation besitzt, wie bei der bei Fig. 1 skizzierten Ladesäule gezeigt und dort mit Steuerung 1 bezeichnet, eine Steuereinrichtung zur Steuerung einesSuch a charging station has, as shown in the charging column sketched in Fig. 1 and designated there with control 1, a control device for controlling a
Ladevorgangs mit elektrischem Strom. Insbesondere, da Ladestationen, wie insbesondere Wallboxen oder anderen E-Mobility-Ladestationen, wie z.B. die bei Fig. skizzierte Ladesäule üblicherweise Teil eines größeren Systems ist, kann dieCharging process with electrical current. In particular, since charging stations, such as wall boxes or other e-mobility charging stations, such as the charging station outlined in Fig., are usually part of a larger system, the
Steuereinrichtung der Ladesäule, wie bei Fig. 1 zu sehen, mit einer weiteren, übergeordneten Steuerung verbunden sein, wobei die Verbindung zweckmäßig über einen Bus erfolgt, über den dann auch ein umfangreicher Datenaustausch stattfinden kann. Ein solcher Bus kann z.B. als CAN-Bus oder Profibus eingerichtet sein, wobei dem Fachmann durchaus weitere hierfür geeignete Busse bekannt sind. Nach bzw. mittels Verbindung der Ladungssäule mit einem Fahrzeug steht die Steuereinrichtung der Ladesäule bekanntermaßen ferner im Datenaustausch mit einer im Fahrzeug angeordneten Steuerungseinrichtung, bei Fig. 1 mit Steuerung 2 bezeichnet. AuchThe control device of the charging station, as shown in Fig. 1, can be connected to another, higher-level controller, whereby the connection is expediently made via a bus, via which extensive data exchange can then also take place. Such a bus can be configured, for example, as a CAN bus or Profibus, although other suitable buses are certainly known to those skilled in the art. After or by connecting the charging station to a vehicle, the control device of the charging station is also known to exchange data with a control device arranged in the vehicle, designated as controller 2 in Fig. 1.
6 LU505697 dieser Datenaustausch kann über einen Bus erfolgen, wie auch herkömmlicher Weise üblich.6 LU505697 this data exchange can take place via a bus, as is conventional.
Ferner ist, wie bei Fig. 1 skizziert, Teil der Ladesäule in der Regel ein Laderegler, der an eine Stromquelle, insbesondere an ein Wechsel- oder auch Drehstromnetz, angeschaltet ist, und gesteuert über die Steuerung 1, z.B. über die bei Fig. 1 mit ST2 gekennzeichnete Steuerleitung, den Ladestrom regelt. Ein solcher Laderegler kann hierbei beispielsweise auch einen Analog-Digital-Wandler oder auch Digital- Analog-Furthermore, as outlined in Fig. 1, part of the charging station is usually a charge controller that is connected to a power source, in particular to an AC or three-phase network, and regulates the charging current via the controller 1, e.g. via the control line marked ST2 in Fig. 1. Such a charge controller can, for example, also be an analog-to-digital converter or digital-to-analog converter.
Wandler umfassen, je nachdem, ob als Stromquelle eine Wechselstrom- oderConverters include, depending on whether the power source is an AC or
Gleichstromquelle eingesetzt wird und, ob der Ladestrom ein Wechselstrom (AC) oderDC source is used and whether the charging current is alternating current (AC) or
Gleichstrom (DC) sein soll bzw. ist. Wird, wie bei Fig. 1 gezeigt, als Stromquelle eineDirect current (DC) is to be used. If, as shown in Fig. 1, a
Wechsel- oder auch Drehstromquelle genutzt und als Ladestrom jedoch einAC or three-phase source is used and as charging current, however, a
Gleichstrom eingesetzt, der dann entsprechend über ein DC-Netz geführt wird, umfasst der Laderegler somit zweckmäßig auch einen Analog-Digital-Wandler, nachfolgend auch als ADC bezeichnet.If direct current is used, which is then fed via a DC network, the charge controller therefore also conveniently includes an analog-to-digital converter, hereinafter also referred to as ADC.
Von einem gemäß Fig. 1 von der Ladesäule, insbesondere von deren Laderegler über die am Laderegler mit L+ gekennzeichnete Leitung bereitgestellten bzw. zur Verfügung gestellten Gleichstrom wird somit zumindest ein Anteil als Ladestrom eines imAt least a portion of a direct current provided or made available by the charging station, in particular by its charge controller, via the line marked L+ on the charge controller, as shown in Fig. 1, is thus used as a charging current of a
Fahrzeug vorgehaltenen Energiespeichers und also gemäß skizziertem Beispiel zurvehicle and thus according to the example outlined for
Energieversorgung des Fahrzeuges eingesetzt.Used to supply energy to the vehicle.
