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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur faseroptischen Temperaturmessung in einem als Hohlfaser ausgebildeten Lichtwellenleiter mit einem hohlzylindrischen Mantel.
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Faseroptische Temperaturmessung (Distributed Temperature Sensing, DTS) beruht auf dem Grundprinzip, eine als Sensor fungierende lichtleitende Faser (Lichtwellenleiter) in einer Messumgebung zu verlegen oder auszulegen und durch Einkoppeln von Licht die, durch die Umgebungstemperatur hervorgerufenen Änderungen der Übertragungscharakteristik der Faser zu messen.
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Das zugrundeliegende physikalische Phänomen ist dabei die Temperaturabhängigkeit des innerhalb der Faser zurückgestreuten Lichtanteils. Bei der Wechselwirkung mit dem Fasermaterial wird zwischen den Photonen und den thermisch angeregten Dichteschwankungen des Materials Energie ausgetauscht, so dass das zurückgestreute Licht zu längeren und kürzeren Wellenlängen hin verschoben wird (Stokes- bzw. Anti-Stokes-Verschiebung). Während der zu längeren Wellenlängen hin verschobene Teil nur eine geringe Temperaturabhängigkeit aufweist, ist der kurzwellige Teil temperatursensitiv, so dass sich aus dem Verhältnis beider Signale Aufschlüsse über die Temperatur gewinnen lassen. Durch die Analyse des zurückgestreuten Lichts lässt sich insbesondere auch eine ortsaufgelöste Temperaturbestimmung realisieren. Läuft beispielsweise ein kurzer Lichtpuls durch die Faser, so lässt sich, ähnlich wie bei anderen reflektometrischen Verfahren wie Radar, aus dem Zeitversatz der, in den unterschiedlichen Regionen der Faser zurückgestreuten „Echo-Pulse“ der Temperaturverlauf entlang der Lichtfaser rekonstruieren.
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Faseroptische Messungen werden beispielsweise zur Temperaturbestimmung in Tunnels, Pipelines oder in Bohrlöchern bei geothermischen Bohrungen oder der Erdölgewinnung eingesetzt. Eine weitere Anwendung ist die Überwachung der Temperaturen entlang von Hochspannungskabeln oder anderen elektrischen Leitungen. In der Druckschrift
WO 2009/ 046 751 A1 ist dazu beispielsweise ein Verfahren zur Bestimmung einer Temperaturverteilung entlang eines elektrischen Leiters mittels faseroptischer Temperaturmessung beschrieben. Aus der
US 5493629 A ist weiterhin ein Verfahren zur Temperaturmessung bekannt, bei dem der lichtführende Kern eines Lichtleiters von einer Flüssigkeit gebildet wird und in der Veröffentlichung von
B. Feng, Y. Liu, and S. Qu mit dem Titel „High-temperature sensor based on resonant reflection in hollow core fiber" (Optical Engineering 55(10), 106127, 2016) wird ein interferometrisches Verfahren beschrieben, bei dem eine lichtführende Hohlfaser als Temperatursensor eingesetzt wird.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft insbesondere die Temperaturmessung in einem Ladekabel beim Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs. Je nach Biegung und Nutzung des Ladekabels wird das Kabel beim Laden an unterschiedlichen Stellen unterschiedlich stark erwärmt, so dass eine Überwachung der lokalen Temperaturentwicklung über die gesamte Länge des Ladekabels wünschenswert ist. Insbesondere bei Ladekabeln für High Power Charging (HPC) ist wegen der hohen Stromdichte eine Überwachung der Leitungs- bzw. Steckertemperatur erforderlich. Die Temperaturbestimmung kann beispielsweise über einzelne, punktuell eingesetzte Temperaturfühler erfolgen, wobei damit jedoch nicht der gesamte Temperaturverlauf entlang des Kabels erfasst wird und zudem eine entsprechend große Anzahl von Messeinrichtungen notwendig ist. Die Druckschrift
DE 10 2016 224 103 A1 schlägt dazu beispielsweise ein Ladesystem für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug vor, das einen faseroptischen Sensor aufweist, der für eine ortsaufgelöste Temperaturmessung eingerichtet ist. Um eine Überhitzung des Ladekabels zu vermeiden, lässt sich die entstehende Wärme durch im Ladekabel verlaufende Kühlkanäle abführen. Hierzu ist beispielsweise in der
