DE102018128787A1 - Measuring device for a charging device for charging a vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung (20) für eine Ladeeinrichtung (10) zum Laden eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb mit Gleichstrom, wobei die Ladeeinrichtung (10) eine elektrische Verbindungseinrichtung (12) zum Verbinden mit dem elektrischen Fahrzeug aufweist, die Messeinrichtung (20) umfasst eine Strommesseinrichtung (24) mit einem Shunt (34) zum Messen eines Ladestroms durch die Verbindungseinrichtung (12), und eine Spannungsmesseinrichtung (26) zum Messen einer Ladespannung an der Verbindungseinrichtung (12), wobei die Strommesseinrichtung (24) und die Spannungsmesseinrichtung (26) integral in der Messeinrichtung (20) ausgeführt sind. Die Erfindung betrifft außerdem eine Ladeeinrichtung (10) zum Laden eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb mit Gleichstrom, wobei die Ladeeinrichtung (10) eine elektrische Verbindungseinrichtung (12) zum Verbinden mit dem elektrischen Fahrzeug und eine Messeinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, und die Messeinrichtung (20) zum Messen eines Ladestroms durch die Verbindungseinrichtung (12) und einer Ladespannung an der Verbindungseinrichtung (12) angeordnet ist.The invention relates to a measuring device (20) for a charging device (10) for charging a vehicle with an electric drive with direct current, the charging device (10) having an electrical connection device (12) for connecting to the electric vehicle, the measuring device (20) comprises a current measuring device (24) with a shunt (34) for measuring a charging current through the connecting device (12), and a voltage measuring device (26) for measuring a charging voltage at the connecting device (12), the current measuring device (24) and the voltage measuring device ( 26) are made integrally in the measuring device (20). The invention also relates to a charging device (10) for charging a vehicle with an electric drive with direct current, the charging device (10) having an electrical connecting device (12) for connecting to the electric vehicle and a measuring device (20) according to one of the preceding claims , and the measuring device (20) for measuring a charging current through the connecting device (12) and a charging voltage is arranged on the connecting device (12).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messeinrichtung für eine Ladeeinrichtung zum Laden eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb mit Gleichstrom, wobei die Ladeeinrichtung eine elektrische Verbindungseinrichtung zum Verbinden mit dem elektrischen Fahrzeug aufweist, die Messeinrichtung umfassend eine Strommesseinrichtung mit einem Shunt zum Messen eines Ladestroms durch die Verbindungseinrichtung, und eine Spannungsmesseinrichtung zum Messen einer Ladespannung an der Verbindungseinrichtung.The present invention relates to a measuring device for a charging device for charging a vehicle with an electric drive with direct current, the charging device having an electrical connecting device for connecting to the electric vehicle, the measuring device comprising a current measuring device with a shunt for measuring a charging current through the connecting device, and a voltage measuring device for measuring a charging voltage at the connecting device.

Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Ladeeinrichtung zum Laden eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb mit Gleichstrom, wobei die Ladeeinrichtung eine elektrische Verbindungseinrichtung zum Verbinden mit dem elektrischen Fahrzeug und eine solche Messeinrichtung aufweist, und die Messeinrichtung zum Messen eines Ladestroms durch die Verbindungseinrichtung und einer Ladespannung an der Verbindungseinrichtung angeordnet ist.The present invention also relates to a charging device for charging a vehicle with an electric drive with direct current, the charging device having an electrical connecting device for connecting to the electric vehicle and such a measuring device, and the measuring device for measuring a charging current through the connecting device and a charging voltage the connecting device is arranged.

Beim Schnellladen von Fahrzeugen mit elektrischen Antrieben mit hohen Gleichspannungen und -strömen ist es erforderlich, große elektrische Leistungen bereitzustellen. Ladespannungen von bis zu tausend Volt und/oder Ladeströme von mehreren hundert Ampere können bei solchen Schnellladevorgängen aktuell auftreten.When charging vehicles with electric drives with high DC voltages and currents quickly, it is necessary to provide large electrical outputs. Charging voltages of up to a thousand volts and / or charging currents of several hundred amperes can currently occur in such rapid charging processes.

Zur Ladeinfrastruktur gehören typischerweise eine Ladevorrichtung, meist nach der Art einer Ladesäule, eine Kühlungseinheit und eine Leistungselektronik. Dabei werden häufig mehrere Ladesäulen gemeinsam aufgestellt. Ein optionales Backend kann jede Ladesäule mit einer Zentrale verbinden.The charging infrastructure typically includes a charging device, usually in the manner of a charging station, a cooling unit and power electronics. Often, several charging stations are set up together. An optional backend can connect each charging station to a control center.

Wichtig beim Laden von Fahrzeugen mit elektrischen Antrieben ist eine korrekte Abrechnung von übertragener elektrischer Energie. Dazu ist es prinzipiell erforderlich, die großen Gleichspannungen und -ströme zuverlässig zu messen. Dadurch kann die an das jeweilige Fahrzeug beim Laden übertragene Energie abgerechnet werden, damit sich der Betrieb von (Gleichstrom-)Ladestationen lohnt. Dies ist jedoch in der Praxis schwierig durchzuführen. Heutige Ladesäulen messen meist eine eingangsseitig an die Ladesäule übertragenen AC-Eingangsenergie, weil diese zertifiziert bestimmt werden kann. Diese gegenüber einem Kunden abzurechnen würde jedoch bedeuten, dass in der Ladesäule anfallende Verluste dem Kunden mit in Rechnung gestellt werden. Daher wird die Energie teilweise verschenkt oder über Pauschalen oder Parkplatzmiete vor den Ladesäulen abgerechnet.When charging vehicles with electric drives, it is important that the transferred electrical energy is billed correctly. In principle, this requires reliably measuring the large DC voltages and currents. This allows the energy transferred to the respective vehicle to be charged when charging, so that the operation of (direct current) charging stations is worthwhile. However, this is difficult to do in practice. Today's charging stations usually measure an AC input energy transmitted to the charging station on the input side, because this can be determined in a certified manner. However, billing these to a customer would mean that losses incurred in the charging station are also charged to the customer. This is why some of the energy is given away or billed via flat rates or parking space rental in front of the charging stations.