Zur Messung eines zur Energieversorgung vorgesehenen Stroms 11, umfasst die beiFor measuring a current 11 intended for energy supply, the
Fig. 1 skizzierte Ladesäule eine mögliche Ausführungsform eines Messgerätes, beiFig. 1 sketched charging station a possible embodiment of a measuring device, in which
Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber als Energiemessgerät bezeichnet mit einer erstenFig. 1 for the sake of clarity referred to as energy meter with a first
Ausführungsform eines Messkreises gemäß der Erfindung. Zur Messung des zurEmbodiment of a measuring circuit according to the invention. For measuring the
Energieversorgung vorgesehenen Stroms 11 sind zumindest zwei AnschlusskontaktePower supply 11 are at least two connection contacts
X3 und X4 am Messgerät vorgesehen, über welche dieser zur Energieversorgung vorgesehene Strom [1 zu dessen Messung über einen Stromeingang undX3 and X4 on the measuring device, through which this current intended for energy supply [1 for its measurement via a current input and
Stromausgang durch einen Messkreis des Messgeräts geführt werden kann bzw. wird.Current output can or will be passed through a measuring circuit of the measuring device.
Insbesondere basierend auf der Ausführungsform nach Fig. 1, wird der zurIn particular, based on the embodiment of Fig. 1, the
Energieversorgung vorgesehene Stroms 11 somit zunächst durch den Messkreis desThe current 11 intended for the energy supply is thus initially passed through the measuring circuit of the
Messgeräts geführt, bevor dieser ganz oder teilweise, gemäß Ausführungsform nachmeasuring device before it is completely or partially, according to the embodiment according to
Fig. 1 über den Abschnitt D, als Ladestrom dem Fahrzeug für den dort vorgehaltenenFig. 1 over section D, as charging current to the vehicle for the battery stored there
Energiespeicher zugeführt wird. Über die mit L- gekennzeichnete Leitung ist derThe cable marked L- is used to supply the
Stromkreis gemäß Ausführungsform nach Fig. 1 letztendlich geschlossen. Mittels desCircuit according to the embodiment of Fig. 1 is finally closed. By means of the
! LU505697! LU505697
Messkreises des Messgeräts kann somit dann zumindest ein den zurThe measuring circuit of the measuring device can then at least
Energieversorgung vorgesehenen Strom repräsentierendes Messsignal | zurmeasuring signal representing the current intended for the energy supply | for
Verfügung gestellt werden, welches jedoch, insbesondere zur Überwachung undprovided, which, however, in particular for monitoring and
Auswertung der Energieversorgung, nochmals mittels eines dem Messkreis nachgeordneten Messwandlers (vgl. alle Fign. 1 bis 4) in ein Niederspannungssignal gewandelt werden kann. Gemäß den in den Fign. skizzierten Ausführungsbeispielen, bei denen als Ladestrom Gleichstrom eingesetzt wird, ist hierzu folglich bevorzugt einEvaluation of the power supply, can be converted into a low-voltage signal by means of a measuring transformer arranged downstream of the measuring circuit (see all Figs. 1 to 4). According to the exemplary embodiments outlined in the figures, in which direct current is used as the charging current, a
Digital-Digital-Wandler eingesetzt.Digital-to-digital converters are used.
Wie ferner auch bei der bei Fig. 1 skizzierten Ausführungsform dargestellt, enthält derAs also shown in the embodiment sketched in Fig. 1, the
Messkreis des Messgerätes eine Spannungsbegrenzung DX und einen Shunt RX bzw. ist der Messkreis unter anderem auch aus diesen Komponenten aufgebaut.The measuring circuit of the measuring device has a voltage limiter DX and a shunt RX or the measuring circuit is also made up of these components, among others.
Insbesondere ist wie dargestellt ersichtlich, dass benachbart zu denIn particular, as shown, it is evident that adjacent to the
Anschlusskontakten X3 und X4 zunächst der Shunt RX als erstes Bauteil desConnection contacts X3 and X4, first the shunt RX as the first component of the
Messkreises und den Stromeingang und Stromausgang elektrisch miteinander verbindend angeordnet ist. Hierdurch kann folglich der Signaleingang des Messkreises in bevorzugter Weise niederohmig ausgelegt werden und somit insbesondere auch aufgrund dieser Niederohmigkeit des Signaleinganges das Messgerät in vorteilhaftermeasuring circuit and the current input and current output are arranged electrically interconnected. As a result, the signal input of the measuring circuit can preferably be designed with low impedance and thus, in particular due to this low impedance of the signal input, the measuring device can be advantageously
Weise Einsatz auch im Rahmen bzw. auf dem Gebiet einer E- Mobility Anwendung als ein hierfür geeignetes überlastfähiges Messgerät finden. So kann je nachIt can also be used in the context of or in the field of e-mobility applications as a suitable overload-capable measuring device.