US 2015/ 0 217 654 A1 ein flüssigkeitsgekühltes Ladekabel beschrieben. Weitere mit Lichtwellenleitern versehene Kabel sind aus den Druckschriften
WO 2017/133893 A1 und
EP 0 562 331 A2 bekannt.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur faseroptischen Temperaturmessung zur Verfügung zu stellen, bei dem der Lichtwellenleiter gleichzeitig für zusätzliche Funktionen genutzt werden kann.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur faseroptischen Temperaturmessung in einem als Hohlfaser ausgebildeten Lichtwellenleiter mit einem hohlzylindrischen Mantel vorgeschlagen, wobei ein Lichtsignal in den Mantel des Lichtwellenleiters eingekoppelt wird und auf Grundlage eines, von einem Material des Mantels zurückgestreuten Anteils des Lichtsignals ein Temperaturverlauf entlang des Lichtwellenleiters bestimmt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das, zur Temperaturmessung eingesetzte Licht in den Mantel einer Hohlfaser eingekoppelt. Die Form der Hohlfaser entspricht geometrisch gesprochen einem Hohlzylinder, der von einer äußeren und einer inneren Mantelfläche begrenzt wird, wobei die äußere Mantelfläche nach außen und die innere Mantelfläche in Richtung des, von dem Hohlzylinder umschlossenen Hohlraums zeigt. Unter dem Mantel des Lichtwellenleiters ist im Folgenden der Bereich zwischen der äußeren und der inneren Mantelfläche des Hohlzylinders zu verstehen und der vom Mantel eingeschlossene Hohlraum wird auch als Kanal der Hohlfaser bzw. des Lichtwellenleiters bezeichnet. Anders ausgedrückt hat der Lichtwellenleiter die Form eines Rohrs oder einer Röhre, wobei der Mantel die Wandung des Rohrs bzw. der Röhre bildet. Der Verlauf der Hohlfaser muss dabei keineswegs ausschließlich geradlinig sein, sondern kann im Prinzip beliebige Krümmungen aufweisen. Das Licht wird vorzugsweise an einem ersten Ende der Hohlfaser, besonders bevorzugt an einer, am ersten Ende angeordneten Stirnfläche eingekoppelt. Die Stirnfläche kann dabei durch die ringförmige Stirnfläche der Hohlfaser gebildet werden. Alternativ kann die Hohlfaser am ersten Ende einen massiven Abschnitt ohne Hohlraum bzw. Kanal aufweisen. Das Licht wird dann in der konventionellen, aus dem Stand der Technik bekannten Weise in den massiven Abschnitt eingekoppelt und durch den massiven Abschnitt zu dem dahinter liegenden hohlen Bereich geführt. Es ist auch denkbar, dass die Hohlfaser am ersten Ende eine Verzweigung in mindestens zwei Teilarme aufweist, wobei mindestens ein Teilarm einen Kanal aufweist, der mit dem Kanal der Hohlfaser verbunden ist, während mindestens ein weiterer Teilarm einen massiven Endbereich aufweist, in den Licht eingekoppelt werden kann. Der, den Kanal aufweisende Teilarm ist dabei vorzugsweise aus einem lichtundurchlässigen Material, um zu verhindern, dass sich Licht in diesen Teil hinein ausbreitet und durch Rückstreuung die Messung der Temperatur verfälscht. Der Mantel der Hohlfaser ist vorzugsweise aus einem transparenten, lichtleitenden Material und kann beispielsweise aus Silikaten, insbesondere Quarzglas bestehen. Vorzugsweise besteht der Mantel aus einem polymerbasierten Material (Polymere optische Fasern, POF) wie beispielsweise Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat. Das Fasermaterial kann zusätzlich dotiert sein, um die optischen Eigenschaften gezielt zu modifizieren. Denkbar ist dabei insbesondere eine Dotierung von Quarzglas mit Germanium oder Phosphor, wodurch sich eine Erhöhung des Brechungsindex erreichen lässt. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Dotierung von polymerbasiertem Fasermaterial mit Farbstoffen, insbesondere organischen Farbstoffen. Die äußere und innere Mantelfläche kann mit einem Metall oder Kunststoff beschichtet sein, beispielsweise um die Reflektivität der Mantelflächen zu erhöhen und ein Austreten des Lichts zu vermindern. Das in den Mantel eingekoppelte Licht wird vorzugsweise durch einen Laser, insbesondere durch eine oder mehrere Laserdioden erzeugt.
