DE102014106816B4 - Vorrichtung zur Ermittlung eines Ladestromes - Google Patents

Abstract

Vorrichtung (10) zur Ermittlung eines Ladestromes zumindest eines durch ein Gehäuse (12) führbaren Ladekabels (4) mit einer Messeinheit (11.1) zur Ermittlung des Ladestromes, wobei die Messeinheit (11.1) derart am Gehäuse (12) angeordnet ist, dass die Ermittlung des Ladestromes verletzungsfrei am Ladekabel (4) durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (12) ein oberes Gehäuseteil (12.1) und unteres Gehäuseteil (12.2) aufweist, und zwischen dem oberen Gehäuseteil (12.1) und dem unteren Gehäuseteil (12.2) das zumindest eine Ladekabel (4) positionierbar ist, wobei
das obere Gehäuseteil (12.1) zumindest zwei Seitenteile (12.4) aufweist, wobei
das obere Gehäuseteil (12.1) zumindest ein Mittelteil (12.5) aufweist, und jedes der zumindest zwei Seitenteile (12.4) zumindest ein Verbindungselement (12.6) zur Verbindung mit dem Mittelteil (12.5) aufweist, wobei das zumindest eine Verbindungselement (12.6) derart ausgestaltet ist, dass die zumindest zwei Seitenteile (12.4) bei einer Montage (I) relativ zum Mittelteil (12.5) bewegbar sind.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Ladestromes. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Montageverfahren gemäß dem Anspruch 22 sowie auf ein System gemäß dem Anspruch 25.
• Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass Messgeräte zur Überwachung des Ladevorgangs von wiederaufladbaren Batterien bzw. Akkumulatoren genutzt werden. Neben der Batteriespannung kann dabei z. B. der Lade- und Entladestrom ermittelt werden. Dazu kommen Strommessgeräte zur Anwendung, welche den Ladestrom (z. B. in Ampere oder im Verhältnis zur Kapazität in Amperestunden) ermitteln. Ein Strommessgerät ist beispielsweise am Ladegerät bzw. Ladestecker oder direkt am Kabel vorgesehen. Durch die Erfassung des Stromes (d. h. der Stromstärke) oder auch weiterer Parameter wie Spannung oder Temperatur kann der Ladevorgang abhängig vom Batterie/Akkumulatortyp effizient geregelt werden. Moderne Vorrichtungen zur Messerfassung und Überwachung des Ladevorganges weisen auch Schutzfunktionen auf, um beispielsweise ein Überladen zu verhindern oder den Ladestrom in Abhängigkeit von den gemessenen Parametern zu regulieren.
• Aus den Schriften US 2010/0231198 A1 , US 2012/0256618 A1 sowie US 2009/0066317 A1 sind gattungsgemäße Vorrichtungen und Verfahren bekannt.
• Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen solcher Vorrichtungen ist, dass zur Strommessung eine Auftrennung des Stromkreises und daher z. B. eine Durchtrennung mindestens eines Ladekabels oder eine Modifizierung des Ladesteckers bzw. Ladegerätes notwendig ist. Die Montage, die Wartung und der Austausch einer solchen Vorrichtung ist damit sehr aufwendig und erfordert eine umfangreiche, irreversible Modifizierung des Ladesystems (z. B. der Ladekabel). Als weiterer Nachteil hat sich gezeigt, dass zur Erfassung der diversen Parameter oft eine oder mehrere Komponenten zur Messung und Datenerfassung notwendig sind und damit eine komplexe und umfangreiche Vorrichtung vorgesehen werden muss. So ist z. B. zur Temperaturmessung ein Temperaturmessgerät, zur Strommessung ein externer Stromwandler und ein oder mehrere weitere Spannungsmessgeräte notwendig, welche auf komplexer Weise an der Batterie bzw. am Ladesystem montiert und in das System integriert werden müssen.
• Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässige, verletzungsfreie und montagefreundliche Ermittlung eines Ladestromes zu ermöglichen. Dadurch ist es z. B. möglich, die Vorrichtung reversibel (d. h. ohne Funktionseinschränkung des Ladekabels) zu entfernen oder auszutauschen.
• Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Ladestromes mit den Merkmalen des Anspruches 1, einem Montageverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 22, einem Verfahren sowie einem System mit den Merkmalen des Anspruchs 25. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Montageverfahren, dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen System, und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient der Ermittlung eines Ladestromes zumindest eines durch ein Gehäuse führbaren Ladekabels. Hierfür ist eine Messeinheit zur Ermittlung des Ladestromes vorgesehen. Dabei bezeichnet die Ermittlung des Ladestromes insbesondere die Messung bzw. (Daten-) Erfassung der elektrischen Stromstärke des durch das Kabel geleiteten elektrischen Stromes. Die Messeinheit ist derart am Gehäuse angeordnet, dass die Ermittlung des Ladestromes verletzungsfrei am Ladekabel durchführbar ist. Es ist also insbesondere keine Durchtrennung des Ladekabels, wie z. B. bei einer Strommessung mit einem in Reihe geschalteten Verbraucher, erforderlich. Insbesondere ist es daher denkbar, dass die Strommessung direkt am Ladekabel berührungslos und ohne Beschädigung des Isolationskörpers des Ladekabels erfolgt. Auch ist kein direkter Kontakt mit dem leitenden Element des Ladekabels, das heißt z. B. mit dem leitenden Draht bzw. der Seele des Kabels, notwendig. Zur Ladestrommessung muss das Ladekabel also lediglich durch das Gehäuse geführt werden und so in den Wirkbereich der Messeinheit gebracht werden. Dadurch ergibt sich eine sehr vorteilhafte Montage ohne eine irreversible Modifikation des Ladesystems durchführen zu müssen.
• Ferner kann zur Messung (d. h. zur Ermittlung des Ladestromes) insbesondere eine derartige Messeinheit vorgesehen sein, welche eine Messung mit einem Strommessbereich z. B. bis zu 1000 Ampere ermöglicht. Die Vorrichtung wird zur Messung beispielsweise an genau einem oder genau zwei oder mehr Ladekabeln angebracht, wobei die Ladekabel die elektrische Verbindung von einem Ladegerät zu einer wiederaufladbaren Batterie (Akkumulator) herstellen. Die elektrische Energie wird also z. B. von dem Ladegerät durch die Ladekabel an die wiederaufladbare Batterie übertragen. Dabei fließt insbesondere während des Ladevorgangs ein Ladestrom durch die Ladekabel, wobei insbesondere der zufließende Strom (welcher z. B. durch ein erstes Ladekabel geleitet wird) im Wesentlichen dem rückfließenden Strom (welcher z. B. durch ein zweites Ladekabel geleitet wird) entspricht. Es ist natürlich auch denkbar, dass zur Auf- und/oder Entladung komplexe Stromkreise verwendet werden, und in einem solchen Fall das Ladesystem mehr als zwei Ladekabel umfasst, welche ggf. jeweils unterschiedliche Stromstärken aufweisen. Dies schränkt den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung jedoch nicht ein, da durch die Anpassung der Anzahl von Kabelführungen und Anzahl der Messeinheiten die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für Systeme mit mehr als zwei Ladekabeln geeignet ist. Neben dem Einsatz mit wiederaufladbaren Batterien (mit mehreren Batteriezellen) oder Akkumulatoren ist auch der Einsatz in einem System mit einem sonstigen Energiespeicher denkbar.
• Von weiterem Vorteil kann es im Rahmen der Erfindung sein, dass zumindest zwei (ggf. parallel) durch das Gehäuse führbare Ladekabel vorgesehen sind, wobei insbesondere durch die Messeinheit die Ermittlung des Ladestromes ausschließlich an einem Ladekabel durchführbar ist bzw. durchgeführt wird. Z. B. kann ausschließlich genau eine Messeinheit der Vorrichtung vorgesehen sein, wodurch die Vorrichtung kostengünstiger konstruierbar ist. Da insbesondere bei Ladesystemen die Stromstärke des ersten Ladekabels mit der Stromstärke des zweiten Ladekabels im Wesentlichen identisch ist (es gibt lediglich unterschiedliche Stromrichtungen), ist grundsätzlich die Ladestrommessung nur an genau einem Kabel notwendig. Dennoch können beide Ladekabel durch das Gehäuse geführt werden, um z. B. eine sichere Fixierung oder eine einfachere Montage zu ermöglichen. Es ist außerdem möglich, dass die Messeinheit zwei (elektronische) Messgeräte aufweist, wobei ein erstes Messgerät zur tatsächlichen Ladestrommessung dient und ein zweites Messgerät ausschließlich zur Fehlerkompensation verwendet wird. Diese beiden Messgeräte sind elektrisch miteinander, z. B. über eine elektronische Schaltung und/oder durch eine Brückenschaltung, verbunden, sodass durch Berücksichtigung von Messwerten des zweiten Messgerätes ein Messfehler kompensiert werden kann. Somit können Fehler, wie sie z. B. durch Temperatureinflüsse entstehen, effektiv eliminiert werden.
• Zudem ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass das Gehäuse ein oberes Gehäuseteil und ein unteres Gehäuseteil aufweist, und zwischen dem oberen Gehäuseteil und dem unteren Gehäuseteil das zumindest eine Ladekabel positionierbar ist. Vorzugsweise weist das obere Gehäuseteil und/oder das untere Gehäuseteil eine Kabelführung für das zumindest eine Ladekabel auf. Es ist daher möglich, dass das Gehäuse zumindest zweiteilig ausgebildet ist, wobei das obere Gehäuseteil und das untere Gehäuseteil baulich voneinander, insbesondere vollständig, getrennt sind. Die beiden Gehäuseteile lassen sich also als Ober- und Unterschale an das Ladekabel bzw. an die Ladekabel befestigen, indem das bzw. die Ladekabel (manuell bei einer Montage der Vorrichtung) in die Kabelführung eines ersten, z.B. unteren, Gehäuseteils gelegt wird und das zweite Gehäuseteil, z. B. das obere Gehäuseteil, darauf (manuell) angebracht wird. Die beschrieben Montageschritte lassen sich dabei insbesondere vollständig händisch und/oder ohne zusätzliches Werkzeug durchführen. Da sich aufgrund der baulichen Trennung beide Gehäuseteile unabhängig voneinander frei bewegen lassen, ist hierdurch eine einfache Handhabung und Zusammensetzung des Gehäuses möglich.
• Es kann von Vorteil sein, wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Geometrie der Kabelführung der Form, insbesondere der äußeren Kontaktfläche, des zumindest einen Ladekabels angepasst ist. Vorzugsweise weist das obere Gehäuseteil Seitenteile auf, dessen Kabelführung zudem im montierten Zustand der Vorrichtung dem Durchmesser des zumindest einen durch das Gehäuse geführten Ladekabels angepasst ist. Die Kabelführung kann dabei z. B. in Form einer gewölbten Vertiefung oder eines Kanals ausgebildet sein. Da insbesondere zwei Ladekabel zur Aufladung einer wiederaufladbaren Batterie (bzw. eines Akkumulators) genutzt werden können, kann die Geometrie der Kabelführung auch zumindest zwei Ladekabeln angepasst sein und die Kabelführung damit geeignet sein, zumindest zwei Ladekabel aufzunehmen. Vorteilhafterweise kann bei einem solchen Ladesystem zur Aufladung der Batterie auch ein Schlauch, insbesondere ein Luftschlauch, vorgesehen sein. Dieser Luftschlauch wird z. B. genutzt, um Luft zur Durchmischung der Batteriesäule zu transportieren. Dabei kann es möglich sein, dass das Gehäuse bzw. das obere und untere Gehäuseteil eine Kabelführung aufweisen, welche geeignet ist, neben einem ersten Ladekabel und/oder einem zweiten Ladekabel und/oder weiteren Ladekabeln auch zumindest einen Schlauch aufzunehmen bzw. zu führen. Die Geometrie der Führung des Gehäuses ist ebenfalls den Ladekabeln und/oder dem Schlauch angepasst. Auf diese Weise ist in einem solchen Ladesystem eine platzsparende Anordnung der Vorrichtung möglich sowie eine sichere Fixierung, wobei die Vorrichtung gleichzeitig auch der sicheren Führung und/oder dem Schutz der Ladekabel und/oder des Luftschlauches dient.
• In einer weiteren Möglichkeit kann bei einer Montage der Vorrichtung an das zumindest eine Ladekabel das obere Gehäuseteil relativ zum unteren Gehäuseteil bewegbar sein. Es kann dabei vorgesehen sein, dass das obere Gehäuseteil als separates Bauteil zum unteren Gehäuseteil ausgebildet ist. So ist eine einfache und zuverlässige Fixierung bzw. Zusammensetzung des Gehäuses möglich.