Dimensionierung des Shunts, nur ein verminderter Stromanteil durch den Rest desDimensioning of the shunt, only a reduced current share through the rest of the
Messkreises geführt, und gleichzeitig auch ein möglicher höherer Strom, insbesonderemeasuring circuit, and at the same time a possible higher current, especially
Kurzschluss- oder Kurzzeitstrom ohne Zerstörung zugelassen werden. Mittels derShort-circuit or short-time current can be tolerated without destruction.
Spannungsbegrenzung wiederum kann der dem Shunt parallel geschaltete Rest desVoltage limitation, in turn, the remainder of the
Messkreises bei extremem Überstrom geschützt werden. So kann dadurch bei einem extremen Überstrom insbesondere der mit U3 gekennzeichnete Spannungsmesspfad geschützt werden. Hierbei einen Widerstandswert für den Shunt RX im mOhm-Bereich und kleiner vorzusehen hat sich als besonders zweckmäßig gezeigt.The measuring circuit can be protected from extreme overcurrents. This allows the voltage measurement path, labeled U3, to be protected in particular in the event of an extreme overcurrent. Providing a resistance value for the shunt RX in the mOhm range or lower has proven particularly useful.
Ist nicht nur diese Spannungsbegrenzung DX parallel zum Shunt RX geschaltet, sondern in Reihe mit der Spannungsbegrenzung DX wenigstens ein Widerstand R3 und/oder R4 geschaltet, der ebenfalls bei Überlast nochmals Spannung aufnimmt, insbesondere jeweils ein Widerstand in Reihe zum Stromeingang bzw. Stromausgang zwischen Shunt RX und der Spannungsbegrenzung DX geschaltet, kann der an dieIf not only this voltage limiter DX is connected in parallel to the shunt RX, but at least one resistor R3 and/or R4 is connected in series with the voltage limiter DX, which also absorbs voltage again in the event of an overload, in particular a resistor is connected in series to the current input or current output between the shunt RX and the voltage limiter DX, the
Spannungsbegrenzung DX geführte Strom nochmals begrenzt und damit insbesondere auch die Dimensionierung, z.B. die Baugröße, einer jeweiligen Spannungsbegrenzung reduziert werden.Voltage limitation DX carried current can be limited again and thus in particular the dimensioning, e.g. the size, of a respective voltage limitation can be reduced.
8 LU5056978 LU505697
Wie bei Fig. 1 skizziert, hat sich als Spannungsbegrenzung DX insbesondere eineAs outlined in Fig. 1, the voltage limit DX has been shown to be
Suppressordiode als Bestandteil des Messkreises zweckmäßig gezeigt. Alternativ ist jedoch insbesondere auch der Einsatz von zwei antiparallelen Dioden, einer aktiven, schaltbaren Uberspannungsbegrenzung oder Funkenstrecke möglich. Die Aktivierung einer solchen aktiven, schaltbaren Spannungsbegrenzung DX kann z.B. mittels einer von der Ladestation oder dem Messgerät beherbergten, weiteren Schaltung, z.B. in auch in Art eines Prozessors, bei der gemäß Fig. 1 skizzierten Ausführungsform z.B. durch den dort skizzierten Mikroprozessor up erfolgen. Entsprechend ist bei der gemäßSuppressor diode is shown as a component of the measuring circuit. Alternatively, however, the use of two anti-parallel diodes, an active, switchable overvoltage limiter or spark gap is also possible. The activation of such an active, switchable voltage limiter DX can, for example, be carried out by means of a further circuit accommodated by the charging station or the measuring device, e.g. in the form of a processor, in the embodiment sketched in Fig. 1, for example, by the microprocessor up sketched there. Accordingly, in the embodiment according to
Fig. 2 skizzierten Ausführungsform eines weiteren môglichen inneren elektrischenFig. 2 outlined embodiment of another possible internal electrical
Verschaltungsaufbaus eines Messgerätes, welches innerhalb einer mit einemCircuit design of a measuring device, which is installed within a
Fahrzeug verbindbaren oder verbundenen Ladungssäule zum Durchführen einesVehicle connectable or connected charging column for carrying out a
Ladevorgangs mit elektrischem Strom eingesetzt werden kann oder ist, diecharging process with electrical current, the