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Das sich im Mantel der Hohlfaser fortpflanzende Licht wird vom Material des Mantels teilweise zurückgestreut. Die Rückstreuung kann kontinuierlich erfolgen oder an verschiedenen, im Fasermaterial gebildeten Streuzentren stattfinden. Denkbar ist beispielsweise auch, durch die gezielte Verteilung solcher Streuzentren bestimmte Temperaturmesspunkte zu schaffen, an denen das Licht besonders stark zurückgestreut wird. Aus dem zurückgestreuten Licht kann, beispielsweise durch analoge Anwendung der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur faseroptischen Temperaturmessung der Temperaturverlauf entlang der Faser bestimmt werden. Denkbar ist dabei, dass verschiedene Eigenschaften wie Intensität, Polarisation, Phase, Laufzeit, Kohärenz oder Frequenzspektrum des zurückgestreuten Anteils des eingekoppelten Lichts in die Temperaturbestimmung einfließen.
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Neben der Temperaturbestimmung ergeben sich durch den, im Lichtwellenleiter verlaufenden Kanal verschiedene zusätzliche Möglichkeiten, den Lichtwellenleiter für weitere Funktionen zu nutzen. Beispielsweise kann in dem Kanal eine Leitung, insbesondere eine stromführende Leitung eingebettet werden, die zum Energietransport oder zur Nachrichtenübertragung eingesetzt wird. Der Kanal kann auch zur Führung eines gasförmigen oder flüssigen Mediums genutzt werden. Auf diese Weise lässt sich die Temperaturmessung vorteilhafterweise mit weiteren Funktionalitäten verbinden. Die Temperaturmessung kann dabei sowohl die Temperatur im Kanal, bzw. eines im Kanal angeordneten Materials, als auch die in der Umgebung des Lichtwellenleiters herrschende Temperatur abbilden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch einen, von dem Mantel umschlossenen Hohlraum ein Kühlmittel geführt. Das Kühlmittel kann beispielsweise gasförmig sein und im einfachsten Fall aus Luft bestehen. Vorzugsweise ist das Kühlmittel flüssig und kann beispielsweise aus Wasser, Glykol, flüssigen Kohlenwasserstoffen, Alkoholen oder deren Mischungen bestehen. Bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Funktionen der Kühlung und der Temperaturmessung vorteilhafterweise in kombinierter Weise durch den, als Hohlfaser ausgebildeten Lichtwellenleiter realisiert, ohne dass separate Kühlkanäle bzw. Temperatursensoren notwendig sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Verfahren zur Messung eines Temperaturverlaufs entlang eines, mit einem Elektrofahrzeug verbundenen Ladekabels eingesetzt. Da sich ein derartiges Ladekabel, beispielsweise aufgrund von Biegungen im Kabelverlauf ungleichmäßig erwärmt, kann durch eine ortsaufgelöste Temperaturmessung entlang der gesamten Länge des Kabels vorteilhafterweise eine lokale kritische Erwärmung detektiert werden, bevor sie zu Überhitzung von Teilen des Ladekabels führt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Bestimmung des Temperaturverlaufs entlang des Lichtwellenleiters auf Grundlage eines zeitlichen Verlaufs des zurückgestreuten Anteils des Lichtsignals. Vorzugsweise erfolgt die Temperaturbestimmung durch eine Variante der sogenannten Zeitbereichsreflektometrie (Time Domain Reflectometry, TDR oder auch Kabelradar). Vorzugsweise umfasst das eingekoppelte Lichtsignal dazu einen oder mehrere pulsförmige Anteile. Besonders bevorzugt ist die Pulsdauer kürzer als 50 µs, beispielsweise zwischen 3 ns und 20 µs. Vorzugsweise wird dabei mit einem Puls-Echo-Verfahren aus der Laufzeitdifferenz zwischen Emission und Detektion des zurückgestreuten Lichts die räumliche Verteilung der zugehörigen Streuorte und aus den Eigenschaften