• Vorteilhafterweise kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das obere Gehäuseteil und/oder das untere Gehäuseteil in ihrer Materialeigenschaft flexibel ausgebildet sind. Da die Vorrichtung flexibel zur Ladestrommessung an unterschiedlichen Ladekabeln für eine Vielzahl Ladesysteme eingesetzt werden kann, ist eine Anpassung der Vorrichtung an unterschiedlichste Kabeldurchmesser notwendig. Aufgrund der flexiblen Materialeigenschaften, kann daher das Gehäuse der Vorrichtung flexibel (durch manuelles Eindrücken ohne Spezialwerkzeug) an verschiedene Arten von Ladekabeln angepasst werden.
• Ferner ist es bei der Erfindung vorgesehen, dass das obere Gehäuseteil zumindest zwei Seitenteile aufweist. Dabei kann bei einer Montage an einem ersten Seitenteil das Ladekabel in das Gehäuse und an einem zweiten Seitenteil das Ladekabel aus dem Gehäuse führbar sein. Vorzugsweise ist nach der Montage (im montierten Zustand) die Kabeleinführung und/oder die Kabelausführung des Gehäuses luftdicht, fluiddicht und/oder säuredicht ausgestaltet. So kann im Bereich des ersten Seitenteils, an dem das Ladekabel in das Gehäuse geführt wird, und/oder im Bereich des zweiten Seitenteils, an dem das Ladekabel aus dem Gehäuse geführt wird, keine Säure, kein Fluid und/oder sonstige aggressiven Stoffe eindringen. Da die Vorrichtung im Bereich einer wiederaufladbaren Batterie angeordnet sein kann, ist es gegebenenfalls nicht vermeidbar, dass die Vorrichtung einem Säureeinfluss ausgesetzt ist. Durch die entsprechende Abdichtung des Gehäuses bzw. von Gehäusebestandteilen können die Komponenten im Inneren des Gehäuses (beispielsweise eine Elektronikeinheit oder die Messeinheit) zuverlässig vor äußeren Einflüssen geschützt werden.
• Gemäß einem weiteren Vorteil kann das obere Gehäuse zumindest ein Mittelteil aufweisen, welches mit den zumindest zwei Seitenteilen verbunden ist, wobei insbesondere die zumindest zwei Seitenteile und das Mittelteil jeweils eine Kabelführung aufweisen. Beispielsweise kann durch das Mittelteil bzw. durch die Kabelführung des Mittelteils ein weiteres Kabel und/oder ein Luftschlauch geführt werden. Daher ist es denkbar, dass der Durchmesser der mittleren Kabelführung größer ist als der bzw. die Durchmesser der Führung bzw. Führungen der Seitenteile. Hierdurch ist eine sichere und flexible Anordnung der Vorrichtung an einem Ladesystem möglich.
• Es ist ferner denkbar, dass die Kabelführung des oberen Gehäuseteils und die Kabelführung des unteren Gehäuseteils in ihrer Geometrie derart ausgebildet sind, dass die Kabelführung beider Gehäuseteile im montierten Zustand das zumindest eine Ladekabel komplementär umschließen. Insbesondere kann die Geometrie der Kontaktfläche des Isolationskörpers des Ladekabels angepasst sein. Da das untere Gehäuseteil insbesondere von unterhalb des zumindest einen Ladekabels und das obere Gehäuseteil von oberhalb des zumindest einen Ladekabels zusammengesetzt (z. B. zusammengesteckt bzw. zusammengeschraubt) wird, kann so ein auch insbesondere vollständig umfangseitiger Verschluss des zumindest einen Ladekabels erreicht werden. Dabei kann z. B. das untere Gehäuseteil die im Wesentlichen untere Hälfte und das obere Gehäuseteil die im Wesentlichen obere Hälfte des Umfangs des zumindest einen Ladekabels umschließen. In diesem Sinne bezeichnet komplementär insbesondere die ergänzende Umschließung bzw. Fixierung des zumindest einen Ladekabels durch die beiden Gehäuseteile. Die Gehäuseteile können z.B. durch Schrauben bei der Montage miteinander verbunden werden. Auch ist es denkbar, dass Rastnasen an den Außenseiten eines (oberen und/oder unteren) Gehäuseteiles vorgesehen sind, wobei das entsprechende andere (obere und/oder untere) Gehäuseteil komplementär dazu Öffnungen aufweist, in denen sich die Rastnasen verhaken können. So ist ein sicheres und zuverlässiges Zusammensetzen des Gehäuses möglich.
• Weiter ist vorgesehen, dass das obere Gehäuseteil zumindest ein Mittelteil aufweist, und jedes der zumindest zwei Seitenteile zumindest ein Verbindungselement zur Verbindung mit dem Mittelteil aufweist. Das Verbindungselement ist dabei z.B. als Steg, insbesondere aus flexiblen Kunststoff, ausgebildet. Dabei ist das zumindest eine Verbindungselement bzw. der zumindest eine Steg derart ausgestaltet, dass die zumindest zwei Seitenteile bei einer Montage relativ zum Mittelteil bewegbar sind. Die beiden Seitenteile sind z. B. auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses angeordnet und aufgrund der Verbindungselemente relativ zueinander bewegbar. Dazu kann das Verbindungselement insbesondere flexibel ausgestaltet sein, das heißt flexibles Material aufweisen (wie z. B. flexibler Kunststoff oder Fasern). Auch kann das Verbindungselement z. B. elastische Materialeigenschaften besitzen. Sowohl die zumindest zwei Seitenteile als auch das Mittelteil können eine Kabelführung für zumindest ein Ladekabel und/oder eine Führung für zumindest einen Schlauch aufweisen. Daher besitzen die zumindest zwei Seitenteile und/oder das Mittelteil eine Geometrie, welche entsprechend dem zumindest einen Ladekabel bzw. dem zumindest einen Schlauch angepasst ist. Das untere Gehäuseteil, die Seitenteil und/oder das Mittelteil können beispielsweise steife und unflexible Materialeigenschaften aufweisen. Es kommt als Material für das Gehäuse z. B. ABS-Kunststoff oder andere Kunststoffe in Frage. Die Geometrie der Kabel- bzw. der Schlauchführung des zusammengesetzten Gehäuses (im montierten Zustand) im Bereich des Mittelteils ist somit insbesondere fest vorgegeben und sollte daher den größten unterstützten Durchmesse aufweisen. Während im montierten Zustand das Mittelteil also fest und unbeweglich auf dem unteren Gehäuseteil (z.B. einer Aufnahme) aufliegen kann, können die zumindest zwei Seitenteile durch die flexiblen Verbindungselemente weiter in Richtung des unteren Gehäuseteils bewegt werden. Dadurch kann der Durchmesser der Kabelführung im Bereich der zumindest zwei Seitenteile verändert bzw. durch die Bewegung der Seitenteile in Richtung des unteren Gehäuseteils verkleinert werden. Die beiden Seitenteile sind also insbesondere derart ausgestaltet, dass die Kabelführung bzw. Schlauchführung der Seitenteile flexibel an unterschiedliche Durchmesser angepasst werden kann, und so eine formschlüssige Einklemmung des durch das Gehäuse führbaren zumindest einen Ladekabels bzw. Schlauches im Bereich der Seitenteile möglich ist. Da diese Einklemmung z.B. durch die zumindest zwei Seitenteile in gegenüberliegenden Seitenbereichen des Gehäuses erfolgt, ist eine sichere Fixierung des durch das Gehäuse führbaren zumindest einen Ladekabels bzw. Schlauches möglich.
• Von weiterem Vorteil kann das zumindest eine Mittelteil eine größere Ausdehnung aufweisen als die zumindest zwei Seitenteile, und insbesondere somit einen längeren Bereich des Ladekabels im montierten Zustand teilweise abdecken. Dadurch wird eine sichere Fixierung des zumindest einen Ladekabels erreicht.
• Bevorzugt kann bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein, dass eine Anschlagvorrichtung am unteren Gehäuseteil vorgesehen ist, welche eine Aussparung sowie zwei Anschlagelemente umfasst. Vorteilhafterweise kann die Aussparung dem oberen Gehäuseteil, insbesondere dem Mittelteil, als Anschlag dienen. Der Anschlag kann insbesondere im Bereich der Führung des Schlauches vorgesehen sein. Somit kann eine sichere Befestigung des oberen Gehäuseteils an das untere Gehäuseteil erzielt werden, wobei eine Bewegung des oberen Gehäuseteils relativ zum unteren Gehäuseteil in seitliche Richtung (insbesondere im montierten Zustand) zuverlässig verhindert ist. Es ist zudem denkbar, dass die Anschlagelemente die Bewegung der zumindest zwei Seitenteile und die Aussparung die Bewegung des Mittelteils bei einer Montage begrenzen, um eine sichere Montage des Gehäuses zu gewährleisten.
• Ein weiterer Vorteil im Rahmen der Erfindung ist erzielbar, wenn durch die Anschlagvorrichtung eine Bewegung des oberen Gehäuseteils relativ zum unteren Gehäuseteil entlang der Kabelführung im Wesentlichen verhindert ist. Die Richtung entlang der Kabelführung bezeichnet dabei insbesondere eine seitliche Richtung (des Gehäuses) bzw. die Richtung des Ladekabelverlaufes. Es ist denkbar, dass bei der Montage beim Einsetzen des oberen Gehäuseteils eine Bewegung relativ zum unteren Gehäuseteil zunächst durch zumindest ein Anschlagelement (zumindest in eine Richtung und/oder vollständig) und erst bei weiterem Eindrücken des oberen Gehäuseteils insbesondere des Mittelteils durch die Aussparung (zumindest in eine Richtung und/oder vollständig) verhindert ist. Auf diese Weise wird zum einem die Montage vereinfacht, da sich die Anschlagelemente z. B. weiter aus dem unteren Gehäuseteil erstrecken als die Wandung der Aussparung und somit bei dem Einsetzen bzw. einer Montage des oberen Gehäuseteils die Bewegung des oberen Gehäuseteils begrenzen, noch bevor dies durch die Aussparung geschieht. Durch die Anschlagelemente kann also bei der Montage insbesondere die Bewegung des oberen Gehäuseteils in Richtung des unteren Gehäuseteils zur Befestigung des Gehäuses geführt werden. Es ist zudem denkbar, dass auch nach dem Einsetzen des Mittelteils in das untere Gehäuseteil, wobei das Mittelteil dann fest und unbeweglich in der Aussparung sitzt, die zumindest zwei Seitenteile an zumindest zwei Anschlagelementen weiterhin in Richtung des unteren Gehäuseteils geführt werden können, wobei insbesondere diese Bewegung erst durch das Anstoßen an das Ladekabel verhindert wird. So kann durch ein Eindrücken der zumindest zwei Seitenteile die Geometrie der seitlichen Kabelführung der Seitenteile an verschiedene Kabeldurchmesser angepasst werden. Es kann dabei sinnvoll sein, dass im nicht eingedrückten Zustand der Seitenteile die Geometrie der Führung der Seitenteile dem größten unterstützten Kabeldurchmesser angepasst ist, welcher z. B. identisch mit der Führung des Mittelteils ist. Durch weiteres Eindrücken der Seitenteile kann der Durchmesser der seitlichen Kabelführung (der Seitenteile) z. B. in einem Bereich von 16 mm² bis 120 mm² angepasst werden, wodurch eine flexibler Einsatz der Vorrichtung möglich ist.
• Vorteilhafterweise kann im Rahmen der Erfindung am unteren Gehäuseteil und/oder am oberen Gehäuseteil ferromagnetisches Material vorgesehen sein. Insbesondere kann das ferromagnetische Material unlösbar mit dem Gehäuse verbunden sein. Das ferromagnetische Material, welches insbesondere eine hohe Permeabilität aufweisen kann, weist z. B. Ferrit bzw. Eisen oder sonstige ferromagnetische Stoffe auf. Dadurch, dass das ferromagnetische Material als Eisen- bzw. Ferritkern dient, kann es die magnetische Wirkung eines von einem elektrischen Strom durchflossenen Leiters (wie z. B. des zumindest einen Ladekabels) verstärken. Insbesondere verbessert das ferromagnetische Material die magnetische Leitfähigkeit und den magnetischen Fluss. Dabei kann das ferromagnetische Material lösbar oder unlösbar am Gehäuse, insbesondere im Bereich des Mittelteils angeordnet sein. Es kann zudem auch sinnvoll sein, dass das ferromagnetische Material im Bereich einer Kabelführung der zumindest zwei Seitenteile sowie im Bereich der korrespondierenden Kabelführung des unteren Gehäuseteils angeordnet ist. Das untere und obere Gehäuseteil sind insbesondere derart in ihrer Form ausgebildet, dass sie gemeinsam im zusammengesetzten Zustand zumindest ein Rohr bzw. eine Manschette zur Führung von zumindest einem Ladekabel bilden. Da das ferromagnetische Material z. B. sowohl am oberen als auch am unteren Gehäuseteil angeordnet sein kann, bildet sich so eine ebenfalls zumindest teilweise Umschließung bzw. Ummantelung des zumindest einen Ladekabels. So kann das bei einem Stromfluss durch das zumindest eine Ladekabel entstehende magnetische Feld im Bereich des ferromagnetischen Materials effektiv erfasst werden.
