WO2023232347A1

WO2023232347A1 - Fehlerstromschutzeinrichtung mit allstromsensitiver erkennung von differenzströmen sowie ladestecker, in-kabel-kontrollbox, ladekabel und ladevorrichtung damit

Info

Publication number: WO2023232347A1
Application number: PCT/EP2023/060477
Authority: WO
Inventors: David Toth
Original assignee: Magnetec Gmbh
Priority date: 2022-05-30
Filing date: 2023-04-21
Publication date: 2023-12-07
Also published as: DE102022113560A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Fehlerstromschutzeinrichtung (1) gemäß Anspruch 1. Die Fehlerstromschutzeinrichtung (1) ist zum Anschluss in einem Versorgungsnetz (2) mit wenigstens zwei Versorgungsleitern (3) ausgeführt und umfasst - eine Schalteinrichtung (4) zum Unterbrechen der wenigstens zwei Versorgungsleiter (3), - einen Sensor (5) zum Erfassen von Differenzströmen in den wenigstens zwei Versorgungsleitern (3), und - eine Ansteuerschaltung (6), die ausgeführt ist, unter Verwendung des Sensors (5) einen Differenzstrom zwischen den wenigstens zwei Versorgungsleitern (3) zu erfassen und beim Erfassen einer Differenzstroms die Schalteinrichtung (4) zur Durchführung eines Schaltvorgangs anzusteuern. Die vorliegende Erfindung offenbart weiterhin einen Ladestecker gemäß Anspruch 11, einen Verbindungsstecker gemäß Anspruch 12, eine In-Kabel-Kontrollbox (19) gemäß Anspruch 13, ein Ladekabel (15) nach einem der Ansprüche 14 bis 16 sowie eine Ladevorrichtung (20) gemäß Anspruch 17.

Description

Fehlerstromschutzeinrichtung mit allstromsensitiver Erkennung von Differenz strömen sowie Ladestecker , In-Kabel -Kontrollbox , Ladekabel und Ladevorrichtung damit

Die vorliegende Erfindung betri f ft eine Fehlerstromschutzeinrichtung zum Anschluss in einem Versorgungsnetz mit wenigstens zwei Versorgungsleitern, mit einer Schalteinrichtung, insbesondere als Trennschalter zum Unterbrechen der wenigstens zwei Versorgungsleiter, einem Sensor zum Erfassen von Di f ferenzströmen in den wenigstens zwei Versorgungsleitern, und einer Ansteuerschaltung, die ausgeführt ist , unter Verwendung des Sensors einen Di f ferenzstrom zwischen den wenigstens zwei Versorgungsleitern zu erfassen und beim Erfas sen einer Di f ferenzstroms die Schalteinrichtung zur Durchführung eines Schaltvorgangs anzusteuern .

Die vorliegende Erfindung betri f ft außerdem einen Ladestecker zum Verbinden von wenigstens zwei Versorgungsleitern mit einem Ladeanschluss , insbesondere zur Verbindung mit einem Ladeanschluss eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs .

Die vorliegende Erfindung betri f ft zusätzlich einen Verbindungsstecker zum Verbinden von wenigstens zwei Versorgungsleitern mit einem Netzanschluss eines Versorgungsnetzes , insbesondere zum Verbinden eines Ladekabels für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug mit dem Netzanschluss des Versorgungsnetzes .

Die vorliegende Erfindung betri f ft zusätzlich eine In-Kabel- Kontrollbox zum Einbringen in eine elektrische Leitung mit wenigstens zwei Versorgungsleitern, insbesondere in ein Ladekabel zum Verbinden eines Ladeanschlusses eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs mit einem Netzanschluss eines Versorgungsnetzes .

Die vorliegende Erfindung betri f ft ebenfalls ein Ladekabel mit einem Ladestecker zur Verbindung mit einem Ladeanschlusses eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs und einem Verbindungsstecker zur Verbindung mit einem Netzanschluss eines Versorgungsnetzes , wobei der Ladestecker und der Verbindungs stecker über eine elektrische Leitung mit wenigstens zwei Versorgungsleitern miteinander verbunden sind .

Die vorliegende Erfindung betri f ft zusätzlich ein Ladekabel mit einem Ladestecker zur Verbindung mit einem Ladeanschluss eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs und einem Verbindungsstecker zur Verbindung mit einem Netzanschluss eines Versorgungsnetzes , wobei der Ladestecker und der Verbindungs stecker über eine elektrische Leitung mit wenigstens zwei Versorgungsleitern miteinander verbunden sind .

Die vorliegende Erfindung betri f ft auch ein Ladekabel mit einem Ladestecker zur Verbindung mit einem Ladeanschlusses eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs und einem Verbindungsstecker zur Verbindung mit einem Netzanschluss eines Versorgungsnetzes , wobei der Ladestecker und der Verbindungs stecker über eine elektrische Leitung mit wenigstens zwei Versorgungsleitern miteinander verbunden sind, und das Ladekabel eine In-Kabel-Kontrol lbox umfasst , die in die elektrische Leitung eingebracht ist .

Die vorliegende Erfindung betri f ft weiterhin eine Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs über wenigstens zwei Versorgungsleiter eines Versorgungsnetzes .

Sensoren zur Bestimmung von Di f ferenzströmen sind in unterschiedlichen Bauformen und für unterschiedliche Applikations fälle bekannt , da Di f ferenzströme eine Gefahr für Personen darstellen und Brände auslösen können .

Di f ferenzströme treten auf , wenn ein elektrisches Versorgungsnetz , insbesondere ein Stromkreis innerhalb eines elektrischen Versorgungsnetzes , einen Defekt aufweist und dadurch innerhalb des elektrischen Versorgungsnetzes ein Fehlerstrom gegen Erde abfließt . Der abfließende Strom kann nicht direkt erfasst werden, weshalb die Versorgungsleiter überwacht werden müssen, um eine Di f ferenz zwischen den Strömen in den Versorgungsleiter zu erfassen . Je nach Art und Aufbau des elektrischen Versorgungsnetzes können Di f ferenzströme Wechselstromkomponenten und/oder Gleichstromkomponenten aufweisen . In der Praxis kommt es dabei insbesondere im Bereich Elektromobilität zu einer zunehmenden Verbreitung von elektrischen Systemen, bei denen AG- und DC- Versorgungsnet ze miteinander gekoppelt sind . So werden beispielsweise Batterien von Elektrofahrzeugen mit Gleichstrom geladen . Insbesondere im häuslichen Bereich wird zum Laden typischerweise Wechselstrom bereitgestellt , der in Gleichstrom gewandelt werden muss . Auch sind Ladestationen verbreitet , an denen Wechselstrom zum Laden bereitgestellt wird . Ein DC- Versorgungsnet z ist also einem AG-Versorgungsnetz nachgeschaltet . Hierdurch kommt den Gleichstromkomponenten von Di f ferenzströmen, auch in AG-Versorgungsnetzen, eine stetig steigende Bedeutung zu . Typischerweise wird insbesondere bei der elektrischen Hausinstallation lediglich ein Fehlerstrom-Schutzschalter ( FI- Schutzschalter ) des Typs A verbaut , der das hausinterne elektrische AC-Versorgungsnet z auf Di f ferenzströme mit Wechselstromkomponenten überwachen kann . FI-Schutzschalter des Typs A sind j edoch nicht geeignet , Gleichstromfehler zu detektieren und eine Abschaltung im Fehlerfall durchzuführen .

Daher ist insbesondere beim nachgeschalteten Betrieb von Ladeinfrastruktur oder dergleichen über ein solches AC- Versorgungsnet z eine allstromsensitive Überwachung von Di f ferenzströmen notwendig, die einen Sensor beinhaltet , dessen ermittelter Messwert beim Überschreiten eines Grenzwertes zum Abschalten der betref fenden Infrastruktur führt .

Für den nachgeschalteten Betrieb von Ladeinfrastruktur oder dergleichen über AG-Versorgungsnetze sind aus diesem Grund FI- Schutzschalter des Typs B bekannt , welche auch Gleichstromkomponenten von Di f ferenzströmen erfassen und überwachen können . FI-Schutzschalter des Typs B sind j edoch besonders kostenintensiv und aus diesem Grund bisher wenig verbreitet .

Eine allstromsensitiver Fehlerstromschutzeinrichtung überwacht mit ihrem Sensor gleichzeitig alle Ströme , die in den Phasen und dem Neutralleiter fließen und detektiert mögliche Gleich- und Wechselstromfehler . Je nach Anwendung kann die Fehlerstromschutzeinrichtung im Fehlerfall selbstständig die Abschaltung des Systems steuern oder das Überschreiten der Schaltschwelle an eine übergeordnete Steuereinheit melden . Da die tolerierbaren Fehlerströme sehr klein sind, ist eine herausragende Messgenauigkeit notwendig . Zudem erfordert die Personensicherheit ein besonders schnelles Detektieren und anschließendes Abschalten des Versorgungsnetzes . Um eine genaue Fehlerstrommessung, z . B . in KFZ-Ladekabeln, Wallboxen (Haushalt ) , Ladesäulen ( öf fentlich) oder im Fahrzeug selbst , gewährleisten zu können, die auch einen Gleichstromfehler zuverlässig erkennt , werden häuf ig Royer Os zillatoren eingesetzt . Bei diesem Konzept wird der Kern in Sättigung getrieben, wodurch sich die Leitphase eines Transistors ändert und der Kern in die andere Richtung gesättigt wird .

Allerdings sind die verfügbaren Anwendungen oftmals sehr groß und kostenintensiv, weshalb eine Erfassung auch von Gleichstromfehlern häufig nicht möglich ist oder separat vorgesehen wird .

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , eine Fehlerstromschutzeinrichtung, einen Ladestecker, eine In-Kabel- Kontrollbox, ein Ladekabel und eine Ladevorrichtung der oben genannten Art bereitzustellen, welche die oben beschriebenen Probleme zumindest teilweise überwinden . Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es , eine Fehlerstromschutzeinrichtung, einen Ladestecker, eine In-Kabel-Kontrollbox, ein Ladekabel und eine Ladevorrichtung der oben genannten Art bereitzustellen, die eine einfachen und sicheren Betrieb eines Versorgungsnetzes mit einem damit verbundenen DC Versorgungsnetz ermöglich, und die insbesondere ein einfaches , ef fi zientes und sicheres Laden von elektrischen Energiespeichern von elektrisch antreibbaren Fahrzeugen ermöglichen .

