DE102017128375A1

DE102017128375A1 - Steckverbinder, steckdose, mehrfachsteckdosenleiste sowie verfahren zum steuern eines steckverbinders

Info

Publication number: DE102017128375A1
Application number: DE102017128375.7A
Authority: DE
Inventors: Hendrik Leibrandt
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-06-06

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Steckverbinder. Der Steckverbinder beinhaltet einen elektrischen Anschluss, der eingerichtet ist, elektrische Leistung von Leitungen eines Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes zu empfangen. Ferner beinhaltet der Steckverbinder zumindest zwei Kontakte, die eingerichtet sind, zumindest zwei Gegenkontakte eines mit einem Verbraucher gekoppelten Steckers mechanisch aufzunehmen und die elektrische Leistung an die zumindest zwei Gegenkontakte abzugeben. Der Steckverbinder beinhaltet weiterhin einen Schalter, der eingerichtet ist, die zumindest zwei Kontakte basierend auf einem Steuerungssignal mit dem elektrischen Anschluss elektrisch zu koppeln. Zudem beinhaltet der Steckverbinder eine Steuerschaltung, die eingerichtet ist, über die zumindest zwei Kontakte eine Kommunikationsverbindung mit dem Verbraucher aufzubauen. Die Steuerschaltung ist weiterhin eingerichtet, über die Kommunikationsverbindung Authentifizierungsinformationen des Verbrauchers zu empfangen und das Steuersignal basierend auf den Authentifizierungsinformationen zu erzeugen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung befasst sich mit Steckverbindungen für Hochspannungs-Gleichstrom-Netze. Insbesondere betreffen Ausführungsbeispiele einen Steckverbinder, eine Steckdose, eine Mehrfachsteckdosenleiste sowie Verfahren zum Steuern eines Steckverbinders.
Hintergrund
Hochspannungs-Gleichstrom-Netze bieten viele Vorteile im Vergleich zur Wechselstrom-Netzen. Beispielsweise kann eine höhere elektrische Effizienz in Schaltwandlern erreicht werden, bei der Elektroinstallation kann durch Materialersparnis eine Kostenreduktion erreicht werden (bei gleichem Leiterquerschnitt ist eine höhere Leistungsübertragung möglich), in Endgeräten kann eine Kostenreduktion durch den Wegfall von Komponenten (z.B. für Gleichrichtung, Siebung oder Filterung) erreicht werden.
Jedoch kann sich beim Trennen einer unter Strom stehenden Steckverbindung in manchen Situationen ein Lichtbogen ausbilden, der unter Umständen nicht von alleine erlischt. Steckverbindungen, die dieses Problem rein durch mechanische Konstruktion zu lösen versuchen sind gewöhnlich klobig, teuer und somit unpraktisch. Jedoch selbst wenn der Lichtbogen erlischt, brennt er lange genug, um die elektrische Kontakte der Steckverbindung zu beschädigen.
Es besteht somit ein Bedarf, verbesserte Steckverbindungen bereitzustellen.
Zusammenfassung
Der Bedarf kann durch den Gegenstand der Patentansprüche gedeckt werden.
Ein erstes Ausführungsbeispiel betrifft einen Steckverbinder. Der Steckverbinder umfasst einen elektrischen Anschluss, der eingerichtet ist, elektrische Leistung von Leitungen eines Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes zu empfangen. Das Hochspannungs-Gleichstrom-Netz gibt über die Leitungen hochgespannten elektrischen Gleichstrom an den elektrischen Anschluss des Steckverbinders aus. Eine elektrische Spannung der elektrischen Leistung kann beispielsweise zumindest 50 Volt (V), 100 V, 200 V, 300 V, 380V, 400 V, 500 V, 600 V oder mehr betragen. Eine maximale Spannung der elektrischen Leistung kann beispielsweise 1000 V, 1500 V, 2000 V oder mehr betragen. Die elektrische Leistung kann sowohl monopolar als auch bipolar von dem Hochspannungs-Gleichstrom-Netz an den elektrischen Anschluss des Steckverbinders ausgegeben werden. Bei der monopolaren Ausführung ist eine der Leitungen geerdet und eine andere der Leitungen dient als Leiter für eine Gleichspannung mit einem vorbestimmten Nennwert. Bei der bipolaren Ausführung dient eine der Leitungen als Leiter für eine Gleichspannung erster Polarität (e.g. positiv) und eine andere der Leitungen dient als Leiter für eine Gleichspannung zweiter Polarität (e.g. negativ), wobei die Spannungsdifferenz zwischen beiden Gleichspannungen einem vorbestimmten Nennwert entspricht. Bei dem Hochspannungs-Gleichstrom-Netz kann es sich z.B. um das Stromnetz eines Gebäudes handeln.
Ferner umfasst der Steckverbinder zumindest zwei Kontakte, die eingerichtet sind, zumindest zwei Gegenkontakte eines mit einem Verbraucher gekoppelten Steckers mechanisch aufzunehmen und die elektrische Leistung an die zumindest zwei Gegenkontakte abzugeben. Die zumindest zwei Kontakte stellen somit Kontaktöffnungen dar, in welche die zumindest zwei Gegenkontakte des Steckers eingreifen können um einen mechanischen und elektrischen Kontakt zwischen dem jeweiligen Kontakt und dem entsprechenden Gegenkontakt zu schaffen. Entsprechend kann über die zumindest zwei Kontakte die elektrische Leistung in Form eines hochgespannten elektrischen Gleichstroms abgegeben werden. Der Verbraucher kann dabei jede elektrische Vorrichtung sein, die mit hochgespanntem Gleichstrom zu versorgen ist. Der Stecker ist beispielsweise direkt über ein Stromanschlusskabel des Verbrauchers mit der sonstigen Elektronik des Verbrauchers verbunden oder Bestandteil einer Verlängerungsleitung (eines Verlängerungskabels), über das der Verbraucher mit dem Steckverbinder gekoppelt wird.
Der Steckverbinder umfasst weiterhin einen Schalter, der eingerichtet ist, die zumindest zwei Kontakte basierend auf einem Steuerungssignal mit dem elektrischen Anschluss elektrisch zu koppeln. Die zumindest zwei Kontakte können somit kontrolliert von dem elektrischen Anschluss des Steckverbinders und somit dem Hochspannungs-Gleichstrom-Netz getrennt bzw. mit diesen gekoppelt werden. Bei dem Schalter kann es sich um jegliche Baugruppe handeln, die zwischen den zumindest zwei Kontakten und dem elektrischen Anschluss elektrisch leitfähige Verbindungen herstellen und trennen kann.