Spannungsbegrenzung DX gestrichelt als Box dargestellt ist. Auch muss, wie insbesondere bei Fig. 2 zusehen, das Energiemessgerät nicht ein Messgerät gemäß der Erfindung nicht nur lediglich einen Messkreis umfassen, sondern kann auch einen oder mehrere weitere Messkreise mit je zwei Anschlusskontakten X5 und X6 besitzen, über welche dann je ein weiterer, zur Energieversorgung vorgesehener Strom [2 durch den weiteren Messkreis geführt wird. Auch wird zweckmäßig in Ergänzung zurVoltage limitation DX is shown in dashed lines as a box. Also, as can be seen in particular in Fig. 2, the energy measuring device according to the invention does not have to comprise only one measuring circuit, but can also have one or more further measuring circuits, each with two connection contacts X5 and X6, via which a further current [2 intended for energy supply is then passed through the further measuring circuit. Also expediently in addition to
Messung eines zur Energieversorgung vorgesehenen Stroms eine hierbei anliegendeMeasurement of a current intended for energy supply, a current applied
Spannung U1, wie bei ferner bei den Ausführungsformen nach Fign. 1 und 2 skizziert, ermittelt. Auch einem hierfür vorgesehenen Messkreis ist dann bevorzugt wiederum einVoltage U1, as further sketched in the embodiments according to Figures 1 and 2, is determined. A measuring circuit provided for this purpose is then preferably again a
Messwandler nachgeordnet, welcher in diesem Fall dann jedoch ein der hierbei anliegenden Spannung U1 repräsentierendes Messsignal U in einA measuring transformer is arranged downstream, which in this case then converts a measuring signal U representing the voltage U1 present in a
Niederspannungssignal wandelt.low voltage signal.
Diese Spannungsiiberhéhung an RX bedingt durch extremem Uberstrom, insbesondere großen Kurzschlussstrom kann nur durch eine geeigneteThis voltage increase at RX caused by extreme overcurrent, especially large short-circuit current, can only be prevented by a suitable
Stromabschaltung beendet werden. Da die Stromabschaltung zeitlich gesehen auch sehr langsam sein kann, können weitere Bauteile wie z.B. bei Fig. 1 skizziert, ein imSince the power cut-off can be very slow in terms of time, additional components such as the one outlined in Fig. 1, a
Fahrzeug entsprechend als Schutz des Energiespeichers angeordneter Schalter K2, insbesondere ein sogenannter Pyroswitch und/oder eine in der Ladestation vorgelagerte Sicherung S1 notwendig sein.A switch K2 arranged in the vehicle to protect the energy storage device, in particular a so-called pyroswitch and/or a fuse S1 installed upstream in the charging station, may be necessary.
Diese vorgenannten Bauteile haben in der Regel eine Reaktionsgeschwindigkeit von ca. 100us bis ca. 5ms. Ergänzend oder alternativ kann auch, sofern eineThese components usually have a response time of approximately 100us to approximately 5ms. In addition or alternatively, if a
Stromüberwachung mittels eines, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 skizziert, in der Ladestation angeordneten Uberwachungsbausteins IDC1 stattfindet, auch dasCurrent monitoring takes place by means of a monitoring module IDC1 arranged in the charging station, as outlined in the embodiment according to Fig. 1, also the
9 LU505697 entsprechende Abschalten eines in der Ladestation zur „Stromabschaltung“ geeignet angeordneten Schalters K1 eingeleitet werden. Dies kann Reaktionsgeschwindigkeiten zwischen 10 -30ms bedingen. Wird, wie z.B. bei Fig. 1 skizziert, ein Laderegler eingesetzt, kann die Abschaltzeit in der Regel nochmals auf eine im us Bereich liegende Abschaltzeit verkürzt werden, weil dann im Laderegler innenliegende9 LU505697 the corresponding shutdown of a switch K1 in the charging station, which is suitably arranged for "power shutdown", can be initiated. This can result in reaction times between 10 - 30 ms. If a charge controller is used, as shown in Fig. 1, the shutdown time can usually be further reduced to a shutdown time in the us range, because then the charge controller has internal
Leistungselektronik deaktiviert werden kann.Power electronics can be deactivated.