Um die an das Fahrzeug übertragene Energie zu bestimmen, ist es erforderlich, sowohl Spannung als auch Strom während des Ladevorgangs zu bestimmen. Zur genauen Strommessung werden in Ladesäulen bisher Stromwandler eingesetzt, die auf dem Hall-Effekt, also der Messung eines einen Leiter umgebenden Magnetfeldes, beruhen. Die Verwendung von Stromwandlern ist aber ausgehend von verschiedenen, möglichen Kombinationen aus Strom und Spannung problematisch. Um einen entsprechenden Messbereich abdecken zu können, kann die Messgenauigkeit bei kleineren Werten von Strom und Spannung zu gering sein. Dies ist zusätzlich problematisch, da die Fahrzeuge verschiedene Ladecharakteristika aufweisen und beispielsweise abhängig von einem aktuellen Ladestand beliebige Spannungen und Ströme abrufen können. Ladestrom und -spannung hängen somit nicht nur vom Fahrzeug ab, sondern können sich während des Ladevorgangs kontinuierlich ändern. Ladestrom und -spannung müssen daher während des Ladevorgangs kontinuierlich überwacht werden.In order to determine the energy transferred to the vehicle, it is necessary to determine both voltage and current during the charging process. To date, current transformers based on the Hall effect, that is to say the measurement of a magnetic field surrounding a conductor, have been used in charging stations for accurate current measurement. The use of current transformers is problematic, however, based on various possible combinations of current and voltage. In order to be able to cover a corresponding measuring range, the measuring accuracy may be too low for smaller values of current and voltage. This is additionally problematic since the vehicles have different charging characteristics and can, for example, call up any voltages and currents depending on a current charge level. Charging current and voltage therefore not only depend on the vehicle, but can change continuously during the charging process. The charging current and voltage must therefore be continuously monitored during the charging process.

Im Stand der Technik ist allgemein bekannt, Gleichstrommesser mit einem Shunt zu verwenden, um einen Gleichstrom zu bestimmen. Dazu wird eine Spannung über dem Shunt gemessen und daraus der durch den Shunt fließende Strom ermittelt. In Fahrzeugen mit elektrischen Antrieben werden bereits teilweise Shunts eingesetzt, um den Ladestrom während des Ladevorgangs zu messen. Dadurch kann der Ladevorgang einer Batterie des Fahrzeugs überwacht werden.It is well known in the art to use DC meters with a shunt to determine a DC current. For this purpose, a voltage across the shunt is measured and the current flowing through the shunt is determined. Shunts are already partially used in vehicles with electric drives to measure the charging current during the charging process. This enables the charging process of a battery in the vehicle to be monitored.

Der Gleichstrom und die Gleichspannung bei großen DC-Leistungen müssen an den Ladesäulen präzise gemessen werden, um die übertragenen Energie zu bestimmen und diese abrechnen zu können. Dabei kommt es in der Praxis vor, dass bei einer Spannungsmessung, die bei der Strommessung über einen Shunt integriert ist, Rauschen auftreten kann, so dass beispielsweise Anforderungen der Norm EN 61000-3-6, beispielsweise in der Fassung vom Februar 2008, nicht eingehalten werden können. Die Norm betrifft EMV-Anforderungen.The direct current and direct voltage for large DC powers must be measured precisely on the charging stations in order to determine the transmitted energy and to be able to bill for this. In practice, noise can occur during a voltage measurement that is integrated in the current measurement via a shunt, so that, for example, the requirements of the EN 61000-3-6 standard, for example the version from February 2008, are not met can be. The standard concerns EMC requirements.

In diesem Zusammenhang ist aus der US 2009 145 674 A1 ein energieeffizientes Automobil bekannt, das Nutzlast-, Sicherheits- und Leistungskapazitäten ähnlich einem vergleichbaren Fahrzeug einer bestimmten Fahrzeugklasse bietet. Es wird ein leichtgewichtiges, digital gesteuertes und direkt angetriebenes elektrisches Antriebssystem mit geringem Rollwiderstand bereitgestellt. Ein leichter Spaceframe mit einem Aufhängungssystem stellt eine Struktur zum Montieren eines aerodynamisch niedrigen Widerstandskörpersystems und anderer Komponenten bereit. Ein intelligentes Energie- und Wärmemanagementsystem in Verbindung mit einem abnehmbaren Hilfsstrommodul liefert benötigte elektrische Energie. Während die bevorzugte Ausführungsform im Wesentlichen ein Passagierfahrzeug ist, kann die vorliegende Erfindung auf andere Landfahrzeuge skaliert werden.In this context is from the US 2009 145 674 A1 known an energy-efficient automobile that offers payload, safety and performance capacities similar to a comparable vehicle in a certain vehicle class. A light weight, digitally controlled and directly driven electric drive system with low rolling resistance is provided. A lightweight space frame with a suspension system provides a structure for mounting an aerodynamically low resistance body system and other components. An intelligent energy and heat management system in connection with a detachable auxiliary power module delivers required electrical power. While the preferred embodiment is essentially a passenger vehicle, the present invention can be scaled to other land vehicles.

Aus der US 2013/002207 A1 ist ein Verfahren zum Berechnen eines elektrischen Betriebsstroms an ein elektronisches Gerät bekannt. Das Verfahren umfasst Liefern von Elektrizität an ein wiederaufladbares Energiespeichersystem, Messen eines Ladestroms, Empfangen einer elektrischen Ladespannungsdifferenz in dem wiederaufladbaren Energiespeichersystem; Empfangen einer Ladetemperatur, während die Ladeelektrizität dem wiederaufladbaren Energiespeichersystem bereitgestellt wird, Berechnen eines elektrischen Ladewiderstands basierend auf dem elektrischen Ladestrom und der elektrischen Ladespannungsdifferenz, wobei ein Referenzsystem konfiguriert ist, um den elektrischen Ladewiderstand der Ladetemperatur zuzuordnen und einen betriebsfähigen elektrischen Widerstand basierend auf einer am wiederaufladbaren Energiespeichersystem gemessenen Betriebstemperatur bereitzustellen, um einen von dem wiederaufladbaren Energiespeichersystem bereitgestellten elektrischen Betriebsstrom an ein elektronisches Gerät zu berechnen.From the US 2013/002207 A1 a method for calculating an electrical operating current to an electronic device is known. The method includes supplying electricity to a rechargeable energy storage system, measuring a charging current, receiving an electrical charging voltage difference in the rechargeable energy storage system; Receiving a charging temperature while providing charging electricity to the rechargeable energy storage system, calculating an electrical charging resistance based on the electrical charging current and the electrical charging voltage difference, a reference system configured to associate the electrical charging resistance with the charging temperature and an operational electrical resistance based on one of the rechargeable Provide measured energy storage system operating temperature to calculate an electrical operating current provided by the rechargeable energy storage system to an electronic device.