Zudem umfasst der Steckverbinder eine Steuerschaltung, die eingerichtet ist über die zumindest zwei Kontakte eine Kommunikationsverbindung mit dem Verbraucher aufzubauen. Die Kommunikationsverbindung mit dem Verbraucher erfolgt somit über die gleichen Kontakte des Steckverbinders wie die Abgabe der elektrischen Leistung an den Stecker bzw. den Verbraucher. Die Kommunikationsverbindung ermöglicht einen Austausch von Informationen zwischen dem Stecker und der Steuerschaltung des Steckverbinders. Die Kommunikationsverbindung kann über eines oder mehrere elektrische Signale erfolgen, die von der Steuerschaltung an einen oder mehrere der zumindest zwei Kontakte angelegt werden, bzw. eines oder mehrere elektrische Signale, die von der Steuerschaltung über einen oder mehrere der zumindest zwei Kontakte empfangen werden. Beispielsweise können eines oder mehrere modulierte Strom- oder Spannungssignale zur Übertragung von Informationen über die Kommunikationsverbindung genutzt werden. Die Steuerschaltung ist weiterhin eingerichtet, über die Kommunikationsverbindung Authentifizierungsinformationen des Verbrauchers zu empfangen und das Steuersignal basierend auf den Authentifizierungsinformationen zu erzeugen. Bei den Authentifizierungsinformationen handelt es sich um Informationen, die eine Zuordnung des Verbrauchers in einen zulässigen (legitimen, rechtmäßigen) Verbraucher bzw. einen unzulässigen (illegitimen, unrechtmäßigen) Verbraucher ermöglicht. Beispielsweise können die Authentifizierungsinformationen Informationen über einen Typ des Verbrauchers (z.B. Haushaltsgerät oder Multimedia- bzw. Unterhaltungsgerät), Informationen über einen Besitzer, Eigentümer oder Verantwortlichen für den Verbraucher bzw. eine Zuordnung des Verbrauchers zu einer bestimmten Person, Gruppe oder Unternehmen (z.B. Verbraucher ist Eigentum von Person, Familie oder Unternehmen X), Informationen über eine elektrische Charakteristik des Verbrauchers (z.B. Verbraucher nimmt X Watt elektrischer Leistung auf oder benötigt X Ampere Stromstärke). Basierend auf den Authentifizierungsinformationen kann die Steuerschaltung nunmehr entscheiden, ob eine Übertragung von elektrischer Energie an den Verbraucher zulässig ist und den Schalter über das Steuerungssignal entsprechend ansteuern.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung beispielsweise eingerichtet, das Steuersignal nur dann mit einem Befehl für den Schalter, die zumindest zwei Kontakte mit dem elektrischen Anschluss elektrisch zu koppeln, zu erzeugen, wenn die Authentifizierungsinformationen den Verbraucher als zulässigen Verbraucher ausweisen. Derart kann sichergestellt werden, dass über die zumindest zwei Kontakte nur dann die elektrische Leistung an den Verbraucher abgegeben wird, wenn der Verbraucher ein zulässiger Verbraucher ist. Im Umkehrschluss kann die Abgabe der elektrischen Leistung an unzulässige Verbraucher verhindert werden. Mit anderen Worten: Die zumindest zwei Kontakte des Steckverbinders können zunächst im Wesentlichen spannungsfrei geschalten sein, solange die Steuerschaltung den Verbraucher nicht als zulässigen Verbraucher bestimmt. Beispielsweise kann zunächst nur ein geringer Spannungspegel von nicht mehr als 1 V, 2 V, 5 V oder 10 V (bei einer Stromstärke von nicht mehr als 1 mA, 10 mA, 25 mA oder 50 mA) an den zumindest zwei Kontakten anliegen, um die Kommunikationsverbindung mit dem Verbraucher aufzubauen. Um zu entscheiden, ob der Verbraucher ein zulässiger Verbraucher ist, kann die Steuerschaltung z.B. einen Speicher aufweisen oder mit einem solchen gekoppelt sein. Der Speicher ist eingerichtet, Informationen über zulässige Verbraucher zu speichern. Die Steuerschaltung ist eingerichtet, die Authentifizierungsinformationen des Verbrauchers mit den Informationen über zulässige Verbraucher zu vergleichen und die Entscheidung basierend auf dem Vergleichsergebnis zu treffen. Der Befehl für die Steuerschaltung kann dem Steuersignal z.B. durch Einstellung eines Signalpegels des Steuersignals oder durch eine Erzeugung einer vorbestimmten Abfolge von Pulsen in dem Steuersignal aufgeprägt werden. Neben der Erkennung eines legitimen Verbrauchers ermöglicht die Steuerschaltung somit auch eine Unterscheidung zu beispielsweise metallischen Gegenständen, die die zumindest zwei Kontakte kurzschließen könnten. Dies kann eine Sicherheit des Steckverbinders im Vergleich zu z.B. gewöhnlichen Wechselstromsteckdosen erhöhen, da die zumindest zwei Kontakte ohne angeschlossenen Verbraucher spannungsfrei sind. Der Steckverbinder ist somit im Wesentlichen berührungssicher, so dass auf eine aufwändige mechanische Konstruktion des Steckverbinders, um ein Berühren spannungsführender Teile zu verhindern, verzichtet werden kann.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung z.B. eingerichtet, das Steuersignal mit dem Befehl für den Schalter, die zumindest zwei Kontakte mit dem elektrischen Anschluss elektrisch zu koppeln, zu erzeugen, wenn ein Befehl des Verbrauchers zur Übertragung elektrischer Leistung über die Kommunikationsverbindung empfangen wird. Derart kann ein zulässiger Verbraucher selbstbestimmt über seine Versorgung mit elektrischer Leistung bestimmen. Ist der elektrische Verbraucher z.B. mit einer internen Zeitschaltung versehen, kann er basierend auf der internen Zeitschaltung bedarfsgerecht elektrische Leistung von der Steckverbindung anfordern. Entsprechend kann durch die Steckverbindung eine intelligente und bedarfsangepasste Abgabe elektrischer Leistung ermöglicht werden.
Alternativ oder ergänzend kann die Steuerschaltung ferner eingerichtet sein, das Steuersignal mit dem Befehl für den Schalter, die zumindest zwei Kontakte mit dem elektrischen Anschluss elektrisch zu koppeln, zu erzeugen, wenn ein Befehl zur Versorgung des Verbrauchers mit elektrischer Leistung von den Leitungen des Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes empfangen wird. Über das Hochspannungs-Gleichstrom-Netz können Informationen über PowerLAN (bzw. dLAN oder PowerLine Communication, PLC) mittels Modulation der Information auf eine oder mehrere der Leitungen des Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes übertragen werden. Beispielsweise können so Informationen innerhalb des Stromnetzes eines Gebäudes übertragen werden. Entsprechend kann das Hochspannungs-Gleichstrom-Netz zur Übertragung von Steuerbefehlen für den Steckverbinder genutzt werden. Beispielsweis kann die Steuerschaltung eines oder mehrere modulierte Signale über den elektrischen Anschluss von einer oder mehreren der Leitungen des Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes empfangen und diese demodulieren, um den Befehl zu bestimmen. Derart kann eine externe Steuerung des Verbrauchers über das Hochspannungs-Gleichstrom-Netz ermöglicht werden. Eine gesonderte Netzwerkanbindung (z.B. mittels Funk) kann dadurch entfallen. Zudem können gegenüber Funklösungen zur externen Steuerung die Vorteile einer kabelgebundenen Verbindung (z.B. höhere Zuverlässigkeit aufgrund geringerer Störanfälligkeit) ausgenutzt werden. Der Steckverbinder ermöglicht somit beispielsweise eine Integration des Verbrauchers in so genannte Smart-Home-Lösungen.