• Ein weiterer Vorteil im Rahmen der Erfindung ist erzielbar, wenn das ferromagnetische Material aus zumindest einem oberen ferromagnetischen Teilring am oberen Gehäuseteil und zumindest einem unteren ferromagnetischen Teilring am unteren Gehäuseteil ausgebildet ist. Dabei können insbesondere die Teilringe (am oberen Gehäuseteil und/oder am unteren Gehäuseteil) derart angeordnet sein, dass zumindest zwei Teilringe im montierten Zustand das zumindest eine Ladekabel umfangseitig komplementär umschließen. Es kann möglich sein, dass genau ein ferromagnetischer Teilring am unteren Gehäuseteil und ein ferromagnetischer Teilring am oberen Gehäuseteil für jedes Ladekabel oder auch für ausschließlich genau ein Ladekabel vorgesehen sind. Da das ferromagnetische Material insbesondere der indirekten Strommessung (über das Magnetfeld) dient, ist bei zwei Ladekabeln gegebenenfalls nur die Strommessung eines Ladekabels notwendig, da sich die Stromstärken lediglich in ihrem Vorzeichen unterscheiden. Vorzugsweise ist das ferromagnetische Material als Ringkern bzw. als Halbringkern ausgebildet, und es bildet sich im montierten Zustand (bei zusammengesetztem Gehäuse) ein vollständiger Ringkern (ggf. mit zumindest einem Spalt), welcher manschettenartig das Ladekabel umschließt. Dadurch kann das Magnetfeld, welches bei einem Stromfluss durch das Ladekabel entsteht, effektiv gemessen werden, da das ferromagnetische Material die magnetische Wirkung verbessert.
• In einer weiteren Möglichkeit kann die Messeinheit mit zumindest einem Magnetfeldsensor, insbesondere einen Hall-Sensor, zur Ermittlung des Ladestromes elektrisch verbunden sein. Der Magnetfeldsensor und/oder die Messeinheit kann beispielsweise auch eine Feldplatte, einen AMR-Sensor oder einen sonstigen Sensor bzw. sonstiges Messgerät aufweisen, welcher/welches direkt oder indirekt das Magnetfeld, einen magnetischen Effekt und/oder berührungslos die Stromstärke ermitteln kann. Es kann dabei insbesondere der Magnetfeldsensor und/oder die Messeinheit im Bereich des ferromagnetischen Materials angeordnet sein. Beispielsweise ist der Magnetfeldsensor im Bereich um das ferromagnetische Material maximal 1 cm, 0,5 cm, 1 mm entfernt oder auch direkt am ferromagnetischen Material angeordnet. Auch kann es möglich sein, dass der Magnetfeldsensor und/oder die Messeinheit im Spalt des durch das ferromagnetische Material gebildeten Kerns bzw. Ringkerns angeordnet ist. So kann das ferromagnetische Material einen ferromagnetischen Teilring am oberen Gehäuseteil und/oder einen ferromagnetischen Teilring am unteren Gehäuseteil aufweisen. Diese beiden Teilringe können derart ausgebildet sein, dass sich im montierten Zustand ein ferromagnetischer Ring bildet, welcher einen Spalt aufweist, in dem der Magnetfeldsensor angeordnet sein kann. Entscheidend ist dabei insbesondere, dass sich der Magnetfeldsensor im magnetischen Wirkbereich des zumindest einen Ladekabels bzw. des ferromagnetischen Materials befindet. Auf diese Weise kann indirekt die Stärke des elektrischen Stromes, welcher durch das Ladekabel fließt, gemessen werden (gemeint ist also die Ermittlung des Ladestroms). Das Messprinzip basiert insbesondere darauf, dass bei einem elektrischen Stromfluss durch das Ladekabel ein Magnetfeld entsteht, wobei die magnetische Wirkung durch das ferromagnetische Material verbessert wird. Da sich der Magnetfeldsensor im Wirkbereich des magnetischen Feldes befindet, liefert er ein Ausgangssignal, welches von der magnetischen Feldstärke abhängig ist. Vorzugsweise muss zuvor (z.B. bei der Montage) eine Kalibrierung durchgeführt werden, z.B. durch die Ausführung einer Programmroutine durch eine Elektronikeinheit, wobei sich die Programmroutine in einem Datenspeicher einer Elektronik der Vorrichtung (durch die Elektronikeinheit lesbar) befindet. Durch die Auswertung des Ausgangssignals kann berührungslos und ohne Verletzung des Ladekabels der Ladestrom bzw. die Stromstärke indirekt gemessen werden.
• In einer weiteren Möglichkeit kann der zumindest eine obere ferromagnetische Teilring einstückig mit dem oberen Gehäuseteil und/oder der zumindest eine untere ferromagnetische Teilring einstückig mit dem unteren Gehäuseteil ausgebildet sein. Auch kann es vorgesehen sein, dass der obere ferromagnetische Teilring und/oder der untere ferromagnetische Teilring in das Gehäuse eingespritzt bzw. gegossen sind. Somit ist eine einfache Konstruktion und Montage der Vorrichtung möglich.
• Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass eine Platine vorgesehen ist, welche insbesondere am unteren Gehäuseteil angeordnet ist, und auf der Platine eine Elektronik mit einer Elektronikeinheit sowie einem, insbesondere durch die Elektronikeinheit auslesbaren- und beschreibbaren, Datenspeicher zur Speicherung von Daten (z. B. einer Batterie) und Messwerten angebracht sind. Auch ist es denkbar, dass weitere elektronische bzw. elektrische Komponenten an der Platine vorgesehen und/oder mit der Elektronikeinheit elektrisch verbunden sind. Beispielsweise kann es zur Messung mit dem Magnetfeldsensor erforderlich sein, dass der Magnetfeldsensor von einem Strom durchflossen wird und das Ausgangssignal empfangen und ausgewertet wird. Dazu kann der Magnetfeldsensor bzw. die Messeinheit mit der Elektronikeinheit elektrisch, z. B. über zumindest ein Kabel, verbunden sein. Das Ausgangssignal des Magnetfeldsensors, Messwerte der Messeinheit und/oder auch weitere Messwerte können dann z. B. von der Elektronikeinheit ausgewertet und in dem Datenspeicher gespeichert werden. Da das Ladesystem insbesondere der Aufladung einer Batterie und/oder die Vorrichtung der Überwachung des Ladevorganges und/oder des Betriebs der Batterie dienen, können zudem Daten und/oder weitere Messwerte externer Sensoren der Batterie in dem Datenspeicher gespeichert und/oder durch die Elektronikeinheit ausgewertet werden. Auch können weitere Sensoren, wie z. B. ein Temperatursensor, und weitere Elektronikkomponenten, wie z. B. eine Zählereinheit, und/oder Ladezyklen-Messeinheit direkt an der Platine angeordnet und/oder über elektrische Kabel mit der Platine bzw. der Elektronikeinheit verbunden sein. Dazu ist z.B. eine mit der Elektronikeinheit verbundene Schnittstelle (mit einer Steckverbindung) an der Platine vorgesehen, an welcher ein elektrischer (lösbarer) Kontakt mit den Kabeln hergestellt werden kann (ggf. mit korrespondieren Steckern der Kabel). Ferner ist es möglich, dass die Platine an der Unterseite des unteren Gehäuseteils, das heißt z. B. auf der der Kabelführung des unteren Gehäuseteils gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Somit befindet sich die Platine z. B. auf der dem Ladekabel abgewandten Seite des Gehäuses. Die Elektronik kann so zu Wartungs- und/oder Servicezwecken auch im montierten Zustand leicht erreicht werden.
• Außerdem kann es im Rahmen der Erfindung von Vorteil sein, dass das Gehäuse eine Kavität zur Aufnahme der Platine aufweist, und die Kavität insbesondere durch eine Abdeckung, z.B. einem Abdeckelement wie einen Deckel, abdichtend verschließbar ist. Die Kavität kann sich ebenfalls auf der dem Ladekabel abgewandten Seite des Gehäuses befinden. Durch Entfernung der Abdeckung kann somit z. B. ein Zugang zur Platine zu Wartungszwecken ermöglicht werden. Vorteilhafterweise ist die Platine in der Kavität abgedichtet oder vergossen und/oder ist ein Abdichtelement im Bereich der Abdeckung der Kavität vorgesehen, um die Platine vor äußeren Einflüssen und insbesondere hermetisch vor Säure zu schützen. Auch kann es vorgesehen sein, dass das gesamte Gehäuse und/oder sämtliche Öffnungen des Gehäuses z. B. durch Dichtelemente, einer Dichtlippe, einer Ringdichtung, durch eine Lackierung, durch eine Vergussmasse und/oder durch eine Beschichtung, insbesondere hermetisch dicht gegen Säure, abgedichtet ist. Um eine sichere Montage des Gehäuses zu ermöglichen, kann z. B. die Abdeckung mit Befestigungsmitteln, wie z. B. Schrauben, Klemmen, Clipse und/oder Kleber am Gehäuse zum Verschluss der Kavität verbunden werden.
• In einer weiteren Möglichkeit kann die Messeinheit in der Elektronikeinheit bzw. in der Elektronik integriert sein, wobei insbesondere die Elektronikeinheit elektronisch mit der Messeinheit derart verbunden ist, dass Messwerte der Messeinheit empfangbar, auswertbar und/oder speicherbar (in einem Datenspeicher) sind. Die Messeinheit kann z. B. einen Magnetfeldsensor zur (indirekten) Ermittlung des Ladestromes aufweisen. Der Ladestrom bzw. die Stromstärke wird dabei z.B. aus der Stärke des Magnetfeldes durch die Messeinheit und/oder durch die Elektronikeinheit und/oder durch eine Auswerteeinheit berechnet. Die Übertragung des Ausgangssignals des Magnetfeldsensors kann insbesondere direkt z. B. über ein elektrisches Kabel an die Elektronikeinheit erfolgen, wobei dann die Ausgangssignale zur indirekten Ladestrommessung durch die Elektronikeinheit bzw. Auswerteeinheit ausgewertet und als Messwerte z. B. in einem Datenspeicher gespeichert werden. Somit kann z. B. auch der Verlauf des gemessenen Ladestromes (aber auch weiterer Messwerte) über eine bestimmte Zeit gemessen und gespeichert werden. Bei der mit der Elektronikeinheit elektrisch verbundenen Auswerteeinheit kann es sich z. B. um einen Mikroprozessor handeln, wobei ein von der Auswerteeinheit lesbares (und ggf. beschreibbares) Speichermedium bzw. Datenspeicher vorgesehen sein kann. Dieses Speichermedium bzw. der Datenspeicher umfasst dabei ein durch die Auswerteeinheit ausführbares Programm, um den Ladestrom anhand der empfangenen Messwerte der Messeinheit bzw. des Magnetfeldsensors zu ermitteln. Auch kann das Speichermedium bzw. der Datenspeicher ein Programm aufweisen, welches geeignet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Somit weist die Vorrichtung eine effiziente Elektronik auf, um den Ladestrom sowie gegebenenfalls weitere Parameter zuverlässig zu ermitteln.
• Ferner können bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung am oberen Gehäuseteil und/oder am unteren Gehäuseteil Einstechelemente vorgesehen sein, welche insbesondere jeweils geeignet sind, um bei einer Montage durch den Isolationskörper des zumindest einen Ladekabels zu stechen und in einem montierten Zustand den elektrischen Kontakt mit dem leitenden Element (z.B. einem in dem Isolationskörper des Kabels integrierten elektrischen Leiter bzw. Seele des Kabels) des zumindest einem Ladekabels stehen. Es handelt sich bei den Einstechelementen insbesondere um elektrisch leitfähige Anschlusselemente, welche das leitende Element des Ladekabels elektrisch kontaktieren. Insbesondere sind die Einstechelemente am Isolationskörper unlösbar und im rechten Winkel angeordnet. Damit ein sicherer Halt des Ladekabels im Gehäuse und eine sichere Kontaktierung der Einstechelemente gewährbar ist, erfolgt eine Klemmung des zumindest einen Ladekabels insbesondere an zwei Stellen, das heißt z. B. am ersten und am zweiten Seitenteil des Gehäuses. Durch die Klemmung des zumindest einen Ladekabels an beiden Seitenbereichen des Gehäuses können Torsionskräfte effektiv abgefangen werden. Zudem kann es möglich sein, dass die Einstechelemente derart ausgebildet sind, dass elektrische Energie aus dem zumindest einen Ladekabel an die Elektronikeinheit, insbesondere zur Energieversorgung, übertragbar ist. Dies hat den Vorteil, dass die elektrische Energie z. B. zur Energieversorgung der Messeinheit und/oder der gesamten Elektronik dienen kann und somit keine separate Energiequelle notwendig ist. Auch kann es möglich sein, dass die Einstechelemente, welche insbesondere als Nadeln ausgebildet sind, sich reversibel (d. h. insbesondere ohne Funktionseinschränkung des Ladekabels) und/oder im Wesentlichen ohne Funktionsbeeinträchtigung der Isolierung entfernen lassen. Das kann dadurch geschehen, dass die Einstechelemente z. B. im Vergleich zum Ladekabeldurchmesser mit sehr geringem Durchmesser ausgebildet sind. Nach dem Entfernen kann sich das (z. B. elastische) Isolationsmaterial dann erneut zusammenfügen. Dies verringert maßgeblich den Wartungsaufwand der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
• Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung ein erstes Einstechelement an einem ersten Ladekabel und ein zweites Einstechelement an einem zweiten Ladekabel derart elektrisch mit einer Spannungsmesseinheit der Elektronikeinheit bzw. Elektronik verbunden sein, dass durch die Spannungsmesseinheit die Spannung am Ladekabel und/oder einer mit dem Ladekabel verbundenen Batterie ermittelbar ist. Dabei bezeichnet die Spannung der Batterie insbesondere die Klemmspannung der wiederaufladbaren Batterie. Zur Spannungsmessung ist es insbesondere erforderlich, dass ein erstes Einstechelement leitend mit dem ersten Ladekabel und das zweite Einstechelement leitend mit dem zweiten Ladekabel verbunden ist. Daher sollten bevorzugt in einem solchen Fall zwei Kabel in der Kabelführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung geführt werden. Bei der Montage können die beiden Einstechelemente, welche z. B. beide an einem Seitenteil des oberen Gehäuseteils angeordnet sind, durch Krafteinwirkung auf das entsprechende Seitenteil insbesondere im Wesentlichen gleichzeitig jeweils in ein Ladekabel eingepresst werden. Somit ist eine sichere Fixierung des Gehäuses und der Einstechelemente an den beiden Ladekabeln möglich. Während insbesondere bei der Ermittlung des Ladestromes lediglich an einem Ladekabel eine Messung erfolgen muss, kann durch die leitende Kontaktierung der zumindest zwei Einstechelemente an jeweils einem Ladekabel auch zuverlässig und einfach die Spannung z. B. der Batterie ermittelt werden. Auch wird durch die Kontaktierung bzw. Einführung der Einstechelemente in einem Punkt des Ladekabels die vollständige Durchtrennung des Ladekabels vermieden. Es kann eine Messung durch die Spannungsmesseinheit erfolgen, ohne dass das zumindest eine Ladekabel spanungsfrei geschaltet werden muss. Die Berechnung der Spannung anhand der Messwerte kann z.B. ebenfalls mit der Auswerteeinheit geschehen.
• Außerdem kann es im Rahmen der Erfindung von Vorteil sein, wenn die Kabelführung zwei parallele Führungsbereiche umfasst, wobei in jedem Führungsbereich jeweils ein Ladekabel führbar ist. Im ersten Führungsbereich ist somit insbesondere ein erstes Ladekabel und im zweiten Führungsbereich ein zweites Ladekabel vorgesehen, wobei beide Ladekabel zum Laden einer Batterie mit der wiederaufladbaren Batterie verbunden sind. Dabei kann die Batterie insbesondere eine wiederaufladbare Batterie, einer Sekundärzelle bzw. ein Akkumulator, eine Starterbatterie sein. Somit sind ein flexibler Einsatz und eine einfache Montage für verschiedene Ladesysteme möglich.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann ein Anzeigeelement am Gehäuse, insbesondere am oberen Gehäuseteil vorgesehen sein. Dieses Anzeigeelement kann z. B. auch ein Sichtfenster mit Logo aufweisen, wobei unterhalb des Sichtfensters z. B. ein Beleuchtungselement des Anzeigeelements vorgesehen ist. Das Beleuchtungselement kann z. B. ein Licht in bestimmten Signalfarben (wie z. B. rot oder grün) ausstrahlen. Dabei wird das Sichtfenster mit dem Logo zumindest teilweise durch das Licht mit der Signalfarbe durchleuchtet und kann den Benutzer z. B. den Betriebsstand oder Fehler mitteilen. Das Anzeigeelement kann daher elektrisch mit der Elektronik bzw. Elektronikeinheit verbunden sein. Auch ist es denkbar, dass eine elektronische Anzeige wie z. B. eine LCD-Anzeige mit zusätzlichen Informationen zum Betriebszustand oder über die gespeicherten oder gemessenen Daten vorgesehen ist. Auch kann ggf. das Anzeigeelement gleichzeitig als Bedienungselement dienen, da es sich beispielsweise als Taster betätigen lässt.
• Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass externe Sensoren mit der Elektronikeinheit verbindbar und insbesondere Messwerte und/oder Daten der externen Sensoren durch die Elektronikeinheit auswertbar und speicherbar sind. Dazu kann z. B. eine Öffnung am Gehäuse vorgesehen sein, wodurch Kabel, insbesondere Sensorkabel, führbar sind. Diese Kabel können insbesondere die externen Sensoren mit der Elektronikeinheit, z.B. über eine entsprechende Schnittstelle, elektrisch verbinden. Diese Schnittstelle kann dazu z.B. eine Steckverbindung aufweisen. Auch eine Funkverbindung oder eine Kombination aus Funk- und Kabelverbindung zum Übertragen der Daten und Messwerte kann möglich sein. Auf diese Weise lässt sich eine Vielzahl von Parametern auch außerhalb der Vorrichtung messen und durch die Elektronikeinheit erfassen. Es kann z. B. eine oder mehrere externe Temperatursensoren z. B. an der Batterie oder an einzelnen Zellen der Batterie angeordnet sein. Auch können die externen Temperatursensoren die Umgebungstemperatur messen. Ein weiterer Sensor kann z. B. der Ermittlung des Säurestands der Batterie dienen. Durch diesen Sensor kann beispielsweise der Säurestand als stufenloser Wert oder auch als digitaler Wert ermittelt werden, wobei letzterer Wert lediglich aussagt, dass der Säurestand zu gering bzw. ausreichend ist. Ebenfalls können ein oder mehrere Sensoren zur Messung des Isolationswiderstandes (das heißt z. B. eine Messung der Batteriemasse gegen den Trog oder das Fahrgestells) vorgesehen sein. Neben der internen Spannungsmessung durch die zumindest zwei Einstechelemente können auch gegebenenfalls Sensoren zur externen Spannungsmessung genutzt werden. Dabei kann es sinnvoll sein, Sensoren zur Messung der Teilspannung der Batterie bzw. einzelner Zellen der Batterie zu nutzen. Die Messwerte der einzelnen Sensoren werden durch Kabel an die Elektronikeinheit übertragen und können so durch die Elektronikeinheit bzw. durch eine Auswerteeinheit ausgewertet und in den Datenspeicher gespeichert werden. Daneben kann auch ein Beschleunigungssensor innerhalb des Gehäuses oder auch extern vorgesehen sein, welcher z. B. der Schockmessung dient. Um z. B. Unfälle zu erkennen, können die Messwerte des Beschleunigungssensors, welcher z. B. als 3D-Sensor ausgebildet sein kann, ebenfalls gespeichert werden. Auch kann eine Temperaturmessung durch einen internen Sensor im Gehäuse möglich sein, um z. B. die Temperatur im oder auch außerhalb des Gehäuses zu messen.
• Von weiterem Vorteil kann zumindest eine Schnittstelle in der Elektronikeinheit integriert sein, wobei insbesondere die Schnittstelle eine LIN- (Local Interconnect Network) Bus-Schnittstelle, eine Bluetooth-Schnittstelle, eine RFID- (Radio-Frequency Identification) Schnittstelle und/oder NFC- (Near Field Communication) Schnittstelle aufweist. Damit ist z. B. eine Kommunikation von externen Geräten mit der Vorrichtung, das heißt mit der Elektronikeinheit, über die Schnittstelle möglich. Die Verbindung mit der Schnittstelle kann z. B. drahtlos erfolgen (das heißt berührungslos durch die Benutzung von RFID oder NFC) oder drahtgebunden (z. B. bei Nutzung der bidirektionalen LIN-Schnittstelle zur Verbindung mit dem Fahrzeug und/oder der Ladetechnik). Auch kann eine aktive Funkschnittstelle z. B. zur Kommunikation mit der Ladetechnik, dem Fahrzeug, dem Managementsystem und/oder Servicesystem vorgesehen sein. Bei der Nutzung eines Bus-Systems, wobei die Schnittstelle dann insbesondere zur Kommunikation mit dem entsprechenden Bus-System geeignet ist, ist es z. B. auch denkbar, ein Netzwerk aus mehreren erfindungsgemäßen Vorrichtungen aufzubauen. Diese Vorrichtungen können über das Bus-System, z. B. über einen LIN-Bus, miteinander verbunden sein und kommunizieren. Dazu kann insbesondere eine erfindungsgemäße Vorrichtung als Master konfiguriert sein, wobei sämtliche weitere angebundene Vorrichtungen als Slave konfiguriert sind. Dabei koordiniert die Mastervorrichtung die Kommunikation und empfängt und speichert beispielsweise zentral sämtliche Messwerte und Daten. Auch kann es möglich sein, dass die Vorrichtung, welche als Master konfiguriert ist, eine weitere Schnittstelle zu einem CAN-Bus aufweist oder zu weiteren LIN-Bus-Systemen. Ferner hat die Verwendung von RFID und/oder NFC den Vorteil, dass keine separate Energieversorgung der Schnittstelle bzw. der Vorrichtung z. B. durch einen Energiespeicher notwendig ist, da die Energieversorgung durch das elektromagnetische Feld erfolgt, welches von einem aktiven NFC- bzw. RFID-Gerät erzeugt wird. Dabei wird Energie z.B. in einer Spule und/oder Transponders der Elektronik induziert, um die Energieversorgung der Schnittstelle, der Elektronik und/oder Elektronikeinheit zu erzielen. Im Falle einer defekten oder unterbrochenen Stromversorgung der Vorrichtung kann es somit möglich sein, dass die Vorrichtung bzw. die Schnittstelle als passives NFC- bzw. RFID-Gerät arbeitet und daher auch in einem solchen Fall die Auslesung des Datenspeichers möglich ist. Es ist außerdem möglich, dass die Schnittstelle elektrisch mit der Elektronikeinheit verbunden ist bzw. auf der Platine angeordnet ist. So kann die Elektronikeinheit bzw. die Auswerteeinheit durch die Schnittstelle Daten und/oder Befehle externer Geräte empfangen, auswerten, und z. B. als Reaktion auf die Daten und/oder Befehle wiederum Daten und/oder Befehle durch die Schnittstelle an das externe Gerät übertragen. Es ist ferner denkbar, dass die Elektronikeinheit bzw. die Auswerteeinheit aktiv über die Schnittstelle Daten und/oder Befehle an externe Geräte überträgt, um z. B. auf Fehler oder durch Warnhinweise auf einen kritischen Betriebszustand aufmerksam zu machen. Daneben kann es möglich sein, dass Fehler z. B. mit einem Datums- und/oder Zeitstempel in dem Datenspeicher gespeichert bleiben. Zur Ermittlung des Datums bzw. der Zeit kann daher eine Echtzeituhr der Elektronik vorgesehen sein. Weitere Daten können z. B. die Batteriekennung bzw. die Batterieserienkennzeichnung sein, damit sich in dem Ladesystem die Batterie z. B. gegenüber dem Ladegerät identifizieren kann. Auch können die Daten der Zählung der Ladezyklen dienen, dazu wird z. B. eine Zählereinheit und/oder Ladezyklen-Messeinheit verwendet, welche mit elektrisch mit der Elektronikeinheit verbunden ist. Auch können z. B. Betriebsstunden der Batterie oder weitere Informationen für das Leasing und Management von Batterien ermittelt und gespeichert werden.
• Es kann im Rahmen der Erfindung weiterhin möglich sein, dass die Übertragung der Daten und/oder Messwerte von den externen Sensoren und/oder von externen Geräten durch die Schnittstelle an die Elektronikeinheit bzw. Elektronik der Vorrichtung digital und/oder analog und/oder verschlüsselt erfolgt. Zur Verschlüsselung bzw. zur Entschlüsselung durch die Elektronikeinheit bzw. Elektronik kann z. B. die Elektronikeinheit und/oder die Schnittstelle mit einer Verschlüsselungseinheit elektrisch verbunden sein, welche z.B. ein unverschlüsseltes Eingabesignal (die Daten oder Messwerte) empfängt und ein verschlüsseltes Signal derart ausgibt, dass es von einem autorisierten externen Gerät entschlüsselbar ist. Dazu können autorisierte Geräte einen mit der Vorrichtung gemeinsamen digitalen Schlüssel aufweisen, welcher z.B. in dem Datenspeicher der Vorrichtung gespeichert ist. Auch kann eine Authentifizierung mit einem externen Gerät stattfinden, bevor z.B. Daten von der Schnittstelle an das externe Gerät übertragen werden. Ferner kann z.B. auf sensible oder sicherheitsrelevante Daten, Messwerte und/oder Funktionen nur über eine NFC-Schnittstelle der Elektronik, welche mit der Elektronikeinheit elektrisch verbunden ist, zugegriffen werden. Da eine NFC-Funkverbindung nur eine sehr begrenzte Reichweite aufweist, ist daher der Zugriff nur für externe Geräte mit direktem Kontakt zur Vorrichtung möglich. Dies hat den Vorteil, dass sensible Daten oder Messwerte oder bestimmte Funktionen der Vorrichtung nur autorisierten Geräten bzw. für Geräte mit direkten Zugang zur Vorrichtung verfügbar sind.
• Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Montageverfahren zur Montage einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei bringt das erfindungsgemäße Montageverfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung erläutert worden sind.