Gemäß der US 2011/238341 A1 verwendet ein Hochspannungs- und Hochstrom-Gleichstrom- (DC) -Leistungsmessgerät Abwärts-Schaltungen und Optokopplung, um Analogsignale zu erzeugen, die Strom durch eine Last und Spannung über der Last darstellen, die zur Verarbeitung durch Analog-Digital-Wandlerschaltungen geeignet skaliert sind.According to the US 2011/238341 A1 uses a high voltage and high current direct current (DC) power meter step-down circuits and optocoupling to generate analog signals that represent current through a load and voltage over the load that are suitably scaled for processing by analog-to-digital converter circuits.

Die US 2004/169489 A1 betrifft stationäre und an Bord befindliche Batterieladegeräte, Verfahren zum Laden von Batterien, Ladegeräte für elektrische Fahrzeuge und Fahrzeuge mit Ladegeräten, einschließlich Elektrofahrzeugen und Hybridelektrofahrzeugen. Ladegeräte können automatisch die korrekte Batteriespannung für verschiedene Batterietypen laden. Ladegeräte haben variable AC-Netzteile, die von digitalen Controllern, Trenntransformatoren und Gleichrichtern gesteuert werden. Transformatoren können folienartig sein und eine Kupferfolie aufweisen. Stromversorgungen können frequenzvariable Generatoren sein und die Steuerungen können die Frequenz steuern. Ladegeräte für Elektrofahrzeuge können Kartenleser haben, und Fahrzeuge können Batterien und ein Ladegerät haben. Ladeverfahren umfassen das Identifizieren des Batterietyps und das allmähliche Erhöhen des Ladens mit verschiedenen Erhöhungsraten, während die Ladespannung, der Ladestrom oder beide überwacht werden, bis ein aktueller Deckel erreicht ist. Das Laden kann bei konstantem Strom und dann bei konstanter Spannung erfolgen.The US 2004/169489 A1 relates to stationary and on-board battery chargers, methods for charging batteries, chargers for electric vehicles and vehicles with chargers, including electric vehicles and hybrid electric vehicles. Chargers can automatically charge the correct battery voltage for different types of batteries. Chargers have variable AC power supplies that are controlled by digital controllers, isolating transformers and rectifiers. Transformers can be foil-like and have a copper foil. Power supplies can be variable frequency generators and the controls can control the frequency. Chargers for electric vehicles can have card readers, and vehicles can have batteries and a charger. Charging methods include identifying the type of battery and gradually increasing the charge at various rates of increase while monitoring the charge voltage, charge current, or both, until a current cap is reached. Charging can take place at constant current and then at constant voltage.

Die US 2015/346288 A1 betrifft das Testen von Elektrofahrzeugladestationen (EVCS). In einem aktiven Modus stellt die Vorrichtung eine programmierbare Last bereit oder ist damit verbunden, die in der Lage ist, die Last eines elektrischen Fahrzeugs (EV) zu emulieren. Im passiven Modus ist die Last ein EV, wobei das Gerät in Reihe zwischen EVCS und EV angeordnet ist. In beiden Fällen wird die Energieabgabe vom EVCS an die Last von der Vorrichtung überwacht, um die Energiemessung und Abrechnungsgenauigkeit des EVCS zu bestimmen. Dies ermöglicht einen Vergleich zwischen einem gemessenen Wert der gelieferten Energie und einem gemessenen Wert der abgegebenen Energie, wie von dem EVCS angegeben. Andere Messungen und Sicherheitstests können ebenfalls vom Gerät durchgeführt werden. Ein programmierbarer Lastcontroller ist ebenfalls vorgesehen, um eine variable, effektive Last bereitzustellen, wie sie von dem EVCS basierend auf einer oder mehreren festen Lasten gesehen wird.The US 2015/346288 A1 relates to testing electric vehicle charging stations (EVCS). In an active mode, the device provides or is connected to a programmable load that is capable of emulating the load of an electric vehicle (EV). In passive mode, the load is an EV, with the device arranged in series between EVCS and EV. In both cases, the energy output from the EVCS to the load is monitored by the device to determine the energy measurement and billing accuracy of the EVCS. This enables a comparison to be made between a measured value of the energy delivered and a measured value of the energy delivered, as indicated by the EVCS. Other measurements and safety tests can also be performed by the device. A programmable load controller is also provided to provide a variable, effective load as seen by the EVCS based on one or more fixed loads.

Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, eine Messeinrichtung für eine Ladeeinrichtung zum Laden eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb mit Gleichstrom sowie eine Ladeeinrichtung mit einer solchen Messeinrichtung, jeweils der oben genannten Art, anzugeben, die eine einfache und effiziente Bestimmung von Ladestrom und Ladespannung an der Verbindungseinrichtung ermöglichen.Based on the above-mentioned prior art, the invention is therefore based on the object of specifying a measuring device for a charging device for charging a vehicle with an electric drive with direct current and a charging device with such a measuring device, each of the above-mentioned type, which is simple and enable efficient determination of charging current and charging voltage at the connection device.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved according to the invention by the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Erfindungsgemäß ist somit eine Messeinrichtung für eine Ladeeinrichtung zum Laden eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb mit Gleichstrom, wobei die Ladeeinrichtung eine elektrische Verbindungseinrichtung zum Verbinden mit dem elektrischen Fahrzeug aufweist, vorgesehen, die Messeinrichtung umfasst eine Strommesseinrichtung mit einem Shunt zum Messen eines Ladestroms durch die Verbindungseinrichtung, und eine Spannungsmesseinrichtung zum Messen einer Ladespannung an der Verbindungseinrichtung, wobei die Strommesseinrichtung und die Spannungsmesseinrichtung integral in der Messeinrichtung ausgeführt sind.According to the invention, a measuring device for a charging device for charging a vehicle with an electric drive with direct current is thus provided, the charging device having an electrical connecting device for connecting to the electric vehicle, the measuring device comprising a current measuring device with a shunt for measuring a charging current through the connecting device , and a voltage measuring device for measuring a charging voltage at the connecting device, the current measuring device and the voltage measuring device being embodied integrally in the measuring device.