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Fehlerstromschutzeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Fehlerstromschutzeinrichtung sind in den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen 2 bis 11 beschrieben . Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch eine Fehlerstromschutzeinrichtung zum Anschluss in einem Versorgungsnetz mit wenigstens zwei Versorgungsleitern gelöst , mit einer Schalteinrichtung, insbesondere als Trennschalter zum Unterbrechen der wenigstens zwei Versorgungsleiter, einem Sensor zum Erfassen von Di f ferenzströmen in den wenigstens zwei Versorgungsleitern, und einer Ansteuerschaltung, die ausgeführt ist , unter Verwendung des Sensors einen Di f ferenzstrom zwischen den wenigstens zwei Versorgungsleitern zu erfassen und beim Erfassen einer Di f ferenzstroms die Schalteinrichtung zur Durchführung eines Schaltvorgangs anzusteuern .

Die erfindungsgemäße Fehlerstromschutzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet , dass der Sensor ein magnetfeldempfindliches Bauelement mit einer Durchgangsöf fnung, durch welche die wenigstens zwei Versorgungsleiter geführt sind, und wenigstens eine Anregungsund Sensorwicklung, welche mit einer Mehrzahl Windungen das magnetfeldempfindliche Bauelement umschließen, aufweist , das magnetfeldempfindliche Bauelement aus einem weichmagnetischen Stof f besteht , die Ansteuerschaltung ausgeführt ist zur Ansteuerung des Sensors und zur Erfassung von Wechselstromkomponenten und/oder Gleichstromkomponenten des Di f ferenzstroms in den wenigstens zwei Versorgungsleitern über die wenigstens eine Anregungs- und Sensorwicklung, und die Schalteinrichtung, der Sensor und die Ansteuerschaltung integral ausgeführt .

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird zusätzlich durch einen Ladestecker mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst . Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch einen Ladestecker zum Verbinden von wenigstens zwei Versorgungsleitern mit einem Ladeanschluss , insbesondere zur Verbindung mit einem Ladeanschluss eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs gelöst .

Der erfindungsgemäße Ladestecker ist dadurch gekennzeichnet , dass der Ladestecker eine obige Fehlerstromschutzeinrichtung aufweist .

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird zusätzlich durch einen Verbindungsstecker mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst .

Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch einen Verbindungs stecker zum Verbinden von wenigstens zwei Versorgungsleitern mit einem Netzanschluss eines Versorgungsnetzes , insbesondere zum Verbinden eines Ladekabels für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug mit dem Netzanschluss des Versorgungsnetzes gelöst .

Der erfindungsgemäße Verbindungsstecker ist dadurch gekennzeichnet , dass der Verbindungsstecker eine obige Fehlerstromschutzeinrichtung aufweist .

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird außerdem durch eine In-Kabel-Kontrollbox mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst .

Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch eine In-Kabel-Kontrollbox zum Einbringen in eine elektrische Leitung mit wenigstens zwei Versorgungsleitern, insbesondere in ein Ladekabel zum Verbinden eines Ladeanschlusses eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs mit einem Netzanschluss eines Versorgungsnetzes , gelöst .

Der erfindungsgemäße In-Kabel-Kontrollbox ist dadurch gekennzeichnet , dass die In-Kabel-Kontrollbox eine obige Fehlerstromschutzeinrichtung aufweist .

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ebenfalls durch ein Ladekabel mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst .

Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch ein Ladekabel mit einem Ladestecker zur Verbindung mit einem Ladeanschlusses eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs und einem Verbindungsstecker zur Verbindung mit einem Netzanschluss eines Versorgungsnetzes , wobei der Ladestecker und der Verbindungsstecker über eine elektrische Leitung mit wenigstens zwei Versorgungsleitern miteinander verbunden sind, gelöst .

Das erfindungsgemäße Ladekabel ist dadurch gekennzeichnet , dass der Ladestecker als obiger Ladestecker ausgeführt ist .

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ebenfalls durch ein Ladekabel mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst .

Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch ein Ladekabel mit einem Ladestecker zur Verbindung mit einem Ladeanschlusses eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs und einem Verbindungsstecker zur Verbindung mit einem Netzanschluss eines Versorgungsnetzes , wobei der Ladestecker und der Verbindungs stecker über eine elektrische Leitung mit wenigstens zwei Versorgungsleitern miteinander verbunden sind, gelöst .

Das erfindungsgemäße Ladekabel ist dadurch gekennzeichnet , dass der Verbindungsstecker als obiger Ladestecker ausgeführt ist .

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird weiterhin durch ein Ladekabel mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst .

Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch ein Ladekabel mit einem Ladestecker zur Verbindung mit einem Ladeanschlusses eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs und einem Verbindungsstecker zur Verbindung mit einem Netzanschluss eines Versorgungsnetzes , wobei der Ladestecker und der Verbindungs stecker über eine elektrische Leitung mit wenigstens zwei Versorgungsleitern miteinander verbunden sind, und das Ladekabel eine In-Kabel-Kontrol lbox umfasst , die in die elektrische Leitung eingebracht ist , gelöst .

Das erfindungsgemäße Ladekabel ist dadurch gekennzeichnet , dass die In-Kabel-Kontrollbox als obige In-Kabel-Kontrol lbox ausgeführt ist .

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch eine Ladevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst . Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch eine Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs über wenigstens zwei Versorgungsleiter eines Versorgungsnetzes gelöst .

Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung ist dadurch gekennzeichnet , dass die Ladevorrichtung eine obige Fehlerstromschutzeinrichtung aufweist .

Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es , eine kompakte Fehlerstromschutzeinrichtung bereitzustellen, die sowohl die Schalteinrichtung, den Sensor und die Ansteuerschaltung vereint , wodurch eine einfache Verwendung der Fehlerstromschutzeinrichtung ermöglicht wird . Dies ermöglicht wiederum eine vereinfachte Integration der Fehlerstromschutzeinrichtung in verschiedene Komponenten wie die hier genannten Ladestecker, In-Kabel-Kon- trollboxen, Ladekabel und Ladevorrichtungen . Durch die Bereitstellung der hier genannten Ladestecker, In-Kabel-Kontrollboxen, Ladekabel und Ladevorrichtungen kann insbesondere eine Verbindung von Versorgungsnetzen von elektrisch antreibbaren Fahrzeugen . Die Bereitstellung der kompakten Fehlerstromschutzeinrichtung basiert auf der Verwendung des magnetfeldempfindlichen Bauelements für den Sensor . Die Versorgungsleiter können durch das magnetfeldempfindliche Bauelement geführt werden, und durch die Ansteuerung über die wenigstens eine Anregungs- und Sensorwicklung kann das magnetfeldempfindliche Bauelement in gewünschte Zustände überführt werden, in denen über die wenigstens eine Anregungs- und Sensorwicklung ein Sensorsignal abgegri f fen werden kann, das eine zuverlässige Bestimmung des Di f ferenzstroms mit Wechselstromkomponenten wie auch Gleichstromkomponenten ermöglicht . Die Ansteuerschaltung kann diese Komponenten des Di f ferenzstroms mit einer hohen Ge- nauigkeit bestimmen und die Schalteinrichtung entsprechend ansteuern, um beim Auftreten eines Di f ferenzstroms die Versorgung durch das Versorgungsnetz zu unterbrechen . Dabei wird in einem nachgeschalteten DC-Versorgungsnet z automatisch auch die Versorgung unterbrochen und ein sicherer Zustand eingenommen . Durch die integrale Bereitstellung der Fehlerstromschutzeinrichtung kann diese besonders kompakt ausgeführt sein .

Die Fehlerstromschutzeinrichtung kann beispielsweise mit einer Leiterplatte ausgeführt sein, auf der die Schalteinrichtung, der Sensor und die Ansteuerschaltung angeordnet sind . Das magnetfeldempfindliche Bauelement ist angeordnet , dass die Versorgungsleiter durch die Durchgangsöf fnung geführt werden können . Auch die Schalteinrichtung kann entsprechend angeordnet und in die Versorgungsleiter eingebracht sein, so dass die Schalteinrichtung einen Stromfluss durch die Versorgungsleiter unterbrechen kann . Die Leiterplatte kann somit einfach und kostengünstig bereitgestellt werden, da sie keinen Teil der Versorgungsleitung darstellt und keine Versorgungsströme tragen muss . Die Leiterplatte kann die Versorgungsleiter kontaktieren, um Energie für ihren Betrieb darüber zu erhalten . Insgesamt ermöglicht diese Ausgestaltung eine einfache Realisierung einer integralen Ausgestaltung der Fehlerstromschutzeinrichtung .

Der Ladestecker ist ein in Bezug auf seine Funktion und Kontakte vordefinierter Ladestecker . In Deutschland sind aktuell beispielsweise Ladestecker wie Typ 1 , Typ 2 , CCS , CHAdeMO und der Supercharger von Tesla verbreitet , ohne dass die Ladestecker auf die genannten Beispiele beschränkt sind . Der Typ-2-Stecker ist auch als Mennekes-Stecker bekannt , während der CCS-Stecker auch als Combo-Stecker bekannt ist . Die Ladestecker haben üblicherweise über das Herstellen der elektri schen Verbindung mit dem elektrisch antreibbaren Fahrzeug keine weitergehende Funktion . Durch die Bereitstellung der Fehlerstromschutzeinrichtung kann eine Integration in den Ladestecker erfolgen, so dass beispielsweise auf eine separate In-Kabel-Kontrollbox, die in die elektrische Leitung mit den Versorgungsleitern eingebracht wird, verzichtet werden kann . Dies erleichtert die Handhabung von Ladekabeln beim Laden von elektrisch antreibbaren Fahrzeugen . Der Ladestecker Teil einer fest installierten Ladeinfrastruktur oder eines mitführbaren Ladekabels , das auf einer Seite den Ladestecker und auf der anderen Seite den Verbindungsstecker zur Verbindung mit dem Netzanschluss des Versorgungsnetzes .

Die In-Kabel-Kontrollbox ( englisch : In-Cable Control Box, kurz ICCB, oder In-Cable-Control-and-Protection-Device , kurz ICCPD) ist einer elektrischen Leitung eines Ladekabels fest integriertes Gerät zur Ladesteuerung von Elektrofahrzeugen, beispielsweise an üblichen Haushaltssteckdosen . Das Gerät übernimmt dabei Sicherheits- und Kommunikations funktionen beim Laden an diesen Haushaltssteckdosen, um diese nicht zu überlasten . Dadurch kann ein Laden entsprechend „Mode 2" nach IEC 61851- 1 erreicht werden . Ohne die In-Kabel-Kontrollbox kann lediglich „Mode 1" erreicht werden .