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung ferner eingerichtet, das Steuersignal mit einem Befehl für den Schalter, die zumindest zwei Kontakte von dem elektrischen Anschluss zu trennen, zu erzeugen, wenn die Kommunikationsverbindung mit dem Verbraucher unterbrochen ist. Die Unterbrechung der Kommunikationsverbindung mit dem Verbraucher ist ein Indikator für das Ziehen bzw. Entfernen des Steckers aus dem Steckverbinder. Beispielsweise kann der Verbraucher nach Aufbau der Kommunikationsverbindung permanent Daten über die Kommunikationsverbindung an die Steuerschaltung übertragen (z.B. ein Ping oder Nutzdaten), so dass die Steuerschaltung basierend darauf das Bestehen der Kommunikationsverbindung bestimmen kann. Beim Ziehen des Steckers wird neben der Datenverbindung auch die elektrische Verbindung zwischen den Kontakten des Steckverbinders und den Gegenkontakten des Steckers getrennt. Durch letzteres könnte sich ein Lichtbogen ausbilden, der unter Umständen nicht von alleine erlischt. Durch die obige Ansteuerung des Schalters über die Steuerschaltung können die zumindest zwei Kontakte umgehend vom elektrischen Anschluss und somit dem Hochspannungs-Gleichstrom-Netz getrennt werden bevor Schäden oder Gefährdungen durch einen Lichtbogen auftreten. Schäden durch einen Lichtbogen beim Auftrennen der elektrischen Verbindung zwischen Steckverbinder und Stecker können somit vermieden werden.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung ferner eingerichtet, die an den Verbraucher über die zumindest zwei Kontakte abgegebene elektrische Leistung mit einem Schwellwert zu vergleichen. Dabei basiert der Schwellwert auf einer über die Kommunikationsverbindung empfangenen Information über eine maximale Leistungsaufnahme des Verbrauchers. Über die Kommunikationsverbindung kann der Verbraucher den Steckverbinder über seine maximale Leistungsaufnahme informieren. Diese Informationen kann nun zur Überwachung der Leistungsabgabe an den Verbraucher verwendet werden. Der Schwellwert kann z.B. auf den Wert der maximalen Leistungsaufnahme des Verbrauchers oder einen etwas geringeren Wert (z.B. 90 % oder 95 % der maximalen Leistungsaufnahme des Verbrauchers) eingestellt werden. Wird dieser Schwellwert nun von der an den Verbraucher über die zumindest zwei Kontakte abgegebenen elektrischen Leistung überschritten kann auf einen Fehler bei der Abgabe der elektrischen Leistung geschlossen werden. Um eine Gefährdung auszuschließen wird im Weiteren die Abgabe der elektrischen Leistung unverzüglich beendet. Dazu ist die Steuerschaltung ferner eingerichtet, das Steuersignal mit einem Befehl für den Schalter, die zumindest zwei Kontakte von dem elektrischen Anschluss zu trennen, zu erzeugen, wenn die an den Verbraucher über die zumindest zwei Kontakte abgegebene elektrische Leistung über dem Schwellwert liegt. Eine Sicherheit des Steckverbinders im Vergleich zu gewöhnlichen Lösungen somit erhöht sein.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst der Steckverbinder ferner zumindest einen Sensor. Der Sensor ist eingerichtet, einen eine Temperatur zumindest eines der zumindest zwei Kontakte charakterisierenden Messwert oder einen eine Temperatur des Schalters charakterisierenden Messwert auszugeben. Beispielsweise kann der Sensor ein Temperatursensor sein, der auf, an oder in der Nähe eines der zumindest zwei Kontakte und/oder des Schalters platziert ist. Eine erhöhte Temperatur der Komponenten kann auf eine Überlastung des Steckverbinders hinweisen. Die Steuerschaltung ist daher ferner eingerichtet, den Messwert mit einem Schwellwert zu vergleichen. So kann die Steuerschaltung feststellen, ob der Steckverbinder innerhalb eines zulässigen bzw. vorbestimmten Temperaturrahmens betrieben wird, um eine Gefährdung auszuschließen. Entsprechend ist die Steuerschaltung weiterhin eingerichtet, das Steuersignal mit einem Befehl für den Schalter, die zumindest zwei Kontakte von dem elektrischen Anschluss zu trennen, zu erzeugen, wenn der Messwert über dem Schwellwert liegt. Eine Überhitzung des Steckverbinders kann somit vermieden werden. Eine Sicherheit des Steckverbinders im Vergleich zu gewöhnlichen Lösungen kann somit erhöht sein.
Wie oben für die Initiierung der Übertragung elektrischer Leistung an den Verbraucher beschrieben, kann auch eine Beendigung der Übertragung elektrischer Leistung an den Verbraucher sowohl auf Befehl des Verbrauchers als auch auf externen Befehl erfolgen. Dazu ist die Steuerschaltung gemäß einigen Ausführungsbeispielen ferner eingerichtet, das Steuersignal mit einem Befehl für den Schalter, die zumindest zwei Kontakte von dem elektrischen Anschluss zu trennen, zu erzeugen, wenn:

a) ein Befehl des Verbrauchers zum Beenden der Übertragung elektrischer Leistung über die Kommunikationsverbindung empfangen wird; oder
b) ein Befehl zum Beenden der Übertragung elektrischer Leistung an den Verbraucher über die Leitungen des Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes empfangen wird.

Derart kann ein zulässiger Verbraucher selbstbestimmt oder eine externe Steuerung über die Versorgung mit elektrischer Leistung bestimmen. Entsprechend kann durch die Steckverbindung eine intelligente und bedarfsangepasste Abgabe elektrischer Leistung ermöglicht werden. Der Steckverbinder ermöglicht somit beispielsweise eine Integration in so genannte Smart-Home-Lösungen.
Weiterhin kann die Steuerschaltung in einigen Ausführungsbeispielen ferner eingerichtet sein, das Steuersignal mit einem Befehl für den Schalter, die zumindest zwei Kontakte von dem elektrischen Anschluss zu trennen, zu erzeugen, wenn eine Information über einen Defekt an dem Verbraucher über die Kommunikationsverbindung empfangen wird. Stellt der Verbraucher z.B. selbsttätig fest, dass er einen Defekt oder einen vermeintlichen Defekt aufweist, kann über der Steckverbinder über die Kommunikationsverbindung angewiesen werden, die Energieversorgung des Verbrauchers unmittelbar zu beenden. Eine Sicherheit des Steckverbinders kann im Vergleich zu gewöhnlichen Lösungen somit erhöht sein.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung zudem eingerichtet, zu bestimmen, ob sich ein Lichtbogen zwischen einem der zumindest zwei Kontakte und einem der zumindest zwei Gegenkontakte ausgebildet hat. Wenn bestimmt wird, dass sich ein Lichtbogen zwischen einem der zumindest zwei Kontakte und einem der zumindest zwei Gegenkontakte ausgebildet hat, ist die Steuerschaltung weiterhin eingerichtet, das Steuersignal mit einem Befehl für den Schalter, die zumindest zwei Kontakte von dem elektrischen Anschluss zu trennen, zu erzeugen. Derart können die zumindest zwei Kontakte umgehend vom elektrischen Anschluss und somit dem Hochspannungs-Gleichstrom-Netz getrennt werden bevor Schäden oder Gefährdungen durch einen Lichtbogen auftreten. Eine Sicherheit des Steckverbinders im Vergleich zu gewöhnlichen Lösungen kann somit erhöht sein. Zudem kann so die Lebensdauer des Steckverbinders erhöht werden, da ein Kontaktabbrand in Folge der Lichtbogenausbildung vermieden werden kann.
Die Bestimmung der Ausbildung eines Lichtbogens kann auf vielfältige Weise erfolgen. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Steuerschaltung z.B. eingerichtet sein, ein Frequenzspektrum eines elektrischen Stroms oder einer elektrischen Spannung der über die zumindest zwei Kontakte abgegebenen elektrischen Leistung zu bestimmen. Ein Lichtbogen erzeugt im Spektrum charakteristische Störkomponenten. Daher ist die die Steuerschaltung ferner eingerichtet, zu bestimmen, ob das Frequenzspektrum eine den Lichtbogen charakterisierende Spektralkomponente umfasst. Informationen über die den Lichtbogen charakterisierende Spektralkomponente(n) können wiederum in einem Speicher der Steuerschaltung oder einem mit der Steuerschaltung gekoppelten Speicher gespeichert sein. Wenn bestimmt wird, dass das Frequenzspektrum die den Lichtbogen charakterisierende Spektralkomponente umfasst, ist die Steuerschaltung weiterhin eingerichtet, zu bestimmen, dass sich ein Lichtbogen zwischen einem der zumindest zwei Kontakte und einem der zumindest zwei Gegenkontakte ausgebildet hat. Derart kann unmittelbar auf die Entstehung eines Lichtbogens geschlossen und Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.