• Es ist ferner denkbar, dass das Montageverfahren zur Montage einer Vorrichtung dient, wobei die Vorrichtung der Ermittlung eines Ladestromes zumindest eines durch ein Gehäuse der Vorrichtung geführten Ladekabels dient. Dabei kann eine Messeinheit zur Ermittlung eines Ladestromes vorgesehen sein, wobei die Messeinheit derart am Gehäuse angeordnet wird, dass die Ermittlung des Ladestromes verletzungsfrei am Ladekabel durchgeführt wird. Durch dieses Montageverfahren kann die erfindungsgemäße Vorrichtung derart an den (insbesondere zumindest zwei) Ladekabeln befestigt werden, dass eine Modifikation bzw. ein Durchtrennen des Ladekabels zur Strommessung vermieden wird.
• In einer weiteren Möglichkeit kann das Gehäuse ein oberes Gehäuseteil und ein unteres Gehäuseteil aufweisen, und insbesondere zwischen dem oberen Gehäuseteil und dem unteren Gehäuseteil das zumindest eine Ladekabel positionierbar sein. Dabei kann das obere Gehäuseteil und/oder das untere Gehäuseteil eine Kabelführung für das zumindest eine Ladekabel aufweisen. Das Montageverfahren umfasst dabei die folgenden Schritte:
1. a) Einbringung des zumindest einen Ladekabels in die Kabelführung des oberen Gehäuseteils und/oder des unteren Gehäuseteils,
2. b) Einklemmung des zumindest einen Ladekabels zwischen dem oberen Gehäuseteil und dem unteren Gehäuseteil,
3. c) Eindrücken des zumindest einen Ladekabels in das untere Gehäuseteil, insbesondere durch Druck auf zumindest ein Seitenteil des oberen Gehäuseteils.
• Dabei ist der Vorteil, dass ein einfache Montage ohne Spezialwerkzeug, wie z. B. eine Zange, möglich ist.
• Vorteilhafterweise kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Montageverfahrens vorgesehen sein, dass als weiterer Verfahrensschritt die Verbindung des oberen Gehäuseteils mit dem unteren Gehäuseteil durch Befestigungsmittel (z. B. Schrauben, mechanische Befestigungsmittel oder einer Klemmung) erfolgt. Anschließend kann ein Eindrücken der Seitenteile zur Anpassung an den Kabeldurchmesser erfolgen. Im nächsten Schritt kann vorgesehen sein, dass durch das Eindrücken eines des zumindest einen Ladekabels am unteren Gehäuseteil befestigte Einstechelemente durch einen Isolationskörper des zumindest einen Ladekabels gestochen und in elektrischen Kontakt mit dem leitenden Element des zumindest einen Ladekabels gebracht werden. Das Einstechen durch den Isolationskörper der beiden Ladekabel kann insbesondere nahezu gleichzeitig geschehen. Dies hat den Vorteil, dass eine einfache Montage und sichere Fixierung möglich ist. Auf diese Weise kann auch elektrischer Strom, welcher z. B. durch das Ladekabel fließt, durch die Einstechelemente geleitet werden. Da diese Einstechelemente z. B. elektrisch mit einer Elektronikeinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden sind, kann so z. B. auf einfache Weise eine Spannung ermittelt werden.
• Zudem ist ein Verfahren zur Ermittlung eines Ladestromes zumindest eines durch ein Gehäuse führbaren Ladekabels Gegenstand der Erfindung. Dabei ist vorgesehen, dass eine Messeinheit zur Ermittlung des Ladestromes derart am Gehäuse angeordnet ist, dass die Ermittlung des Ladestromes verletzungsfrei am Ladekabel durchgeführt wird. Hierbei kann die erwähnte, erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einsatz kommen bzw. vorgesehen sein. Damit bringt das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Montageverfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung erläutert worden sind.
• Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein System, insbesondere ein Ladesystem, insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder eines erfindungsgemäßen Montageverfahrens, wobei eine erfindungsgemäße Vorrichtung vorgesehen sein kann. Zudem sind eine wiederaufladbare Batterie (oder ggf. ein sonstiger Energiespeicher) sowie ein Ladegerät zum Aufladen der Batterie vorgesehen. Dabei dient die erfindungsgemäße Vorrichtung der Ermittlung eines Ladestromes zumindest eines (vorzugsweise zweier) durch ein Gehäuse der Vorrichtung geführten Ladekabels. Außerdem ist eine Messeinheit zur Ermittlung des Ladestromes vorgesehen, wobei die Messeinheit derart am Gehäuse angeordnet ist, dass die Ermittlung des Ladestromes verletzungsfrei am Ladekabel durchführbar ist. Zudem ist das Ladegerät durch das zumindest eine Ladekabel mit der Batterie elektrisch zum Laden der Batterie verbunden. Damit bringt das erfindungsgemäße System die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Montageverfahren, das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung erläutert worden sind.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
• Es zeigt schematisch:
• 1 eine Darstellung von Teilen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Montageverfahrens,
• 2 eine weitere Darstellung von Teilen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Vorderansicht,
• 3 eine weitere Darstellung von Teilen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Rückansicht,
• 4 eine Darstellung des inneren Bereiches und der Kabelführung eines oberen Gehäuseteils und eines unteren Gehäuseteils der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
• 5 eine Darstellung der Außenseite des unteren Gehäuseteils und des oberen Gehäuseteils der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
• 6 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Abdeckung und mit Sicht auf eine Elektronik,
• 7a eine Schnittansicht von Teilen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
• 7a eine weitere Schnittansicht von Teilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
• 8 eine Darstellung von Komponenten der Elektronik einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
• 9 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems,
• 10 eine Darstellung von Verfahrensschritten eines erfindungsgemäßen Montageverfahrens.
• In den dargestellten Figuren sind gleiche technische Merkmale der Erfindung auch bei unterschiedlichen Ausführungsbeispielen mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• 1 visualisiert schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 sowie ein erfindungsgemäßes Montageverfahren 100 gemäß einer möglichen Ausführungsform. Dabei ist das Gehäuse 12 dargestellt, welches ein oberes Gehäuseteil 12.1 sowie ein unteres Gehäuseteil 12.2 aufweist. Gemäß des erfindungsgemäßen Montageverfahrens 100 wird das Gehäuse 12 derart an das zumindest eine Ladekabel 4 montiert, dass das Ladekabel 4 durch das Gehäuse 12 geführt wird. Auf diese Weise kann die sich im Gehäuse 12 befindende Messeinheit 11.1 in die Nähe des Ladekabels 4 gebracht werden und so eine Ermittlung des Ladestromes, welcher durch das Ladekabel 4 fließt, verletzungsfrei durchführen. Auch ist in 1 dargestellt, dass gemäß des erfindungsgemäßen Montageverfahrens 100 das zumindest eine Ladekabel 4 in die Kabelführung 12.3 des Gehäuses 12 eingebracht wird und durch die Bewegung des oberen Gehäuseteils 12.1 in Pfeilrichtung das obere Gehäuseteil 12.1 auf das untere Gehäuseteil 12.2 gesetzt werden kann. So ist eine Einklemmung des Ladekabels 4 zwischen dem oberen Gehäuseteil 12.1 und dem unteren Gehäuseteil 12.2 möglich. Anschließend kann das obere Gehäuseteil 12.1 noch weiter gegen das untere Gehäuseteil 12.2 gedrückt werden, wobei insbesondere durch das Drücken auf Seitenteile 12.4 sich der Durchmesser der Kabelführung 12.3 im Seitenbereich des Gehäuses 12 verkleinert und an den Durchmesser des Ladekabels 4 anpasst. Die Vorrichtung 10 weist zudem eine Aussparung 12.8 auf, welche ein Mittelteil 12.5 des oberen Gehäuseteils 12.1 aufnehmen kann und damit für eine sichere Fixierung sorgt. Neben dieser Aussparung 12.8 weist eine Anschlagvorrichtung 12.7 der Vorrichtung 10 zudem Anschlagelemente 12.9 auf, welche zum einen für eine Führung des oberen Gehäuseteils 12.1 in Richtung des unteren Gehäuseteils 12.2 entlang des dargestellten Pfeils dient. Weiterhin weisen die Seitenteile 12.4 ein erstes Seitenteil 12.4a und ein zweites Seitenteil 12.4b auf. Diese sind flexibel mit dem Mittelteil 12.5 verbunden und damit unabhängig voneinander und von dem Mittelteil 12.5 (insbesondere in Pfeilrichtung) bewegbar. So kann eine Einklemmung des zumindest einen Ladekabels 4 ohne zusätzliche Hilfsmittel erfolgen, indem eine Eindrückung der Seitenteile 12.4 (unabhängig voneinander) erfolgt. Insbesondere kann durch Krafteinwirkung bei einer Montage I auf das zweite Seitenteil 12.4b gegen das sich in der Kabelführung 12.3 befindende Ladekabel 4 und damit gegen das untere Gehäuseteil 12.2 bewirkt werden, dass Einsteckelemente 13 sich durch den Isolationskörper des zumindest einen Ladekabels 4 bohren und einen elektrischen Kontakt mit dem leitenden Element, insbesondere einem Draht, des zumindest einen Ladekabels 4 herstellen. Da auf diese Weise durch die Einsteckelemente 13 elektrische Energie von den Ladekabeln 4 zur Energieversorgung und/oder zur Spannungsmessung an eine nicht dargestellte Elektronik 11 der Vorrichtung 10 übertragen werden, wird sowohl ein Einstechelement 13a mit einem ersten Ladekabel 4a und ein zweites Einstechelement 13b mit einem zweiten Ladekabel 4b elektrisch verbunden. Durch die Einbringung von zwei Einstechelementen 13 an den entsprechenden Ladekabeln 4 wird also ein geschlossener Stromkreis zur Energieversorgung 17 der Vorrichtung 10 als auch zur Spannungsmessung z. B. der wiederaufladbaren Batterie 2, welche mit den Ladekabeln 4 verbunden ist, bewirkt. Durch Montage I der Vorrichtung 10 an die Ladekabel 4 wird also zumindest eine verletzungsfrei Ladestrommessung ermöglicht, durch Einstechelemente 13 kann ferner eine Energieversorgung 17 der Vorrichtung 10 und eine Spannungsmessung erfolgen und durch die Einklemmung der Ladekabel 4 in die Kabelführung 12.3 wird eine sichere Fixierung erzielt.
• 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 im montierten Zustand II in einer Vorderansicht. Neben dem ersten Ladekabel 4a und dem zweiten Ladekabel 4b ist zudem ein Luftschlauch 5 dargestellt, welcher Luft zur Durchmischung von Batteriesäure transportiert. Die Führung des Schlauches 5 durch das Gehäuse 12 ist zwar nicht zwingend notwendig, kann aber zu einer einfacheren Montage, Platzersparnis sowie sicheren Fixierung der Vorrichtung 10 sowie des Schlauches 5 führen. Zudem ist dargestellt, dass im montierten Zustand II das untere Gehäuseteil 12.2 mit dem oberen Gehäuseteil 12.1 durch Schrauben 16 in entsprechenden Aussparungen verbunden sein kann. Da während der Montage I die Seitenteile 12.4 in das untere Gehäuse 12.2 eingedrückt werden, ist der Durchmesser der Kabelführung 12.3 im Seitenbereich (das heißt im Bereich der Seitenteile 12.4) dem Durchmesser der Ladekabel 4 angepasst.
• In 3 sind Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 in einer Rückansicht gezeigt. Dabei ist am unteren Gehäuseteil 12.2 ein Anzeigeelement 20 bzw. ein Sichtfenster zu sehen. Das Anzeigeelement 20 befindet sich dabei an einer Abdeckung 21, welche als Deckel zum Verschluss einer Kavität des unteren Gehäuseteils 12.2 vorgesehen ist. Die Kavität dient der Aufnahme der sich unter der Abdeckung 21 befindenden Elektronik 11, insbesondere der Messeinheit 11.1, der Platine 11.3 sowie der Elektronikeinheit 11.5. An der Abdeckung 21 ist eine derartige Dichtung vorgesehen, dass die Kavität zuverlässig vor äußeren Einflüssen insbesondere hermetisch gegen Säure und/oder Laugen und/oder aggressiven Medien abgedichtet ist.
