DE102024105579A1 - Measuring device for a high-voltage system - Google Patents

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Martin Walcher
David Prieling
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AVL Ditest Austria GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung (1) zum Erfassen von elektrischen Messgrößen von zu überprüfenden Komponenten eines Hochvolt-Systems eines elektrifizierten Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs und/oder eines Hybridfahrzeugs, wobei die Messvorrichtung (1) ein Gehäuse (2) auf aufweist. Weiterhin weist die Messvorrichtung (1) zumindest zwei Anschlusseinheiten (3, 4) auf, über welche die zu überprüfenden Komponenten des Hochvolt-Systems an die Messvorrichtung (1) anschließbar sind. Weiterhin sind die Anschlusseinheiten (3, 4) über bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Messvorrichtung zumindest zeitweise stromführende Leitungen (5, 6), welche zumindest teilweise im Gehäuse (2) der Messvorrichtung (1) geführt sind, miteinander elektrisch leitend verbunden. Dabei weist zumindest eine der stromführenden Leitungen (5, 6), welche bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Messvorrichtung (1) zumindest zeitweise stromführend ist, innerhalb des Gehäuses (2) zumindest einen Abschnitt (14) auf, welcher von einer Schirmungsleitung (7) getrennt geführt ist. Das Gehäuse (2) weist eine isoliert ausgeführte Kabeldurchführung (12) auf. In der Kabeldurchführung (12) ist zumindest ein Teil des von der Schirmungsleitung (7) getrennt geführten Abschnitts (14) einer der bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Messvorrichtung (1) zumindest zeitweise stromführenden Leitungen (5, 6) angeordnet. Dabei ist die Kabeldurchführung (12) derart ausgestaltet, dass sie von außerhalb der Messvorrichtung (1) zumindest abschnittsweise vollständig umfassbar ist.The invention relates to a measuring device (1) for detecting electrical measured variables of components to be tested in a high-voltage system of an electrified vehicle, in particular an electric vehicle and/or a hybrid vehicle, wherein the measuring device (1) has a housing (2). Furthermore, the measuring device (1) has at least two connection units (3, 4) via which the components of the high-voltage system to be tested can be connected to the measuring device (1). Furthermore, the connection units (3, 4) are electrically connected to one another via lines (5, 6) which, when the measuring device is used as intended, are at least temporarily current-carrying and which are at least partially guided in the housing (2) of the measuring device (1). At least one of the current-carrying lines (5, 6), which is at least temporarily current-carrying when the measuring device (1) is used as intended, has at least one section (14) within the housing (2) which is guided separately from a shielding line (7). The housing (2) has an insulated cable duct (12). At least part of the section (14) of one of the lines (5, 6) that is at least temporarily live when the measuring device (1) is used as intended is arranged in the cable duct (12). The cable duct (12) is designed in such a way that it can be completely encompassed from outside the measuring device (1), at least in sections.

Description

Die gegenständliche Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Erfassen von elektrischen Messgrößen von zu überprüfenden Komponenten eines Hochvolt-Systems eines elektrifizierten Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs und/oder eines Hybridfahrzeugs, wobei die Messvorrichtung ein Gehäuse aufweist. Weiterhin weist die Messvorrichtung zumindest zwei Anschlusseinheiten auf, über welche die zu überprüfenden Komponenten des Hochvolt-Systems an die Messvorrichtung angeschlossen werden können. Die beiden Anschlusseinheiten sind weiterhin über bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Messvorrichtung zumindest zeitweise stromführende Leitungen und zumindest eine Schirmungsleitung, welche zumindest teilweise im Gehäuse der Messvorrichtung verlaufen, miteinander elektrisch leitend verbunden.The present invention relates to a measuring device for recording electrical measured variables of components to be tested in a high-voltage system of an electrified vehicle, in particular an electric vehicle and/or a hybrid vehicle, wherein the measuring device has a housing. The measuring device also has at least two connection units via which the components of the high-voltage system to be tested can be connected to the measuring device. The two connection units are also electrically connected to one another via lines that are at least temporarily live when the measuring device is used as intended and at least one shielding line that run at least partially in the housing of the measuring device.

Stand der TechnikState of the art

Elektrifizierte Fahrzeuge werden als Alternative zu herkömmlichen Fahrzeugen, welche ausschließlich durch einen Verbrennungsmotor angetrieben werden, immer populärer. Unter einem elektrifizierten Fahrzeug ist vorliegend ein Fahrzeug zu verstehen, welches zumindest teilweise elektrisch betrieben werden kann und dazu einen wiederaufladbaren, elektrischen Speicher ausweist. Elektrifizierte Fahrzeuge umfassen dabei Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge. In einem Elektrofahrzeug wird eine große Batterie oder eine Gruppe von Batterien oder eine andere Energiespeichereinheit zum Speicher von elektrischer Energie verwendet, wobei die gespeicherte, elektrische Energie durch einen Elektromotor zum Antreiben des Elektrofahrzeugs genutzt wird. Ein Hybridfahrzeug ist ein elektrifiziertes Fahrzeug, welches neben einem Elektromotor mit einem wenigstens teilweise dem Antrieb dienenden Verbrennungsmotor versehen ist. Weiters können auch Fahrzeuge mit Brennstoffzellen oder Akkumulatoren zu den elektrifizierten Fahrzeugen gezählt werden.Electrified vehicles are becoming increasingly popular as an alternative to conventional vehicles that are powered exclusively by an internal combustion engine. In this case, an electrified vehicle is a vehicle that can be operated at least partially electrically and has a rechargeable electrical storage device. Electrified vehicles include electric vehicles and hybrid vehicles. In an electric vehicle, a large battery or a group of batteries or another energy storage unit is used to store electrical energy, with the stored electrical energy being used by an electric motor to drive the electric vehicle. A hybrid vehicle is an electrified vehicle that, in addition to an electric motor, is equipped with an internal combustion engine that serves at least partially for propulsion. Furthermore, vehicles with fuel cells or accumulators can also be counted as electrified vehicles.

Elektrifizierte Fahrzeuge verfügen daher üblicherweise über einen leistungsfähigen Energiespeicher zur Speicherung von elektrischer Energie - meist in Form von einer Hochvolt-Batterie, um die elektrische Antriebsmaschine bzw. den elektrischen Antriebsmotor zu betreiben. Diese Hochvolt-Batterie wird auch als Antriebs- oder Traktionsbatterie bezeichnet. Weiterhin verfügen elektrifizierte Fahrzeuge über unterschiedliche Verbrauchersysteme und Komponenten, wie z.B. eine elektrische Antriebsmaschine, Wechselrichter zur Ansteuerung der elektrischen Antriebsmaschine, Spannungswandler (z.B. DC-DC-Wandler), On-Board-Charger (OBC) und weitere Nebenaggregate (z.B. Pumpen, Heizelemente, etc.), welche mit der leistungsfähigen Hochvolt-Batterie elektrisch leitend verbunden sind. Diese Verbrauchersysteme bzw. Komponenten bilden das sogenannte Hochvolt-System bzw. HV-System des Fahrzeugs, welches meist mit einer Betriebsspannung von über 60 V, üblicherweise in einem Bereich von mehreren 100 Volt (z.B. zwischen 200 V bis 1 kV), betrieben wird. Die Komponenten des HV-Systems sind üblicherweise über eine Vielzahl von Hochvolt-Leitungen, welche entsprechende Anschlusseinheiten bzw. -stecker aufweisen, verbunden. Die HV-Leitungen sind dabei für die jeweiligen Ströme und Spannungen im HV-System ausgelegt und nach ISO 6469-3 und ECE-R 100 orange gekennzeichnet (z.B. in Form einer Ummantelung mit einer orange-farbigen Isolierung) sowie sicherheitstechnisch abgesichert. Um beispielsweise Einstreuungen und Abstrahleffekte bei HV-Leitungen zu vermeiden, kommen hauptsächlich geschirmte Leitungen als HV-Leitungen zum Einsatz. D.h., HV-Leitungen weisen neben zumindest einem stromführenden Leiter bzw. zumindest einer Ader ein durch eine Isolierung getrenntes Schirmgeflecht bzw. eine Schirmung und weiterhin eine äußere Isolierung auf. HV-Leitungen für Gleichspannung sind oft nur einadrig ausgeführt - d.h. die Leitung umfasst einen stromführenden Leiter, eine Schirmung sowie entsprechende Isolierungen. Leitungen des HV-Systems, welche permanent mit einem Pluspol der Batterie verbunden sind, werden beispielsweise als Plus-Leitungen und Leitungen des HV-Systems, welche permanent mit einem Minuspol der Batterie verbunden sind, werden Minus-Leitungen bezeichnet. Alternativ können Leitungen für Gleichspannung auch mehradrig ausgeführt sein, wobei eine zweiadrige Leitung neben der Schirmung und Isolierung zwei stromführende Leiter - d.h. Plus- und Minus-Leiter - umfasst.Electrified vehicles therefore usually have a powerful energy storage device for storing electrical energy - usually in the form of a high-voltage battery to operate the electric drive machine or the electric drive motor. This high-voltage battery is also known as a drive or traction battery. Electrified vehicles also have various consumer systems and components, such as an electric drive machine, inverters to control the electric drive machine, voltage converters (e.g. DC-DC converters), on-board chargers (OBC) and other auxiliary units (e.g. pumps, heating elements, etc.), which are electrically connected to the powerful high-voltage battery. These consumer systems or components form the so-called high-voltage system or HV system of the vehicle, which is usually operated with an operating voltage of over 60 V, usually in a range of several 100 volts (e.g. between 200 V and 1 kV). The components of the HV system are usually connected via a large number of high-voltage cables, which have corresponding connection units or plugs. The HV cables are designed for the respective currents and voltages in the HV system and are marked orange in accordance with ISO 6469-3 and ECE-R 100 (e.g. in the form of a sheath with orange-colored insulation) and are safety-protected. In order to avoid interference and radiation effects in HV cables, for example, shielded cables are mainly used as HV cables. This means that HV cables have at least one current-carrying conductor or at least one wire, a braided shield or shielding separated by insulation and also external insulation. HV cables for direct voltage are often only single-core - i.e. the cable includes a current-carrying conductor, a shield and corresponding insulation. For example, HV system cables that are permanently connected to a positive pole of the battery are referred to as positive cables and HV system cables that are permanently connected to a negative pole of the battery are referred to as negative cables. Alternatively, DC voltage cables can also be multi-core, with a two-core cable comprising two current-carrying conductors - i.e. positive and negative conductors - in addition to shielding and insulation.