Erfindungsgemäß ist außerdem eine Ladeeinrichtung zum Laden eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb mit Gleichstrom vorgesehen, wobei die Ladeeinrichtung eine elektrische Verbindungseinrichtung zum Verbinden mit dem elektrischen Fahrzeug und eine solche Messeinrichtung aufweist, und die Messeinrichtung zum Messen eines Ladestroms durch die Verbindungseinrichtung und einer Ladespannung an der Verbindungseinrichtung angeordnet ist.According to the invention, a charging device for charging a vehicle with an electric drive with direct current is also provided, the charging device having an electrical connecting device for connecting to the electric vehicle and such a measuring device, and the measuring device for measuring a Charging current is arranged by the connecting device and a charging voltage on the connecting device.

Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, eine Bestimmung von durch die Verbindungseinrichtung übertragener Energie dadurch zu vereinfachen und zuverlässig zu gestalten, dass erforderliche Messungen des Ladestroms durch die Verbindungseinrichtung sowie der in der Verbindungseinrichtung anliegenden Ladespannung gemeinsam mit einer integralen Messeinrichtung gemessen werden. Eine solche Messeinrichtung kann kompakt bereitgestellt werden und somit einfach an bzw. in der Verbindungseinrichtung angebracht werden.The basic idea of the present invention is therefore to simplify and reliably determine a determination of the energy transmitted by the connecting device by measuring the required measurements of the charging current through the connecting device and the charging voltage present in the connecting device together with an integral measuring device. Such a measuring device can be provided in a compact manner and can therefore be easily attached to or in the connecting device.

Die Ladeeinrichtung ist beispielsweise eine Ladesäule zum Laden des Fahrzeugs. Das Fahrzeug kann dabei ausschließlich einen elektrischen Antrieb aufweisen, oder als sogenanntes Hybridfahrzeug einen zusätzlichen Antrieb aufweisen. Die Ladeeinrichtung umfasst typischerweise zwei Leiter zur Übertragung des Gleichstroms. In einem Leiter ist der Shunt angeordnet, so dass der Ladestrom dadurch fließt, und die Ladespannung liegt zwischen den beiden Leitern an.The charging device is, for example, a charging station for charging the vehicle. The vehicle can have only an electric drive, or an additional drive as a so-called hybrid vehicle. The charging device typically comprises two conductors for the transmission of the direct current. The shunt is arranged in one conductor, so that the charging current flows through it, and the charging voltage is present between the two conductors.

Durch die Messeinrichtung, welche die Strommesseinrichtung und die Spannungsmesseinrichtung umfasst, können der Ladestrom und die Ladespannung an der Verbindungseinrichtung bestimmt werden, wodurch eine über die Verbindungseinrichtung übertragene Energiemenge einfach und exakt bestimmt werden kann. Verluste innerhalb der Ladeeinrichtung selber werden somit nicht erfasst.The charging device and the charging voltage at the connecting device can be determined by the measuring device, which comprises the current measuring device and the voltage measuring device, whereby an amount of energy transmitted via the connecting device can be determined simply and exactly. Losses within the charging device itself are therefore not recorded.

Die Strommesseinrichtung umfasst den Shunt als Messwiderstand, der einen sehr kleinen Widerstandswert von typischerweise weniger als einem Ohm aufweist. Eine genaue Kenntnis des Widerstandswerts ermöglicht eine exakte Bestimmung eines Stroms dadurch. Der Ladestrom kann bestimmt werden, indem die Spannung über dem Shunt gemessen wird, wobei die Spannung prinzipiell proportional zu dem Ladestrom ist. Beispielsweise können Ströme in einem Bereich von ±500 A mit einem Fehler von ±0,4% über den Shunt sehr genau bestimmt werden. Durch die Strommessung mit dem Shunt ist diese Messung gut gegen externe elektromagnetische Felder geschützt. Die Strommessung mit dem Shunt bietet damit Vorteile gegenüber Messungen von Magnetfeldern mit Hall-Sensoren in z.B. LEM-Wandlern. Die Messeinrichtung kann somit ohne bewegliche Teile bereitgestellt werden, wodurch sie vor Verschleiß geschützt ist. Entsprechend ist die Strommesseinrichtung hier mit einer Spannungsmessvorrichtung ausgeführt, wobei die Strommesseinrichtung den Strom durch einen gemessenen Spannungswert über den Shunt in einen Stromwert umrechnet und zusätzlich eine Spannungsmessungsvorrichtung vorgesehen ist, die die Spannung zwischen den Leitern misst.The current measuring device comprises the shunt as a measuring resistor, which has a very small resistance value of typically less than one ohm. A precise knowledge of the resistance value enables an exact determination of a current. The charging current can be determined by measuring the voltage across the shunt, the voltage being in principle proportional to the charging current. For example, currents in a range of ± 500 A with an error of ± 0.4% can be determined very precisely via the shunt. Due to the current measurement with the shunt, this measurement is well protected against external electromagnetic fields. Current measurement with the shunt thus offers advantages over measurements of magnetic fields with Hall sensors in e.g. LEM converters. The measuring device can thus be provided without any moving parts, as a result of which it is protected against wear. Accordingly, the current measuring device is designed here with a voltage measuring device, the current measuring device converting the current into a current value by means of a measured voltage value via the shunt, and a voltage measuring device is also provided which measures the voltage between the conductors.