Das Ladekabel stellt eine Verbindung zwischen dem Ladeanschluss des elektrisch antreibbaren Fahrzeugs und dem Netzanschluss des Versorgungsnetzes her . Der Netzanschluss des Versorgungsnetzes ist beispielsweise eine entsprechende Haushaltssteckdose . Entsprechend ist das Ladekabel auf Seiten des elektrisch antreibbaren Fahrzeugs mit dem Ladestecker und auf Seiten des Netzanschlusses mit einem entsprechenden Verbindungsstecker ausgeführt . Das Ladekabel ist somit autark nutzbar und kann beispielsweise in einem Fahrzeug mitgeführt werden . Durch die Fehlerstromschutzeinrichtung, die entweder in einer In-Kabel- Kontrollbox oder dem Ladestecker angeordnet ist , kann das Ladekabel insgesamt kompakt bereitgestellt werden . Dies erleichtert den Transport des Ladekabels , insbesondere die Mitnahme in dem Fahrzeug selbst . Die Ladevorrichtung ist typischerweise fest installiert . Solche

Ladevorrichtungen sind beispielsweise als Wandladestationen auch unter dem Begri f f „Wallbox" bekannt . Die Ladevorrichtung ermöglicht ein Laden nach „Mode 3" gemäß IEC 61851- 1 . An die Ladevorrichtung ist typischerweise eine elektrische Leitung mit wenigstens zwei Versorgungsleitern fest angeschlossen . An dem freien Ende der elektrischen Leitung ist ein Ladestecker angebracht zum Verbinden mit dem elektrisch antreibbaren Fahrzeug . Da die Fehlerstromschutzeinrichtung bereits in der Ladevorrichtung integriert ist , ist entlang der elektrischen Leitung keine In-Kabel-Kontrollbox erforderlich . Auch ist in dem Ladestecker keine Fehlerstromschutzeinrichtung erforderlich .

Das Versorgungsnetz führt typischerweise eine Versorgung mit Wechselstrom durch . Entsprechende Versorgungen sind beispielsweise im Haushaltsbereich mit zwei Versorgungsleitern möglich . Es wird eine einphasige Versorgung mit einer Phase und einem Neuralleiter bereitgestellt , wobei als Schutzleiter ein zusätzliche Masseleiter parallel zu den Versorgungsleitern geführt werden kann . Alternativ sind Versorgungen mit drei Versorgungsleitern bekannt . Es wird eine dreiphasige Versorgung bereitgestellt , auch als Drehstrom bekannt , die typischerweise einen zusätzlichen Neuralleiter umfasst . Auch hier können weitere Leiter, beispielsweise Schutzleiter als Masseleiter und/oder PE (protected earth) , parallel zu den Versorgungsleitern geführt werden .

Die Schalteinrichtung ist typischerweise als Relais oder auch als Schütz ausgeführt . Die Schalteinrichtung umfasst somit einen mechanischen Schalter und einen elektromechanischen Antrieb, typischerweise mit einer Antriebs spule , zum Betätigen des mechanischen Schalters . Alternativ kann die Schalteinrichtung mit Halbleiterschaltelementen ausgeführt sein, beispielsweise mit Transistoren oder anderen . Der „Sensor" ist eine technische Baugruppe , welche bestimmte physikalische oder chemische Eigenschaften und/oder die stof fliche Beschaf fenheit seiner Umgebung qualitativ oder als „Messgröße" quantitativ erfassen kann . Diese Größen werden mittels physikalischer oder chemischer Ef fekte erfasst und in ein analoges oder digitales elektrisches Signal umgeformt . Ein solches Signal wird auch als „Sensorsignal" bezeichnet . Das Sensorsignal wird hier über die wenigstens eine Anregungs- und Sensorwicklung bereitgestellt . Vorliegend dient der Sensor der Erfassung von elektrischen und/oder magnetischen Feldern .

Vorzugsweise kann das Sensorsignal mittels einer mathematischen Vorschri ft in einen Di f ferenzstrom der von dem Sensor überwachten Versorgungsleiter überführt werden . Vorzugsweise kann diese mathematische Vorschri ft durch eine Kalibrierungskurve des Sensors bestimmt werden .

Unter einem „elektrischen Di f ferenzstrom" wird die vektorielle Summe der Ströme aller elektri schen Leiter verstanden, die durch die Durchgangsöf fnung des magnetfeldempfindlichen Bauelements geführt sind . Der elektrische Di f ferenzstrom kann eine Wechselstromkomponente und/oder eine Gleichstromkomponente aufweisen, die unter Verwendung des Sensors erfasst werden kann . Dadurch kann die Fehlerstromschutzeinrichtung allstromsensitiv ausgeführt werden .

Unter einem „magnetfeldempfindlichen Bauelement" wird ein Bauelement verstanden, welches auf ein Magnetfeld mit der Veränderung zumindest einer Zustandsgröße des Bauelements reagiert . Das magnetfeldempfindliche Bauelement ist aus dem weichmagnetischen Stof f hergestellt und weist magnetische Eigenschaften auf .

Unter einem „weichmagnetischen Stoff" wird ein Stof f verstanden, welcher sich in einem Magnetfeld leicht magnetisieren lässt . Vorzugsweise weist ein weichmagnetischer Stof f eine Koerzitiv- feldstärke von weniger gleich 1 . 000 A/m auf .

Unter der „Koerzitivf eldstärke" wird die magnetische Feldstärke verstanden, die notwendig ist , um ein zuvor bis zur Sättigungsflussdichte aufgeladenes magnetfeldempfindliches Bauelement vollständig zu entmagnetisieren .

Unter einer „Wicklung" wird eine um ein magnetfeldempfindliches Bauelement verlaufende Aufwicklung eines elektrisch leitfähigen Materials verstanden, insbesondere in Form eines Drahtes .

Unter wenigstens einer „Anregungs- und Sensorwicklung" wird eine Wicklung verstanden, die dazu eingerichtet ist , aktiv mittels einer Stromquelle mit einem elektrischen Strom versorgt zu werden . Alternativ kann die wenigstens eine Anregungs- und Sensorwicklung auch mit einer Spannungsquelle verbunden sein . Uber die wenigstens eine Anregungs- und Sensorwicklung wird ein elektromagnetisches Feld in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement erzeugt bzw . beeinflusst .

Vorzugsweise ist die wenigstens eine Anregungs- und Sensorwicklung ausgeführt , ein Sensorsignal bereitzustellen, insbesondere mittelbar durch die Stromaufnahme der wenigstens einen Anregungs- und Sensorwicklung .

Vorzugsweise kann aus der Stromaufnahme der wenigstens einen Anregungs- und Sensorwicklung mittels einer mathematischen Vorschri ft der Di f ferenzstrom des designiert mit dem Sensor überwachten Stromkreises bestimmt werden, vorzugsweise mittels einer mathematischen Vorschri ft , welche aus einer Kalibrierung des Sensors abgeleitet werden kann .

Vorzugsweise wird eine Kalibrierung des Sensors bei j eder Aufnahme des Messbetriebs vor Beginn des eigentlichen Messbetriebs durchgeführt . Dazu kann der Sensor eine weitere Wicklung umfassen, beispielsweise als Kalibrierwicklung .

Unter einer „Durchgangsöf fnung" wird ein freier Querschnitt verstanden, der im Innenbereich des magnetfeldempfindlichen Bauelements ausgebildet ist .

Vorzugsweise ist die Materialstärke des magnetfeldempfindlichen Bauelements weitestgehend konstant oder konstant .

Das magnetfeldempfindliche Bauelement weist im Querschnitt eine Ringform auf . Der Ring kann als Kreisring, als ovaler Ring oder auch mit einem beliebigen anderen Querschnitt ausgeführt sein .

Unter einer „Windung" wird ein Umlauf einer Wicklung um das magnetfeldempfindliche Bauelement verstanden .

Unter einem Versorgungsleiter wird ein „elektrischer Leiter" verstanden, der bewegliche Ladungsträger besitzt und somit zum Transport elektrischer Ladung fähig ist . Vorzugsweise wird unter einem elektrischen Leiter ein Kupfer-Kabel und/oder ein Aluminium-Kabel verstanden . Die Versorgungsleiter tragen insbesondere Lastströme in dem Versorgungsnetz . Die Versorgungsleiter können bei einer einphasigen Versorgung eine Phase und einen Neuralleiter umfassen, bei einem dreiphasigen Netz beispielsweise drei Phasen, ggf . ebenfalls mit einem Neutralleiter . Vorzugsweise sind nur solche Leiter als Versorgungsleiter durch die Durchgangsöf fnung geführt , die im regulären Betrieb einen elektrischen Stromfluss in den überwachten Stromkreis Versorgungsnetz tragen . Dies betri f ft die Phase (n) und ggf . den Neutralleiter . Insbesondere wird vorgeschlagen, dass bei dem hier vorgeschlagenen Sensor keine Schutzleiter durch die Durchgangsöf fnung geführt werden sollen . Unter einem „Grenzstrom" wird ein Di f ferenzstrom verstanden, den ein Sensor mit der Ansteuerschaltung in ausreichender Genauigkeit und Geschwindigkeit erfassen kann, sodass die Schalteinrichtung die wenigstens zwei Versorgungsleiter, die mit dem Sensor überwacht werden, unterbrechen kann, sobald ein Di f ferenzstrom von dem Sensor erfasst wird, der den Grenzstrom erreicht oder überschreitet .

Je kleiner der Grenzstrom und damit unmittelbar auch die Messeignung geringer Di f ferenzströme des Sensors ist und j e schneller dieser sicher erkannt wird, desto geringer ist die Gefahr, welche von einem auftretenden Di f ferenzstrom ausgehen kann .

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die Durchgangsöf fnung des magnetfeldempfindlichen Bauelements im Querschnitt einen Kreis oder eine Ellipse aufweist .

Vorzugsweise weist das magnetfeldempfindliche Bauelement eine Permeabilität auf , sodass beim Erreichen der Sättigung die Magnetisierungskurve j eweils einen möglichst hori zontalen Verlauf aufweist . Je hori zontaler die Kurve im Bereich der Sättigung ist , desto höher ist die erreichbare Messgenauigkeit des Sensors .

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass der Sensor den Di f ferenzstrom nach dem Wirkprinzip einer Förster-Sonde bestimmt .