Um die Funktionalität des elektrifizierten Fahrzeugs und insbesondere die Sicherheit des HV-Systems z.B. während der Fahrzeugentwicklung zu testen oder z.B. im Wartungsfall bei bereits am Markt verfügbaren elektrifizierten Fahrzeugen zu überprüfen, ist es notwendig, verschiedene elektrische Messgrößen, vor allem Spannungen und/oder Strom, im HV-System erfassen und auswerten zu können. Da es weder praktikabel noch sicher und auch teilweise technisch nicht machbar ist, unterschiedliche Messsensoren zum Erfassen der verschiedenen elektrischen Größen beispielsweise mit der Ladebuchse des elektrifizierten Fahrzeugs zu verbinden, werden eigene Messvorrichtungen bzw. Adapter eingesetzt, welche beispielsweise auch als Breakout-Boxen bezeichnet werden. Mit Hilfe dieser Messvorrichtungen können für eine jeweilige Messanwendung notwendige Messgrößen, insbesondere Spannung und/oder Strom, über z.B. Messgeräte und/oder ein Prüfsystem erfasst werden, um z.B. die Funktionalität einzelner Komponenten des HV-Systems, Verbindungen zwischen zwei oder mehreren Komponenten des HV-Systems oder die Funktionalität des HV-Systems zu testen und zu überprüfen. Typische Messanwendungen sind z.B. Feststellen bzw. Messen der Spannungsfreiheit im HV-System, Gleichspannungsmessungen an Komponenten im HV-System bzw. der Batterie, Spannungsmessungen im aktivierten HV-System, Isolationsüberwachung bzw. Überprüfung der Isolierungen von Komponenten und/oder Leitungen im HV-System, Widerstands- und Kapazitätsmessungen, oder Strom- bzw. Leistungsmessung bei aktivem HV-System.In order to test the functionality of the electrified vehicle and in particular the safety of the HV system, for example during vehicle development or, for example, to check the maintenance of electrified vehicles already available on the market, it is necessary to be able to record and evaluate various electrical measured variables, especially voltages and/or currents, in the HV system. Since it is neither practical nor safe and sometimes not technically feasible to connect different measuring sensors to record the various electrical variables, for example to the charging socket of the electrified vehicle, separate measuring devices or adapters are used, which are also referred to as breakout boxes. With the help of these measuring devices, the measured variables required for a particular measuring application, in particular voltage and/or current, can be recorded using measuring devices and/or a test system, for example, in order to test the functionality of individual components of the HV system, connections between two or more components of the HV system or the function of ality of the HV system. Typical measurement applications include determining or measuring the absence of voltage in the HV system, direct voltage measurements on components in the HV system or the battery, voltage measurements in the activated HV system, insulation monitoring or checking the insulation of components and/or cables in the HV system, resistance and capacitance measurements, or current or power measurements with an active HV system.

Dabei dienen die Messvorrichtungen dazu, Messwerte von elektrischen Messgrößen, vor allem von Spannung und/oder Strom, zugänglich zu machen, ohne dass die Verbindungen bzw. Leitungen zwischen den Komponenten des HV-Systems beschädigt werden und ohne, dass es zu einer Gefährdung des Bedienpersonals kommt. Das bedeutet, dass eine Messvorrichtung zum Erfassen der jeweiligen elektrischen Messgrößen, vor allem der Spannung und/oder des Stroms, mit den jeweils zu überprüfenden Komponenten verbunden bzw. in eine bestehende Verbindung im HV-System integriert wird. Dabei kann die Messvorrichtung beispielsweise über passende Anschlussleitungen entweder eine bestehende Verbindung im HV-Systems ersetzen oder zusätzlich zu einer Verbindung im HV-System angebracht werden. Dazu ist es notwendig, dass die Messvorrichtung entsprechend angepasste Anschlussstecker aufweist, um eine elektrisch leitende Verbindung mit den jeweils zu überprüfenden Komponenten des HV-Systems herstellen zu können, da üblicherweise die Anschlüsse (z.B. Anzahl der Kontakte, Form der Kontakte, etc.) der jeweils zu prüfenden Komponente nicht standardisiert bzw. komponentenspezifisch ausgestaltet sind.The measuring devices are used to make measured values of electrical variables, especially voltage and/or current, accessible without damaging the connections or cables between the components of the HV system and without endangering the operating personnel. This means that a measuring device for recording the respective electrical variables, especially voltage and/or current, is connected to the components to be tested or integrated into an existing connection in the HV system. The measuring device can, for example, use suitable connecting cables to either replace an existing connection in the HV system or be installed in addition to a connection in the HV system. For this purpose, it is necessary for the measuring device to have appropriately adapted connection plugs in order to be able to establish an electrically conductive connection with the components of the HV system to be tested, since the connections (e.g. number of contacts, shape of contacts, etc.) of the component to be tested are usually not standardized or designed to be component-specific.

Im einfachsten Fall kann die Messvorrichtung bzw. Breakout-Box beispielsweise nur Anschlüsse aufweisen, an welche beispielsweise ein für die jeweilige Messanwendung und zum Erfassen der jeweiligen elektrischen Messgröße notwendiges, externes Messgerät angeschlossen werden kann. Die DE 20 2019 104 478 U1 zeigt beispielsweise einen Hochvoltprüfadapter zur Überprüfung der Spannungsfreiheit an Kraftfahrzeugen, welche auch ein HV-System aufweisen. Über diesen Hochvoltprüfadapter kann ein externes Messgerät wahlweise mit einer Batterieanschlussleitung oder einer Systemanschlussleitung verbunden werden, um z.B. die Spannungsfreiheit der Batterie oder des HV-Systems des Fahrzeugs feststellen zu können.In the simplest case, the measuring device or breakout box can, for example, only have connections to which an external measuring device required for the respective measuring application and for recording the respective electrical measurement variable can be connected. EN 20 2019 104 478 U1 shows, for example, a high-voltage test adapter for checking that motor vehicles that also have an HV system are free of voltage. This high-voltage test adapter can be used to connect an external measuring device to either a battery connection cable or a system connection cable in order to determine, for example, that the battery or the HV system of the vehicle is free of voltage.