Eine Energieversorgungseinrichtung kann zur elektrischen Versorgung der Strommesseinrichtung und der Spannungsmesseinrichtung vorgesehen sein. Die Energieversorgungseinrichtung stellt dazu beispielsweise ausgangsseitig einen konstanten Gleichspannungspegel zur Verfügung. Eingangsseitig wird die Energieversorgungseinrichtung von einer Energiequelle versorgt, die über die Ladeeinrichtung bereitgestellt wird.An energy supply device can be provided for the electrical supply of the current measuring device and the voltage measuring device. For this purpose, the energy supply device provides, for example, a constant DC voltage level on the output side. On the input side, the energy supply device is supplied by an energy source which is made available via the charging device.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Messeinrichtung eine gemeinsame Leiterplatte mit der Strommesseinrichtung und der Spannungsmesseinrichtung auf. Besonders bevorzugt ist der Shunt in der Leiterpatte eingebettet. Auf der Leiterplatte können die Strommesseinrichtung und die Spannungsmesseinrichtung gemeinsam kompakt und einfach bereitgestellt werden, wodurch Kosten und Montageaufwand reduziert werden. Das Einbetten des Shunts verbessert die Integration weiter. Es ist nur eine einfache Montage der Messeinrichtung erforderlich.In an advantageous embodiment of the invention, the measuring device has a common printed circuit board with the current measuring device and the voltage measuring device. The shunt is particularly preferably embedded in the circuit board. The current measuring device and the voltage measuring device can be provided in a compact and simple manner on the printed circuit board, as a result of which costs and assembly costs are reduced. Embedding the shunt further improves integration. Only a simple assembly of the measuring device is required.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind an der Leiterplatte Kontaktlaschen zum Verbinden mit einem elektrischen Leiter der Verbindungseinrichtung ausgebildet, wobei die Kontaktlaschen mit dem Shunt elektrisch verbunden sind und einen Teil des Shunts darstellen. Die Kontaktlaschen sind vorzugsweise großflächig ausgeführt. Der Shunt kann durch die Kontaktlaschen zuverlässig in einen elektrischen Leiter der Verbindungseinrichtung eingebracht und damit verbunden werden. Die Kontaktlaschen sind vorzugsweise aus einem Metall mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit hergestellt. Auch können die Kontaktlaschen Montagelöcher zum Verschrauben an dem Leiter der Verbindungseinrichtung aufweisen. Durch die Größe der Kontaktlaschen kann ein widerstandsarmer und zuverlässiger elektrischer Kontakt mit dem Leiter hergestellt werden. Gleichzeitig können große Ströme geführt werden.In an advantageous embodiment of the invention, contact tabs for connecting to an electrical conductor of the connecting device are formed on the printed circuit board, the contact tabs being electrically connected to the shunt and forming part of the shunt. The contact tabs are preferably made over a large area. The shunt can be reliably introduced into and connected to an electrical conductor of the connecting device through the contact tabs. The contact tabs are preferably made of a metal with good electrical conductivity. The contact tabs can also have mounting holes for screwing to the conductor of the connecting device. The size of the contact tabs enables a low-resistance and reliable electrical contact to be made with the conductor. Large currents can be conducted at the same time.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Messeinrichtung einen elektrischen Anschluss zur Verbindung mit einem Leiter der Verbindungseinrichtung auf, und die Spannungsmesseinrichtung ist ausgeführt, die Ladespannung an der Verbindungseinrichtung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und einem Potential an dem Shunt am ersten elektrischen Leiter zu messen. Die Spannungsmessung kann also einfach erfolgen, indem ausgehend von der Strommesseinrichtung mit dem Shunt lediglich ein zusätzlicher Kontakt erforderlich ist, um die Ladespannung in der Verbindungseinrichtung zu messen. Dieser elektrische Kontakt kann über den elektrischen Anschluss hergestellt werden. Diese Ausgestaltung der Messeinrichtung wird durch deren integrale Ausführung ermöglicht.In an advantageous embodiment of the invention, the measuring device has an electrical connection for connection to a conductor of the connecting device, and the voltage measuring device is designed to measure the charging voltage at the connecting device between the second electrical conductor and a potential at the shunt on the first electrical conductor. The voltage measurement can therefore be carried out simply in that, starting from the current measuring device with the shunt, only one additional contact is required in order to measure the charging voltage in the connecting device. This electrical contact can be made via the electrical connection. This configuration of the measuring device is made possible by its integral design.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Messeinrichtung mit einer internen Masse ausgeführt, die mit einem negativen Potential des Shunts verbunden ist. Die Masse kann somit sehr effizient und platzsparend bereitgestellt werden. Sowohl die Strommesseinrichtung wie auch die Spannungsmesseinrichtung können die Masse nutzen.In an advantageous embodiment of the invention, the measuring device is designed with an internal ground that is connected to a negative potential of the shunt. The mass can thus be provided very efficiently and in a space-saving manner. Both the current measuring device and the voltage measuring device can use the ground.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Messeinrichtung eine Verarbeitungsschaltung auf, mit der eine Spannung herabgesetzt werden kann, insbesondere in einen Bereich von maximal 0V bis 5V oder von 0V bis 3,3V. Dies betrifft zunächst die Spannungsmesseinrichtung selber, so dass die anliegende Ladespannung an der Verbindungseinrichtung entsprechend herabgesetzt wird. Dabei können bei aktuellen Ladeeinrichtungen Ladespannungen von bis zu 1000 Volt verwendet werden. Entsprechendes gilt aber auch für die Spannungsmessvorrichtung zur Messung der Spannung über dem Shunt und zur Ermittlung des Ladestroms. Bei Ladeströmen von beispielsweise 500 Ampere können bei einem Shunt mit beispielsweise 1 Ohm 500 Volt anliegen. Das Herabsetzen erfolgt möglichst linear.In an advantageous embodiment of the invention, the measuring device has a processing circuit with which a voltage can be reduced, in particular in a range from a maximum of 0V to 5V or from 0V to 3.3V. This initially concerns the voltage measuring device itself, so that the applied charging voltage at the connecting device is reduced accordingly. In the case of current charging devices, charging voltages of up to 1000 volts can be used. The same also applies to the voltage measuring device for measuring the voltage across the shunt and for determining the charging current. With charging currents of, for example, 500 amperes, a shunt with, for example, 1 ohm can have 500 volts present. The reduction is as linear as possible.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Messeinrichtung eine Digitalisierungsschaltung auf, mit der eine Spannung in einen digitalen Spannungswert gewandelt wird. Die Digitalisierungsschaltung ermöglicht eine digitale Übertragung und/oder Weiterverarbeitung der gemessenen Ladespannung sowie des gemessenen Ladestroms.In an advantageous embodiment of the invention, the measuring device has a digitizing circuit with which a voltage is converted into a digital voltage value. The digitizing circuit enables digital transmission and / or further processing of the measured charging voltage and the measured charging current.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Messeinrichtung eine Datenschnittstelle zur Übertragung von der gemessenen Ladespannung und des gemessenen Ladestroms auf. Über die Datenschnittstelle können somit bei der Strom- und Spannungsmessung ermittelte Werte übertragen werden. Die Datenschnittstelle kann beispielsweise zur Verbindung mit einem CAN-Bus ausgeführt sein. Aus den von der Messeinrichtung gelieferten Werten für Strom und Spannung kann eine beim Laden an das Fahrzeug über die Verbindungseinrichtung übertragene Energiemenge ermittelt werden.In an advantageous embodiment of the invention, the measuring device has a data interface for transmitting the measured charging voltage and the measured charging current. Values determined during the current and voltage measurement can thus be transmitted via the data interface. The data interface can, for example, be designed for connection to a CAN bus. From the values for current and voltage supplied by the measuring device, an amount of energy transmitted to the vehicle during charging can be determined via the connecting device.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Messeinrichtung ein Gehäuse auf, in dem die Strommesseinrichtung und die Spannungsmesseinrichtung angeordnet sind. Das Gehäuse dient dem Schutz der Spannungsmesseinrichtung sowie der Strommesseinrichtung, beispielsweise gegen Umwelteinflüsse.In an advantageous embodiment of the invention, the measuring device has a housing in which the current measuring device and the voltage measuring device are arranged. The housing serves to protect the voltage measuring device and the current measuring device, for example against environmental influences.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.In the following, the invention is explained by way of example with reference to the attached drawings using preferred exemplary embodiments, the features shown below being able to represent an aspect of the invention both individually and in combination.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Schnellladesäule zum Schnellladen einer Batterie eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht,
  • 2 eine Darstellung einer Messeinrichtung zum Schnellladen einer Batterie eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform zusammen mit einer Auswerteeinheit in einer perspektivischen Ansicht,
  • 3 eine Innenansicht der Messeinrichtung aus 2 mit Strommesseinrichtung und Spannungsmesseinrichtung, die auf einer Leiterplatte gemeinsam angeordnet sind, und
  • 4 eine schematische Blockdarstellung der Messeinrichtung aus 2.
Show it:
  • 1 1 shows a schematic illustration of a quick charging column for quick charging a battery of a vehicle with an electric drive according to a first preferred embodiment in a perspective view,
  • 2nd 1 shows a perspective view of a measuring device for fast charging a battery of a vehicle with an electric drive according to a first preferred embodiment, together with an evaluation unit,
  • 3rd an interior view of the measuring device 2nd with current measuring device and voltage measuring device, which are arranged together on a circuit board, and
  • 4th a schematic block diagram of the measuring device 2nd .