Um ferner den Messbereich des Messgeräts, insbesondere des in praktischerIn order to further increase the measuring range of the measuring instrument, especially the
Ausführung zur Niederspannungswandlung umfassten Messwandlers, optimal abdecken zu können, werden in bevorzugter Ausführung der Shunt RX und, sofern vorhanden, der in Reihe mit der Spannungsbegrenzung DX geschaltete Widerstand R3 und/oder R4 so ausgelegt, dass ein Nennstrom plus Überstromfaktor, z.B. ein Faktor der Größe 10 oder größer, gemessen werden kann. Der Überstromfaktor kann sich hierbei z.B. auch einer in der Ladestation zur Strombegrenzung bzw. -Abschaltung angeordneten Schutzsicherung orientieren, wie z.B. an der bei Fig. 1 skizziertenIn order to optimally cover the requirements of the measuring transformer included in the low-voltage conversion version, the shunt RX and, if present, the resistor R3 and/or R4 connected in series with the voltage limiter DX are preferably designed so that a nominal current plus an overcurrent factor, e.g., a factor of 10 or greater, can be measured. The overcurrent factor can also be based, for example, on a protective fuse arranged in the charging station for current limitation or shutdown, such as the one shown in Fig. 1.
Sicherung S1.Fuse S1.
Sollen beispielsweise mit dem Messgerät gemäß der Erfindung Nenn-Ladeströme von z.B. 500A gemessen werden, d.h. der zur Energieversorgung vorgesehene (Nenn- )Strom 11 beträgt 500A, und gleichzeitig ein möglicher Kurzschlussstrom von 70kA, d.h. der zur Energieversorgung vorgesehene (Kurzschluss-)Strom 11 beträgt 70kA, ohneFor example, if the measuring device according to the invention is to be used to measure nominal charging currents of, for example, 500A, i.e. the (nominal) current 11 intended for the energy supply is 500A, and at the same time a possible short-circuit current of 70kA, i.e. the (short-circuit) current 11 intended for the energy supply is 70kA, without
Zerstörung zugelassen werden können, bestünde eine mögliche geeigneteDestruction can be permitted, there would be a possible suitable
Dimensionierung, insbesondere basierend auf einer Ausführungsform gemäß Fig. 1, 2 oder 3, beispielsweise darin, eine Spannungsbegrenzung einzusetzen, die bei ca. 1V anspricht, und für den Shunt RX einen Widerstandswert von ca. 0,1 mOhm vorzusehen. In diesem Fall würde folglich bei Vorliegen des (Nenn-)Stroms 11 von 500A die am Shunt RX abfallende Spannung U2 ca. 50mV betragen. Entsprechend würden Uber den parallel zum Shunt geschalteten Rest des Messkreises ca. 50mV abfallen. In diesem Fall würde die Spannungsbegrenzung folglich noch nicht ansprechen und auch am Spannungsmesspfad U3 könnten somit ca. 50mV anliegen bzw. abfallen. Liegt nun ein jedoch ein Kurzschlussstrom von 70kA an, betragt die amDimensioning, in particular based on an embodiment according to Fig. 1, 2 or 3, for example, involves using a voltage limiter that responds at approximately 1V and providing a resistance value of approximately 0.1 mOhm for the shunt RX. In this case, with the (nominal) current I1 of 500A present, the voltage U2 dropped across the shunt RX would be approximately 50mV. Correspondingly, approximately 50mV would drop across the rest of the measuring circuit connected in parallel to the shunt. In this case, the voltage limiter would not yet respond, and approximately 50mV could also be present or dropped at the voltage measuring path U3. However, if a short-circuit current of 70kA is present, the
Shunt RX abfallende Spannung U2 folglich ca. 7V. Somit würde Uber den parallel zumShunt RX dropping voltage U2 is therefore about 7V. Thus Uber would be the parallel to the
Shunt geschalteten Rest des Messkreises jedoch auch ca. 7V abfallen. In diesem Fall würde die Spannungsbegrenzung folglich bei ca. 1V ansprechen. Damit derHowever, the shunt-connected rest of the measuring circuit also drops by about 7V. In this case, the voltage limiter would therefore respond at about 1V.
Kurzschlussstrom von 70kA dennoch zugelassen werden kann, ohne eine Zerstörung zu bewirken, müssen folglich in zweckmagiger Ausführung ca. 6V ferner Uber dieShort-circuit current of 70kA can still be permitted without causing destruction, therefore in a practical design approx. 6V further over the
Widerstände R3, R4 abgefangen werden können. Im Falle hiesiger beispielhafterResistors R3, R4 can be used to compensate for this. In the case of the exemplary
Anforderung wäre folglich für die Widerstände R3, R4 ein Gesamtwiderstandswert von ca. 1000hm vorzusehen.The requirement would therefore be to provide a total resistance value of approximately 1000hm for the resistors R3, R4.