Nicht selten ist aber in die Messvorrichtung bereits ein Messmodul zur Spannungsmessung und/oder Strommessung integriert. Für die Strommessung kann das Messmodul beispielsweise einen Stromsensor (z.B. Messwiderstand, Hallsensor, etc.) aufweisen. Für eine Ausgabe der vom Stromsensor erfassten Messwerte kann beispielsweise ein Signalausgang in der Messvorrichtung oder ein Signalkabel, welches aus der Messvorrichtung geführt ist, vorgesehen sein. Über den Signalausgang bzw. das Signalkabel können dann die Messwerte z.B. einem Prüfsystem zu Verfügung gestellt werden. Da das integrierte Messmodul meist für vorgegebenen Strommessbereich aufweist, muss die Messvorrichtung aufgrund des integrierten Messmodul anwendungsspezifisch ausgewählt werden. Weiterhin muss z.B. auf die Kompatibilität mit dem jeweils für die Messanwendung eingesetzten Messgeräten und/oder Prüfsystem geachtet werden, da eine mit dem Messmodul nicht zusammenpassende Messtechnik zu fehlerhaften Messergebnissen führen kann. Zusätzlich muss die Messvorrichtung nach Anbringung im Fahrzeug bzw. nach Herstellung einer Verbindung mit HV-System und vor Durchführung der Messanwendung meist anwendungsspezifisch kalibriert werden, um fehlerhafte Strommesswerte zu vermeiden.However, it is not uncommon for a measuring module for voltage and/or current measurement to be integrated into the measuring device. For current measurement, the measuring module can, for example, have a current sensor (e.g. measuring resistor, Hall sensor, etc.). For outputting the measured values recorded by the current sensor, a signal output in the measuring device or a signal cable that leads from the measuring device can be provided. The measured values can then be made available to a test system, for example, via the signal output or the signal cable. Since the integrated measuring module usually has a specified current measuring range, the measuring device must be selected for the specific application based on the integrated measuring module. Furthermore, compatibility with the measuring devices and/or test system used for the measuring application must be ensured, for example, since measuring technology that is not compatible with the measuring module can lead to incorrect measurement results. In addition, the measuring device must usually be calibrated for the specific application after it has been installed in the vehicle or after a connection has been established with the HV system and before the measuring application is carried out in order to avoid incorrect current measured values.

Alternativ wäre es möglich, den Strom z.B. zwischen zwei Komponenten des HV-Systems oder auf einer HV-Leitung des HV-Systems außerhalb der Messvorrichtung beispielsweise direkt an der HV-Leitung bzw. an der Anschlussleitung, über welche die Messvorrichtung an das HV-System angebundenen ist, z.B. mit einer Stromzange zu messen. Eine derartige Strommessung ist allerdings nur dann sinnvoll, wenn die Leitung, an welcher z.B. mit der Stromzange gemessen wird, nur einen stromführenden Leiter aufweist bzw. einadrig ausgeführt ist. Üblicherweise sind HV-Leitungen und damit auch die Anschlussleitungen zur Messvorrichtung stark geschirmt. Das hätte zur Folge, dass beispielsweise bei der Strommessung an der Anschlussleitung des Messvorrichtung an das HV-System neben dem Strom im stromführenden Leiter auch ein in der Schirmung auftretender Strom - ein sogenannter Schirmstrom - mitgemessen würde. Die gemessenen Stromwerte wären damit durch den Schirmstrom verfälscht und können damit zu fehlerhaften Test- und/oder Überprüfungsergebnissen führen.Alternatively, it would be possible to measure the current, for example, between two components of the HV system or on an HV line of the HV system outside the measuring device, for example directly on the HV line or on the connecting line via which the measuring device is connected to the HV system, e.g. with a current clamp. However, such a current measurement only makes sense if the line on which the current clamp is being used, for example, has only one current-carrying conductor or is single-core. HV lines and thus also the connecting lines to the measuring device are usually heavily shielded. This would mean that, for example, when measuring the current on the connecting line of the measuring device to the HV system, a current occurring in the shielding - a so-called shielding current - would also be measured in addition to the current in the current-carrying conductor. The measured current values would therefore be distorted by the shielding current and could therefore lead to incorrect test and/or inspection results.

Darstellung der ErfindungDescription of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung zum Erfassen von elektrischen Messgrößen zu prüfender Komponenten eines Hochvolt-Systems eines elektrifizierten Fahrzeugs anzugeben, welche auf einfache und für den Benutzer sichere Weise eine relativ präzise und genaue Messung von Stromwerten ermöglicht, und welche flexibel für Messanwendung im Hochvolt-System einsetzbar ist.The invention is therefore based on the object of specifying a measuring device for detecting electrical measured variables of components to be tested in a high-voltage system of an electrified vehicle, which enables a relatively precise and accurate measurement of current values in a simple and safe manner for the user, and which can be used flexibly for measuring applications in the high-voltage system.

Diese und weitere Aufgaben werden durch ein Messvorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.These and other objects are achieved by a measuring device according to the independent claim. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch eine Messvorrichtung der eingangs angegebenen Art, bei welcher zumindest eine der bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Messvorrichtung zumindest zeitweise stromführenden Leitungen innerhalb des Gehäuses zumindest einen Abschnitt aufweist, welcher von der Schirmungsleitung getrennt geführt und/oder nicht von einer Schirmung umschlossen ist. Weiterhin weist das Gehäuse der Messvorrichtung eine Kabeldurchführung auf, welche isoliert ausgeführt ist, und zumindest ein Teil des von der Schirmungsleitung getrennt geführten Abschnitts einer der bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Messvorrichtung zumindest zeitweise stromführenden Leitungen, über welche die zwei Anschlusseinheiten der Messvorrichtung im Gehäuse der Messvorrichtung elektrisch leitend miteinander verbunden sind, ist in der Kabeldurchführung angeordnet. Dabei ist die Kabeldurchführung derart ausgestaltet, dass sie von außerhalb der Messvorrichtung zumindest abschnittsweise vollständig umfassbar ist.According to the invention, the object is achieved by a measuring device of the type specified at the outset, in which at least one of the lines that are at least temporarily live when the measuring device is used as intended has at least one section within the housing that is separated from the shielding line and/or is not enclosed by a shield. Furthermore, the housing of the measuring device has a cable duct that is designed to be insulated, and at least part of the section that is separated from the shielding line of one of the lines that are at least temporarily live when the measuring device is used as intended, via which the two connection units of the measuring device are electrically connected to one another in the housing of the measuring device, is arranged in the cable duct. The cable duct is designed in such a way that it can be completely encompassed from outside the measuring device, at least in sections.

Vorteilhafterweise ist die Kabeldurchführung zumindest abschnittsweise derart ausgestaltet, dass ein Zangenstrommesser insbesondere ohne zusätzlichen Kabeleingriff anbringbar ist.Advantageously, the cable feedthrough is designed at least in sections such that a clamp current meter can be attached, in particular without additional cable intervention.

Der Hauptaspekt der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass mit der Messvorrichtung auf sehr einfache und für den Benutzer sichere Weise Stromwerte zwischen zwei Komponenten eines Hochvolt- bzw. HV-Systems oder auf HV-Anschlussleitungen gemessen werden können, indem beispielsweise ein Zangenstrommesser an der entsprechend ausgestalteten Kabeldurchführung des Messvorrichtungsgehäuses ohne zusätzlichen Kabeleingriff angebracht wird. Mit anderen Worten umfasst der Zangenstrommesser die Kabeldurchführung zumindest abschnittsweise und misst den Strom in jener stromführenden Leitung, deren ungeschirmter Abschnitt teilweise in der Kabelführung angeordnet ist, ohne dass ein Stromkreis aufgetrennt oder eine direkte Verbindung zur stromführenden Leitung hergestellt werden muss.The main aspect of the proposed solution is that the measuring device can be used to measure current values between two components of a high-voltage or HV system or on HV connecting cables in a very simple and safe manner for the user, for example by attaching a clamp-on ammeter to the appropriately designed cable feedthrough of the measuring device housing without additional cable intervention. In other words, the clamp-on ammeter encompasses the cable feedthrough at least in sections and measures the current in the current-carrying cable whose unshielded section is partially arranged in the cable guide, without having to break a circuit or establish a direct connection to the current-carrying cable.

Die Messvorrichtung bietet weiterhin den Vorteil, dass die Messung der Stromwerte relativ präzise und genau erfolgen kann, da in der Kabeldurchführung, die umfassbar ausgeführt ist und an welcher der Zangenstrommesser auf einfache und sichere Weise anbringbar ist, zumindest ein Teil des getrennt von der Schirmung geführten Abschnitts einer der stromführenden Leitungen angeordnet ist, welche innerhalb des Gehäuses der Messvorrichtung die zwei Anschlusseinheiten zum Anbinden von Komponenten des HV-Systems elektrisch leitend miteinander verbinden. Daher wird bei der Strommessung kein Schirmstrom mitgemessen, sondern es werden nur Messwerte des in jener stromführenden Leitung fließenden Stroms ermittelt, deren ungeschirmter Abschnitt in der Kabeldurchführung angeordnet ist, und damit Messwerte des in jeweiligen Anschlussleitung fließenden Stroms. Damit kann die Messvorrichtung für Messanwendungen eingesetzt werden, bei welchen die Funktionalität von einzelnen oder mehreren Komponenten des HV-Systems oder von HV-Anschlussleitungen getestet und/oder überprüft werden soll.The measuring device also offers the advantage that the current values can be measured relatively precisely and accurately, since at least part of the section of one of the current-carrying lines that is separate from the shielding is arranged in the cable feedthrough, which is designed to be enveloping and to which the clamp current meter can be attached in a simple and safe manner. The section that electrically connects the two connection units for connecting components of the HV system to one another within the housing of the measuring device is arranged in a separate manner. Therefore, no shield current is measured during the current measurement, but only measured values of the current flowing in the current-carrying line whose unshielded section is arranged in the cable feedthrough are determined, and thus measured values of the current flowing in the respective connection line. The measuring device can therefore be used for measuring applications in which the functionality of individual or multiple components of the HV system or of HV connection lines is to be tested and/or checked.