Alternativ oder ergänzend kann die Steuerschaltung auch eingerichtet sein, Informationen der über die zumindest zwei Kontakte abgegebenen elektrischen Leistung mit über die Kommunikationsverbindung empfangen Informationen über die vom Verbraucher aufgenommene elektrische Leistung zu vergleichen. Mit anderen Worten: Die Steuerschaltung vergleicht die an den Verbraucher abgegebene elektrische Leistung mit der vom Empfänger empfangenen elektrischen Leistung. Um die an den Verbraucher abgegebene elektrische Leistung zu bestimmen, kann die Steuerschaltung entsprechende Messsensorik umfassen oder mit solcher gekoppelt sein. Ist die vom Empfänger empfangene elektrische Leistung geringer als die vom Steckverbinder über die zumindest zwei Kontakte an den Verbraucher abgegebene elektrische Leistung, kann dies auf die Ausbildung eines Lichtbogens hindeuten. Entsprechend ist die Steuerschaltung weiterhin eingerichtet, zu bestimmen, dass sich ein Lichtbogen zwischen einem der zumindest zwei Kontakte und einem der zumindest zwei Gegenkontakte ausgebildet hat, wenn die die vom Verbraucher aufgenommene elektrische Leistung kleiner als die über die zumindest zwei Kontakte abgegebene elektrische Leistung ist. Dadurch kann unmittelbar auf die Entstehung eines Lichtbogens geschlossen und Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.
Wie bereits oben ausgeführt, kann das Hochspannungs-Gleichstrom-Netz zur Informationsübertragung genutzt werden. Entsprechend kann der Steckverbinder gemäß Ausführungsbeispiel auch zur Weiterleitung von Informationen an den Verbraucher bzw. zur Weiterleitung von Informationen des Verbrauchers genutzt werden.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung beispielsweise eingerichtet, eine zu übertragende Information von dem Verbraucher über die Kommunikationsverbindung zu empfangen. Bei der zu übertragenden Information kann es sich um jegliche Art von Information handeln - beispielsweise um Informationen über einen Zustand oder eine Charakteristik des Verbrauchers, Mess- bzw. Sensordaten des Verbrauchers oder auch Multimediadaten (z.B. Video- und/oder Audiodaten). Die Steuerschaltung ist eingerichtet, basierend auf der zu übertragenden Information eines oder mehrere modulierte Signale über den elektrischen Anschluss an eine oder mehrere der Leitungen des Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes anzulegen. Derart können die zu übertragenden Informationen beispielsweise über PowerLAN auf eine oder mehrere der Leitungen des Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes aufmoduliert und über das Hochspannungs-Gleichstrom-Netz übertragen werden.
Alternativ oder ergänzend kann die Steuerschaltung auch eingerichtet sein, eine über die Leitungen des Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes empfangene Information für den Verbraucher über die Kommunikationsverbindung an den Verbraucher zu übertragen. Beispielsweis kann die Steuerschaltung eines oder mehrere modulierte Signale über den elektrischen Anschluss von einer oder mehreren der Leitungen des Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes empfangen und diese demodulieren, um Information für den Verbraucher zu bestimmen und diese anschließend über die Kommunikationsverbindung an diesen weiterzuleiten. Bei der Information für den Verbraucher kann es sich wiederum um jegliche Art von Information handeln - beispielsweise Befehle bzw. Kommandos für den Verbraucher, Mess- bzw. Sensordaten von Drittgeräten oder auch Multimediadaten.
Die Nutzung des Steckverbinders als Adapter für die Kommunikation über das Hochspannungs-Gleichstrom-Netz ermöglicht eine einfache Einbindung des Verbrauchers in Smart-Home-Lösungen. Auf gesonderte Netzwerkverbindungen (z.B. über Funk) kann so verzichtet werden.
Auch kann der Steckverbinder eine Verbrauchsüberwachung ermöglichen. Dazu ist die Steuerschaltung in einigen Ausführungsbeispielen eingerichtet, eine an den Verbraucher über die zumindest zwei Kontakte abgegebene elektrische Energiemenge zu bestimmen. Zur Bestimmung der an den Verbraucher abgegebenen elektrischen Energiemenge kann die Steuerschaltung wiederum entsprechend Messsensorik umfassen oder mit solcher gekoppelt sein. Der ermittelte Verbrauch kann ferner Drittgeräten bereitgestellt werden. Beispielsweise kann dies über das Hochspannungs-Gleichstrom-Netz geschehen. Dazu ist die Steuerschaltung gemäß einigen Ausführungsbeispielen weiterhin eingerichtet, basierend auf der Energiemenge eines oder mehrere modulierte Signale über den elektrischen Anschluss an eine oder mehrere der Leitungen des Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes anzulegen. Derart können die Verbrauchsinformationen beispielsweise über PowerLAN auf eine oder mehrere der Leitungen des Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes aufmoduliert und über das Hochspannungs-Gleichstrom-Netz übertragen werden.
In einigen Ausführungsbeispielen ist der Steckverbinder zudem verpolungssicher ausgeführt. Dazu ist die Steuerschaltung ferner eingerichtet, Polaritäten der zumindest zwei Gegenkontakte des Steckers zu bestimmen. Der elektrische Anschluss umfasst zwei elektrische Pole (z.B. unterschiedlicher Polarität bei einem bipolaren Hochspannungs-Gleichstrom-Netz). Entsprechend ist die Steuerschaltung eingerichtet, das Steuersignal zu erzeugen mit einem Befehl für den Schalter, die zumindest zwei Kontakte jeweils mit demjenigen der zwei elektrischen Pole elektrisch zu koppeln, der dieselbe Polarität aufweist wie derjenige der zumindest zwei Gegenkontakte, der von dem jeweiligen Kontakt mechanisch aufgenommen ist. Mit anderen Worten: Die Steuerschaltung steuert den Schalter so, dass die Kontakte jeweils mit einem Pol des elektrischen Anschlusses gekoppelt werden, der dieselbe Polarität aufweist wie der vom jeweiligen Kontakt mechanisch aufgenommene Gegenkontakt des Steckers. Dadurch muss der Stecker selbst nicht verpolungssicher sein. Der Stecker kann somit nicht verkehrt in den Steckverbinder eingesteckt werden. Zudem muss der Stecker nicht durch konstruktive Maßen gegen Verpolung geschützt werden. Diese ermöglicht mehr Freiheiten für das Design des Steckers und einen höheren Komfort für Anwender. Um die Verbindung des eines Kontakts mit dem richtigen Pol des elektrischen Anschlusses zu ermöglichen, kann der Schalter z.B. als Vollbrücke ausgeführt sein.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist der Schalter ein Halbleiterschalter. Halbleiterschalter ermöglichen zum einen das effiziente Schalten hoher Spannungen bzw. Ströme und sind zum anderen kompakt, robust und preiswert. Entsprechend ermöglicht ein Halbleiterschalter ein rasches Ein- und Ausschalten der Energiezufuhr für den Verbraucher. Insbesondere auf die Lichtbogenproblematik kann somit adäquat begegnet werden.
In einigen Ausführungsbeispielen können die zumindest zwei Kontakte zudem eingerichtet sein, eine zweite elektrische Leistung von den zumindest zwei Gegenkontakten des mit dem Verbraucher gekoppelten Steckers zu empfangen. Entsprechend kann der elektrische Anschluss ferner eingerichtet sein, die zweite elektrische Leistung an die Leitungen des Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes abzugeben. Derart kann elektrische Energie nicht nur zum Verbraucher fließen, sondern auch vom Verbraucher zurück in das Hochspannungs-Gleichstrom-Netz gespeist werden. Ist der Verbraucher z.B. ein Elektrofahrzeug, kann dieses über den Steckverbinder geladen und als Pufferspeicher für die Speicherung elektrischer Energie verwendet werden. Wird die elektrische Energie wieder im Hochspannungs-Gleichstrom-Netz benötigt, kann die elektrische Energie einfach über die Steckverbindung in das Hochspannungs-Gleichstrom-Netz zurückgeleitet werden. Beispielsweise kann die Steuerschaltung einen Befehl für den Verbraucher, elektrische Energie in das Hochspannungs-Gleichstrom-Netz einzuspeisen, empfangen (z.B. über das Hochspannungs-Gleichstrom-Netz selbst) und diesen über die Kommunikationsverbindung an den Verbraucher weiterleiten. Dieser kann dann entsprechend mit der Einspeisung beginnen.