Grundsätzlich kann die am Spannungsmesspfad des Messgerätes anliegende bzw. abfallende Spannung auch nochmals reduziert werden, indem im Messgerät gemäßIn principle, the voltage applied or dropped on the voltage measuring path of the measuring device can also be further reduced by setting the measuring device according to
Erfindung kaskadenartig hintereinander geschaltete Schaltungsteile vorgesehen sind, wie dies beispielsweise bei den Ausführungsformen gemäß Fign. 3B, 3C und 4 skizziert ist.Invention, circuit parts connected in series in a cascade manner are provided, as is sketched, for example, in the embodiments according to Figs. 3B, 3C and 4.
So kann hierbei die parallel zum Shunt RX und in Reihe mit wenigstens einemThis means that the shunt RX can be connected in parallel and in series with at least one
Widerstand geschaltete Spannungsbegrenzung DX einen ersten Schaltungsteil von zwei Erfindung kaskadenartig hintereinander geschalteten Schaltungsteile bilden und der zweite Schaltungsteil eine weitere, parallel zum Shunt RX und in Reihe mit wenigstens einem weiteren Widerstand R3‘, R4‘ geschaltete SpannungsbegrenzungResistor-connected voltage limiter DX forms a first circuit part of two circuit parts connected in series in a cascade manner, and the second circuit part is a further voltage limiter connected in parallel to the shunt RX and in series with at least one further resistor R3', R4'
DX2 besitzen. Solche Ausführungsformen sind beispielsweise den Fign. 3B und 3C zu entnehmen. Die dann letztlich am Spannungsmesspfad des Messgerätes anliegende bzw. abfallende Spannung ist in den Fign. 3B und 3C mit U3‘ gekennzeichnet.DX2. Such embodiments can be seen, for example, in Figs. 3B and 3C. The voltage ultimately present or dropped across the voltage measurement path of the measuring device is labeled U3' in Figs. 3B and 3C.
Im Einzelnen zeigt Fig. 3B z.B. hierbei eine Ausführungsform, bei welcher der dort skizzierte erste Schaltungsteil Y1‘ den Shunt RX und parallel hierzu die in Reihe mit wenigstens einem Widerstand R3, R4geschaltete Spannungsbegrenzung DX umfasst und ein zweiter Schaltungsteil Y2 eine weitere, parallel zum Shunt DX und in Reihe mit wenigstens einem weiteren Widerstand R3‘, R4‘ geschaltete SpannungsbegrenzungIn detail, Fig. 3B shows, for example, an embodiment in which the first circuit part Y1' outlined therein comprises the shunt RX and, in parallel thereto, the voltage limiter DX connected in series with at least one resistor R3, R4, and a second circuit part Y2 comprises a further voltage limiter connected in parallel to the shunt DX and in series with at least one further resistor R3', R4'
DX2 umfasst. Alternativ zur Ausführung gemäß Fig. 3B ist bei Fig. 3C eineDX2. As an alternative to the embodiment according to Fig. 3B, Fig. 3C shows a
Ausführungsform skizziert, bei welcher die parallel zum Shunt RX in Reihe mit dem wenigstens einen Widerstand R3, R4 geschaltete Spannungsbegrenzung DX einen ersten Schaltungsteil Y1 von diesen beiden Schaltungsteilen bildet und der zweiteEmbodiment is outlined in which the voltage limiter DX connected in parallel with the shunt RX in series with the at least one resistor R3, R4 forms a first circuit part Y1 of these two circuit parts and the second
Schaltungsteil Y2 eine weitere, parallel zum Shunt RX in Reihe mit wenigstens einem weiteren Widerstand R3', R3‘ geschaltete Spannungsbegrenzung DX2 besitzt.Circuit part Y2 has a further voltage limiter DX2 connected in parallel to the shunt RX in series with at least one further resistor R3', R3'.
Der am Shunt RX anliegende oder mit diesem zusammen gebildete ersteThe first one connected to the shunt RX or formed together with it
Schaltungsteil Y1 bzw. Y1‘ begrenzt somit im Überlastfall die Spannung U3 auf einen ersten Pegel. Mittels des zweiten Schaltungsteils Y2 wird dann in weiterer Stufe die dort eingangs anliegende Spannung U3 nochmals um ein weiteres Maß bedampft, wobei durch die Widerstände R3‘ und R4’eine weitere Strombegrenzung erreicht wird und auf die Spannung U3‘ somit gegenüber der Spannung U3 einen niedrigeren zweiten Pegel aufweist. Da die Spannung U3’ an der Spannungsbegrenzung DX2 somit nochmals reduziert ist, kann diese in deren Dimensionierung durch denCircuit part Y1 or Y1' thus limits the voltage U3 to a first level in the event of an overload. By means of the second circuit part Y2, the voltage U3 present at the input is then further reduced by a further amount in a further stage, whereby a further current limitation is achieved by the resistors R3' and R4', and the voltage U3' thus has a lower second level than the voltage U3. Since the voltage U3' at the voltage limiter DX2 is thus further reduced, its dimensioning can be influenced by the
Kaskadenaufbau ferner auch kleiner im Vergleich zur Spannungsbegrenzung DX ausgelegt werden.Cascade structure can also be designed smaller compared to the voltage limitation DX.