In einer Variante der Erfindung weist das Gehäuse der Messvorrichtung zumindest eine Anschlussbuchse zum Anschließen einer externen Mess- oder Prüfeinheit auf. Auf diese Weise kann die Messvorrichtung für zusätzliche Mess- und Prüfarbeiten erweitert werden.In a variant of the invention, the housing of the measuring device has at least one connection socket for connecting an external measuring or testing unit. In this way, the measuring device can be expanded for additional measuring and testing work.

Es ist auch vorteilhaft, wenn die Kabeldurchführung eine doppelte Isolierung aufweist. Auf diese Weise kann sehr einfach eine höhere Sicherheit für den Benutzer der Messvorrichtung erreicht werden. Beispielsweise kann durch die doppelte Isolierung der Kabeldurchführung eine Schutzklasse II erreicht werden, welche für elektrische Betriebsmittel beispielsweise in der Norm EN 61140 festgelegt ist.It is also advantageous if the cable duct has double insulation. This makes it very easy to achieve greater safety for the user of the measuring device. For example, the double insulation of the cable duct can achieve protection class II, which is specified for electrical equipment in the EN 61140 standard, for example.

Idealerweise kann die am Gehäuse befindliche Kabeldurchführung handgriffartig oder ösenförmig oder schlaufenförmig ausgestaltet sein. Dadurch kann ein Umfassen der Kabeldurchführung erleichtert werden und insbesondere der Zangenstrommesser sehr einfach und sicher an der Kabeldurchführung angebracht werden, ohne dass ein zusätzlicher Kabeleingriff und insbesondere in Kombination mit einer doppelten Isolierung eine spezielle Ausbildung oder Schulung für ein Hantieren mit Hochvolt-Systemen notwendig ist.Ideally, the cable duct on the housing can be designed in the form of a handle, eyelet or loop. This makes it easier to grasp the cable duct and, in particular, the clamp ammeter can be attached to the cable duct very easily and safely without the need for additional cable intervention and, especially in combination with double insulation, special training or education for handling high-voltage systems.

Weiterhin ist es günstig, wenn die Anschlusseinheiten der Messvorrichtung austauschbar ausgestaltet sind. Austauschbar bedeutet im Rahmen der vorliegenden Offenbarung, dass die Anschlusseinheiten von der Messvorrichtung lösbar und wieder mit dieser verbindbar, also nicht mit dieser einstückig ausgeführt sind. Auf diese Weise kann zu Wartungs- oder Anpassungszwecken eine Anschlusseinheit gelöst bzw. ausgetauscht werden. Dadurch ist die Messvorrichtung sehr einfach, rasch und flexibel an unterschiedliche Messanwendungen bzw. an die jeweiligen Anschlüsse der anzuschließenden Komponente des HV-Systems anpassbar, da je nach Messanwendung und/oder anzuschließender Komponente des HV-Systems eine komponentenspezifisch angepasste Anschlusseinheit zur Verfügung gestellt werden kann. Die austauschbaren Anschlusseinheiten können für spezifischen Kabeleinführungen oder das Anbringen spezifischer Gehäusestecker oder -buchsen ausgestaltet sein.Furthermore, it is advantageous if the connection units of the measuring device are designed to be interchangeable. In the context of the present disclosure, interchangeable means that the connection units can be detached from the measuring device and reconnected to it, i.e. are not designed as a single piece with it. In this way, a connection unit can be detached or replaced for maintenance or adjustment purposes. This means that the measuring device can be adapted very easily, quickly and flexibly to different measuring applications or to the respective connections of the component of the HV system to be connected, since a component-specific connection unit can be made available depending on the measuring application and/or component of the HV system to be connected. The interchangeable connection units can be used for specific cables introductions or the attachment of specific housing plugs or sockets.

Idealerweise sind die Anschlusseinheiten jeweils in einen Gehäuseteil des Gehäuses integriert, wobei ein jeweiliger Gehäuseteil dabei vorzugsweise austauschbar ausgestaltet ist. Das bedeutet, dass die Gehäuseteile mit der integrierten Anschlusseinheit für die jeweilige Messeinheit oder Anwendung einfach ausgetauscht werden können, damit die Messvorrichtung für die zu überprüfenden bzw. anzuschließenden Komponenten des HV-Systems die entsprechend angepassten bzw. konfektionierten Anschlüsse (z.B. Anzahl der Kontakte, Form der Kontakte, etc.) oder Kabeleinführungen aufweist. Als austauschbarer Gehäuseteil, in welchen eine Anschlusseinheit integriert ist, kann z.B. ein Seitenteil des Gehäuses vorgesehen sein.Ideally, the connection units are each integrated into a housing part of the housing, with each housing part preferably being designed to be interchangeable. This means that the housing parts with the integrated connection unit can be easily exchanged for the respective measuring unit or application so that the measuring device has the appropriately adapted or prefabricated connections (e.g. number of contacts, shape of contacts, etc.) or cable entries for the components of the HV system to be checked or connected. A side part of the housing, for example, can be provided as an interchangeable housing part in which a connection unit is integrated.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung sieht vor, dass zumindest eine der Anschlusseinheiten als Universalanschlusseinheit ausgeführt ist, welche einen Universalstecker aufweist. Diese kann dann idealerweise an erhöhte Anforderungen bzgl. Steckzyklen, Leitungskontaktierungen, etc. angepasst sein.A practical embodiment of the measuring device according to the invention provides that at least one of the connection units is designed as a universal connection unit which has a universal plug. This can then ideally be adapted to increased requirements with regard to plug-in cycles, line contacts, etc.

Bei einer bevorzugten Fortbildung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung sind die Anschlusseinheiten zum Anschließen einer Signalleitung ausgestaltet, über welche eine der anschließbaren Komponenten des HV-Systems Signale übermittelt. Das Gehäuse weist dann zumindest eine Signal-Anschlussbuchse auf, über welche die Signale, welche die eine der anschließbaren Komponenten des HV-Systems übermittelt, an eine externe Prüfeinheit weiterleitbar sind.In a preferred development of the measuring device according to the invention, the connection units are designed to connect a signal line via which one of the connectable components of the HV system transmits signals. The housing then has at least one signal connection socket via which the signals transmitted by one of the connectable components of the HV system can be forwarded to an external test unit.

Kurzbeschreibung der FigurenShort description of the characters

Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt

  • 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung,
  • 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung, und
  • 3 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung mit zusätzlichen Signalanschlüssen.
The present invention is described below with reference to the 1 to 3 which show exemplary, schematic and non-limiting advantageous embodiments of the invention.
  • 1 an embodiment of the measuring device according to the invention,
  • 2 a further embodiment of the measuring device according to the invention, and
  • 3 a further embodiment of the measuring device according to the invention with additional signal connections.

Ausführung der ErfindungImplementation of the invention

1 zeigt eine erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 zum Erfassen von elektrischen Messgrößen, insbesondere einer Spannung und/oder einem Strom, zu prüfender Komponenten des Hochvolt-Systems bzw. HV-Systems eines elektrifizierten Fahrzeugs beispielsweise während eines Tests im Laufe der Fahrzeugentwicklung oder für eine Überprüfung des HV-Systems im Zuge eines Servicefalls in einer Werkstatt. Die Messvorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf. Weiterhin weist die Messvorrichtung 1 zwei Anschlusseinheiten 3, 4 auf. Über die Anschlusseinheiten 3, 4 kann die Messvorrichtung 1 mit dem HV-System bzw. mit Komponenten des HV-Systems elektrisch leitend verbunden werden. Dazu kann beispielsweise eine erste Anschlusseinheit 3 über eine Anschlussleitung oder einen Gehäusestecker mit einer ersten Komponente des HV-Systems (z.B. Batterie, elektrischer Antrieb, Spannungswandler, DC-DC-Wandler, OBC, Pumpe, Heizelement, etc.) verbunden werden. Eine zweite Anschlusseinheit 4 kann ebenfalls über eine weitere Anschlussleitung oder einen Gehäusestecker mit einer zweiten Komponente des HV-Systems (z.B. Batterie, elektrischer Antrieb, Spannungswandler, DC-DC-Wandler, OBC, Pumpe, Heizelement, etc.) verbunden werden. Die Messvorrichtung 1 kann dabei beispielsweise anstatt einer bestehenden, elektrischen Verbindung zwischen den Komponenten oder zusätzlich zu einer bestehenden, elektrischen Verbindung zwischen den Komponenten für eine jeweilige Messanwendung (z.B. Feststellen von Spannungsfreiheit, Isolationsüberprüfung, etc.) angebracht werden. 1 shows a measuring device 1 according to the invention for recording electrical measured variables, in particular a voltage and/or a current, of components to be tested in the high-voltage system or HV system of an electrified vehicle, for example during a test in the course of vehicle development or for checking the HV system during a service case in a workshop. The measuring device 1 has a housing 2. The measuring device 1 also has two connection units 3, 4. The measuring device 1 can be electrically connected to the HV system or to components of the HV system via the connection units 3, 4. For this purpose, for example, a first connection unit 3 can be connected to a first component of the HV system (e.g. battery, electric drive, voltage converter, DC-DC converter, OBC, pump, heating element, etc.) via a connection cable or a housing plug. A second connection unit 4 can also be connected to a second component of the HV system (e.g. battery, electric drive, voltage converter, DC-DC converter, OBC, pump, heating element, etc.) via another connection cable or a housing plug. The measuring device 1 can be installed, for example, instead of an existing electrical connection between the components or in addition to an existing electrical connection between the components for a respective measuring application (e.g. determining absence of voltage, insulation testing, etc.).