• 4 zeigt Teile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10, wobei die Innenansicht des oberen Gehäuseteils 12.1 und des unteren Gehäuseteils 12.2 dargestellt ist. Es ist dabei deutlich die Kabelführung 12.3 zu erkennen, in welcher, wie z. B. in 2 und 3 gezeigt, die Ladekabel 4 durch das Gehäuse 12 geführt werden können. Die Kabelführung 12.3 ist dabei im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer kanalförmigen Geometrie ausgebildet, wobei die Geometrie der Kabelführung 12.3 des oberen Gehäuseteils 12.1 der Geometrie der Kabelführung 12.3 des unteren Gehäuseteils 12.2 angepasst ist. Insbesondere können die Durchmesser der Kabelführungen 12.3 des oberen Gehäuseteils 12.1 und des unteren Gehäuseteils 12.2 im Wesentlichen identisch sein. Dadurch wird erreicht, dass im montierten Zustand II (bei dem zusammengesetzten Gehäuse 12) das Gehäuse 12 eine rohr- bzw. manschettenförmige Geometrie zur Führung eines jeden Ladekabels 4 aufweist. Während der Durchmesser der Kabelführung 12.3 im Bereich der Seitenteile 12.4 durch das Eindrücken der Seitenteile 12.4 in Richtung des unteren Gehäuseteils 12.2 noch weiter verringert bzw. an die Ladekabel 4 angepasst werden kann, ist der Durchmesser der Kabelführung 12.3 im Bereich des Mittelteils 12.5 fest vorgegeben. Dies ist auch damit begründet, dass sich im Bereich des Mittelteils 12.5 sowohl am oberen Gehäuseteil 12.1 als auch am unteren Gehäuseteil 12.2 das steife ferromagnetische Material 14 befindet, welches insbesondere einen Ring mit festen Durchmesser bildet. Dieser Durchmesser sollte daher dem größten unterstützten Durchmesser eines Ladekabels 4 angepasst sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der obere Teilring 14.1 des ferromagnetischen Materials 14 in einer Aufnahme des Mittelteils 12.5. Um ein Herausfallen des oberen Teilrings 14.1 bei der Montage I zu vermeiden, kann das ferromagnetische Material 14 z. B. durch ein Befestigungsmittel an das Gehäuse 12 fixiert sein (z. B. durch Kleben). Die weitere Geometrie des Mittelteils 12.5 bzw. der Seitenteile 12.4 ist zudem der Geometrie des unteren Gehäuseteils 12.2 angepasst. Es ist zu sehen, dass das untere Gehäuseteil 12.2 eine Anschlagvorrichtung 12.7 aufweist, welche eine Aussparung 12.8 sowie Anschlagelemente 12.9 umfasst. Die Anschlagvorrichtung 12.7 des unteren Gehäuseteils 12.2 korrespondiert zur Geometrie des oberen Gehäuseteils 12.1. So ist eine Führung und ein Einsetzen des oberen Gehäuseteils 12.1 in das untere Gehäuseteil 12.2 möglich. Durch flexibel ausgebildete Verbindungselemente 12.6, welche das Mittelteil 12.5 mit den Seitenteilen 12.4 verbinden, können zudem die Seitenteile 12.4, das heißt das erste Seitenteil 12.4a und das zweite Seitenteil 12.4b, unabhängig voneinander in Richtung des unteren Gehäuseteils 12.2. bewegt und durch die Anschlagelemente 12.9 geführt werden.
• In 5 ist die Außenseite des oberen Gehäuseteils 12.1 und des unteren Gehäuseteils 12.2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 gezeigt. Während in 4 der obere Teilring 14.1 des ferromagnetischen Materials 14 am oberen Gehäuseteil 12.1 angeordnet ist, ist in 5 zu sehen, dass der untere Teilring 14.2 des ferromagnetischen Materials 14 am unteren Gehäuseteil 12.2 vorgesehen ist. Auch hier kann durch Befestigungsmittel eine dauerhafte Fixierung des ferromagnetischen Materials 14 an dem Gehäuse 12 erzielt werden. Der untere Teilring 14.2 befindet sich insbesondere an der genau gegenüberliegenden Seite des oberen Teilrings 14.1, sodass im montierten Zustand II sich ein vollständiger Ring ergibt. Dieser Ring kann lediglich durch einen Spalt unterbrochen sein, in welchem sich z. B. der Magnetfeldsensor 11.2 befindet.
• 6 zeigt, wie zuvor in 3 dargestellt, die Rückseite von Teilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Jedoch ist in der Darstellung von 6 die Abdeckung 21 nicht am Gehäuse 12 angebracht. Somit sind Teile der Elektronik 11, insbesondere die Platine 11.3 und das ferromagnetische Material 14 bzw. der untere Teilring 14.2, zu sehen. Ebenfalls ist eine Steckverbindung 11.8 der Schnittstelle 11.7 zugänglich, welche z. B. zum Auslesen des nicht dargestellten Datenspeichers 11.4 oder zur Wartung der Vorrichtung 10 genutzt werden kann. An der Platine 11.3 sind zudem auch die Messeinheit 11.1 sowie die Elektronikeinheit 11.5 angeordnet, welche hier nur schematisch dargestellt sind. Die Messeinheit 11.1 ist außerdem mit einem Magnetfeldsensor 11.2 elektrisch verbunden, welcher sich in einem Spalt des ferromagnetischen Materials 14 befindet. Ferner sind Schrauben 16 zur Fixierung der nicht dargestellten Abdeckung 21 gezeigt.
• In 7a ist schematisch eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 im Bereich zweier Einstechelemente 13 visualisiert, wobei ein erstes Einstechelement 13a mit dem leitenden Element eines ersten Ladekabels 4a und eine zweites Einstechelement 13b mit einem leitenden Element eines zweiten Ladekabels 4b elektrisch verbunden ist. Dazu durchdringen die Einstechelemente 13 den Isolationskörper der Ladekabel 4 und kontaktieren auf diese Weise das leitende Element, das heißt insbesondere einen Draht, der Ladekabel 4.
• In 7b ist eine weitere Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 im Bereich des ferromagnetischen Materials 14 dargestellt. Hier sind deutlich der obere Teilring 14.1 und der untere Teilring 14.2 zu sehen. Im montierten Zustand II, welcher sowohl in 7a als auch in 7b dargestellt ist, bilden der oberen Teilring 14.1 und der untere Teilring 14.2 einen nahezu vollständigen Ring. Dieser ist im gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich durch zwei Spalte unterbrochen. Die gezeigten Teilringe des ferromagnetischen Materials 14 ummanteln das Ladekabel 4 jedoch in ausreichender Weise, um den magnetischen Effekt bei einem Stromfluss durch das Ladekabel 4 zu verbessern. Das magnetische Feld wird durch einen Magnetfeldsensor 11.2 der Messeinheit 11.1 gemessen, welcher in einem Spalt zwischen dem oberen Teilring 14.1 und dem unteren Teilring 14.2 angeordnet ist. Die Messeinheit 11.1 ist dazu mit dem Magnetfeldsensor 11.2 und auch mit der Elektronikeinheit 11.5 elektrisch verbunden, um das Ausgangssignal des Magnetfeldsensors 11.2 an die Elektronikeinheit 11.5 zur Auswertung und Speicherung zu übertragen. Die nicht dargestellte Elektronikeinheit 11.5 ist dabei an der in 7b gezeigten Platine 11.3 angeordnet. Auch die Messeinheit 11.1 kann derart an der Platine 11.3 angeordnet sein, dass eine elektronische Kommunikation zwischen der Messeinheit 11.1 und der Elektronikeinheit 11.5 z. B. über Leiterbahnen der Platine 11.3 möglich ist.
• In 8 sind schematisch die Kommunikationswege und der Aufbau der Elektronik 11 gezeigt. Die Elektronikeinheit 11.5 kann dabei Eingangssignale z. B. über zumindest ein Sensorkabel 15 oder auch durch zumindest eine Funk- und/oder Drahtverbindung 6 von einem externen Gerät 19 empfangen. Das gezeigte zumindest eine Sensorkabel 15 dient dabei der Verbindung zu zumindest einem nicht dargestellten externen Sensor 18. Es können also auch über eine Mehrzahl Sensorkabel 15 mehrere externe Sensoren 18 mit der Elektronikeinheit 11.5 elektrisch verbunden werden. Dabei kann als externer Sensor 18 z.B. ein Temperatursensor (z. B. zur Messung der Umgebungstemperatur und/oder die Temperatur innerhalb der Batterie 2) genutzt werden, wobei die Temperaturmesswerte über entsprechende Sensorkabel 15 an die Elektronikeinheit 11.5 übertragen werden. Auch z. B. ein Spannungssensor kann Teilspannungen der Batterie 2 erfassen und über ein weiteres Sensorkabel 15 an die Elektronikeinheit 11.5 senden. Auch können z. B. ein oder mehrere externe Sensoren 18 zur Messung des Säurestandes der Batterie 2 vorgesehen sein, welche ebenfalls Messwerte über ein Sensorkabel 15 an die Elektronikeinheit 11.5 weitergeben. Weitere Messwerte erhält die Elektronikeinheit 11.5 durch eine mit der Elektronikeinheit 11.5 verbundene Messeinheit 11.1, welcher ihrerseits mit einem Magnetfeldsensor 11.2 elektrisch verbunden ist. Die Messeinheit 11.1 dient dabei der Ladestrommessung, wobei es sich hier um eine indirekte Messung handelt, welche auf einer Magnetfeldmessung durch den Magnetfeldsensor 11.2 basiert. Die empfangenen Messwerte werden z. B. durch eine Auswerteeinheit 11.6 der Elektronikeinheit 11.5 ausgewertet und in einem Datenspeicher 11.4, welcher elektrisch mit der Elektronikeinheit 11.5 verbunden ist, gespeichert. Die Elektronikeinheit 11.5 kann durch ein oder mehrere externe Geräte 19 über die Schnittstelle 11.7 angesteuert werden, wobei hier z. B. eine bidirektionale Kommunikation 6 zum Auslesen und zum Beschreiben der Daten des Datenspeichers 11.4 vorgesehen ist. Die Kommunikation kann beispielsweise über eine Steckverbindung 11.8, über eine Funkverbindung, wie z. B. Bluetooth, NFC, RFID oder WLAN erfolgen. Ebenfalls ist die Energieversorgung 17 der Elektronik 11 dargestellt, welche z. B. durch eine elektrische Verbindung der Einstechelemente 13 mit der Elektronikeinheit 11.5 möglich ist.
• In 9 ist schematisch das erfindungsgemäße System 1, insbesondere ein Ladesystem, dargestellt. Eine wiederaufladbare Batterie 2 wird durch ein Ladegerät 3 aufgeladen und ist dazu mit dem Ladegerät 3 über zwei Ladekabel 4 verbunden. Ein erstes Ladekabel 4a und ein zweites Ladekabel 4b ist dabei durch das Gehäuse 12 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 geführt. Sowohl das erste Ladekabel 4a als auch das zweite Ladekabel 4b sind dabei elektrisch mit der Vorrichtung 10 über Einstechelemente 13 zur Energieversorgung 17 verbunden. Dadurch wird ein geschlossener Stromkreis zur Energieversorgung 17 der Vorrichtung 10, insbesondere der Elektronik 11 bewirkt. An einem Ladekabel 4, insbesondere dem ersten Ladekabel 4a, ist zudem die Messeinheit 11.1 mit dem Magnetfeldsensor 11.2 vorgesehen, welche berührungslos den Ladestrom misst und die Messwerte an eine Elektronikeinheit 11.5 überträgt. Ebenfalls empfängt die Elektronikeinheit 11.5 Messwerte über ein oder mehrere Sensorkabel 15 von externen Sensoren 18. Dazu ist z. B. im Bereich der Batterie 2 ein erster Temperatursensor 18a zur Erfassung der Temperatur der Batterie vorgesehen und ein zweiter Temperatursensor 18b zur Messung der Umgebungstemperatur außerhalb der Batterie 2 angeordnet. Zumindest ein Säurestandsensor 18c ist im Bereich der Batterie 2 und insbesondere in den einzelnen Zellen vorgesehen, um einen ausreichenden bzw. zu geringen Säurestand zu melden. Zumindest ein weiterer externer Sensor 18d ermittelt dabei die Spannung der Batterie 2 bzw. einzelner Zellen und überträgt die Messwerte ebenfalls über ein oder mehrere Sensorkabel 15 an die Elektronikeinheit 11.5. Ferner kann ebenfalls ein Sensor zur Isolationsmessung 18e insbesondere am Trog der Batterie 2 angeordnet sein und über ein Sensorkabel 15 mit der Elektronikeinheit 11.5 verbunden sein. An diesem gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt sich auch ein wichtiges Prinzip des erfindungsgemäßen Systems 1 bzw. der Vorrichtung 10, das eine Vielzahl Messwerte sowohl durch externe Sensoren 18 als auch durch interne Sensoren, wie der Messeinheit 11.1 und/oder der Spannungsmesseinheit 11.10 und/oder dem Beschleunigungssensor 11.9, zentral durch die erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 (insbesondere durch die Elektronikeinheit 11.5) erfasst, verarbeitet und gespeichert werden können. Möchte nun zu Service- oder Wartungszwecken ein externes Gerät 19 die Daten schreiben und/oder auslesen, welche z. B. die gesammelten Messwerte oder aber auch weitere Daten, z. B. mit Informationen über die Batterie 2 oder das Ladesystem 1 sein können, so kann das externe Gerät 19 über eine Schnittstelle 11.7 über die Verbindung 6 drahtgebunden oder drahtlos Daten empfangen und/oder senden.
• 10 zeigt schematisch die Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Montageverfahrens 100. Dabei wird im ersten Schritt 101 zunächst das zumindest eine Ladekabel 4 in die Kabelführung 12.3 des oberen Gehäuseteils 12.1 eingebracht. Im zweiten Schritt 102 erfolgt eine Einklemmung des zumindest einen Ladekabels 4 zwischen dem oberen Gehäuseteil 12.1 und dem unteren Gehäuseteil 12.2. Im dritten Schritt 103 wird durch Eindrücken des zumindest einen Ladekabels 4 in das untere Gehäuseteil 12.2, insbesondere durch Krafteinwirkung auf zumindest ein Seitenteil 12.4 des oberen Gehäuseteils 12.1, eine sichere Fixierung und insbesondere ein Einstechen der Einstechelemente 13 bewirkt.
• Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
• Bezugszeichenliste