Ausführungsbeispiele betreffen ferner einen weiteren Steckverbinder. Der Steckverbinder beinhaltet einen elektrischen Anschluss, der eingerichtet ist, elektrische Leistung von Leitungen eines Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes zu empfangen. Ferner beinhaltet der Steckverbinder zumindest zwei Kontakte, die eingerichtet sind, zumindest zwei Gegenkontakte eines mit einem Verbraucher gekoppelten Steckers mechanisch aufzunehmen und die elektrische Leistung an die zumindest zwei Gegenkontakte abzugeben. Der Steckverbinder beinhaltet weiterhin einen Schalter, der eingerichtet ist, die zumindest zwei Kontakte basierend auf einem Steuerungssignal mit dem elektrischen Anschluss elektrisch zu koppeln. Zudem beinhaltet der Steckverbinder eine Steuerschaltung, die eingerichtet ist, das Steuersignal mit einem Befehl für den Schalter, die zumindest zwei Kontakte von dem elektrischen Anschluss zu trennen, zu erzeugen, wenn eine über die zumindest zwei Kontakte verlaufende Kommunikationsverbindung zwischen der Steuerschaltung und dem Verbraucher unterbrochen ist. Wie bereits oben ausgeführt, ist die Unterbrechung der Kommunikationsverbindung mit dem Verbraucher ein Indikator für das Ziehen bzw. Entfernen des Steckers aus dem Steckverbinder. Beim Ziehen des Steckers könnte sich ein Lichtbogen ausbilden, der unter Umständen nicht von alleine erlischt. Durch die obige Ansteuerung des Schalters über die Steuerschaltung können die zumindest zwei Kontakte umgehend vom elektrischen Anschluss und somit dem Hochspannungs-Gleichstrom-Netz getrennt werden bevor Schäden oder Gefährdungen durch einen Lichtbogen auftreten. Schäden durch einen Lichtbogen beim Auftrennen der elektrischen Verbindung zwischen Steckverbinder und Stecker können somit vermieden werden.
Der weitere Steckverbinder kann optional weitere Merkmale gemäß einem oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele umfassen.
Weiterhin betreffen Ausführungsbeispiele eine Steckdose, die zumindest einen hierin beschriebenen Steckverbinder umfasst. Die Steckdose kann beispielsweise eine Aufputz-Steckdose oder eine Unterputz-Steckdose sein. Derart kann eine intelligente Steckdose bereitgestellt werden, die zum einen eine kontrollierte Abgabe elektrischer Leistung nur an zulässige elektrische Verbraucher und zum anderen eine Vermeidung von Lichtbögen beim Ziehen eines Steckers aus der Steckdose ermöglicht.
Ebenso betreffen Ausführungsbeispiele eine Mehrfachsteckdosenleiste, die zumindest einen hierin beschriebenen Steckverbinder umfasst. So kann eine intelligente Mehrfachsteckdosenleiste bereitgestellt werden, die zum einen eine kontrollierte Abgabe elektrischer Leistung nur an zulässige elektrische Verbraucher und zum anderen eine Vermeidung von Lichtbögen beim Ziehen eines Steckers aus der Mehrfachsteckdosenleiste ermöglicht. Außerdem können Ausführungsbeispiele der Mehrfachsteckdosenleiste durch die Verbrauchserfassung eine Überlastung der Mehrfachsteckdosenleiste, wie es z.B. beim Verketten herkömmlicher Mehrfachsteckleisten passieren kann, vermeiden. Beispielsweise kann die Mehrfachsteckdosenleiste den Maximalverbrauch aller ggf. über weitere Mehrfachstecker angeschlossenen Geräte erfragen und bei Überschreitung der Kapazität abschalten oder die Abgabe elektrischer Leistung verweigern, wenn sie z.B. selbst in einen Mehrfachstecker eingesteckt ist.
Weitere Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren zum Steuern eines Steckverbinders. Der Steckverbinder umfasst einen elektrischen Anschluss, der eingerichtet ist, elektrische Leistung von Leitungen eines Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes zu empfangen. Ferner umfasst der Steckverbinder zumindest zwei Kontakte, die eingerichtet sind, zumindest zwei Gegenkontakte eines mit einem Verbraucher gekoppelten Steckers mechanisch aufzunehmen und die elektrische Leistung an die zumindest zwei Gegenkontakte abzugeben. Zudem umfasst der Steckverbinder einen Schalter, der eingerichtet ist, die zumindest zwei Kontakte basierend auf einem Steuerungssignal mit dem elektrischen Anschluss elektrisch zu koppeln. Das Verfahren umfasst ein Aufbauen einer Kommunikationsverbindung mit dem Verbraucher über die zumindest zwei Kontakte. Weiterhin umfasst das Verfahren ein Empfangen von Informationen über die Identität des Verbrauchers über die Kommunikationsverbindung sowie ein Erzeugen des Steuersignals basierend auf der Identität des Verbrauchers.
Das Verfahren erlaubt eine intelligente Steuerung des Steckverbinders, so dass eine kontrollierte Abgabe elektrischer Leistung nur an zulässige elektrische Verbraucher erfolgt.
Weiterhin betreffen Ausführungsbeispiele ein weiteres Verfahren zum Steuern eines Steckverbinders. Der Steckverbinder umfasst einen elektrischen Anschluss, der eingerichtet ist, elektrische Leistung von Leitungen eines Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes zu empfangen. Ferner umfasst der Steckverbinder zumindest zwei Kontakte, die eingerichtet sind, zumindest zwei Gegenkontakte eines mit einem Verbraucher gekoppelten Steckers mechanisch aufzunehmen und die elektrische Leistung an die zumindest zwei Gegenkontakte abzugeben. Zudem umfasst der Steckverbinder einen Schalter, der eingerichtet ist, die zumindest zwei Kontakte basierend auf einem Steuerungssignal mit dem elektrischen Anschluss elektrisch zu koppeln. Das Verfahren umfasst ein Erzeugen des Steuersignals mit einem Befehl für den Schalter, die zumindest zwei Kontakte von dem elektrischen Anschluss zu trennen, wenn eine über die zumindest zwei Kontakte verlaufende Kommunikationsverbindung zwischen der Steuerschaltung und dem Verbraucher unterbrochen ist.
Das weitere Verfahren erlaubt eine intelligente Steuerung des Steckverbinders, so dass eine Ausbildung von Lichtbögen beim Ziehen eines Steckers aus dem Steckverbinder vermieden werden kann.
Die beiden vorgenannten Verfahren können optional weitere Merkmale gemäß einem oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele umfassen.
Ausführungsbeispiele betreffen ferner noch ein nicht-flüchtiges maschinenlesbares Medium, auf dem ein Programm gespeichert ist mit einem Programmcode zum Ausführen eines der hierin beschriebenen Verfahren zum Steuern eines Steckverbinders, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird. Das nicht-flüchtige maschinenlesbare Medium kann beispielsweise als ROM, PROM, EPROM, EEPROM, FLASH-Speicher oder eines anderen magnetischen oder elektrischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Kontrollsignale gespeichert sind, die mit dem Prozessor oder der programmierbaren Hardwarekomponente derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, einen Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein. Der Programmcode kann unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen.
Zudem betreffen Ausführungsbeispiele noch ein Programm mit einem Programmcode zum Ausführen eines der hierin beschriebenen Verfahren zum Steuern eines Steckverbinders, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.
Figurenliste
Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Steckverbinders;
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Steuern eines Steckverbinders; und
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines weiteren Verfahrens zum Steuern eines Steckverbinders.

Beschreibung
Verschiedene Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen einige Beispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.