Für eine elektrisch leitende Verbindung der jeweiligen Anschlussleitung bzw. der angeschlossenen Komponente des HV-Systems mit der Messvorrichtung 1 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel jede der beiden Anschlusseinheiten 3, 4 zumindest drei Anschlusskontakte K1, K2, K3, K4, S1, S2 auf. Dabei dienen die Anschlusskontakte K1, K2 der ersten Anschlusseinheit 3 dazu eine Verbindung zu einem Plus- bzw. Minus-Leiter der Anschlussleitung bzw. der angeschlossenen Komponente herzustellen. Der Anschlusskontakt S1 der ersten Anschlusseinheit 3 stellt eine Verbindung zur Schirmung 73 der Anschlussleitung bzw. der angeschlossenen Komponente her. Analog dazu stellen die Anschlusskontakte K3, K4 der zweiten Anschlusseinheit 4 die Verbindung zu einem Plus- bzw. Minus-Leiter der weiteren Anschlussleitung bzw. der weiteren an die Messvorrichtung 1 angeschlossenen Komponente und der Anschlusskontakt S2 die Verbindung zur Schirmung 74 der weiteren Anschlussleitung bzw. der weiteren an die Messvorrichtung 1 angeschlossenen Komponente her. Die Anschlusskontakte S1 und S2 sind über eine Schirmungsleitung 7 miteinander verbunden.In the exemplary embodiment shown, each of the two connection units 3, 4 has at least three connection contacts K1, K2, K3, K4, S1, S2 for an electrically conductive connection of the respective connection cable or the connected component of the HV system to the measuring device 1. The connection contacts K1, K2 of the first connection unit 3 serve to establish a connection to a positive or negative conductor of the connection cable or the connected component. The connection contact S1 of the first connection unit 3 establishes a connection to the shielding 73 of the connection cable or the connected component. Similarly, the connection contacts K3, K4 of the second connection unit 4 establish the connection to a positive or negative conductor of the further connection cable or the further component connected to the measuring device 1, and the connection contact S2 establishes the connection to the shielding 74 of the further connection cable or the further component connected to the measuring device 1. The connection contacts S1 and S2 are connected to one another via a shielding cable 7.

Die Anschlusseinheiten 3, 4 können je nach Messanwendung bzw. passend für die jeweils angeschlossene Komponente des HV-Systems ausgestaltet bzw. konfektioniert sein. Idealerweise weist jede der beiden Anschlusseinheiten 3, 4 zumindest einen oder mehrere Anschlussstecker auf, welche für die jeweilige Komponente bzw. die zugehörige Anschlussleitung passend ausgestaltet sind und die entsprechenden Anschlusskontakte K1, K2, K3, K4, S1, S2 zur Verfügung stellen. Alternativ kann auch an beiden Anschlusseinheiten 3, 4 oder nur an einer der Anschlusseinheiten 3, 4 die zugehörige Anschlussleitung über Kabeleinführungen direkt angeschlossen werden. Eine Verbindung der Anschlussleitung mit den entsprechenden Anschlusskontakten K1, K2, K3, K3, S1, S2 erfolgt dann innerhalb der jeweiligen Anschlusseinheit bzw. der Messvorrichtung 1.The connection units 3, 4 can be designed or assembled depending on the measurement application or to suit the respective connected component of the HV system. Ideally, each of the two connection units 3, 4 has at least one or more connection plugs, which are designed to suit the respective component or the associated connection cable and provide the corresponding connection contacts K1, K2, K3, K4, S1, S2. Alternatively, the associated connection cable can be connected directly to both connection units 3, 4 or just to one of the connection units 3, 4 via cable entries. The connection cable is then connected to the corresponding connection contacts K1, K2, K3, K3, S1, S2 within the respective connection unit or the measuring device 1.

Der bzw. die Anschlussstecker der jeweiligen Anschlusseinheit 3, 4 können dabei an einen Kabeltyp der Anschlussleitung (z.B. geschirmtes einadriges Anschlusskabel für Plus- oder Minus-Leiter, geschirmtes zweiadriges Anschlusskabel, welches sowohl Plus- als auch Minus-Leiter aufweist, etc.), an einen komponentenspezifischen Gehäusestecker der jeweils anzuschließenden Komponente, etc. angepasst sein und die jeweils notwendige Anzahl an Anschlusskontakten K1, K2, K3, K4, S1, S2 für die Leiter, welche bei bestimmungsgemäßer Verwendung zumindest zeitweise stromführend sind, und die Schirmung der Anschlussleitung aufweisen. Weiters können eine entsprechende Anzahl an zusätzlichen Anschlusskontakten P1, P2, P3, P4 und entsprechende Anschlussstecker für eine oder mehrere Signalleitungen bei der Anschlusseinheit 3, 4 vorgesehen sein. In 1 sind einfachheitshalber keine Anschlusskontakte P1, P2, P3, P4 für eine Signalleitung sowie entsprechende, zugehörige Verbindungsleitungen 15 dargestellt.The connector plug(s) of the respective connection unit 3, 4 can be adapted to a cable type of the connection line (e.g. shielded single-core connection cable for positive or negative conductors, shielded two-core connection cable which has both positive and negative conductors, etc.), to a component-specific housing plug of the respective component to be connected, etc. and have the required number of connection contacts K1, K2, K3, K4, S1, S2 for the conductors which are at least temporarily live when used as intended, and the shielding of the connection line. Furthermore, a corresponding number of additional connection contacts P1, P2, P3, P4 and corresponding connector plugs for one or more signal lines can be provided in the connection unit 3, 4. In 1 For the sake of simplicity, no connection contacts P1, P2, P3, P4 for a signal line and corresponding, associated connecting lines 15 are shown.