Die 1 bis 4 betreffen eine erfindungsgemäße Ladeeinrichtung 10 gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform. Die Ladeeinrichtung 10 ist hier als Ladesäule 10 ausgeführt. Die Ladeeinrichtung 10 ist zum Schnellladen von Fahrzeugen mit einem elektrischen Antrieb ausgeführt, d.h. zum Laden von einer Batterie eines solchen Fahrzeugs.The 1 to 4th relate to a charging device according to the invention 10th according to a first preferred embodiment. The charger 10th is here as a charging station 10th executed. The charger 10th is designed for quick charging of vehicles with an electric drive, ie for charging a battery of such a vehicle.

Die Ladesäule 10 umfasst einen Grundkörper 11 und eine Verbindungseinrichtung 12 zum Verbinden mit einer Batterie eines hier nicht dargestellten Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb. Die Verbindungseinrichtung 12 umfasst ein Ladekabel 14, das an seinem freien Ende mit einem Ladestecker 16 beispielsweise nach dem Standard Combined Charging System (CCS) Combo Typ 2 ausgeführt ist. Der Ladestecker 16 ist bei Nichtbenutzung in einem Halter 18 der Ladesäule 10 gehalten. Bei Benutzung wird das Ladekabel 14 mit dem Ladestecker 16 elektrisch mit dem zu ladenden Fahrzeug verbunden.The charging station 10th comprises a basic body 11 and a connector 12 for connecting to a battery of a vehicle, not shown here, with an electric drive. The connection device 12 includes a charging cable 14 that at its free end with a charging plug 16 for example according to the Standard Combined Charging System (CCS) combo type 2nd is executed. The charging plug 16 is in a holder when not in use 18th the charging station 10th held. When used, the charging cable 14 with the charging plug 16 electrically connected to the vehicle to be charged.

Die Ladesäule 10 umfasst weiterhin eine in 2 dargestellte Messeinrichtung 20 zur Messung eines Ladestroms und einer Ladespannung an dem Ladekabel 14. In 2 sind zwei Stromschienen 22 dargestellt, die mit dem Ladekabel 14 auf nicht dargestellte Weise verbunden sind.The charging station 10th also includes an in 2nd shown measuring device 20th for measuring a charging current and a charging voltage on the charging cable 14 . In 2nd are two tracks 22 shown with the charging cable 14 are connected in a manner not shown.

Wie im Detail in den 4 dargestellt ist, umfasst die Messeinrichtung 20 eine Strommesseinrichtung 24 und eine Spannungsmesseinrichtung 26, die in einem gemeinsamen Gehäuse 28 angeordnet sind, das in 2 dargestellt ist.As in detail in the 4th is shown includes the measuring device 20th a current measuring device 24th and a voltage measuring device 26 that are in a common housing 28 are arranged in 2nd is shown.

Die Messeinrichtung 20 weist eine Datenschnittstelle 30 auf, über die bei der Strom- und Spannungsmessung ermittelte Werte übertragen werden. Die Datenschnittstelle 30 ist zur Verbindung mit einem Datenbus 32 ausgeführt. Der Datenbus 32 ist hier als CAN-Bus 32 ausgeführt. The measuring device 20th has a data interface 30th , via which the values determined during the current and voltage measurement are transmitted. The data interface 30th is for connection to a data bus 32 executed. The data bus 32 is here as a CAN bus 32 executed.

Wie sich im Detail aus 4 ergibt, umfasst die Strommesseinrichtung 24 einen Shunt 34, der in einem der Leiter 22 angeordnet ist. Der Shunt 34 dient als Messwiderstand, der einen sehr kleinen Widerstandswert von weniger als einem Ohm aufweist. Die Strommesseinrichtung 24 umfasst zusätzlich eine Spannungsmessvorrichtung 36, die eine Spannung über dem Shunt 34 misst, wobei der gemessene Spannungswert in einen Stromwert umgerechnet wird. Eine genaue Kenntnis des Widerstandswerts des Shunts 34 ermöglicht eine exakte Bestimmung des Ladestroms dadurch, dass die Spannung über dem Shunt 34 proportional zu dem Ladestrom durch den Shunt 34 ist.How to look in detail 4th results, includes the current measuring device 24th a shunt 34 who is in one of the leaders 22 is arranged. The shunt 34 serves as a measuring resistor that has a very small resistance value of less than one ohm. The current measuring device 24th additionally includes a voltage measuring device 36 that have a voltage across the shunt 34 measures, whereby the measured voltage value is converted into a current value. A precise knowledge of the resistance value of the shunt 34 enables an exact determination of the charging current by the voltage across the shunt 34 proportional to the charging current through the shunt 34 is.