1

System

2

Batterie

3

Ladegerät

4

Ladekabel

4a

Erstes Ladekabel

4b

Zweites Ladekabel

5

Schlauch

6

Funk oder Drahtverbindung zum externen Gerät

10

Vorrichtung

11

Elektronik

11.1

Messeinheit

11.2

Magnetfeldsensor

11.3

Platine

11.4

Datenspeicher

11.5

Elektronikeinheit

11.6

Auswerteeinheit

11.7

Schnittstelle

11.8

Steckverbindung

11.9

Beschleunigungssensor

11.10

Spannungsmesseinheit

12

Gehäuse

12.1

oberes Gehäuseteil

12.2

unteres Gehäuseteil

12.3

Kabelführung

12.4

Seitenteile

12.4a

Erstes Seitenteil

12.4b

Zweites Seitenteil

12.5

Mittelteil

12.6

Verbindungselemente

12.7

Anschlagvorrichtung

12.8

Aussparung

12.9

Anschlagelement

13

Einstechelemente

13a

Erstes Einstechelement

13b

Zweites Einstechelement

14

Ferromagnetisches Material

14.1

Oberer Teilring

14.2

Unterer Teilring

15

Sensorkabel

16

Schrauben

17

Energieversorgung

18

Externer Sensor

18a

Erster Temperatursensor

18b

Zweiter Temperatursensor

18c

Säurestandsensor

18d

Spannungssensor

18e

Isolationswiderstandssensor

19

Externes Gerät

20

Anzeigeelement / Sichtfenster

21

Abdeckung

100

Montageverfahren

101

Erster Verfahrensschritt: Einbringung des zumindest einen Ladekabel

102

Zweiter Verfahrensschritt: Einklemmung des zumindest einen Ladekabels

103

Dritter Verfahrensschritt: Eindrücken des zumindest einen Ladekabels

I

Montage

II

montierter Zustand

Claims (25)