Um die Messvorrichtung 1 an die jeweils anzuschließenden Komponenten auf einfache und flexible Weise anpassen zu können, sind die Anschlusseinheiten 3, 4 der Messvorrichtung 1 idealerweise austauschbar ausgestaltet. Damit können - je nach Messanwendung und/oder anzuschließender Komponente des HV-Systems - komponentenspezifisch angepasste Anschlusseinheiten 3, 4 in der Messvorrichtung 1 eingesetzt werden. Die komponentenspezifisch angepasste Anschlusseinheiten 3, 4 können dabei die passende Anzahl an Anschlusskontakten K1, K2, K3, K4, S1, S2 für die Leiter, welche bei bestimmungsgemäßer Verwendung zumindest zeitweise stromführend sind, und die Schirmung, die passenden Anzahl an Anschlusskontakten P1, P2, P3, P4 für eine Signalleitung sowie zumindest einen passenden Anschlussstecker mit diesen Anschlusskontakten für die jeweils anzuschließende Komponente und/oder die Anschlussleitung der Komponente zur Verfügung stellen. Dazu können die jeweiligen Anschlusseinheiten 3, 4 beispielsweise jeweils in einen Gehäuseteil, wie z.B. in einen Seitenteil des Gehäuses 2 der Messvorrichtung 1, integriert sein, wobei der Gehäuseteil und damit die jeweils integrierte Anschlusseinheit 3, 4 je nach benötigter Ausgestaltung ausgetauscht werden kann. Die erste Anschlusseinheit 3 kann z.B. in einem ersten Gehäuseteil des Gehäuses 2 der Messvorrichtung 1 integriert sein. Die zweite Anschlusseinheit 4 kann dann beispielsweise in einem weiteren Gehäuseteil des Gehäuses 2 der Messvorrichtung 1 angebracht sein, welcher im dargestellten Ausführungsbeispiel dem ersten Gehäuseteil gegenüberliegt. D.h., die erste Anschlusseinheit 3 ist beispielweise in einen ersten Seitenteil des Gehäuses 2 integriert und die zweite Anschlusseinheit 4 ist in einen zweiten, dem ersten Seitenteil gegenüberliegenden Seitenteil des Gehäuses 2 integriert. Jeder der beiden Gehäuseteile und damit die darin integrierten Anschlusseinheiten 3, 4 können dann unabhängig voneinander entfernt und durch Gehäuseteile mit Anschlusseinheiten 3, 4 ersetzt werden, welche passend für die jeweils anzuschließenden Komponenten des HV-Systems bzw. die zugehörige Anschlussleitung konfiguriert sind. D.h. es kann immer jener austauschbare Gehäuseteil mit jener Anschlusseinheit 3, 4 an der Messvorrichtung 1 angebracht werden, welche die entsprechend passenden Anschlussstecker, die entsprechende Anzahl an Anschlusskontakten K1, K2, K3, K4, S1, S2, etc. aufweist.In order to be able to adapt the measuring device 1 to the respective components to be connected in a simple and flexible manner, the connection units 3, 4 of the measuring device 1 are ideally designed to be interchangeable. This means that - depending on the measuring application and/or the component of the HV system to be connected - component-specific adapted connection units 3, 4 can be used in the measuring device 1. The component-specific adapted connection units 3, 4 can provide the appropriate number of connection contacts K1, K2, K3, K4, S1, S2 for the conductors, which are at least temporarily live when used as intended, and the shielding, the appropriate number of connection contacts P1, P2, P3, P4 for a signal line and at least one suitable connection plug with these connection contacts for the respective component to be connected and/or the connection line of the component. For this purpose, the respective connection units 3, 4 can each be integrated, for example, into a housing part, such as a side part of the housing 2 of the measuring device 1, wherein the housing part and thus the respectively integrated connection unit 3, 4 can be exchanged depending on the required design. The first connection unit 3 can, for example, be integrated into a first housing part of the housing 2 of the measuring device 1. The second connection unit 4 can then, for example, be mounted in a further housing part of the housing 2 of the measuring device 1, which in the exemplary embodiment shown is opposite the first housing part. This means that the first connection unit 3 is, for example, integrated into a first side part of the housing 2 and the second connection unit 4 is integrated into a second side part of the housing 2 opposite the first side part. Each of the two housing parts and thus the connection units 3, 4 integrated therein can then be removed independently of one another and replaced by housing parts with connection units 3, 4 that are configured to suit the respective components of the HV system to be connected or the associated connection cable. This means that the exchangeable housing part with the connection unit 3, 4 that has the appropriate connection plugs, the appropriate number of connection contacts K1, K2, K3, K4, S1, S2, etc. can always be attached to the measuring device 1.

Es kann aber beispielsweise auch zumindest eine der Anschlusseinheiten 3, 4 als Universalanschlusseinheiten mit einem Universalstecker ausgeführt sein. Der Universalstecker stellt eine speziell ausgebildete Anschlusseinheit 3, 4 dar, welche für erhöhte Anforderungen in Bezug auf Steckzyklen (d.h. Anzahl an Steck- und Ziehzyklen), Leitungskontaktierung, etc. beispielsweise für ein Servicekonzept im Bereich der Wartung und Überprüfung von elektrifizierten Fahrzeugen ausgelegt sein kann. Es ist auch möglich, dass beide Anschlusseinheiten 3, 4 als Universalanschlusseinheiten ausgeführt sind.However, at least one of the connection units 3, 4 can also be designed as a universal connection unit with a universal plug. The universal plug represents a specially designed connection unit 3, 4, which can be designed for increased requirements in terms of plug-in cycles (i.e. number of plug-in and unplug-in cycles), line contacting, etc., for example for a service concept in the area of maintenance and inspection of electrified vehicles. It is also possible for both connection units 3, 4 to be designed as universal connection units.

Innerhalb des Gehäuses 2 der Messvorrichtung 1 sind die Anschlusskontakte K1, K2 der ersten Anschlusseinheit 3 über Leitungen 5, 6 mit den Anschlusskontakten K3, K4 der zweiten Anschlusseinheit 4 elektrisch leitend miteinander verbunden. Die Leitungen 5, 6 sind bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Messvorrichtung 1 zumindest zeitweise stromführend. Eine erste Leitung 5 verbindet dabei z.B. einen Plus-Anschlusskontakt K1 (d.h. den Anschlusskontakt K1 für den Plus-Leiter) der ersten Anschlusseinheit 3 mit einem Plus-Anschlusskontakt K3 (d.h. den Anschlusskontakt K1 für den Plus-Leiter) der zweiten Anschlusseinheit 4. Die erste Leitung 5 kann daher auch als Plus-Leitung 5 bezeichnet werden. Eine zweite Leitung 6 verbindet dabei z.B. einen Minus-Anschlusskontakt K2 (d.h. den Anschlusskontakt K2 für den Minus-Leiter) der ersten Anschlusseinheit 3 mit einem Minus-Anschlusskontakt K4 (d.h. den Anschlusskontakt K2 für den Minus-Leiter) der zweiten Anschlusseinheit 4. Die zweite Leitung 6 kann daher auch als Minus-Leitung 6 bezeichnet werden. Beide zumindest zeitweise stromführenden Leitungen 5, 6 sind innerhalb der Anschlusseinheiten 3, 4 noch geschirmt, was in 1 beispielhaft und schematisch durch die Schirmung 73, 74 dargestellt ist. Bei einem Übergang von der jeweiligen Anschlusseinheit 3, 4 zu einem Innenraum der Messvorrichtung 1 bzw. im Innenraum der Messvorrichtung sind die Schirmungen 73, 74 aufgetrennt. Innerhalb der Messvorrichtung 1 wird die in der ersten Anschlusseinheit 3 vorhandene Schirmung 73 über eine Schirmungsleitung 7 mit der in der zweiten Anschlusseinheit 4 vorhandenen Schirmung 74 verbunden.Within the housing 2 of the measuring device 1, the connection contacts K1, K2 of the first connection unit 3 are electrically connected to the connection contacts K3, K4 of the second connection unit 4 via lines 5, 6. The lines 5, 6 are at least temporarily live when the measuring device 1 is used as intended. A first line 5 connects, for example, a positive connection contact K1 (i.e. the connection contact K1 for the positive conductor) of the first connection unit 3 to a positive connection contact K3 (i.e. the connection contact K1 for the positive conductor) of the second connection unit 4. The first line 5 can therefore also be referred to as a positive line 5. A second line 6 connects, for example, a minus connection contact K2 (ie the connection contact K2 for the minus conductor) of the first connection unit 3 with a minus connection contact K4 (ie the connection contact K2 for the minus conductor) of the second connection unit 4. The second line 6 can therefore also be used as a minus line 6. Both at least temporarily current-carrying lines 5, 6 are still shielded within the connection units 3, 4, which in 1 is shown by way of example and schematically by the shielding 73, 74. At a transition from the respective connection unit 3, 4 to an interior of the measuring device 1 or in the interior of the measuring device, the shielding 73, 74 are separated. Within the measuring device 1, the shielding 73 present in the first connection unit 3 is connected via a shielding line 7 to the shielding 74 present in the second connection unit 4.

Innerhalb der Messvorrichtung 1 können noch weitere Verbindungsleitungen 15 vorgesehen sein, durch welche z.B. Anschlusskontakte P1, P2, P3, P4 für eine Signalleitung, welche die Anschlusseinheiten 3, 4 aufweisen, miteinander elektrisch leitend verbunden werden - wie in den 2 und 3 beispielhaft dargestellt.Within the measuring device 1, further connecting lines 15 can be provided, by means of which, for example, connection contacts P1, P2, P3, P4 for a signal line, which the connection units 3, 4 have, are electrically connected to one another - as in the 2 and 3 shown as an example.

Weiterhin weist die Messvorrichtung 1 an einer Außenseite des Gehäuses 2 zumindest eine, im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Anschlussbuchsen 8, 9, 10 auf, an welche über geeignete Kabel eine externe Messeinheit beispielsweise zur Spannungsmessung oder eine Prüfeinheit zur Messwerteerfassung angeschlossen werden kann. Eine erste Anschlussbuchse 8 und eine zweite Anschlussbuchse 9 können jeweils über einen relativ hochohmigen Widerstand 11 (z.B. 220 kOhm) mit der ersten Leitung 5 bzw. mit der zweiten Leitung 6 verbunden sein. Eine dritte Anschlussbuchse 10 ist an die Schirmungsleitung 7 angebunden.Furthermore, the measuring device 1 has at least one connection socket 8, 9, 10 on an outside of the housing 2, in the illustrated embodiment three connection sockets 8, 9, 10, to which an external measuring unit, for example for voltage measurement, or a test unit for measuring measured values can be connected via suitable cables. A first connection socket 8 and a second connection socket 9 can each be connected to the first line 5 or to the second line 6 via a relatively high-resistance resistor 11 (e.g. 220 kOhm). A third connection socket 10 is connected to the shielding line 7.