Vorzugsweise sind die Wicklungen der wenigstens einen Anregungsund Sensorwicklung äquidistant über den gesamten Umlauf des magnetfeldempfindlichen Bauelements verteilt . Beim Bestromen der wenigstens einen Anregungs- und Sensorwicklung durch die Ansteuerschaltung kann sich somit eine möglichst lokal homogene magnetische Flussdichte in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement einstellen . In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Sensor eine Sensorabschirmung mit einem Aufnahmeraum auf , in dem das magnetfeldempfindliche Bauelement mit der wenigstens einen Anregungs- und Sensorwicklung aufgenommen ist .

Unter der „Sensorabschirmung" wird ein Bauelement verstanden, welches dazu eingerichtet ist , elektrische und/oder magnetische Felder von dem magnetfeldempfindlichen Bauelement fernzuhalten und/oder die Umgebung des Sensors von den von dem Sensor ausgehenden elektrischen und/oder magnetischen Feldern zu schützen . Dadurch kann die Empfindlichkeit des Sensors zur Erkennung von Di f ferenzströmen in den wenigstens zwei Versorgungsleitern verbessert werden, da die elektrischen und/oder magnetischen Felder in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement nicht durch äußere Felder, also Felder von außerhalb der Sensorabschirmung, beeinflusst werden . Die elektrischen und/oder magnetischen Felder in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement können sich somit durch die Di f ferenzströme in den Versorgungsleitern bilden, so dass die Ansteuerschaltung in dem resultierenden Sensorsignal das Auftreten von Di f ferenzströmen mit einer hohen Genauigkeit erfassen kann . Unter einem „Aufnahmeraum" wird der Raum verstanden, welcher im Inneren der Abschirmung von der Abschirmung ausgeformt wird und welcher dazu eingerichtet ist , weitere Bauelemente auf zunehmen, insbesondere das magnetfeldempfindliche Bauelement und die wenigstens eine Anregungs- und Sensorwicklung .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Schalteinrichtung eine Schalteinrichtungsabschirmung auf , die eine Abschirmung der Schalteinrichtung bewirkt , insbesondere eine Abschirmung einer Antriebsspule der Schal teinrichtung .

Unter der „Schalteinrichtungsabschirmung" wird ein Bauelement verstanden, welches dazu eingerichtet ist , elektrische und/oder magnetische Felder von der Schalteinrichtung fernzuhalten und/oder die Umgebung der Schalteinrichtung von den von der Schalteinrichtung ausgehenden elektri schen und/oder magneti schen Feldern zu schützen . Dies ist insbesondere vorteilhaft , wenn die Schalteinrichtung einen elektromechanischen Antrieb mit einer Antriebsspule umfasst , da durch eine solchen Antriebsspule leicht elektrische und/oder magnetische Felder erzeugt werden können, die die Felder in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement beeinflussen können . Entsprechend kann durch die Schalteinrichtungsabschirmung die Empfindlichkeit des Sensors zur Erkennung von Di f ferenzströmen in den wenigstens zwei Versorgungsleitern verbessert werden, da die elektrischen und/oder magnetischen Felder in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement unmittelbar bei der Entstehung abgeschirmt werden können . Die elektrischen und/oder magnetischen Felder in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement können sich somit durch die Di f ferenzströme in den Versorgungsleitern bilden, ohne Beeinflussung durch die Schalteinrichtung bzw . durch von dieser erzeugte Felder . Die Schalteinrichtungsabschirmung ist vorzugsweise ausgeführt und angeordnet , dass sie die Schalteinrichtung, insbesondere deren Antriebsspule (n) möglichst unmittelbar umgibt .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Fehlerstromschutzeinrichtung eine Schirmeinrichtung auf , die eine Abschirmung zwischen der Schalteinrichtung und dem Sensor bewirkt , insbesondere eine Abschirmung zwischen einer Antriebsspule der Schalteinrichtung und dem Sensor .

Unter der „Schirmeinrichtung" wird ein Bauelement verstanden, welches dazu eingerichtet ist , elektrische und/oder magnetische Felder zu abzuschirmen . Dies betri f ft insbesondere eine Schirmung von Feldern in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement , so dass sich die elektrischen und/oder magnetischen Felder in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement durch die Di f ferenzströme in den Versorgungsleitern bilden können, ohne Beeinflussung durch andere elektrische und/oder magnetische Felder . Entsprechend kann durch die Schirmeinrichtung die Empfindlichkeit des Sensors zur Erkennung von Di f ferenzströmen in den wenigstens zwei Versorgungsleitern verbessert werden .

Während die Sensorabschirmung unmittelbar an dem Sensor und die Schalteinrichtungsabschirmung unmittelbar an der Schalteinrichtung vorgesehen ist , kann die Schirmeinrichtung ausgebildet sein, um unabhängig davon eine ef fi ziente Schirmung bereitzustellen .

Unter einer „Abschirmung" , d . h . der Sensorabschirmung, der Schalteinrichtungsabschirmung oder der Schirmeinrichtung, wird ein Bauelement verstanden, welches dazu eingerichtet ist , elektrische und/oder magnetische Felder abzuschirmen . Insbesondere ist es Ziel der Abschirmung, eine Beeinflussung des magnetfeldempfindlichen Bauelements durch Felder, die nicht aus einem Di fferenzstrom zwischen den wenigstens zwei Versorgungsleitern, zu vermeiden . Entsprechend kann bei der Fehlerstromschutzeinrichtung die Abschirmung hergestellt werden mit nur der Sensorabschirmung, der Schalteinrichtungsabschirmung oder der Schirmeinrichtung . Alternativ kann die Abschirmung hergestellt werden durch eine Kombination von der Sensorabschirmung und/oder der Schalteinrichtungsabschirmung und/oder der Schirmeinrichtung .

Insgesamt eröf fnet die integrierte Ausgestaltung der Fehlerstromschutzeinrichtung eine ef fi ziente Möglichkeit , um in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement sicherzustellen, dass sich die elektrischen und/oder magnetischen Felder in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement durch die Di f ferenzströme in den Versorgungsleitern bilden können, ohne Beeinflussung durch andere elektrische und/oder magnetische Felder . Dabei kann beispielsweise die Abschirmung insgesamt derart ausgebildet und auf das Design der Fehlerstromschutzeinrichtung angepasst sein, dass eine Überdimensionierung der Abschirmung, also der der Sensorabschirmung, der Schalteinrichtungsabschirmung und/oder der Schirmeinrichtung, vermieden werden kann .

Beispielsweise kann die erforderliche Abschirmung durch eine vorteilhafte Positionierung der Schalteinrichtung, des Sensors und der Ansteuerschaltung beeinflusst werden, insbesondere durch eine vorteilhafte Positionierung der Schalteinrichtung und des Sensors . Durch die integrale Ausgestaltung der Schalteinrichtung, des Sensors und der Ansteuerschaltung kann somit die Anforderung an die Abschirmung angepasst werden . Standardmäßige Abschirmungen sind typischerweise etwas überdimensioniert im Vergleich zu der hier vorgeschlagenen angepassten Abschirmung, weil sie auch unter worst case Bedingungen funktionieren müssen . Somit kann hier Material für Abschirmung eingespart werden, wodurch die Kosten reduziert werden .

Vorzugsweise kann j ede Abschirmung individuell aus einer Legierung bestehen, welche größer gleich 20 Gew . -% Nickel aufweist , bevorzugt größer gleich 30 Gew . -% Nickel und besonderes bevorzugt größer gleich 50 Gew . -% Nickel . Weiterhin bevorzugt kann die j eweilige Abschirmung aus einer Legierung bestehen, welche größer gleich 60 Gew . -% Nickel aufweist , weiterhin bevorzugt größer gleich 70 Gew . -% Nickel und besonderes bevorzugt größer gleich 80 Gew . -% Nickel .

Vorzugsweise kann j ede Abschirmung individuell aus einer Legierung bestehen, welche größer gleich 0 , 5 Gew . -% Molybdän aufweist , bevorzugt größer gleich 1 Gew . -% Molybdän und besonderes bevorzugt größer gleich 3 Gew . -% Molybdän . Weiterhin bevorzugt kann die j eweilige Abschirmung aus einer Legierung bestehen, welche größer gleich 4 Gew.-% Molybdän aufweist, weiterhin bevorzugt größer gleich 5 Gew.-% Molybdän und besonderes bevorzugt größer gleich 5,5 Gew.-% Molybdän.

Vorzugsweise kann jede Abschirmung individuell aus einer Legierung bestehen, welche größer gleich 10 Gew.-% Eisen aufweist, bevorzugt größer gleich 20 Gew.-% Eisen und besonderes bevorzugt größer gleich 30 Gew.-% Eisen. Weiterhin bevorzugt kann die jeweilige Abschirmung aus einer Legierung bestehen, welche größer gleich 40 Gew.-% Eisen aufweist, weiterhin bevorzugt größer gleich 50 Gew.-% Eisen und besonderes bevorzugt größer gleich 55 Gew.-% Eisen.

Die Abschirmung kann in jedem Fall als eine Beschichtung auf einem elektrisch isolierenden Träger ausgeführt sein. Alternativ kann auf der Abschirmung eine Beschichtung aus einem elektrisch nichtleitenden Material aufgebracht sein.

Vorteilhaft kann so eine Isolation der Abschirmung gegenüber elektrisch leitenden Komponenten der Fehlerstromschutzeinrichtung, beispielsweise einer Leiterplatte, erreicht werden, sodass ein Kurzschluss mit der Abschirmung verhindert werden kann.

Vorzugsweise ist die Abschirmung tiefgezogen oder spritzgegos- sen. Hierdurch kann vorteilhaft eine Kosteneinsparung gegenüber einer dickeren Materialstärke der Abschirmung erreicht werden.

Beim designierten Betrieb des Sensors weist das magnetfeldempfindliche Bauelement eine oszillierende magnetische Flussdichte auf. Da auch die Abschirmung aus einem elektrisch gut leitfähigen Material besteht, erfährt sie durch die Änderung der magnetischen Flussdichte des magnetfeldempfindlichen Bauelements eine Induktionswirkung. Diese Induktionswirkung ist unerwünscht, da hierdurch Wirbelstromverluste entstehen. Durch eine Reduktion der Materialdicke der Abschirmung können die beim designierten Betrieb des Sensors entstehenden Wirbelstromverluste reduziert werden .