des zurückgestreuten Lichts die zugehörige Temperatur bestimmt. Spezifische Ausgestaltungen und weitere Möglichkeiten einer solchen zeitbereichsbasierten Messung sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Bestimmung des Temperaturverlaufs entlang des Lichtwellenleiters auf Grundlage eines Frequenzspektrums des zurückgestreuten Anteils des Lichtsignals. Vorzugsweise erfolgt die Temperaturbestimmung durch eine Variante der sogenannten Frequenzbereichsreflektometrie (Frequency Domain Reflectometry; FDR). Vorzugsweise umfasst das eingekoppelte Lichtsignal mindestens einen, zumindest teilweise kontinuierlichen Anteil in Form eines kontinuierlichen, möglicherweise modulierten Wellenzugs. Die zeitliche Länge des Wellenzugs kann dabei beispielsweise im Sekundenbereich liegen oder auch die gesamte Messdauer umfassen. Vorzugsweise erfolgt die Temperaturbestimmung dadurch, dass der kontinuierlich gemessene zurückgestreute Lichtanteil frequenz- bzw. wellenlängenaufgelöst gemessen wird und anschließend der ortsaufgelöste Temperaturverlauf durch Fouriertransformation gewonnen wird. Auch hier sind spezifische Ausgestaltungen und weitere Möglichkeiten einer solchen frequenz- bzw. wellenlängenbasierten Messung dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Temperatursensor, wobei der Temperatursensor einen als Hohlfaser ausgebildeten Lichtwellenleiter mit einem hohlzylindrischen Mantel, eine Lichtquelle, eine optische Detektionseinheit und eine Auswertungseinheit aufweist, wobei die Lichtquelle zur Einkopplung eines Lichtsignals in den Mantel des Lichtwellenleiters konfiguriert ist, die optische Detektionseinheit zur Detektion eines, von einem Material des Mantels zurückgestreuten Anteils des Lichtsignals konfiguriert ist und die Auswertungseinheit zur Bestimmung eines Temperaturverlaufs entlang des Lichtwellenleiters auf Grundlage des zurückgestreuten Anteils des Lichtsignals konfiguriert ist. Ein solcher Temperatursensor ist insbesondere dazu geeignet, das vorstehend beschriebene Verfahren zur faseroptischen Temperaturmessung durchzuführen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Temperatursensors weist der Temperatursensor mehrere, als Hohlfaser ausgebildete Lichtwellenleiter mit einem hohlzylindrischen Mantel auf. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise die Genauigkeit der Temperaturbestimmung vorteilhafterweise steigern. Vorzugsweise sind die Lichtwellenleiter dabei zu einem Faserbündel zusammengefasst und können beispielsweise in ein Kunststoffmaterial eingebettet sein. Das eingekoppelte Licht kann von mehreren Lasereinheiten, insbesondere Laserdioden erzeugt werden oder von einer einzelnen Lasereinheit emittiert und beispielsweise durch eine optische Vorrichtung in die einzelnen Lichtwellenleiter eingekoppelt werden. Denkbar ist auch, dass sich das jeweils eingekoppelte Licht von Lichtleiter zu Lichtleiter unterscheidet. Beispielsweise können verschiedene Lichtleiter mit Licht verschiedener Wellenlänge oder Pulsdauer betrieben werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Temperatursensors weist jeder Lichtwellenleiter zumindest einen helixförmigen Abschnitt auf und die helixförmigen Abschnitte der Lichtwellenleiter sind zueinander beabstandet. Ein solcher helixförmiger Abstand entspricht einem Bereich, der von dem jeweiligen Lichtwellenleiter durch den gewundenen Verlauf besonders dicht ausgefüllt wird. Auf diese Weise lassen sich gezielt Bereiche schaffen, in denen die Temperatur räumlich besonders genau aufgelöst werden kann. Beispielsweise lässt sich durch die räumliche Verteilung der helixförmigen Bereiche verschiedener Lichtwellenleiter erreichen, dass die Temperatur der räumlich getrennten Bereiche jeweils von verschiedenen Lichtwellenleitern gemessen wird.