Während sich weitere Beispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, sind dementsprechend einige bestimmte Beispiele derselben in den Figuren gezeigt und werden nachfolgend ausführlich beschrieben. Allerdings beschränkt diese detaillierte Beschreibung weitere Beispiele nicht auf die beschriebenen bestimmten Formen. Weitere Beispiele können alle Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken, die in den Rahmen der Offenbarung fallen. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente, die bei einem Vergleich miteinander identisch oder in modifizierter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, die Elemente direkt, oder über ein oder mehrere Zwischenelemente, verbunden oder gekoppelt sein können. Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B. Eine alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen ist „zumindest eines von A und B“. Das Gleiche gilt für Kombinationen von mehr als 2 Elementen.
Die Terminologie, die hier zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendet wird, soll nicht begrenzend für weitere Beispiele sein. Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch Pluralelemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion nachfolgend als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben präzisieren, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/einer Gruppe derselben ausschließen.
Sofern nicht anderweitig definiert, werden alle Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) hier in ihrer üblichen Bedeutung auf dem Gebiet verwendet, zu dem Beispiele gehören.
1 zeigt einen Steckverbinder 2, über den ein Verbraucher (Gerät) 3 mit einem Hochspannungs-Gleichstrom-Netz eines Hauses (Hausnetz) 1 gekoppelt werden kann. Steckverbinder 2 umfasst einen elektrischen Anschluss 13, der elektrisch Leistung (bzw. elektrische Energie) 4 von Leitungen des Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes 1 empfängt. Beispielsweise kann der Steckverbinder 2 Teil einer Steckdose oder einer Mehrfachsteckdosenleiste sein.
Ferner umfasst Steckverbinder 2 zwei Kontakte 14a und 14b, die zwei Gegenkontakte 12a und 12b eines mit dem Verbraucher 3 gekoppelten Steckers 12 mechanisch aufnehmen. Über die zwei Kontakte 14a und 14b kann die elektrische Leistung 4 an die zwei Gegenkontakte 12a und 12b abgeben werden.
Steckverbinder 2 umfasst weiterhin einen Schalter (Leistungsschalter) 6, der die zwei Kontakte 14a und 14b basierend auf einem Steuerungssignal 10 mit dem elektrischen Anschluss 13 elektrisch koppelt bzw. diese von dem elektrischen Anschluss 13 trennt (d.h. entkoppelt).
Zudem umfasst Steckverbinder 2 eine Steuerschaltung (engl. controller) 9a. Wird nun der Verbraucher 3 über den Stecker 12 mit dem Steckverbinder 2 verbunden, so baut die Steuerschaltung 9a über die zwei Kontakte 14a und 14b und die die zwei Gegenkontakte 12a und 12b eine permanente Kommunikationsverbindung (Datenverbindung) 5 mit dem Verbraucher 3 auf. Beispielsweise kann die Kommunikationsverbindung 5 zwischen der Steuerschaltung 9a des Steckverbinders 2 und einer zweiten Steuerschaltung 9b des Verbrauchers 3 bestehen.
Die Steuerschaltung 9a empfängt über die Kommunikationsverbindung 5 Authentifizierungsinformationen des Verbrauchers 3 und erzeugt das Steuersignal 10 basierend auf den Authentifizierungsinformationen. Weist sich der Verbraucher 3 mittels der Authentifizierungsinformationen (z.B. im Rahmen eines Authentifizierungsprozesses gemäß einem Authentifizierungsprotokoll) als zulässiger (d.h. legitimer) Verbraucher aus, so kann der Verbraucher im Folgenden elektrische Leistung (elektrische Energie) 4 für sein Netzteil 7 über den Steckverbinder 2 beziehen, um einen Funktionsteil 8 des Verbrauchers 3 mit elektrischer Energie zu versorgen.
Beispielsweise kann der Verbraucher 3 (mittels der zweiten Steuerschaltung 9b) oder eine externe Quelle bzw. Vorrichtung eine entsprechende Anfrage bzw. einen entsprechenden Befehl an den Steckverbinder 2 richten. Der Verbraucher 3 kann z.B. mittels der zweiten Steuerschaltung 9b einen Befehl zur Übertragung elektrischer Leistung über die Kommunikationsverbindung 5 an die Steuerschaltung 9a übermitteln. Die externe Vorrichtung kann z.B. einen Befehl zur Versorgung des Verbrauchers 3 mit elektrischer Leistung mittels eines oder mehrere modulierter Signale 15 über das Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes 1 an die Steuerschaltung 9a übermitteln. Die Steuerschaltung 9a steuert dann den Schalter 6 über das Steuersignal 10 entsprechend an. Der Steckverbinder 2 kann somit zum Fernsteuern von Lasten (z.B. Ansteuern von Lampen) verwendet werden.
Parallel können zu jeder Zeit Messwerte 11 aufgenommen werden, um z.B. einen gegenwärtigen Verbrauch, eine gegenwärtige Leistungsabgabe, eine Spannung, einen Strom oder eine Temperatur innerhalb des Steckverbinders 2 zu bestimmen. Die Messwerte 11 können z.B. über die Kommunikationsverbindung 5 dem Verbraucher 3 oder mittels eines oder mehrerer modulierter Signale 16 über das Hochspannungs-Gleichstrom-Netz 1 weiteren Geräten zur Verfügung gestellt werden. Der Steckverbinder 2 kann somit auch zur Erfassung und Weitergabe von Metriken bzw. Leistungsverbräuchen genutzt werden.
Der Verbraucher 3 kann zudem die bestehende Kommunikationsverbindung 5 nutzen, um über den Steckverbinder 2 als Brücke mit anderen Geräten im Hausnetz (d.h. an das Hochspannungs-Gleichstrom-Netz 1 angeschlossene Geräte) zu kommunizieren. Mit anderen Worten: Die Kommunikationsverbindung 5 ermöglicht die Übertragung beliebiger Daten und kann somit als Brücke für den Verbraucher 3 zum Anschluss an ein Datennetz dienen. Eine gesonderte Netzwerkverbindung kann somit entfallen. Weiterhin können die Vorteile einer kabelgebundenen Verbindung gegenüber Funk (höhere Zuverlässigkeit aufgrund geringerer Störanfälligkeit) genutzt werden. Für Smart-Home-Lösungen kann dies beispielsweise vorteilhaft sein bei der Energieversorgung und Netzwerkanbindung eines Sensorknotens.
Findet eine Unterbrechung der Kommunikationsverbindung 5 zwischen Steckverbinder 2 und Verbraucher 3 statt, so wird umgehend eine Abschaltung der Spannungsversorgung veranlasst. Dazu erzeugt Steuerschaltung 9a das Steuersignal 10 mit dem Befehl, die zwei Kontakte 14a und 14b von dem elektrischen Anschluss 13 zu trennen, wenn die Kommunikationsverbindung 5 mit dem Verbraucher 3 unterbrochen ist. Der Steckverbinder 2 kann somit umgehend erkennen, wenn der Stecker 15 unter Last getrennt wird, und die Energieversorgung abschalten bevor Schäden oder Gefährdungen durch einen Lichtbogen auftreten können.
Die Unterbrechung der Energieversorgung kann zur Erhöhung der Sicherheit zudem auch durch andere Faktoren ausgelöst werden. Rein beispielhaft seinen hier das Überschreiten einer (in z.B. einem Protokoll ausgehandelten) maximalen Leistungsaufnahme durch den Verbraucher 3, eine unzulässige Erwärmung der Elektronik oder der Kontakte des Steckverbinders 2, eine Anweisung des Verbrauchers 3 aufgrund eines (vermuteten) Defekts, Messungen, welche die Entstehung eines Lichtbogens nahelegen (z.B. mittels digitaler Signalanalyse zur Erkennung eines charakteristischen Frequenzspektrums), oder ein Befehl einer externen Quelle genannt.