Außerdem können so der Energiebedarf des Sensors reduziert und die Messgenauigkeit des Sensors erhöht werden .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Fehlerstromschutzeinrichtung eine Ladesteuerungsschaltung, insbesondere einer Ladesteuerung eines Elektrofahrzeugs über die wenigstens zwei Versorgungsleiter des Versorgungsnetzes , wobei die Ladesteuerungsschaltung vorzugsweise mit der Ansteuerschaltung auf einer gemeinsamen Leiterplatte ausgeführt ist . Über die Ladesteuerungsschaltung können also weitere Aufgaben über die Ansteuerung der Schalteinrichtung hinaus in der Fehlerstromschutzeinrichtung realisiert werden . Dadurch kann die Fehlerstromschutzeinrichtung beispiel sweise insgesamt eine Funktion einer In-Kabel-Kontrollbox übernehmen kann . Die Ladesteuerungsschaltung kann ausgeführt sein, bei der Ladesteuerung Sicherheits- und Kommunikations funktionen für das Laden von elektrisch antreibbaren Fahrzeugen beispielsweise an Haushaltssteckdosen durchzuführen, um diese nicht zu überlasten . Die betri f ft beispielsweise eine Begrenzung eines Dauerstroms , der über die Haushaltssteckdosen entnommen werden kann . In Kommunikation mit dem elektrisch antreibbaren Fahrzeug kann die Versorgung angepasst werden, um das Laden ef fi zient und möglichst ohne Schäden an Batterien des elektrisch antreibbaren Fahrzeugs durchzuführen . Dazu können beispielsweise in dem Ladekabel , dem Verbindungsstecker und/oder dem Ladestecker Signalleitungen bereitgestellt werden zur kommunikationstechnischen Verbindung mit dem elektrisch antreibbaren Fahrzeug . Alternativ kann eine drahtlose Kommunikation realisiert sein .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das magnetfeldempfindliche Bauelement aus einem weichmagnetischen Stof f eine hohe Permeabilität auf , die vorzugsweise größer gleich ist als 35 . 000 H/m (Henry pro Meter ) , bevorzugt größer gleich 45 . 000 H/m, besonders bevorzugt größer gleich 60 . 000 H/m, noch weiter bevorzugt größer gleich 100 . 000 H/m und ganz besonders bevorzugt größer gleich 150 . 000 H/m, bei einem mit 50 Hz os zillierenden Magnetfeld .

Unter einer „Permeabilität" des magnetfeldempfindlichen Bauelements wird die Magnetisierung eines Materials in einem äußeren Magnetfeld verstanden . Je höher die Permeabilität des magnetfeldempfindlichen Bauelements ist, desto größer ist das Verhältnis aus magnetischer Flussdichte in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement und magnetischer Feldstärke , welche auf das magnetfeldempfindliche Bauelement einwirkt . So führt das magnetfeldempfindliche Bauelement mit einer hohen Permeabilität dazu, dass auch bei einer geringen magnetischen Feldstärke eine vergleichsweise hohe magnetische Flussdichte in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement vorliegt . Somit erhöht eine hohe Permeabi lität des magnetfeldempfindlichen Bauelements die Sensitivität des Sensors und unterstützt dabei , das s bereits geringe Di f ferenzströme mit dem Sensor detektiert werden können .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das magnetfeldempfindliche Bauelement aus einem weichmagnetischen Stof f eine Koerzitivf eldstärke von kleiner oder gleich 10 A/m, bevorzugt kleiner oder gleich 5 A/m, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 3 A/m, noch weiter bevorzugt kleiner oder gleich 1 A/m, noch weiter bevorzugt kleiner oder gleich 0 , 5 A/m und ganz besonders bevorzugt kleiner oder gleich 0 , 1 A/m bei einem mit 50 Hz os zillierenden Magnetfeld auf .

Durch eine geringe Koerzitivf eldstärke des magnetempfindlichen Bauelements kann, insbesondere bei wechselnden Feldstärken des magnetischen Feldes, eine besonders hohe Messgenauigkeit erreicht werden. Je niedriger die Koerzitivf eldstärke des magnetempfindlichen Bauelements, desto höher die Messgenauigkeit mit dem Sensor.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der weichmagnetische Stoff des magnetfeldempfindlichen Bauelements ein amorphes Metall, insbesondere mit einer nanokristallinen Struktur, wobei das amorphe Metall insbesondere eine Legierung ist, die Eisen, Nickel und Cobalt enthält.

Vorzugsweise besteht das magnetfeldempfindliche Bauelement aus einem nanokristallinen weichmagnetischen Stoff mit einer typischen Korngröße im Bereich von 5 bis 30 nm, bevorzugt aus einem nanokristallinen weichmagnetischen Stoff mit einer typischen Korngröße im Bereich von 7 bis 20 nm, besonders bevorzugt aus einem nanokristallinen weichmagnetischen Stoff mit einer typischen Korngröße im Bereich von 8 bis 15 nm.

Vorzugsweise besteht das magnetfeldempfindliche Bauelement aus einer Legierung, welche größer gleich 70 Gew.-% Eisen aufweist, bevorzugt größer gleich 71,5 Gew.-% Eisen und besonderes bevorzugt größer gleich 73 Gew.-% Eisen. Vorzugsweise besteht das magnetfeldempfindliche Bauelement aus einer Legierung, welche größer gleich 73,5 Gew.-% Eisen aufweist.

Vorzugsweise besteht das magnetfeldempfindliche Bauelement aus einer Legierung, welche Kuper in einem Bereich von 0,75 bis 1,25 Gew.-% aufweist, bevorzugt Kupfer in einem Bereich von 0,85 bis 1,15 Gew.-%, besonders bevorzugt Kupfer in einem Bereich von 0,95 bis 1,05 Gew.-%. Vorzugsweise weist die Legierung des magnetfeldempfindlichen Bauelements Kupfer in einem Anteil von 1 Gew.-% auf. Vorzugsweise besteht das magnetfeldempfindliche Bauelement aus einer Legierung, welche Niob in einem Bereich von 2 bis 4 Gew.- % aufweist, bevorzugt Niob in einem Bereich von 2,5 bis 3,5 Gew.- % , besonders bevorzugt Niob in einem Bereich von 2,8 bis 3,2 Gew.-%. Vorzugsweise weist die Legierung des magnetfeldempfindlichen Bauelements Niob in einem Anteil von 3 Gew.-% auf.

Vorzugsweise besteht das magnetfeldempfindliche Bauelement aus einer Legierung, welche Bor in einem Bereich von 5 bis 9 Gew.-% aufweist, bevorzugt Bor in einem Bereich von 6 bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugt Bor in einem Bereich von 6,5 bis 7,5 Gew.- %. Vorzugsweise weist die Legierung des magnetfeldempfindlichen Bauelements Bor in einem Anteil von 7 Gew.-% auf.

Vorzugsweise besteht das magnetfeldempfindliche Bauelement aus einer Legierung, welche Silicium in einem Bereich von 14 bis 17 Gew.-% aufweist, bevorzugt Silicium in einem Bereich von 15 bis 16 Gew.-%, besonders bevorzugt Silicium in einem Bereich von

15.4 bis 15, 6 Gew.-%. Vorzugsweise weist die Legierung des magnetfeldempfindlichen Bauelements Silicium in einem Anteil von

15.5 Gew. -% auf .

Vorzugsweise ist das magnetfeldempfindliche Bauelement aus einem Band mit einer besonders geringen Banddicke hergestellt, da auf diese Weise gemäß den Maxwell-Gleichungen die Wirbelstromverluste in dem magnetempfindlichen Bauelement niedrig gehalten werden können. Das Band ist vorzugsweise in Umfangsrichtung um die Durchgangsöffnung auf gewickelt . Vorzugsweise weist das magnetfeldempfindliche Bauelement eine Banddicke in einem Bereich zwischen 5 und 50 pm auf. Weiter vorzugsweise liegt die Banddicke des magnetfeldempfindlichen Bauelements in einem Bereich zwischen 7,5 und 40 pm und besonderes bevorzugt in einem Bereich zwischen 10 und 30 pm. Vorzugsweise weist das magnetfeldempfindliche Bauelement eine Höhe zwischen 3 und 7 mm auf , bevorzugt weist das magnetfeldempfindliche Bauelement eine Höhe zwischen 3 , 4 und 6 , 6 mm auf , besonders bevorzugt weist das magnetfeldempfindliche Bauelement eine Höhe zwischen 3 , 8 und 6 , 2 mm auf . Die Höhe des magnetfeldempfindlichen Bauelements entspricht einer Erstreckung des magnetfeldempfindlichen Bauelements von der Durchgangsöf fnung nach außen . Bei einen magnetfeldempfindlichen Bauelement mit einer Kreis förmigen Durchgangsöf fnung entspricht die Höhe des magnetfeldempfindlichen Bauelements der Erstreckung des magnetfeldempfindlichen Bauelements von der Durchgangsöf fnung radial nach außen .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Schalteinrichtung, der Sensor und die Ansteuerschaltung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet .

Durch die Anordnung in dem gemeinsamen Gehäuse kann die Fehlerstromschutzeinrichtung besonders einfach integral bereitgestellt werden . In der Praxis kann dabei die gesamte Fehlerstromschutzeinrichtung beispielsweise in einem Gehäuse der Schalteinrichtung aufgenommen sein . Mit dem Gehäuse kann die Fehlerstromschutzeinrichtung einfach gehandhabt und/oder montiert werden . Außerdem kann das Gehäuse beispielsweise genutzt werden als Basis für die Anbringung der Abschirmung, insbesondere der Schirmeinrichtung .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Fehlerstromschutzeinrichtung wenigstens einen Stromwandler auf , der einen Strom durch einen der Versorgungsleiter erfasst .