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Kühlsystem aufweisend einen Temperatursensor nach einem der Ansprüche 6 bis 8 und einen Kühlmittelkreislauf, wobei der Lichtwellenleiter mit dem Kühlmittelkreislauf verbunden ist und ein Kühlmittel durch einen, von dem Mantel des Lichtwellenleiters umschlossen Hohlraum geführt ist.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Ladesystem zum Laden eines Elektrofahrzeugs, wobei das Ladesystem ein leitendes Kabel und ein Kühlsystem aufweist und der Lichtwellenleiter derart entlang des leitenden Kabels geführt wird, dass der Temperaturverlauf entlang des Lichtwellenleiters den Temperaturverlauf entlang des leitenden Kabels wiedergibt. Bei dem Kühlsystem handelt es sich um eine Ausführungsform des weiter oben beschriebenen erfindungsgemäßen Kühlsystems. Die Temperaturmessung erfolgt dabei vorzugsweise über die gesamte Länge des leitenden Kabels. Vorzugsweise sind sowohl das leitende Kabel (oder eine Mehrzahl von leitenden Kabeln), als auch der Lichtwellenleiter in ein Ladekabel eingebettet. Denkbar ist auch, dass die Lichtwellenleiter zumindest einen Teil des elektrisch isolierenden Mantels des leitenden Kabels bilden. Vorzugsweise ist das Ladekabel an eine Ladestation angeschlossen und die Lichtquelle, die Detektionseinheit und die Auswertungseinheit sind in der Ladestation angeordnet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ladesystems umwindet der Lichtwellenleiter das leitende Kabel helixförmig. Auf diese Weise lässt sich die gesamte Umfangsfläche des leitenden Kabels gleichmäßig mit dem Lichtwellenleiter abdecken und eine umfassende Temperaturbestimmung über die gesamte Fläche realisieren. Gleichzeitig erfolgt eine gleichmäßige Kühlung über die gesamte Umfangsfläche
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ladesystems weist der Temperatursensor mehrere, als Hohlfaser ausgebildete Lichtwellenleiter mit einem hohlzylindrischen Mantel auf und die Lichtwellenleiter sind auf einem virtuellen Kreis angeordnet, der den Lichtwellenleiter konzentrisch umgibt. Auf diese Weise wird die gesamte Umfangsfläche des leitenden Kabels gleichmäßig durch die Lichtwellenleiter abgedeckt und eine Kühlung und Temperaturmessung über die gesamte Fläche erreicht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ladesystems ist der Lichtwellenleiter derart entlang des leitenden Kabels geführt, dass er ausgehend von einem Ende des leitenden Kabels in eine erste Richtung bis zu einem Umlenkpunkt verläuft und ausgehend von dem Umlenkpunkt in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung bis zum dem Ende des leitenden Kabels verläuft. Anders ausgedrückt hat der Lichtwellenleiter die Form einer U-förmigen Schleife, bei der ein erster Abschnitt des Lichtwellenleiters von einem Ende des Kabels zum Umlenkpunkt des Lichtwellenleiters führt, während ein zweiter Abschnitt des Lichtwellenleiters zu diesem Ende zurückführt. Beispielsweise verläuft der erste Abschnitt dabei entlang einer ersten Seite des leitenden Kabels, während der zweite Abschnitt entlang einer gegenüberliegenden Seite des leitenden Kabels verläuft. Denkbar ist auch, dass sowohl der erste, als auch der zweite Abschnitt das leitende Kabel helixförmig umwinden. Vorzugsweise erfolgt sowohl die Einkopplung des Lichts, als auch das Einleiten und Ableiten der Kühlflüssigkeit an diesem Ende des Kabels. Besonders bevorzugt sind das leitende Kabel und der Lichtwellenleiter in ein Ladekabel eingebettet und das genannte Ende des Ladekabels ist mit der Ladestation verbunden.