Weiterhin weist die Messvorrichtung 1 bzw. das Gehäuse 2 der Messvorrichtung 1 eine Kabeldurchführung 12 auf. Diese Kabeldurchführung 12 stellt einen Teil des Gehäuses 2 dar und ist derart ausgestaltet, dass sie von außerhalb der Messvorrichtung 1 zumindest abschnittsweise vollständig umfassbar ist. Insbesondere ist die Kabeldurchführung 12 zumindest abschnittsweise derart ausgestaltet, dass ein Zangenstrommesser bzw. eine Stromzange ohne Kabeleingriff anbringbar ist. Bei der in 1 dargestellten Messvorrichtung 1 weist das Gehäuse 2 beispielsweise an einer Gehäuseseite zwei Vorsprünge 13 auf, welche durch die Kabeldurchführung 12 verbunden sind. Die Kabeldurchführung 12 ähnelt dadurch beispielsweise einem Handgriff. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen der Kabeldurchführung 12, wie z.B. eine Schlaufenform, Ösenform, etc. denkbar - sofern ein vollständiges Umfassen von außerhalb der Messvorrichtung 1 bzw. eine Anbringung eines Zangenstrommessers ohne Kabeleingriff möglich ist. Aus Sicherheitsgründen ist die Kabeldurchführung 12 zumindest einfach isoliert. Um höhere Sicherheit für einen Benutzer zu erreichen (z.B. Schutzklasse II), kann die Kabeldurchführung 12 auch doppelt isoliert ausgeführt sein.Furthermore, the measuring device 1 or the housing 2 of the measuring device 1 has a cable feedthrough 12. This cable feedthrough 12 represents a part of the housing 2 and is designed in such a way that it can be completely encompassed from outside the measuring device 1, at least in sections. In particular, the cable feedthrough 12 is designed in such a way, at least in sections, that a clamp-on ammeter or a current clamp can be attached without cable intervention. In the 1 In the measuring device 1 shown, the housing 2 has, for example, two projections 13 on one side of the housing, which are connected by the cable duct 12. The cable duct 12 therefore resembles a handle, for example. However, other designs of the cable duct 12 are also conceivable, such as a loop shape, eyelet shape, etc. - provided that it can be completely grasped from outside the measuring device 1 or a clamp ammeter can be attached without touching the cable. For safety reasons, the cable duct 12 is at least singly insulated. In order to achieve greater safety for a user (e.g. protection class II), the cable duct 12 can also be doubly insulated.

Da die Schirmungen 73, 74 der beiden bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Messvorrichtung 1 zumindest zeitweise stromführenden Leitungen 5, 6 beim Übergang von der jeweiligen Anschlusseinheit 3, 4 in die Messvorrichtung 1 aufgetrennt werden, weisen die beiden Leitungen 5, 6 im Innenraum der Messvorrichtung 1 bzw. innerhalb des Gehäuses 2 der Messvorrichtung 1 zumindest jeweils einen Abschnitt 14 auf, welcher nicht von einer Schirmung 73, 74 umschlossen bzw. von der Schirmungsleitung 7 getrennt geführt ist. Zumindest ein Teil des ungeschirmten Abschnitts 14 zumindest einer der beiden bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Messvorrichtung 1 zumindest zeitweise stromführenden Leitungen 5, 6 ist in der Kabeldurchführung 12 angeordnet. In 1 ist beispielsweise zumindest ein Teil des Abschnitts 14 der Plus-Leitung 5 in der Kabeldurchführung 12 angeordnet, sodass auf sehr einfache Weise der Wert des in der Plus-Leitung 5 fließend Strom mit einem Zangenstrommesser gemessen werden kann, welcher an der Kabeldurchführung 12 angebracht wird. Der vom Zangenstrommesser ermittelte Messwert des Stroms in der Plus-Leitung 5 wird dabei idealerweise nicht durch einen Schirmstrom verfälscht, da der in der Kabeldurchführung 12 angeordnete Teil des Abschnitts 14 der Plus-Leitung 5 ungeschirmt ist.Since the shields 73, 74 of the two lines 5, 6 that are at least temporarily live when the measuring device 1 is used as intended are separated at the transition from the respective connection unit 3, 4 into the measuring device 1, the two lines 5, 6 in the interior of the measuring device 1 or within the housing 2 of the measuring device 1 each have at least one section 14 that is not enclosed by a shield 73, 74 or is separated from the shielding line 7. At least part of the unshielded section 14 of at least one of the two lines 5, 6 that are at least temporarily live when the measuring device 1 is used as intended is arranged in the cable feedthrough 12. In 1 For example, at least part of the section 14 of the positive line 5 is arranged in the cable duct 12, so that the value of the current flowing in the positive line 5 can be measured very easily with a clamp ammeter, which is attached to the cable duct 12. The measured value of the current in the positive line 5 determined by the clamp ammeter is ideally not distorted by a shield current, since the part of the section 14 of the positive line 5 arranged in the cable duct 12 is unshielded.

In 2 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 1 dargestellt, wobei für Merkmale, die gleich sind wie in 1, die Bezugszeichen aus der 1 beibehalten wurden. Im Gegensatz zur der in 1 dargestellten Variante der Messvorrichtung 1 weist die in 2 dargestellte Messvorrichtung 1 Anschlusseinheiten 3, 4 auf, welche neben den Anschlusskontakten K1, K2, K3, K4 für die bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Messvorrichtung 1 zumindest zeitweisestromführenden Leiter der angeschlossenen Komponente bzw. der Anschlussleitung der HV-Komponente und den Anschlusskontakten S1, S2 für die Schirmung 73, 74 der angeschlossenen Komponente bzw. der Anschlussleitung der HV-Komponente auch Anschlusskontakte P1, P2, P3, P4 für eine Signal- oder Pilotleitung aufweisen. Diese Anschlusskontakte P1, P2, P3, P4 der Anschlusseinheiten 3, 4 sind in der Messvorrichtung 1 bzw. innerhalb des Gehäuses 2 mittels Verbindungsleitungen 15 elektrisch leitend verbunden, damit beispielsweise Signale durch die Messvorrichtung 1 übertragen werden können.In 2 A further embodiment of the measuring device 1 according to the invention is shown, wherein for features which are the same as in 1 , the reference symbols from the 1 In contrast to the one in 1 The variant of the measuring device 1 shown in 2 The measuring device 1 shown has connection units 3, 4 which, in addition to the connection contacts K1, K2, K3, K4 for the conductors of the connected component or the connection cable of the HV component that carry current at least temporarily when the measuring device 1 is used as intended, and the connection contacts S1, S2 for the shielding 73, 74 of the connected component or the connection cable of the HV component, also have connection contacts P1, P2, P3, P4 for a signal or pilot line. These connection contacts P1, P2, P3, P4 of the connection units 3, 4 are electrically connected in the measuring device 1 or within the housing 2 by means of connecting cables 15 so that, for example, signals can be transmitted through the measuring device 1.

Weiterhin ist bei der in 2 dargestellten Ausführungsform der Messvorrichtung 1 nicht die Plus-Leitung 5, sondern die Minus-Leitung 6 mit zumindest einem Teil des von der Schirmung 73, 74 bzw. der Schirmungsleitung 7 getrennten Abschnitts 14 in der Kabeldurchführung 12 angeordnet. Dabei wird dann der Strom in der Minus-Leitung 6 gemessen, wenn an der Kabeldurchführung 12 ein Zangenstrommesser angebracht wird.Furthermore, the 2 illustrated embodiment of the measuring device 1, not the plus line 5, but the minus line 6 with at least part of the section separated from the shielding 73, 74 or the shielding line 7 14 in the cable duct 12. The current in the negative line 6 is then measured when a clamp ammeter is attached to the cable duct 12.