Über den wenigstens einen Stromwandler kann ein Strom durch den entsprechenden Versorgungsleiter erfasst werden, um zusätzlich zu dem Di f ferenzstrom auch einen Gesamtstrom auf dem j eweiligen Versorgungsleiter zu erfassen . Bei zwei Versorgungsleitern kann darüber ein Gesamtstrom über das Versorgungsnetz ermittelt werden, beispielsweise um eine gesamte übertragene elektrische Energie zu bestimmen . Bei mehreren Versorgungsleitern sind entsprechend mehr Stromwandler vorzusehen, um die gesamte übertragene elektrische Energie zu bestimmen . Die Information die gesamte übertragene elektrische Energie kann beispielsweise für Abrechnungs zwecke verwendet werden . Der Stromwandler kann ein herkömmlicher Stromwandler sein, beispielsweise mit einem Shunt oder mit einem Stromtrans formator . Durch die Möglichkeit der Bestimmung der gesamten übertragenen elektrischen Energie an den Versorgungsleitern kann die Fehlerstromschutzeinrichtung al s eine funktionale Einheit in besonders einfacher Weise bereitgestellt werden . Eine im Stand der Technik übliche zusätzl iche Führung der Versorgungsleiter über eine Leiterplatte mit entsprechend breiten Leiterbahnen, die in der Lage sind, Ströme über die Versorgungsleiter zu tragen, kann entfallen, so das s die Ansteuerschaltung einfach ausgestaltet sein kann .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Fehlerstromschutzeinrichtung eine Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit einer versorgungsnetzseitigen Gegenstelle , beispielsweise mit einer Ladevorrichtung . Dazu können beispielsweise in dem Ladekabel , dem Verbindungsstecker und/oder dem Ladestecker Signalleitungen bereitgestellt werden zur kommunikationstechnischen Verbindung der Kommunikationsschnittstelle beispielsweise mit der Ladevorrichtung . Alternativ kann die Kommunikationsschnittstelle drahtlos realisiert sein . Die Kommunikationsschnittstelle wird vorzugsweise von der Ansteuerschaltung bereitgestellt . Alternativ oder zusätzlich kann die Kommunikationsschnittstelle von der Ladesteuerungsschaltung bereitgestellt werden . Entsprechend können Informationen über eine DC Spannungsversorgung, eine AG Spannungsversorgung, eine Masse ( GND) , eine Konfiguration der Fehlerstromschutzeinrichtung, insbesondere der Ansteuerschaltung, eine Auswahl einer Auslösecharakteristik für das Erfassen des Di f ferenzstroms und/oder Durchführung eines Schaltvorgangs mit der Schalteinrichtung, einen erfassten Di f ferenzstrom zwischen den wenigstens zwei Versorgungsleitern, eine Wechselstromkomponente und/oder eine Gleichstromkomponente des Di f ferenzstroms , ein Testeingabe und Fehlermeldungen bzw . Fehlerbehandlungen zwischen der Fehlerstromschutzeinrichtung der versorgungsnetzseitigen Gegenstelle ausgetauscht werden . Auch kann bei einer Ausgestaltung der Fehlerstromschutzeinrichtung mit wenigstens einen Stromwandler, der einen Strom durch einen der Versorgungsleiter erfasst , eine übertragene elektrische Energie über die Kommunikationsschnittstelle an die versorgungsnetzseitige Gegenstelle übermittelt werden . Abhängig von der Art der übermittelten Informationen kann die Kommunikation dabei in j eder Richtung, auch bidirektional , erfolgen .

Die vorstehenden Werte für die verschiedenen Zusammensetzungen und Dimensionierungen sollen nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab Überoder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen . Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe der hier vorgeschlagenen verschiedenen Zusammensetzungen und Dimensionierungen liefern .

Weitere Vorteile , Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Aus führungsbeispielen . Dabei zeigen im Einzelnen :

Figur 1 : eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Fehlerstromschutzeinrichtung gemäß einer ersten, bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung;

Figur 2 : eine schematische Darstellung eines Ladesteckers zur Verbindung mit einem Ladeanschlusses eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs mit einer Fehlerstromschutzeinrichtung aus Figur 1 gemäß einer zweiten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 3 : eine schematische Darstellung eines Ladekabels mit eine Ladestecker zur Verbindung mit einem Ladeanschlus ses eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs und einen Verbindungsstecker zur Verbindung mit einem Netzanschluss eines Versorgungsnetzes , die über eine elektrische Leitung miteinander verbunden sind, sowie einer In-Kabel-Kontrollbox, die in die elektri sche Leitung eingebracht ist und eine Fehlerstromschutzeinrichtung aus Figur 1 umfasst , gemäß einer dritten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung;

Figur 4 : eine schematische Darstellung einer Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs mit einem Ladestecker zur Verbindung mit einem Ladeanschlusses eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs , wobei die Ladevorrichtung eine Fehlerstromschut zeinrichtung aus Figur 1 umfasst , gemäß einer vierten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung;

Figur 5 eine schematische Darstellung eines Verbindungssteckers zur Verbindung mit einem Netzanschluss eines Versorgungsnetzes mit einer Fehlerstromschutzeinrichtung aus Figur 1 gemäß einer fünften Aus führungs form der vorliegenden Erfindung; und

Figur 6 : eine schemati sche Darstellung einer erfindungsgemäßen Fehlerstromschutzeinrichtung gemäß einer sechsten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung . In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugs zeichen gleiche Bauteile bzw . gleiche Merkmale , so dass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt , sodass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird . Ferner sind einzelne Merkmale , die in Zusammenhang mit einer Aus führungs form beschrieben wurden, auch separat in anderen Aus führungs formen verwendbar .

Figur 1 zeigt eine Fehlerstromschutzeinrichtung 1 gemäß einer ersten, bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung .

Die Fehlerstromschutzeinrichtung 1 ist in diesem Aus führungsbeispiel ausgeführt zum Anschluss in einem Versorgungsnetz 2 mit zwei Versorgungsleitern 3 . Die zwei Versorgungsleiter 3 sind bei der dargestellten einphasigen Versorgung als Phase und Neuralleiter ausgeführt . Das Versorgungsnetz 2 kann beispielsweise zusätzliche Schutzleiter umfassen, die in den Figuren nicht dargestellt sind, beispielsweise einen zusätzlichen Masseleiter und/oder PE (protected earth) , die parallel zu den Versorgungsleitern 3 geführt sind .

Die Fehlerstromschutzeinrichtung 1 umfasst eine Schalteinrichtung 4 , die hier als Trennschalter zum Unterbrechen der Versorgungsleiter 3 ausgeführt ist . Die Fehlerstromschutzeinrichtung 1 umfasst weiterhin einen Sensor 5 zum Erfassen von Di f ferenzströmen in den Versorgungsleitern 3 . Die Fehlerstromschutzeinrichtung 1 umfasst außerdem eine Ansteuerschaltung 6 , die unter Verwendung des Sensors 5 einen Di f ferenzstrom zwischen den Versorgungsleitern 3 erfasst und beim Erfassen eines Di f ferenzstroms die Schalteinrichtung 4 zur Durchführung eines Schaltvorgangs ansteuert .

Die Schalteinrichtung 4 ist typischerweise als Relais oder auch als Schütz ausgeführt . Die Schalteinrichtung 4 umfasst für j eden der Versorgungsleiter 3 einen mechanischen Schalter 7 , die gemeinsam über einen elektromechanischen Antrieb 8 mit einer nicht expli zit dargestellten Antriebsspule betätigt werden .

Der Sensor 5 umfasst ein magnetfeldempfindliches Bauelement 9 mit einer Durchgangsöf fnung 10 , durch welche die zwei Versorgungsleiter 3 geführt sind . Zusätzliche Masseleiter und/oder PE (protected earth) , die prinzipiell parallel zu den Versorgungsleitern 3 geführt sind, sind j edoch nicht durch die Durchgangsöf fnung 10 geführt . Die Durchgangsöf fnung 10 des magnetfeldempfindlichen Bauelements 9 weist einen kreis förmigen Querschnitt auf . Das magnetfeldempfindliche Bauelement 9 weist im Querschnitt eine Kreisringform auf . Die Materialstärke des magnetfeldempfindlichen Bauelements 9 ist über den gesamten Umfang weitestgehend konstant oder konstant .

Der Sensor 5 umfasst weiterhin wenigstens eine Anregungs- und Sensorwicklung 12 , welche j eweils mit einer Mehrzahl Windungen das magnetfeldempfindliche Bauelement 9 umschließen . Die Wicklungen der wenigstens einen Anregungs- und Sensorwicklung 12 sind in diesem Aus führungsbeispiel äquidistant über den gesamten Umlauf des magnetfeldempfindlichen Bauelements 9 verteilt , wobei die wenigstens eine Anregungs- und Sensorwicklung 12 in Figur 1 beispielhaft nur für einen Teil des magnetfeldempfindlichen Bauelements 9 dargestellt ist .

Das magnetfeldempfindliche Bauelement 9 weist einen weichmagnetischen Stof f mit einer hohen Permeabi lität auf , die bei einem mit 50 Hz os zillierenden Magnetfeld größer gleich 100 . 000 H/m ist . Außerdem weist das magnetfeldempfindliche Bauelement 9 eine geringe Koerzitivf eldstärke auf , die bei einem mit 50 Hz os zillierenden Magnetfeld kleiner oder gleich 1 A/m ist . Alternativ oder zusätzlich weist das magnetfeldempfindliche Bauelement 9 eine magnetische Sättigungs flussdichte von größer gleich 1 , 3 T auf . Auch weist das magnetfeldempfindliche Bauelement 9 eine Permeabilität auf , sodass beim Erreichen der Sättigung die Magnetisierungskurve j eweils einen möglichst hori zontalen Verlauf aufweist .

Der weichmagnetische Stof f des magnetfeldempfindlichen Bauelements 9 ist ein amorphes Metall mit einer nanokristallinen Struktur, wobei das amorphe Metall eine Legierung ist , die Eisen, Nickel und Cobalt enthält .

Das magnetfeldempfindliche Bauelement 9 ist aus einem Band mit einer geringen Banddicke hergestellt . Das Band ist in Umfangsrichtung um die Durchgangsöf fnung 10 aufgewickelt und weist eine Banddicke in einem Bereich zwischen 5 und 50 pm auf . Das Band ist so auf gewickelt , dass das magnetfeldempfindliche Bauelement 9 eine Höhe zwischen 3 und 7 mm aufweist .

Die Ansteuerschaltung 6 ist ausgeführt zur Ansteuerung des Sensors 5 und zur Erfassung von Wechselstromkomponenten und/oder Gleichstromkomponenten des Di f ferenzstroms in den Versorgungsleitern 3 über die wenigstens eine Anregungs- und Sensorwicklung 12 . Die Ansteuerschaltung 6 bestimmt mit dem Sensor 5 den Di fferenzstrom nach dem Wirkprinzip einer Förster-Sonde .