Zusätzlich umfasst die Messeinrichtung 20 eine Verarbeitungsschaltung 38, mit der die Spannung sowohl zwischen den Leitern 22 wie auch über dem Shunt 34 in einen Bereich von Null Volt bis fünf Volt linear herabgesetzt wird. Dazu umfasst die Verarbeitungsschaltung 38 einen nicht einzeln dargestellten Operationsverstärker. Die Messeinrichtung 20 umfasst weiterhin eine Digitalisierungsschaltung 40, mit welcher die herabgesetzten Spannungen in jeweils einen digitalen Spannungswert gewandelt werden.In addition, the measuring device includes 20th a processing circuit 38 with which the voltage between both conductors 22 as well as over the shunt 34 is linearly decreased to a range from zero volts to five volts. To do this, the processing circuit includes 38 an operational amplifier, not shown individually. The measuring device 20th also includes a digitizing circuit 40 , with which the reduced voltages are converted into a digital voltage value.

Wie in 3 dargestellt ist, sind die Strommesseinrichtung 24 und die Spannungsmesseinrichtung 26 auf einer gemeinsamen Leiterplatte 42 angeordnet. Der Shunt 34 ist außerdem in der Leiterpatte 42 eingebettet.As in 3rd is shown are the current measuring device 24th and the voltage measuring device 26 on a common circuit board 42 arranged. The shunt 34 is also in the circuit board 42 embedded.

An der Leiterpatte 42 sind Kontaktlaschen 44 zum Verbinden mit einem der Leiter 22 der Verbindungseinrichtung 12 ausgebildet. Die Kontaktlaschen 44 sind auf nicht explizit dargestellte Weise mit dem Shunt 34 elektrisch verbunden bzw. stellen durch ihren elektrischen Widerstand schon einen Teil von ihm dar. Die Kontaktlaschen 44 sind aus einem Metall mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit hergestellt und großflächig ausgeführt. Die Kontaktlaschen 44 weisen jeweils ein Montageloch 46 zum Verschrauben an dem Leiter 22 auf, wobei gleichzeitig die Messeinrichtung 20 insgesamt montiert werden kann.On the printed circuit board 42 are contact tabs 44 to connect to one of the conductors 22 the connecting device 12 educated. The contact tabs 44 are with the shunt in a way that is not explicitly shown 34 electrically connected or already form part of it due to their electrical resistance. The contact tabs 44 are made of a metal with good electrical conductivity and have a large surface area. The contact tabs 44 each have a mounting hole 46 for screwing to the conductor 22 on, at the same time the measuring device 20th can be assembled in total.

An einem Rand der Leiterplatte 42 sind in dieser Ausführungsform mehrere elektrische Anschlüsse 48 zur Verbindung mit dem anderen der beiden Leiter 22 der Verbindungseinrichtung 12 angeordnet. Die Spannungsmesseinrichtung 26 ist ausgeführt, die Ladespannung an der Verbindungseinrichtung 12 zwischen dem elektrischen Anschluss 48 und einem Potential an dem Shunt 34 zu messen.On one edge of the circuit board 42 are several electrical connections in this embodiment 48 for connection to the other of the two conductors 22 the connecting device 12 arranged. The voltage measuring device 26 is executed, the charging voltage at the connecting device 12 between the electrical connection 48 and a potential at the shunt 34 to eat.

Die Messeinrichtung 20 ist mit einer internen Masse ausgeführt, die mit einem negativen Potential des Shunts 34 verbunden ist.The measuring device 20th is designed with an internal ground that has a negative potential of the shunt 34 connected is.

Die Ladeeinrichtung 10 weist außerdem eine Auswerteeinheit 58 auf, die über den Datenbus 32 mit der Messeinrichtung 20 verbunden ist. Die Auswerteeinheit 58 ist ausgeführt, mit der Messeinrichtung 20 gemessene Ströme und Spannungen zu empfangen und darauf basierend eine übertragene Energiemenge zu ermitteln. Die Auswerteeinheit 58 umfasst eine Anzeigevorrichtung 60, mit der die übertragene Energiemenge angezeigt wird.The charger 10th also has an evaluation unit 58 on that over the data bus 32 with the measuring device 20th connected is. The evaluation unit 58 is carried out with the measuring device 20th to receive measured currents and voltages and to determine a transferred amount of energy based thereon. The evaluation unit 58 includes a display device 60 , which is used to display the amount of energy transferred.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 2009145674 A1 [0009]US 2009145674 A1 [0009]
  • US 2013002207 A1 [0010]US 2013002207 A1 [0010]
  • US 2011238341 A1 [0011]US 2011238341 A1 [0011]
  • US 2004169489 A1 [0012]US 2004169489 A1 [0012]
  • US 2015346288 A1 [0013]US 2015346288 A1 [0013]

Claims (10)