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Bei dem Temperatursensor, dem Kühlsystem und dem Ladesystem können dieselben Vorteile erreicht werden, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben worden sind. In ähnlicher Weise ergeben sich die, in Bezug auf den Temperatursensor beschriebenen Vorteile auch für das, den Temperatursensor aufweisende Kühl- bzw. Ladesystem.
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Bei dem Temperatursensor können zudem auch die im Hinblick auf das Verfahren erörterten vorteilhaften Ausgestaltungen und Merkmale Anwendung finden. Analog ergeben sich aus den, für den Temperatursensor oder das Verfahren diskutierten vorteilhaften Ausgestaltungen und Merkmale entsprechende Ausgestaltungen und Merkmale des Kühl- und des Ladesystems.
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Nachfolgend sollen anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele weitere vorteilhafte Merkmale und Einzelheiten der Erfindung erläutert werden. Hierin zeigt:
- 1 einen Lichtwellenleiter mit einem hohlzylindrischen Mantel in einer schematischen Darstellung;
- 2 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Temperatursensors in einer schematischen Darstellung.
- 3 den Querschnitt eines Ladekabels einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ladesystems in einer schematischen Darstellung.
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In der 1 ist ein Lichtwellenleiter 1 mit einem hohlzylindrischen Mantel 2 abgebildet. Der Mantel 2 ist vorzugsweise aus einem transparenten, insbesondere aus einem lichtleitenden Material und umschließt einen, zentral in der Faser 1 verlaufenden Kanal 5 mit kreisförmigem Querschnitt. Wie schematisch durch die Pfeile 3, 4 angedeutet, wird bei dem Verfahren zur faseroptischen Temperaturmessung ein Lichtsignal 3 in den Mantel 2 eingekoppelt, das sich daraufhin im Mantel 2 fortpflanzt und beim Ausbreiten entlang der Faser 1 vom Material des Mantels 2 teilweise zurückgestreut wird. Der zurückgestreute Anteil 4 des eingekoppelten Lichts 3 wird bei dem Verfahren zu faseroptischen Temperaturbestimmung dazu benutzt, den Temperaturverlauf entlang der Faser 1 ortsaufgelöst zu rekonstruieren..
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In der 2 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Temperatursensors 6 dargestellt. Der Sensor 6 weist neben dem röhrenförmigen Lichtwellenleiter 1 eine Lichtquelle 7, insbesondere einen Laser wie beispielsweise einen Halbleiterlaser auf. Das von der Lichtquelle 7 emittierte Licht 3 wird in den Mantel 2 des Lichtwellenleiters 1 eingekoppelt, wo es, wie zu 1 beschrieben, teilweise zurückgestreut wird. Der zurückgestreute Anteil 4 des Lichts wird von einer Detektionseinheit 8 aufgenommen und gemessen. Die Messdaten werden an eine Auswertungseinheit 9 weitergegeben, in der, ausgehend von den empfangenen Messdaten der Temperaturverlauf entlang der Faser 1 ortsaufgelöst rekonstruiert wird.