Die wenigstens eine Anregungs- und Sensorwicklung 12 wird somit von der Ansteuerschaltung 6 aktiv mittels einer Stromquelle mit einem elektrischen Strom versorgt , wodurch ein elektromagnetisches Feld in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement 9 erzeugt bzw . beeinflusst wird . Alternativ kann die wenigstens eine Anregungs- und Sensorwicklung 12 auch mit einer Spannungsquelle verbunden sein . In der wenigstens einen Anregungs- und Sensorwicklung 12 wird in Folge einer von dem magnetfeldempfindlichen Bauelement 9 ausgehenden Induktionswirkung ein elektrischer Strom induziert . Dieser induzierte Strom verändert den Gesamtstrom durch die wenigstens eine Anregungs- und Sensorwicklung 12 , wodurch ein Sensorwicklungssignal bereitgestellt wird, das ein Sensorsignal darstellt . Bei einem Di f ferenzstrom zwischen den wenigstens zwei Versorgungsleitern 3 wird der Gesamtstrom verändert . Wenn kein Di f ferenzstrom zwischen den Versorgungsleitern 3 vorliegt , heben sich die induzierten Ströme durch die Versorgungsleiter 3 im Wesentlichen auf und der Gesamtstrom ist unverändert .

Zur Abschirmung des magnetfeldempfindlichen Bauelements 9 mit der wenigstens einen Anregungs- und Sensorwicklung 12 weist der Sensor 5 eine Sensorabschirmung mit einem Aufnahmeraum auf , in dem das magnetfeldempfindliche Bauelement 9 mit der wenigstens einen Anregungs- und Sensorwicklung 12auf genommen ist .

Zusätzlich weist die Schalteinrichtung 4 eine Schalteinrichtungsabschirmung auf , die eine Abschirmung der Schalteinrichtung 4 bewirkt , insbesondere eine Abschirmung einer Antriebsspule der Schalteinrichtung 4 .

Außerdem ist die Fehlerstromschutzeinrichtung 1 insgesamt mit einer Schirmeinrichtung ausgeführt , die eine Abschirmung zwischen der Schalteinrichtung 4 und dem Sensor 5 bewirkt .

Durch die Sensorabschirmung, die Schalteinrichtungsabschirmung und die Schirmeinrichtung, die nicht in Figur 1 dargestellt sind, werden j eweils elektrische und/oder magnetische Felder abgeschirmt , so dass sich in dem magnetfeldempfindlichen Bauelement 9 die elektrischen und/oder magnetischen Felder durch die Di fferenzströme in den Versorgungsleitern 3 bilden ohne Beeinflussung durch äußere elektrische und/oder magnetische Felder . Dabei ist die Abschirmung mit der Sensorabschirmung, der Schalteinrichtungsabschirmung und der Schirmeinrichtung insgesamt derart ausgebildet und auf das Design der Fehlerstromschutzeinrichtung 1 angepasst sein, dass eine Überdimensionierung der Abschirmung vermieden wird . Dies umfasst eine vorteilhafte Positionierung der Schalteinrichtung 4 , des Sensors 5 und der Ansteuerschaltung 6 .

Die Abschirmung kann in j edem Fall als eine Beschichtung auf einem elektrisch isolierenden Träger ausgeführt sein . Alternativ kann auf der Abschirmung eine Beschichtung aus einem elektrisch nichtleitenden Material aufgebracht sein .

Die Schalteinrichtung 4 , der Sensor 5 und die Ansteuerschaltung 6 sind in diesem Aus führungsbeispiel integral ausgeführt und in einem gemeinsamen Gehäuse 13 angeordnet . In einem Aus führungsbeispiel ist das gemeinsame Gehäuse 13 ein Gehäuse 13 der Schalteinrichtung 4 , in dem zusätz lich der Sensor 5 und die Ansteuerschaltung 6 aufgenommen sind .

Figur 2 zeigt einen Ladestecker 14 gemäß einer zweiten Aus führungs form . Der Ladestecker 14 weist eine Fehlerstromschutzeinrichtung 1 auf .

Der Ladestecker 14 dient in diesem Aus führungsbeispiel zum Verbinden der zwei Versorgungsleiter 3 des Versorgungsnetzes 2 mit einem Ladeanschluss eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs . Zusätzlich kann der Ladestecker 14 beispielsweise zusätzliche Schutzleiter verbinden, die parallel zu den Versorgungsleitern 3 in dem Ladestecker 14 geführt sind .

Der Ladestecker 14 ist in diesem Aus führungsbeispiel ein in Bezug auf seine Funktion und Kontakte vordefinierter Ladestecker 14 vom Typ 2 , wie s ich auch in Figur 2 erkennen läs st . Der Typ-2- Ladestecker ist auch als Mennekes-Stecker bekannt . Figur 3 zeigt ein Ladekabel 15 gemäß einer dritten Aus führungsform . Das Ladekabel 15 umfasst ein einen Ladestecker 16 zur Verbindung mit einem Ladeanschlusses eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs . Der Ladestecker 16 ist in diesem Aus führungsbeispiel ohne Fehlerstromschutzeinrichtung 1 ausgeführt . Auch der Ladestecker 16 der dritten Aus führungs form ist ein Ladestecker 16 vom Typ 2 .

Das Ladekabel 15 umfasst weiterhin einen Verbindungsstecker 17 zur Verbindung mit einem Netzanschluss des Versorgungsnetzes 2 mit den zwei Versorgungsleitern 3 .

Der Ladestecker 16 und der Verbindungsstecker 17 sind über eine elektrische Leitung 18 mit zwei Versorgungsleitern 3 miteinander verbunden . In die elektrische Leitung 18 ist eine In-Kabel-Kon- trollbox 19 eingebracht .

Die In-Kabel-Kontrollbox 19 umfasst in diesem Aus führungsbeispiel eine Fehlerstromschutzeinrichtung 1 , wie sie in Figur 1 dargestellt ist . Die Fehlerstromschutzeinrichtung 1 umfasst im Detail zusätzliche Funktionen zur Ladesteuerung des verbundenen elektrisch antreibbaren Fahrzeugs . Entsprechend ist die die Ansteuerschaltung 6 ausgeführt zur Durchführung einer Ladesteuerung über die zwei Versorgungsleiter 3 des Versorgungsnetzes 2 . Die Ansteuerschaltung 6 ist ausgeführt , Sicherheits- und Kommunikations funktionen für das Laden des elektrisch antreibbaren Fahrzeugs beispielsweise an Haushaltssteckdosen durchzuführen . Die betri f ft beispielsweise eine Begrenzung eines Dauerstroms , der über die Haushaltssteckdosen entnommen werden kann . Außerdem ist die Ansteuerschaltung 6 ausgeführt zur Kommunikation mit dem elektrisch antreibbaren Fahrzeug, beispielsweise über die Versorgungsleiter oder zusätzliche , in der elektrischen Leitung 18 ausgebildete Datenleitungen, um das Laden ef fi zient und möglichst ohne Schäden an Batterien des elektrisch antreibbaren Fahrzeugs durchzuführen .

Figur 4 zeigt eine Ladevorrichtung 20 gemäß einer vierten Ausführungs form . Die Ladevorrichtung 20 ist zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs über zwei Versorgungsleiter 3 eines Versorgungsnetzes 2 ausgeführt .

Wie in Figur 4 schematisch dargestellt ist , weist die Ladevorrichtung 20 eine in Figur 1 dargestellte Fehlerstromschutzeinrichtung 1 auf . Die Ladevorrichtung 20 ist als Wandladestation zur Wandmontage ausgeführt . Die Ladevorrichtung 20 umfasst ein Stationsgehäuse 21 . An die Ladevorrichtung 20 ist eine elektrische Leitung 18 fest angeschlossen, wobei die elektrische Leitung 18 in diesem Aus führungsbeispiel zwei Versorgungsleiter 3 aufweist .

An dem freien Ende der elektrischen Leitung ist ein Ladestecker 16 angebracht zum Verbinden mit dem elektrisch antreibbaren Fahrzeug . Auch der Ladestecker 16 der vierten Aus führungs form ist ein Ladestecker 16 vom Typ 2 . Da die Fehlerstromschutzeinrichtung 1 in der Ladevorrichtung 20 integriert ist , ist entlang der elektrischen Leitung 18 keine In-Kabel-Kontrollbox 19 und auch in dem Ladestecker 16 ist keine Fehlerstromschutzeinrichtung 1 vorgesehen .

Figur 5 zeigt einen Verbindungs stecker 22 gemäß einer fünften Aus führungs form . Der Verbindungsstecker 22 weist eine Fehlerstromschutzeinrichtung 1 auf .

Der Verbindungsstecker 22 dient in diesem Aus führungsbeispiel zum Verbinden der zwei Versorgungsleiter 3 mit einem Netzanschluss des Versorgungsnetzes 2 , insbesondere zum Verbinden eines Ladekabels 15 für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug mit dem Netzanschluss des Versorgungsnetzes 2 . Zusätzlich kann der Verbindungsstecker 22 beispielsweise zusätzliche Schutzleiter verbinden, die parallel zu den Versorgungsleitern 3 in dem Verbindungsstecker 22 geführt sind .

Der Verbindungsstecker 22 ist ein in Bezug auf seine Funktion und Kontakte vordefinierter normierter Verbindungsstecker 22 . Verschiedenartige Verbindungsstecker 22 sind als solche bekannt und können verwendet werden .

Figur 6 zeigt eine Fehlerstromschutzeinrichtung 1 gemäß einer sechsten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung .

Die Fehlerstromschutzeinrichtung 1 der sechsten Aus führungs form basiert auf der Fehlerstromschutzeinrichtung 1 der ersten Ausführungs form, so dass in der weiteren Beschreibung im Wesentlichen Unterschiede der Fehlerstromschutzeinrichtung 1 der sechsten Aus führungs form gegenüber der Fehlerstromschutzeinrichtung 1 der ersten Aus führungs form im Detail beschrieben werden . Nicht im Detail erörterte Merkmale entsprechen, soweit erforderlich, denen der Fehlerstromschutzeinrichtung 1 der ersten Aus führungs form .

Auch die Fehlerstromschutzeinrichtung 1 der sechsten Aus führungs form ist ausgeführt zum Anschluss in einem Versorgungsnetz 2 mit zwei Versorgungsleitern 3 . Sie umfasst ebenfalls eine Schalteinrichtung 4 , einen Sensor 5 zum Erfassen von Di f ferenzströmen in den Versorgungs leitern 3 und eine Ansteuerschaltung 6 , die unter Verwendung des Sensors 5 einen Di f ferenzstrom zwischen den Versorgungsleitern 3 erfasst und beim Erfassen eines Di f ferenzstroms die Schalteinrichtung 4 zur Durchführung eines Schaltvorgangs ansteuert .