1. Vorrichtung (10) zur Ermittlung eines Ladestromes zumindest eines durch ein Gehäuse (12) führbaren Ladekabels (4) mit einer Messeinheit (11.1) zur Ermittlung des Ladestromes, wobei die Messeinheit (11.1) derart am Gehäuse (12) angeordnet ist, dass die Ermittlung des Ladestromes verletzungsfrei am Ladekabel (4) durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) ein oberes Gehäuseteil (12.1) und unteres Gehäuseteil (12.2) aufweist, und zwischen dem oberen Gehäuseteil (12.1) und dem unteren Gehäuseteil (12.2) das zumindest eine Ladekabel (4) positionierbar ist, wobei das obere Gehäuseteil (12.1) zumindest zwei Seitenteile (12.4) aufweist, wobei das obere Gehäuseteil (12.1) zumindest ein Mittelteil (12.5) aufweist, und jedes der zumindest zwei Seitenteile (12.4) zumindest ein Verbindungselement (12.6) zur Verbindung mit dem Mittelteil (12.5) aufweist, wobei das zumindest eine Verbindungselement (12.6) derart ausgestaltet ist, dass die zumindest zwei Seitenteile (12.4) bei einer Montage (I) relativ zum Mittelteil (12.5) bewegbar sind.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Gehäuseteil (12.1) und/oder das untere Gehäuseteil (12.2) eine Kabelführung (12.3) für das zumindest eine Ladekabel (4) aufweist.
3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der Kabelführung (12.3) der Form des zumindest einen Ladekabels (4) angepasst ist.
4. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Montage (I) der Vorrichtung (10) an dem zumindest einem Ladekabel (4) das obere Gehäuseteil (12.1) relativ zum unteren Gehäuseteil (12.2) bewegbar ist.
5. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das obere Gehäuseteil (12.1) und/oder das untere Gehäuseteil (12.2) in ihrer Materialeigenschaft flexibel ausgebildet sind.
6. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Montage (I) an einem ersten Seitenteil (12.4a) das Ladekabel (4) in das Gehäuse (12) und an einem zweiten Seitenteil (12.4b) das Ladekabel (4) aus dem Gehäuse (12) führbar ist.
7. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelführung (12.3) des oberen Gehäuseteils (12.1) und die Kabelführung (12.3) des unteren Gehäuseteils (12.2) in ihrer Geometrie derart ausgebildet sind, dass die Kabelführung (12.3) beider Gehäuseteile (12.1, 12.2) im montierten Zustand (II) das zumindest eine Ladekabel (4) komplementär umschließen.
8. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (12.6) in der Form eines Stegs ausgebildet ist.
9. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anschlagvorrichtung (12.7) am unteren Gehäuseteil (12.2) vorgesehen ist, welche eine Aussparung (12.8) sowie zwei Anschlagelemente (12.9) umfasst, wobei insbesondere die Anschlagelemente (12.9) die Bewegung der zumindest zwei Seitenteile (12.4) des oberen Gehäuseteils (12.1) begrenzen.
10. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Anschlagvorrichtung (12.7) eine Bewegung des oberen Gehäuseteils (12.1) relativ zum unteren Gehäuseteil (12.2) entlang der Kabelführung (12.3) im Wesentlichen verhindert ist.
11. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Gehäuseteil (12.2) und/oder am oberen Gehäuseteil (12.1) ferromagnetisches Material (14) vorgesehen ist, und insbesondere das ferromagnetische Material (14) unlösbar mit dem Gehäuse (12) verbunden ist.
12. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ferromagnetische Material (14) aus zumindest einem oberen ferromagnetischen Teilring (14.1) am oberen Gehäuseteil (12.1) und zumindest einem unteren ferromagnetischen Teilring (14.2) am unteren Gehäuseteil (12.2) ausgebildet ist, wobei insbesondere die Teilringe (14.1, 14.2) derart angeordnet sind, dass zumindest zwei Teilringe (14.1, 14.2) im montierten Zustand (II) das zumindest eine Ladekabel (4) umfangseitig komplementär umschließen.
13. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (11.1) zumindest einen Magnetfeldsensor (11.2), insbesondere einen Hall-Sensor, zur Ermittlung des Ladestromes aufweist, wobei insbesondere der Magnetfeldsensor (11.2) im Bereich des ferromagnetischen Materials (14) angeordnet ist.
14. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Platine (11.3) vorgesehen ist, welche insbesondere am unteren Gehäuseteil (12.2) angeordnet ist, und auf der Platine (11.3) eine Elektronikeinheit (11.5) sowie ein Datenspeicher (11.4) zur Speicherung von Daten einer Batterie (2) und Messwerten angebracht sind.
15. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) eine Kavität zur Aufnahme der Platine (11.3) aufweist, und die Kavität insbesondere durch eine Abdeckung (21) abdichtend verschließbar ist.
16. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (11.1) in der Elektronikeinheit (11.5) integriert ist, wobei insbesondere die Elektronikeinheit (11.5) elektronisch mit der Messeinheit (11.1) derart verbunden ist, dass Messwerte der Messeinheit (11.1) durch die Elektronikeinheit (11.5) empfangbar, auswertbar und/oder in einem Datenspeicher (11.4) speicherbar sind.
17. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Gehäuseteil (12.1) und/oder am unteren Gehäuseteil (12.2) Einstechelemente (13) vorgesehen sind, welche insbesondere jeweils geeignet sind, um bei einer Montage (I) durch den Isolationskörper des zumindest einen Ladekabels (4) zu stechen und in einem montierten Zustand (II) in elektrischen Kontakt mit dem leitenden Element des zumindest einem Ladekabels (4) stehen.
18. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Einstechelement (13a) an einem ersten Ladekabel (4a) und ein zweites Einstechelement (13b) an einem zweiten Ladekabel (4b) derart elektrisch mit einer Spannungsmesseinheit (11.10) der Elektronikeinheit (11.5) verbunden sind, dass durch die Spannungsmesseinheit (11.10) die Spannung am Ladekabel (4) und/oder einer mit dem Ladekabel (4) verbundenen Batterie (2) ermittelbar ist, wobei insbesondere die Messwerte der Spannungsmesseinheit (11.10) von der Elektronikeinheit (11.5) empfangbar, auswertbar und speicherbar sind.
19. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelführung (12.3) zwei parallele Führungsbereiche umfasst, wobei in jedem Führungsbereich jeweils ein Ladekabel (4) führbar ist.
20. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass externe Sensoren (18) mit einer Elektronikeinheit (11.5) verbindbar und insbesondere Messwerte und/oder Daten der externen Sensoren (18) durch die Elektronikeinheit (11.5) auswertbar und speicherbar sind.
21. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit (11.5) mit zumindest einer Schnittstelle (11.7) elektrisch verbunden ist, wobei insbesondere die Schnittstelle (11.7) eine LIN-Bus-Schnittstelle, Bluetooth-Schnittstelle, RFID-Schnittstelle und/oder NFC-Schnittstelle aufweist.
22. Montageverfahren (100) zur Montage (I) einer Vorrichtung (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei die Vorrichtung (10) der Ermittlung eines Ladestromes zumindest eines durch ein Gehäuse (12) der Vorrichtung (10) geführten Ladekabels (4) dient, und eine Messeinheit (11.1) zur Ermittlung des Ladestromes vorgesehen ist, wobei die Messeinheit (11.1) derart am Gehäuse (12) angeordnet wird, dass die Ermittlung des Ladestromes verletzungsfrei am Ladekabel (4) durchgeführt wird, wobei das Gehäuse (12) ein oberes Gehäuseteil (12.1) und unteres Gehäuseteil (12.2) aufweist, und zwischen dem oberen Gehäuseteil (12.1) und dem unteren Gehäuseteil (12.2) das zumindest eine Ladekabel (4) positioniert wird, wobei das obere Gehäuseteil (12.1) zumindest zwei Seitenteile (12.4) aufweist, wobei das obere Gehäuseteil (12.1) zumindest ein Mittelteil (12.5) aufweist, und jedes der zumindest zwei Seitenteile (12.4) zumindest ein Verbindungselement (12.6) zur Verbindung mit dem Mittelteil (12.5) aufweist, wobei das zumindest eine Verbindungselement (12.6) derart ausgestaltet ist, dass die zumindest zwei Seitenteile (12.4) bei einer Montage (I) relativ zum Mittelteil (12.5) bewegt werden.
23. Montageverfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) ein oberes Gehäuseteil (12.1) und unteres Gehäuseteil (12.2) aufweist, und das obere Gehäuseteil (12.1) und/oder das untere Gehäuseteil (12.2) eine Kabelführung (12.3) für das zumindest eine Ladekabel (4) aufweist, wobei das Montageverfahren (100) folgende Schritte umfasst: a) Einbringung des zumindest einen Ladekabels (4) in die Kabelführung (12.3) des oberen Gehäuseteils (12.1) und/oder des unteren Gehäuseteils (12.2) b) Einklemmung des zumindest einen Ladekabels (4) zwischen dem oberen Gehäuseteil (12.1) und dem unteren Gehäuseteil (12.2) c) Eindrücken des zumindest einen Ladekabels (4) in das untere Gehäuseteil (12.2), insbesondere durch Krafteinwirkung auf zumindest ein Seitenteil (12.4) des oberen Gehäuseteils (12.1)
24. Montageverfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Eindrücken des zumindest einen Ladekabels (4) am unteren Gehäuseteil (12.2) befestigte Einstechelemente (13) durch einen Isolationskörper des zumindest einen Ladekabels (4) gestochen und in elektrischen Kontakt mit dem leitenden Element des zumindest einen Ladekabels (4) gebracht werden.
25. System (1) zur Durchführung eines Verfahrens, insbesondere nach einem der Ansprüche 22 bis 24, mit einer Vorrichtung (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 21, einer wiederaufladbaren Batterie (2) sowie einem Ladegerät (3) zum Aufladen der Batterie (2), wobei die Vorrichtung (10) der Ermittlung eines Ladestromes zumindest eines durch ein Gehäuse (12) der Vorrichtung (10) geführten Ladekabels (4) dient, und eine Messeinheit (11.1) zur Ermittlung des Ladestromes vorgesehen ist, und die Messeinheit (11.1) derart am Gehäuse (12) angeordnet ist, dass die Ermittlung des Ladestromes verletzungsfrei am Ladekabel (4) durchführbar ist, wobei das Ladegerät (3) durch das zumindest eine Ladekabel (4) mit der Batterie (2) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) ein oberes Gehäuseteil (12.1) und unteres Gehäuseteil (12.2) aufweist, und zwischen dem oberen Gehäuseteil (12.1) und dem unteren Gehäuseteil (12.2) das zumindest eine Ladekabel (4) positionierbar ist, wobei das obere Gehäuseteil (12.1) zumindest zwei Seitenteile (12.4) aufweist, wobei das obere Gehäuseteil (12.1) zumindest ein Mittelteil (12.5) aufweist, und jedes der zumindest zwei Seitenteile (12.4) zumindest ein Verbindungselement (12.6) zur Verbindung mit dem Mittelteil (12.5) aufweist, wobei das zumindest eine Verbindungselement (12.6) derart ausgestaltet ist, dass die zumindest zwei Seitenteile (12.4) bei einer Montage (I) relativ zum Mittelteil (12.5) bewegbar sind.

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