Bezogen auf eine wie bei Fig. 1 skizzierte Ausführungsform kann ein ursächlicherWith reference to an embodiment as outlined in Fig. 1, a causal
Kurzschlussfehler für einen auf das Messgerät einwirkenden Uberstrom, d.h. für einen sehr großen Stromwert 11 und in Folge für einen großen Wert U3/DX unter derShort-circuit fault for an overcurrent acting on the measuring device, i.e. for a very large current value 11 and consequently for a large value U3/DX below the
Annahme, dass der Schalter K1 eingeschaltet ist, im Wesentlichen in jedem derAssuming that switch K1 is switched on, essentially in each of the
Abschnitte A, B, C, D, E und F auftreten.Sections A, B, C, D, E and F occur.
Liegt der ursächliche Fehler im Abschnitt A oder B wird in diesem Fall die Energie desIf the causal fault is in section A or B, the energy of the
Energiespeichers über den Shunt RX geführt. Liegt der ursächliche Fehler im AbschnittEnergy storage device via the shunt RX. If the causal error is in the section
C wird das Netz oder der Energiespeicher über den Shunt RX kurzgeschlossen. Liegt der ursächliche Fehler im Abschnitt D, E, oder F wird vor allem der Energiespeicher an der Kurzschlussstelle entladen werden, wobei zusätzlich Strom von der LadestationC, the grid or the energy storage is short-circuited via the shunt RX. If the causal fault is in section D, E, or F, the energy storage will be discharged at the short-circuit point, with additional current being drawn from the charging station.
Uber den Shunt RX Strom an diese Stelle heranführt wird. Ist der Schalter K1 hingegen ausgeschaltet, kann der Stromfluss nur durch den Energiespeicher im Fahrzeug aufrechterhalten werden, wobei dann die Abschnitte B und C über den Shunt RX bestromt werden und besonders kritisch sind.Current is supplied to this point via the shunt RX. However, if switch K1 is off, the current flow can only be maintained by the vehicle's energy storage system, with sections B and C then being supplied with current via the shunt RX and becoming particularly critical.
Um im Fall eines Kurzschlusses, einer hierdurch in Folge bedingten Zerstörung, gegebenenfalls sogar einer eventuell zu erwarteten Explosion, das Risiko für dieIn order to minimize the risk to the environment in the event of a short circuit, the resulting destruction, or even an explosion that may be expected,
Umgebung zu minimieren und damit auch jeglichen Anwender/Mensch/Bediener vorenvironment and thus protect any user/person/operator from
Gefahren zu schützen, sind in zweckmäßiger Weiterbildung verschiedene Maßnahmen in dem erfindungsgemäßen Messgerät integriert. Da die Gefahren durchaus verschiedenartig sein können, z.B. Gefahren durch umherfliegende Teile, Gefahren durch offene spannungsführende Teile und/oder Gefahren, auch indirekter Art, durchTo protect against these dangers, various measures are integrated into the measuring device according to the invention in a practical development. Since the dangers can be quite diverse, e.g. dangers from flying parts, dangers from open live parts and/or dangers, also of an indirect nature, from
Teile die intern Isolationstrecken nach 24V überbrücken, sind bevorzugt einander ergänzende aber auch alternative Maßnahmen vorgesehen. Gefahren und derenFor parts that bridge internal insulation gaps to 24V, complementary but also alternative measures are preferred. Hazards and their
Risikobeurteilung sind hierbei in der Norm IEC 61010 bzw. der zu dieser korrespondieren EN 61010 definiert, insbesondere der der IEC 61010-1:2010 bzw. derRisk assessment is defined in the standard IEC 61010 or the corresponding EN 61010, in particular IEC 61010-1:2010 or the
EN 61010-1:2010, wobei im Rahmen der Erfindung selbstverständlich jeweils auf die zum Anmeldungszeitpunkt maßgebliche Norm abzustellen ist.EN 61010-1:2010, whereby the invention is of course based on the standard applicable at the time of application.