Der intelligente Steckverbinder 2 kann es ermöglichen, die Vorteile von Hochspannungs-Gleichstrom-Netzen auch im Haushalt nutzbar zu machen, ohne dass Kompromisse bei der Anwendungsfreundlichkeit oder der Sicherheit eingegangen werden müssen. Die Verwendung von Hochspannungs-Gleichstrom-Netzen kann einen wertvollen Beitrag zu mehr Energieeffizienz leisten, besser mit Technologien zur dezentralen Erzeugung und Speicherung von Strom (z.B. in Photovoltaikanlagen) zusammenspielen und gleichzeitig die Einsparung materieller Ressourcen bei der Installation der Netze als auch beim Bau der Verbraucher ermöglichen. Für einen Nutzer können sich Kostenvorteile als auch Funktionsgewinne aufgrund der intelligenten Funktionen des Steckverbinders ergeben.
Um die oben beschriebenen Aspekte zur Steuerung von Steckverbindern nochmals zusammenzufassen, sind in den 2 und 3 Ablaufdiagramme von Verfahren zum Steuern eines Steckverbinders gezeigt.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines ersten Verfahrens 200 zum Steuern eines Steckverbinders. Der Steckverbinder umfasst einen elektrischen Anschluss, der eingerichtet ist, elektrische Leistung von Leitungen eines Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes zu empfangen. Ferner umfasst der Steckverbinder zumindest zwei Kontakte, die eingerichtet sind, zumindest zwei Gegenkontakte eines mit einem Verbraucher gekoppelten Steckers mechanisch aufzunehmen und die elektrische Leistung an die zumindest zwei Gegenkontakte abzugeben. Zudem umfasst der Steckverbinder einen Schalter, der eingerichtet ist, die zumindest zwei Kontakte basierend auf einem Steuerungssignal mit dem elektrischen Anschluss elektrisch zu koppeln. Verfahren 200 umfasst ein Aufbauen 202 einer Kommunikationsverbindung mit dem Verbraucher über die zumindest zwei Kontakte. Weiterhin umfasst Verfahren 200 ein Empfangen 204 von Authentifizierungsinformationen des Verbrauchers über die Kommunikationsverbindung sowie ein Erzeugen 206 des Steuersignals basierend auf den Authentifizierungsinformationen.
Weitere Details und Aspekte des Verfahrens sind oben in Zusammenhang mit weiteren Ausführungsbeispielen (z.B. 1) beschrieben. Das Verfahren kann eines oder mehrere optionale Merkmale gemäß den weiteren Ausführungsbeispielen umfassen.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines zweiten Verfahrens 300 zum Steuern eines Steckverbinders. Der Steckverbinder umfasst einen elektrischen Anschluss, der eingerichtet ist, elektrische Leistung von Leitungen eines Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes zu empfangen. Ferner umfasst der Steckverbinder zumindest zwei Kontakte, die eingerichtet sind, zumindest zwei Gegenkontakte eines mit einem Verbraucher gekoppelten Steckers mechanisch aufzunehmen und die elektrische Leistung an die zumindest zwei Gegenkontakte abzugeben. Zudem umfasst der Steckverbinder einen Schalter, der eingerichtet ist, die zumindest zwei Kontakte basierend auf einem Steuerungssignal mit dem elektrischen Anschluss elektrisch zu koppeln. Verfahren 300 umfasst ein Erzeugen 302 des Steuersignals mit einem Befehl für den Schalter, die zumindest zwei Kontakte von dem elektrischen Anschluss zu trennen, wenn eine über die zumindest zwei Kontakte verlaufende Kommunikationsverbindung zwischen der Steuerschaltung und dem Verbraucher unterbrochen ist.
Weitere Details und Aspekte des Verfahrens sind oben in Zusammenhang mit weiteren Ausführungsbeispielen (z.B. 1) beschrieben. Das Verfahren kann eines oder mehrere optionale Merkmale gemäß den weiteren Ausführungsbeispielen umfassen.
Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das andere Beispiel zusätzlich einzuführen.
Durch die Beschreibung und Zeichnungen werden nur die Grundsätze der Offenbarung dargestellt. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich ausdrücklich nur Lehrzwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen. Alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenbarung sowie konkrete Beispiele derselben deren Entsprechungen umfassen.
Es versteht sich, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht explizit oder implizit anderweitig, z. B. aus technischen Gründen, angegeben ist. Daher werden diese durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Ferner kann bei einigen Beispielen ein einzelner Schritt, Funktion, Prozess oder Operation mehrere Teilschritte, -funktionen, -prozesse oder -operationen einschließen und/oder in dieselben aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht explizit ausgeschlossen sind.
Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hier explizit vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.

Claims

Steckverbinder (2), umfassend: einen elektrischen Anschluss (13), der eingerichtet ist, elektrische Leistung von Leitungen eines Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes (1) zu empfangen; zumindest zwei Kontakte (14a, 14b), die eingerichtet sind, zumindest zwei Gegenkontakte (12a, 12b) eines mit einem Verbraucher (3) gekoppelten Steckers (12) mechanisch aufzunehmen und die elektrische Leistung an die zumindest zwei Gegenkontakte (12a, 12b) abzugeben; einen Schalter (6), der eingerichtet ist, die zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) basierend auf einem Steuerungssignal (10) mit dem elektrischen Anschluss (13) elektrisch zu koppeln; und eine Steuerschaltung (9a), die eingerichtet ist: über die zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) eine Kommunikationsverbindung (5) mit dem Verbraucher (3) aufzubauen; über die Kommunikationsverbindung (5) Authentifizierungsinformationen des Verbrauchers (3) zu empfangen; und das Steuersignal (10) basierend auf den Authentifizierungsinformationen zu erzeugen.
Steckverbinder nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung (9a) ferner eingerichtet ist, das Steuersignal nur dann mit einem Befehl für den Schalter (6), die zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) mit dem elektrischen Anschluss (13) elektrisch zu koppeln, zu erzeugen, wenn die Authentifizierungsinformationen den Verbraucher (3) als zulässigen Verbraucher ausweisen.
Steckverbinder nach Anspruch 2, wobei die Steuerschaltung (9a) ferner eingerichtet ist, das Steuersignal mit dem Befehl für den Schalter (6), die zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) mit dem elektrischen Anschluss (13) elektrisch zu koppeln, zu erzeugen, wenn ein Befehl des Verbraucher (3)s zur Übertragung elektrischer Leistung über die Kommunikationsverbindung (5) empfangen wird.