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In der 3 ist ein Ladekabel 12 abgebildet, das Teil einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ladesystems bildet. Im Inneren des Ladekabels 12 sind zwei elektrische Leitungen 10, 11 (DC+ und DC-) angeordnet, über die, die von der Ladestation bereitgestellte elektrische Gleichspannung an der Fahrzeugbatterie angelegt wird. Die Leitungen 10, 11 sind jeweils von mehreren Lichtleitern 1 umgeben, die auf einem virtuellen Kreis um die jeweilige Leitung 10, 11 herum angeordnet sind. Die Lichtleiter 1 können dabei beispielsweise in direktem Kontakt mit einer elektrischen Isolierung um die Leitungen 10, 11 stehen um einen guten thermischen Kontakt sicherzustellen. Die Lichtwellenleiter 1 fungieren in dem Ladekabel 12 zum einen als Temperatursensoren, mit denen sich der gesamte Temperaturverlauf entlang der Leitungen 10, 11 ortsaufgelöst bestimmen lässt. Die Lichtwellenleiter übernehmen jedoch darüber hinaus zusätzlich eine Kühlfunktion für die Leitungen 10, 11, die sich durch den, beim Laden des Fahrzeugs fließenden Gleichstrom erwärmen. Für die Kühlung wird durch die inneren Kanäle 5 der als Hohlfasern 1 ausgebildeten Lichtwellenleiter 1 ein Kühlmittel geleitet, das die in den Leitungen 10, 11 erzeugte Ohmsche Wärme aufnimmt und abtransportiert. Auf diese Art und Weise werden die Funktionen der Temperaturmessung und der Kühlung durch die Lichtwellenleiter 1 in vorteilhaft einfacher Weise vereint.
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Der vorstehend beschriebene Lichtwellenleiter wird bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur faseroptischen Temperaturmessung in einem als Hohlfaser ausgebildeten Lichtwellenleiter mit einem hohlzylindrischen Mantel eingesetzt, wobei ein Lichtsignal in den Mantel des Lichtwellenleiters eingekoppelt wird und auf Grundlage eines, von einem Material des Mantels zurückgestreuten Anteils des Lichtsignals ein Temperaturverlauf entlang des Lichtwellenleiters bestimmt wird.
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Der vorstehend beschriebene Lichtwellenleiter ist darüber hinaus Teil einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Temperatursensors, wobei der Temperatursensor einen als Hohlfaser ausgebildeten Lichtwellenleiter mit einem hohlzylindrischen Mantel, eine Lichtquelle, eine optische Detektionseinheit und eine Auswertungseinheit aufweist, wobei die Lichtquelle zur Einkopplung eines Lichtsignals in den Mantel des Lichtwellenleiters konfiguriert ist, die optische Detektionseinheit zur Detektion eines, von einem Material des Mantels zurückgestreuten Anteils des Lichtsignals konfiguriert ist und die Auswertungseinheit zur Bestimmung eines Temperaturverlaufs entlang des Lichtwellenleiters auf Grundlage des zurückgestreuten Anteils des Lichtsignals konfiguriert ist. Eine Ausführungsform dieses Temperatursensors ist vorstehend in 2 abgebildet und in der zugehörigen Figurenbeschreibung beschrieben.
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Der vorstehend beschriebene Lichtwellenleiter ist ebenfalls Teil des erfindungsgemäßen Kühlsystems mit dem erfindungsgemäßen Temperatursensor und Teil des erfindungsgemäßen Ladesystems mit dem erfindungsgemäßen Kühlsystem.
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Das vorstehend beschriebene Ladekabel ist Teil einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ladesystems zum Laden eines Elektrofahrzeugs, wobei das Ladesystem ein leitendes Kabel und ein Kühlsystem aufweist und der Lichtwellenleiter derart entlang des leitenden Kabels geführt wird, dass der Temperaturverlauf entlang des Lichtwellenleiters den Temperaturverlauf entlang des Kabels wiedergibt.