Ferner finden bisher häufig, um Verdrahtungsaufgaben von Strommesseingängen erfüllen zu können, Leiterplatten Verwendung. Dies bedingt aber auch große Nachteile bezüglich einer Kurzschlussbelastung. Denn eine Kurzschlussbelastung an einerFurthermore, printed circuit boards have often been used to fulfill wiring tasks for current measurement inputs. However, this also causes significant disadvantages with regard to short-circuit loading. Because a short-circuit load on a
Leiterplatte kann insbesondere eine Delaminierung der Lagen, eine vollständigePrinted circuit board can in particular cause delamination of the layers, a complete
Trennung der Lagen hin zu den Einzellagen, sodass Überdruckverhältnisse aus demSeparation of the layers into individual layers, so that overpressure conditions from the
Inneren, an die Oberfläche weitergegeben werden, ein vollständiges Aufschmelzen von leitfahigen Lagen, insbesondere Kupfer-Lagen, die Bildung einer Plasmawolke, eine unkontrollierte Lichtbogenbildung und/oder extremem Überdruck in dem beteiligteninterior, to the surface, a complete melting of conductive layers, especially copper layers, the formation of a plasma cloud, an uncontrolled arc formation and/or extreme overpressure in the involved
Schaltungsbereich bewirken, um nur einige von möglichen Auswirkungen aufzuzählen.circuit area, to name just a few possible effects.
So ist insbesondere sicherzustellen, dass durch eine Einwirkung durch Kurzschluss keine Isolationsstrecken beeinträchtigt werden. Folglich dürfen auch keine Bauteile, insbesondere Bauteile, die einer erhöhtem mechanisch-elektrischen Belastung ausgesetzt sind, abgesprengt werden und in Folge eine Brücke zumIn particular, it must be ensured that no insulation gaps are affected by a short circuit. Consequently, no components, especially components subject to increased mechanical and electrical stress, may be blown off and subsequently create a bridge to the
Niederspannungsbereich bilden, also insbesondere gemäß Fign. 1 und 2 den AbschnittLow voltage range, in particular according to Figs. 1 and 2 the section
G überbrücken. Auch dürfen im Falle eines nach einem Kurzschluss zerstörtenG. In the event of a short circuit, the
Messgerätes oder Messgerätebereichs keine spannungsführenden Teile für denmeasuring device or measuring device area no live parts for the
Anwender/Mensch/Bediener frei zugänglich sein.User/human/operator must be freely accessible.
Entsprechend einer ersten bevorzugten Weiterbildung sind somit zumindest derAccording to a first preferred further training, at least the
Messkreis und der Messwandler voneinander galvanisch getrennt, wie dies in allenThe measuring circuit and the measuring transformer are galvanically isolated from each other, as is the case in all
Fign. skizziert und in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen GT belegt ist.Fign. and is designated by the reference symbol GT in Fig. 1.
Die insbesondere in den Fign. 2, 3B, 3C und 4 gestrichelt eingefassten Bereiche, vgl. hierzu insbesondere die mit Y1, Y1'Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, stellen verschiedene zweckmäßige Möglichkeiten von mechanischen Kapselungen dar. Ist z.B. derThe areas enclosed by dashed lines in Figures 2, 3B, 3C and 4, cf. in particular those marked Y1, Y1'Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, represent various suitable possibilities for mechanical encapsulation. For example, if the
Messwandler innerhalb einem, den Messkreis ausschließenden Gehäuse eingekapselt und/oder der Messkreis ganz oder teilweise innerhalb einem, den Messwandler ausschließenden Gehäuse eingekapselt, kann auch dadurch verhindert werden, dass spannungsführende Teile in den 24V Bereich gelangen und den Abschnitt G überbrücken. Ergänzend oder alternativ ist in weiterer bevorzugter Ausführung vorgesehen, den Messkreis separat innerhalb wenigstens einem Gehäuse einzukapseln, wobei die Anschlusskontakte von außerhalb dieses Gehäuses zumIf the measuring transformer is encapsulated within a housing that excludes the measuring circuit and/or the measuring circuit is encapsulated entirely or partially within a housing that excludes the measuring transformer, this can also be prevented by live parts reaching the 24V area and bridging section G. In addition or alternatively, a further preferred embodiment provides for the measuring circuit to be encapsulated separately within at least one housing, with the connection contacts being accessible from outside this housing to the
Zwecke von anzuschließenden elektrischen Leitungen zugänglich sind.are accessible for the purpose of connecting electrical cables.
Claims (9)
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Applications Claiming Priority (1)
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Also Published As
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| WO2025119901A1 (en) | 2025-06-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20250605 |