3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Messvorrichtung 1. Bei dieser Variante weisen die Anschlusseinheiten 3, 4 wieder neben den Anschlusskontakten K1, K2, K3, K4 für die stromführenden Leiter der angeschlossenen Komponente bzw. der Anschlussleitung der HV-Komponente und den Anschlusskontakten S1, S2 für die Schirmung der angeschlossenen Komponente bzw. der Anschlussleitung der HV-Komponente auch Kontakte P1, P2, P3, P4 für die Signalleitung auf, welche an die Messvorrichtung 1 angeschlossen werden kann. Die Anschlusskontakte P1, P2, P3, P4 der Anschlusseinheiten 3, 4 sind in der Messvorrichtung 1 über Verbindungsleitungen 15 miteinander verbunden. Allerdings weist nun die Messvorrichtung 1 zusätzlich Signal-Anschlussbuchsen 16 auf, welche an die Verbindungsleitungen 15 und damit an die Signalleitung angebunden sind. Über die Signal-Anschlussbuchsen 16 kann beispielsweise ein Abgriff zur Ermittlung eines Signalpegels (z.B. Spannung, Signalform, etc.) erfolgen. Dazu kann z.B. an die Signal-Anschlussbuchsen 16 ein Prüfsystem über entsprechende Kabel angeschlossen werden, um z.B. das auf der Signalleitung übertragenen Signal zu erfassen und/oder auszuwerten. 3 shows a further embodiment of the measuring device 1. In this variant, the connection units 3, 4 again have, in addition to the connection contacts K1, K2, K3, K4 for the current-carrying conductors of the connected component or the connection cable of the HV component and the connection contacts S1, S2 for the shielding of the connected component or the connection cable of the HV component, also contacts P1, P2, P3, P4 for the signal line, which can be connected to the measuring device 1. The connection contacts P1, P2, P3, P4 of the connection units 3, 4 are connected to one another in the measuring device 1 via connecting lines 15. However, the measuring device 1 now also has signal connection sockets 16, which are connected to the connecting lines 15 and thus to the signal line. The signal connection sockets 16 can be used, for example, to tap into a signal level (e.g. voltage, signal shape, etc.) to determine it. For this purpose, a test system can be connected to the signal connection sockets 16 via appropriate cables, for example in order to record and/or evaluate the signal transmitted on the signal line.

Weiterhin ist in der 3 wieder zumindest ein Teil des ungeschirmten Abschnitts 14 der Plus-Leitung 5 der Messvorrichtung 1in der Kabeldurchführung 12 geführt. D.h. für die Ermittlung der Strommesswerte des durch die Messvorrichtung 1 fließenden Stroms wird bei dieser Ausführungsform wieder die Plus-Leitung 5 herangezogen. Alternativ könnte aber auch bei dieser Ausführungsform der Messvorrichtung 1 die Minus-Leitung 6 mit zumindest einem Teil des von der Schirmung 73, 74 bzw. der Schirmungsleitung 7 getrennten Abschnitts 14 durch die Kabeldurchführung 12 geführt werden, um für die Messung des Stroms in einer der Leitungen 5, 6 genutzt zu werden.Furthermore, in the 3 Again, at least part of the unshielded section 14 of the positive line 5 of the measuring device 1 is guided in the cable duct 12. This means that in this embodiment, the positive line 5 is again used to determine the current measurement values of the current flowing through the measuring device 1. Alternatively, however, in this embodiment of the measuring device 1, the negative line 6 could also be guided through the cable duct 12 with at least part of the section 14 separated from the shielding 73, 74 or the shielding line 7 in order to be used for measuring the current in one of the lines 5, 6.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
MessvorrichtungMeasuring device
22
GehäuseHousing
33
erstes Anschlusseinheitfirst connection unit
44
zweites Anschlusseinheitsecond connection unit
55
erster Leitung bzw. Plus-Leitungfirst line or plus line
66
zweiter Leitung bzw. Minus-Leitungsecond line or minus line
77
SchirmungsleitungShielding cable
73, 7473, 74
SchirmungShielding
8, 9, 108, 9, 10
Anschlussbuchsen für externes Messgerät oder externes PrüfsystemConnection sockets for external measuring device or external test system
1111
WiderstandResistance
1212
KabeldurchführungCable entry
1313
GehäusevorsprungHousing projection
1414
ungeschirmter Abschnitt einer der Leitungenunshielded section of one of the cables
1515
Verbindungsleitung für die SignalleitungConnecting cable for the signal line
1616
Signal-Anschlussbuchsen zum Erfassen der SignalleitungSignal connection sockets for detecting the signal line
K1, K2, K3, K4K1, K2, K3, K4
Anschlusskontakte für stromführende LeiterConnection contacts for current-carrying conductors
S1, S2S1, S2
Anschlusskontakt für die SchirmungConnection contact for shielding
P1, P2, P3, P4P1, P2, P3, P4
Anschlusskontakte für eine SignalleitungConnection contacts for a signal line

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 202019104478 U1 [0006]DE 202019104478 U1 [0006]

Claims (9)

Messvorrichtung (1) zum Erfassen von elektrischen Messgrößen von zu prüfenden Komponenten eines Hochvolt-Systems eines elektrifizierten Fahrzeugs, wobei die Messvorrichtung (1) ein Gehäuse (2) aufweist, wobei die Messvorrichtung (1) weiters zumindest zwei Anschlusseinheiten (3, 4) aufweist, über welche die zu prüfenden Komponenten des Hochvolt-Systems an die Messvorrichtung (1) anschließbar sind und welche mittels zumindest teilweise im Gehäuse (2) der Messvorrichtung (1) verlaufender, bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Messvorrichtung (1) zumindest zeitweise stromführender Leitungen (5, 6) und zumindest einer Schirmungsleitung (7) elektrisch leitend miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Messvorrichtung (1) zumindest zeitweise stromführenden Leitungen (5, 6) innerhalb des Gehäuses (2) zumindest einen Abschnitt (14) aufweist, welcher von der Schirmungsleitung (7) getrennt geführt ist, wobei das Gehäuse (2) eine isolierte Kabeldurchführung (12) aufweist und zumindest ein Teil des von der Schirmungsleitung (7) getrennt geführten Abschnitts (14) einer der bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Messvorrichtung (1) zumindest zeitweise stromführenden Leitungen (5, 6) in der Kabeldurchführung (12) angeordnet ist, und wobei die Kabeldurchführung (12) derart ausgestaltet ist, dass sie von außerhalb der Messvorrichtung (1) zumindest abschnittsweise vollständig umfassbar ist.Measuring device (1) for detecting electrical measured variables of components to be tested of a high-voltage system of an electrified vehicle, wherein the measuring device (1) has a housing (2), wherein the measuring device (1) further has at least two connection units (3, 4) via which the components of the high-voltage system to be tested can be connected to the measuring device (1) and which are electrically connected to one another by means of lines (5, 6) which run at least partially in the housing (2) of the measuring device (1) and which at least temporarily carry current when the measuring device (1) is used as intended, and at least one shielding line (7), characterized in that at least one of the lines (5, 6) which at least temporarily carry current when the measuring device (1) is used as intended has at least one section (14) within the housing (2) which is guided separately from the shielding line (7), wherein the housing (2) has an insulated cable feedthrough (12) and at least part of the A section (14) of one of the lines (5, 6) which is at least temporarily current-carrying when the measuring device (1) is used as intended is arranged in the cable duct (12) as a section (14) which is guided separately from the shielding line (7), and wherein the cable duct (12) is designed such that it can be completely encompassed from outside the measuring device (1), at least in sections. Messvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabeldurchführung (12) zumindest abschnittsweise derart ausgestaltet ist, dass ein Zangenstrommesser anbringbar ist.Measuring device (1) according to Claim 1 , characterized in that the cable feedthrough (12) is designed at least in sections such that a clamp current meter can be attached. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) zumindest eine Anschlussbuchse (8, 9, 10) zum Anschließen einer externen Mess- oder Prüfeinheit aufweist.Measuring device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the housing (2) has at least one connection socket (8, 9, 10) for connecting an external measuring or testing unit. Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabeldurchführung (12) eine doppelte Isolierung aufweist.Measuring device (1) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the cable bushing (12) has double insulation. Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabeldurchführung (12) handgriffartig oder ösenförmig oder schlaufenförmig ausgestaltet ist.Measuring device (1) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the cable feedthrough (12) is designed like a handle or eyelet or loop. Messvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinheiten (3, 4) austauschbar ausgestaltet sind.Measuring device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the connection units (3, 4) are designed to be exchangeable. Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinheiten (3, 4) jeweils in einen Gehäuseteil des Gehäuses (2) integriert sind, wobei vorzugsweise ein jeweiliger Gehäuseteil austauschbar ist.Measuring device (1) according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the connection units (3, 4) are each integrated into a housing part of the housing (2), wherein preferably a respective housing part is exchangeable. Messvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Anschlusseinheiten (3, 4) als Universalanschlusseinheit ausgeführt ist.Measuring device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the connection units (3, 4) is designed as a universal connection unit. Messvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinheiten (3, 4) zum Anschließen einer Signalleitung, über welche eine der anschließbaren Komponenten des Hochvolt-Systems Signale übermittelt, ausgestaltet sind, wobei das Gehäuse (2) zumindest eine Signal-Anschlussbuchse (16) aufweist, über welche die Signale, welche die eine der anschließbaren Komponenten des Hochvolt-Systems übermittelt, an eine externe Prüfeinheit weiterleitbar sind.Measuring device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the connection units (3, 4) are designed to connect a signal line via which one of the connectable components of the high-voltage system transmits signals, wherein the housing (2) has at least one signal connection socket (16) via which the signals transmitted by one of the connectable components of the high-voltage system can be forwarded to an external test unit.
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