Messeinrichtung (20) für eine Ladeeinrichtung (10) zum Laden eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb mit Gleichstrom, wobei die Ladeeinrichtung (10) eine elektrische Verbindungseinrichtung (12) zum Verbinden mit dem elektrischen Fahrzeug aufweist, die Messeinrichtung (20) umfasst eine Strommesseinrichtung (24) mit einem Shunt (34) zum Messen eines Ladestroms durch die Verbindungseinrichtung (12), und eine Spannungsmesseinrichtung (26) zum Messen einer Ladespannung an der Verbindungseinrichtung (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Strommesseinrichtung (24) und die Spannungsmesseinrichtung (26) integral in der Messeinrichtung (20) ausgeführt sind.Measuring device (20) for a charging device (10) for charging a vehicle with an electric drive with direct current, the charging device (10) having an electrical connecting device (12) for connecting to the electric vehicle, the measuring device (20) comprises a current measuring device ( 24) with a shunt (34) for measuring a charging current through the connecting device (12), and a voltage measuring device (26) for measuring a charging voltage at the connecting device (12), characterized in that the current measuring device (24) and the voltage measuring device (26 ) are made integrally in the measuring device (20). Messeinrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (20) eine gemeinsame Leiterplatte (42) mit der Strommesseinrichtung (24) und der Spannungsmesseinrichtung (26) aufweist.Measuring device (20) after Claim 1 , characterized in that the measuring device (20) has a common printed circuit board (42) with the current measuring device (24) and the voltage measuring device (26). Messeinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Leiterpatte (42) Kontaktlaschen (44) zum Verbinden mit einem elektrischen Leiter (22) der Verbindungseinrichtung (12) ausgebildet sind, wobei die Kontaktlaschen (44) mit dem Shunt (34) elektrisch verbunden sind.Measuring device (20) according to one of the Claims 1 or 2nd , characterized in that contact tabs (44) for connecting to an electrical conductor (22) of the connecting device (12) are formed on the conductor plate (42), the contact tabs (44) being electrically connected to the shunt (34). Messeinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (20) einen elektrischen Anschluss (48) zur Verbindung mit einem Leiter (22) der Verbindungseinrichtung (12) aufweist, und die Spannungsmesseinrichtung (26) ausgeführt ist, die Ladespannung an der Verbindungseinrichtung (12) zwischen dem elektrischen Anschluss (48) und einem Potential an dem Shunt (34) zu messen.Measuring device (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (20) has an electrical connection (48) for connection to a conductor (22) of the connecting device (12), and the voltage measuring device (26) is designed which Measure charging voltage at the connecting device (12) between the electrical connection (48) and a potential at the shunt (34). Messeinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (20) mit einer internen Masse ausgeführt ist, die mit einem negativen Potential des Shunts (34) verbunden ist.Measuring device (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (20) is designed with an internal mass which is connected to a negative potential of the shunt (34). Messeinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (20) eine Verarbeitungsschaltung (38) aufweist, mit der eine Spannung herabgesetzt werden kann, insbesondere in einen Bereich von 0 V bis 5 V oder von 0 V bis 3,3 V.Measuring device (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (20) has a processing circuit (38) with which a voltage can be reduced, in particular in a range from 0 V to 5 V or from 0 V to 3 , 3 V. Messeinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (20) eine Digitalisierungsschaltung (40) aufweist, mit der eine Spannung in einen digitalen Spannungswert gewandelt wird.Measuring device (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (20) has a digitizing circuit (40) with which a voltage is converted into a digital voltage value. Messeinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (20) eine Datenschnittstelle (30) zur Übertragung von der gemessenen Ladespannung und des gemessenen Ladestroms aufweist.Measuring device (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (20) has a data interface (30) for transmitting the measured charging voltage and the measured charging current. Messeinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (20) ein Gehäuse (28) aufweist, in dem die Strommesseinrichtung (24) und die Spannungsmesseinrichtung (26) angeordnet sind.Measuring device (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (20) has a housing (28) in which the current measuring device (24) and the voltage measuring device (26) are arranged. Ladeeinrichtung (10) zum Laden eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb mit Gleichstrom, wobei die Ladeeinrichtung (10) eine elektrische Verbindungseinrichtung (12) zum Verbinden mit dem elektrischen Fahrzeug und eine Messeinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, und die Messeinrichtung (20) zum Messen eines Ladestroms durch die Verbindungseinrichtung (12) und einer Ladespannung an der Verbindungseinrichtung (12) angeordnet ist.Charging device (10) for charging a vehicle with an electric drive with direct current, the charging device (10) having an electrical connecting device (12) for connecting to the electric vehicle and a measuring device (20) according to one of the preceding claims, and the measuring device ( 20) for measuring a charging current through the connecting device (12) and a charging voltage on the connecting device (12).
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040169489A1 (en) 2003-02-28 2004-09-02 Raymond Hobbs Charger, vehicle with charger, and method of charging
US20090145674A1 (en) 2007-12-10 2009-06-11 David Warren Lee Hybrid electric vehicle
DE102009034887A1 (en) * 2009-07-27 2011-02-10 Rwe Ag Supply device for providing electrical energy at load circuit for charging electric vehicle, comprises safety and monitoring device separately associated with load
US20110238341A1 (en) 2010-03-25 2011-09-29 Mehdi Etezadi-Amoli High Power DC Kilowatt Hour Meter
US20110273804A1 (en) * 2009-01-14 2011-11-10 Mitsumi Electric Co., Ltd. Protection monitoring circuit and battery pack
US20130002207A1 (en) 2011-06-30 2013-01-03 Electric Transportation Engineering Corp. Dba Ecotality North America Method for Calculating an Electric Current Provided by a Rechargeable Energy Storage System and Related Methods, Apparatuses, and Systems
DE102014202626A1 (en) * 2014-02-13 2015-08-13 Robert Bosch Gmbh Battery management system for a battery with multiple battery cells and method
US20150346288A1 (en) 2014-05-27 2015-12-03 Power Measurements, LLC Devices and methods for testing the energy measurement accuracy, billing accuracy, functional performance and safety of electric vehicle charging stations
DE202017102652U1 (en) * 2017-05-04 2017-05-26 Albrecht Jung Gmbh & Co. Kg Mains outlet

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040169489A1 (en) 2003-02-28 2004-09-02 Raymond Hobbs Charger, vehicle with charger, and method of charging
US20090145674A1 (en) 2007-12-10 2009-06-11 David Warren Lee Hybrid electric vehicle
US20110273804A1 (en) * 2009-01-14 2011-11-10 Mitsumi Electric Co., Ltd. Protection monitoring circuit and battery pack
DE102009034887A1 (en) * 2009-07-27 2011-02-10 Rwe Ag Supply device for providing electrical energy at load circuit for charging electric vehicle, comprises safety and monitoring device separately associated with load
US20110238341A1 (en) 2010-03-25 2011-09-29 Mehdi Etezadi-Amoli High Power DC Kilowatt Hour Meter
US20130002207A1 (en) 2011-06-30 2013-01-03 Electric Transportation Engineering Corp. Dba Ecotality North America Method for Calculating an Electric Current Provided by a Rechargeable Energy Storage System and Related Methods, Apparatuses, and Systems
DE102014202626A1 (en) * 2014-02-13 2015-08-13 Robert Bosch Gmbh Battery management system for a battery with multiple battery cells and method
US20150346288A1 (en) 2014-05-27 2015-12-03 Power Measurements, LLC Devices and methods for testing the energy measurement accuracy, billing accuracy, functional performance and safety of electric vehicle charging stations
DE202017102652U1 (en) * 2017-05-04 2017-05-26 Albrecht Jung Gmbh & Co. Kg Mains outlet

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