Steckverbinder nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei die Steuerschaltung (9a) ferner eingerichtet ist, das Steuersignal mit dem Befehl für den Schalter (6), die zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) mit dem elektrischen Anschluss (13) elektrisch zu koppeln, zu erzeugen, wenn ein Befehl zur Versorgung des Verbrauchers (3) mit elektrischer Leistung von den Leitungen des Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes (1) empfangen wird.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerschaltung (9a) ferner eingerichtet ist, das Steuersignal mit einem Befehl für den Schalter (6), die zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) von dem elektrischen Anschluss (13) zu trennen, zu erzeugen, wenn die Kommunikationsverbindung (5) mit dem Verbraucher (3) unterbrochen ist.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuerschaltung (9a) ferner eingerichtet ist: die an den Verbraucher (3) über die zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) abgegebene elektrische Leistung mit einem Schwellwert zu vergleichen, wobei der Schwellwert auf einer über die Kommunikationsverbindung (5) empfangenen Information über eine maximale Leistungsaufnahme des Verbrauchers (3) basiert; und das Steuersignal mit einem Befehl für den Schalter (6), die zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) von dem elektrischen Anschluss (13) zu trennen, zu erzeugen, wenn die an den Verbraucher (3) über die zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) abgegebene elektrische Leistung über dem Schwellwert liegt.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Steckverbinder ferner zumindest einen Sensor umfasst, der eingerichtet ist, einen eine Temperatur zumindest eines der zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) charakterisierenden Messwert oder einen eine Temperatur des Schalters (6) charakterisierenden Messwert auszugeben, wobei die Steuerschaltung (9a) ferner eingerichtet ist: den Messwert mit einem Schwellwert zu vergleichen; und das Steuersignal mit einem Befehl für den Schalter (6), die zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) von dem elektrischen Anschluss (13) zu trennen, zu erzeugen, wenn der Messwert über dem Schwellwert liegt.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steuerschaltung (9a) ferner eingerichtet ist, das Steuersignal mit einem Befehl für den Schalter (6), die zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) von dem elektrischen Anschluss (13) zu trennen, zu erzeugen, wenn ein Befehl des Verbrauchers (3) zum Beenden der Übertragung elektrischer Leistung über die Kommunikationsverbindung (5) empfangen wird, eine Information über einen Defekt an dem Verbraucher (3) über die Kommunikationsverbindung (5) empfangen wird oder ein Befehl zum Beenden der Übertragung elektrischer Leistung an den Verbraucher (3) über die Leitungen des Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes (1) empfangen wird.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuerschaltung (9a) ferner eingerichtet ist: zu bestimmen, ob sich ein Lichtbogen zwischen einem der zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) und einem der zumindest zwei Gegenkontakte (12a, 12b) ausgebildet hat; und das Steuersignal mit einem Befehl für den Schalter (6), die zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) von dem elektrischen Anschluss (13) zu trennen, zu erzeugen, wenn bestimmt wird, dass sich ein Lichtbogen zwischen einem der zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) und einem der zumindest zwei Gegenkontakte (12a, 12b) ausgebildet hat.
Steckverbinder nach Anspruch 9, wobei die Steuerschaltung (9a) ferner eingerichtet ist: ein Frequenzspektrum eines elektrischen Stroms oder einer elektrischen Spannung der über die zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) abgegebenen elektrischen Leistung zu bestimmen; zu bestimmen, ob das Frequenzspektrum eine den Lichtbogen charakterisierende Spektralkomponente umfasst; und zu bestimmen, dass sich ein Lichtbogen zwischen einem der zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) und einem der zumindest zwei Gegenkontakte (12a, 12b) ausgebildet hat, wenn bestimmt wird, dass das Frequenzspektrum die den Lichtbogen charakterisierende Spektralkomponente umfasst.
Steckverbinder nach Anspruch 9, wobei die Steuerschaltung (9a) ferner eingerichtet ist: Informationen der über die zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) abgegebenen elektrischen Leistung mit über die Kommunikationsverbindung (5) empfangen Informationen über die vom Verbraucher (3) aufgenommene elektrische Leistung zu vergleichen; und zu bestimmen, dass sich ein Lichtbogen zwischen einem der zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) und einem der zumindest zwei Gegenkontakte (12a, 12b) ausgebildet hat, wenn die die vom Verbraucher (3) aufgenommene elektrische Leistung kleiner als die über die zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) abgegebene elektrische Leistung ist.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Steuerschaltung (9a) ferner eingerichtet ist: eine zu übertragende Information von dem Verbraucher (3) über die Kommunikationsverbindung (5) zu empfangen; und basierend auf der zu übertragenden Information eines oder mehrere modulierte Signale über den elektrischen Anschluss (13) an eine oder mehrere der Leitungen des Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes (1) anzulegen, und/oder wobei die Steuerschaltung (9a) ferner eingerichtet ist: eine über die Leitungen des Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes (1) empfangene Information für den Verbraucher (3) über die Kommunikationsverbindung (5) an den Verbraucher (3) zu übertragen.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Steuerschaltung (9a) ferner eingerichtet ist: eine an den Verbraucher (3) über die zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) abgegebene elektrische Energiemenge zu bestimmen; und basierend auf der Energiemenge eines oder mehrere modulierte Signale über den elektrischen Anschluss (13) an eine oder mehrere der Leitungen des Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes (1) anzulegen.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der elektrische Anschluss (13) zwei elektrische Pole aufweist, und wobei die Steuerschaltung (9a) ferner eingerichtet ist: Polaritäten der zumindest zwei Gegenkontakte (12a, 12b) zu bestimmen; und das Steuersignal zu erzeugen mit einem Befehl für den Schalter (6), die zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) jeweils mit demjenigen der zwei elektrischen Pole elektrisch zu koppeln, der dieselbe Polarität aufweist wie derjenige der zumindest zwei Gegenkontakte (12a, 12b), der von dem jeweiligen Kontakt mechanisch aufgenommen ist.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Schalter (6) ein Halbleiterschalter ist.
Steckverbinder (2), umfassend: einen elektrischen Anschluss (13), der eingerichtet ist, elektrische Leistung von Leitungen eines Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes (1) zu empfangen; zumindest zwei Kontakte (14a, 14b), die eingerichtet sind, zumindest zwei Gegenkontakte (12a, 12b) eines mit einem Verbraucher (3) gekoppelten Steckers (12) mechanisch aufzunehmen und die elektrische Leistung an die zumindest zwei Gegenkontakte (12a, 12b) abzugeben; einen Schalter (6), der eingerichtet ist, die zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) basierend auf einem Steuerungssignal (10) mit dem elektrischen Anschluss (13) elektrisch zu koppeln; und eine Steuerschaltung (9a), die eingerichtet ist, das Steuersignal (10) mit einem Befehl für den Schalter (6), die zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) von dem elektrischen Anschluss (13) zu trennen, zu erzeugen, wenn eine über die zumindest zwei Kontakte (14a, 14b) verlaufende Kommunikationsverbindung (5) zwischen der Steuerschaltung (9a) und dem Verbraucher (3) unterbrochen ist.
Steckdose umfassend zumindest einen Steckverbinder gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 oder zumindest einen Steckverbinder gemäß Anspruch 16.
Mehrfachsteckdosenleiste umfassend zumindest einen Steckverbinder gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 oder zumindest einen Steckverbinder gemäß Anspruch 16.
Verfahren (200) zum Steuern eines Steckverbinders mit einem elektrischen Anschluss, der eingerichtet ist, elektrische Leistung von Leitungen eines Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes zu empfangen, zumindest zwei Kontakten, die eingerichtet sind, zumindest zwei Gegenkontakte eines mit einem Verbraucher gekoppelten Steckers mechanisch aufzunehmen und die elektrische Leistung an die zumindest zwei Gegenkontakte abzugeben, sowie einen Schalter, der eingerichtet ist, die zumindest zwei Kontakte basierend auf einem Steuerungssignal mit dem elektrischen Anschluss elektrisch zu koppeln, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Aufbauen (202) einer Kommunikationsverbindung mit dem Verbraucher über die zumindest zwei Kontakte; Empfangen (204) von Authentifizierungsinformationen des Verbrauchers über die Kommunikationsverbindung; und Erzeugen (206) des Steuersignals basierend auf den Authentifizierungsinformationen.
Verfahren (300) zum Steuern eines Steckverbinder mit einem elektrischen Anschluss, der eingerichtet ist, elektrische Leistung von Leitungen eines Hochspannungs-Gleichstrom-Netzes zu empfangen, zumindest zwei Kontakten, die eingerichtet sind, zumindest zwei Gegenkontakte eines mit einem Verbraucher gekoppelten Steckers mechanisch aufzunehmen und die elektrische Leistung an die zumindest zwei Gegenkontakte abzugeben, sowie einen Schalter, der eingerichtet ist, die zumindest zwei Kontakte basierend auf einem Steuerungssignal mit dem elektrischen Anschluss elektrisch zu koppeln, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erzeugen (302) des Steuersignals mit einem Befehl für den Schalter, die zumindest zwei Kontakte von dem elektrischen Anschluss zu trennen, wenn eine über die zumindest zwei Kontakte verlaufende Kommunikationsverbindung zwischen der Steuerschaltung und dem Verbraucher unterbrochen ist.