Auch die Fehlerstromschutzeinrichtung 1 der sechsten Aus führungs form weist eine Abschirmung auf , die wie zuvor beschrieben eine Sensorabschirmung, eine Schalteinrichtungsabschirmung und/oder eine Schirmeinrichtung umfassen kann .

Die Fehlerstromschutzeinrichtung 1 der sechsten Aus führungs form weist gegenüber der Fehlerstromschutzeinrichtung 1 der ersten Aus führungs form zusätzlich einen Stromwandler 23 auf , der einen Strom durch einen der Versorgungsleiter 3 erfasst . Der Stromwandler 23 erfasst einen Strom durch den entsprechenden Versorgungsleiter 3 . Dadurch kann zusätzlich zu dem Di f ferenzstrom durch die beiden Versorgungsleiter 3 ein Gesamtstrom auf dem j eweiligen Versorgungsleiter 3 erfasst werden, aus dem eine gesamte übertragene elektrische Energie bestimmt werden kann . Der Stromwandler 23 ist in diesem Aus führungsbeispiel ein herkömmlicher Stromwandler 23 mit einem Stromtrans formator .

Die Fehlerstromschutzeinrichtung 1 der sechsten Aus führungs form umfasst gegenüber der Fehlerstromschutzeinrichtung 1 der ersten Aus führungs form zusätzlich eine Ladesteuerungsschaltung 24 einer Ladesteuerung eines Elektrofahrzeugs über die zwei Versorgungsleiter 3 des Versorgungsnetzes 2 . In diesem Aus führungsbeispiel ist die Ladesteuerungsschaltung 24 separat zu der Ansteuerschaltung 6 ausgeführt und mit dieser verbunden, insbesondere zur Kommunikation . In einer alternativen Aus führungs form sind die Ladesteuerungsschaltung 24 und die Ansteuerschaltung 6 auf einer gemeinsamen Leiterplatte ausgeführt . Die Ladesteuerungsschaltung 24 realisiert zusätzliche Aufgaben zu den Aufgaben der Ansteuerschaltung 6 . Hierbei handelt es sich in diesem Aus führungsbeispiel um Funktionen, die üblicherweise von einer In-Kabel-Kontrollbox bereitgestellt werden . Entsprechend führt die Ladesteuerungsschaltung 24 bei der Ladesteuerung Sicher- heits- und Kommunikations funktionen für das Laden von elektrisch antreibbaren Fahrzeugen beispielsweise an Haushaltssteckdosen durch, beispielsweise eine Begrenzung eines Dauerstroms , der über die Haushaltssteckdosen entnommen werden kann . In Kommuni- kation mit dem elektrisch antreibbaren Fahrzeug wird die Versorgung angepasst , um das Laden ef fi zient und möglichst ohne Schäden an Batterien des elektrisch antreibbaren Fahrzeugs durchzuführen .

In dieser Aus führungs form ist die Ladesteuerungsschaltung 24 integral mit einer Ansteuerung für den Stromwandler 23 ausgeführt und mit diesem verbunden .

Die Fehlerstromschutzeinrichtung 1 der sechsten Aus führungs form umfasst gegenüber der Fehlerstromschutzeinrichtung 1 der ersten Aus führungs form zusätzlich eine Kommunikationsschnittstelle 25 zur Kommunikation mit einer hier nicht dargestellten versorgungsnetzseitigen Gegenstelle , beispielsweise mit einer Ladevorrichtung 20 . Dazu können beispielsweise in dem Ladekabel 15 , dem Verbindungsstecker 17 , 22 und/oder dem Ladestecker 14 , 16 Signalleitungen bereitgestellt werden zur kommunikationstechni- schen Verbindung der Kommunikationsschnittstelle 25 .

Die Kommunikationsschnittstelle 25 wird in diesem Aus führungsbeispiel von der Ladesteuerungsschaltung 24 bereitgestellt . Die Ladesteuerungsschaltung 24 kommuni ziert bei Bedarf intern mit der Ansteuerschaltung 6 . In einem alternativen Aus führungsbeispiel wird die Kommunikationsschnittstelle 25 von der Ansteuerschaltung 6 bereitgestellt , die bei Bedarf intern mit der Ladesteuerungsschaltung 24 kommuni ziert .

Die Fehlerstromschutzeinrichtung 1 kommuni ziert über die Kommunikationsschnittstelle 25 mit der versorgungsnetzseitigen Gegenstelle und tauscht beispielsweise Informationen über eine DC Spannungsversorgung, eine AG Spannungsversorgung, eine Masse ( GND) , eine Konfiguration der Fehlerstromschutzeinrichtung 1 , insbesondere der Ansteuerschaltung 6 , eine Auswahl einer Auslösecharakteristik für das Erfassen des Di f ferenzstroms und/oder Durchführung eines Schaltvorgangs mit der Schalteinrichtung 4 , einen erfassten Di f ferenzstrom zwischen den Versorgungsleitern 3 , eine Wechselstromkomponente und/oder eine Gleichstromkomponente des Di f ferenzstroms , ein Testeingabe und Fehlermeldungen bzw . Fehlerbehandlungen aus . Außerdem wird eine übertragene elektrische Energie über die Kommunikationsschnittstelle an die versorgungsnetzseitige Gegenstelle übermittelt . Insgesamt können Information von der Fehlerstromschutzeinrichtung 1 an die versorgungsnetzseitige Gegenstelle übertragen werden . Zusätzlich können Information von der versorgungsnetzseitigen Gegenstelle an die Fehlerstromschutzeinrichtung 1 übertragen werden . Weiterhin kann eine Konfiguration zwischen der Fehlerstromschutzeinrichtung 1 und der versorgungsnetzseitigen Gegenstelle durchgeführt werden .

In entsprechender Weise kann die Fehlerstromschutzeinrichtung 1 ein hier nicht dargestelltes Kommunikationsinterface aufweisen zur Kommunikation mit dem j eweils verbundenen elektrisch antreibbaren Fahrzeug . Dazu können beispielsweise in dem Ladekabel 15 , dem Verbindungsstecker 17 , 22 und/oder dem Ladestecker 14 , 16 Signalleitungen bereitgestellt werden zur kommunikationstech- nischen Verbindung des Kommunikationsinterface .

Alternativ kann sowohl anstelle der Kommunikationsschnittstelle 25 wie auch des Kommunikationsinterface eine drahtlose Kommunikation vorgesehen sein .

Die Schalteinrichtung 4 , der Sensor 5 , die Ansteuerschaltung 6 , der Stromwandler 23 und die Ladesteuerung 24 mit der Kommunikationsschnittstelle 25 sind in dem sechsten Aus führungsbeispiel integral ausgeführt und in einem gemeinsamen Gehäuse 13 angeordnet . In einem Aus führungsbeispiel ist das gemeinsame Gehäuse 13 ein Gehäuse 13 der Schalteinrichtung 4 , in dem zusätzlich der Sensor 5 , die Ansteuerschaltung 6 , der Stromwandler 23 und die Ladesteuerung 24 mit der Kommunikationsschnittstelle 25 aufgenommen sind . Bezugszeichenliste

1 Fehlerstromschutzeinrichtung

2 Versorgungsnetz

3 Versorgungsleiter

4 Schal teinrichtung

5 Sensor

6 Ans teuer Schaltung

7 Schalter

8 elektromechanischer Antrieb

9 magnetfeldempfindliches Bauelement

10 Durchgangsöf fnung

12 Anregungs- und Sensorwicklung

13 Gehäuse

14 Ladestecker (mit Fehlerstromschutzeinrichtung)

15 Ladekabel

16 Ladestecker ( ohne Fehlerstromschutzeinrichtung)

17 Verbindungsstecker ( ohne Fehlerstromschutzeinrichtung)

18 elektrische Leitung

19 In-Kabel -Kontrollbox

20 Lade Vorrichtung

21 Stationsgehäuse

22 Verbindungsstecker (mit Fehlerstromschutzeinrichtung)

23 Stromwandler 24 Ladesteue rungs Schaltung

25 Kommunikationsschnittstelle

Claims

Patentansprüche

1. Fehlerstromschutzeinrichtung (1) zum Anschluss in einem Versorgungsnetz (2) mit wenigstens zwei Versorgungsleitern (3) , mit einer Schalteinrichtung (4) , insbesondere als Trennschalter zum Unterbrechen der wenigstens zwei Versorgungsleiter (3) , einem Sensor (5) zum Erfassen von Differenzströmen in den wenigstens zwei Versorgungsleitern (3) , und einer Ansteuerschaltung (6) , die ausgeführt ist, unter Verwendung des Sensors (5) einen Differenzstrom zwischen den wenigstens zwei Versorgungsleitern (3) zu erfassen und beim Erfassen einer Differenzstroms die Schalteinrichtung (4) zur Durchführung eines Schaltvorgangs anzusteuern, wobei die Fehlerstromschutzeinrichtung (1) dadurch gekennzeichnet ist, dass der Sensor (5) ein magnetfeldempfindliches Bauelement (9) mit einer Durchgangsöffnung (10) , durch welche die wenigstens zwei Versorgungsleiter (3) geführt sind, und wenigstens eine Anregungs- und Sensorwicklung (12) , welche mit einer Mehrzahl Windungen das magnetfeldempfindliche Bauelement (9) umschließen, aufweist, das magnetfeldempfindliche Bauelement (9) aus einem weichmagnetischen Stoff besteht, die Ansteuerschaltung (6) ausgeführt ist zur Ansteuerung des Sensors (5) und zur Erfassung von Wechselstromkomponenten und/oder Gleichstromkomponenten des Differenzstroms in den wenigstens zwei Versorgungsleitern (3) über die wenigstens eine Anregungs- und Sensorwicklung (12) , und die Schalteinrichtung (4) , der Sensor (5) und die Ansteuerschaltung (6) integral ausgeführt.

2. Fehlerstromschutzeinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (5) eine Sensorabschirmung mit einem Aufnahmeraum aufweist, in dem das magnetfeldempfindliche Bauelement (9) mit der wenigstens eine Anregungs- und Sensorwicklung 12) auf genommen ist.

3. Fehlerstromschutzeinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (4) eine Schalteinrichtungsabschirmung aufweist, die eine Abschirmung der Schalteinrichtung (4) bewirkt, insbesondere eine Abschirmung einer Antriebsspule der Schalteinrichtung (4) .

4. Fehlerstromschutzeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlerstromschutzeinrichtung (1) eine Schirmeinrichtung aufweist, die eine Abschirmung zwischen der Schalteinrichtung (4) und dem Sensor (5) bewirkt, insbesondere eine Abschirmung zwischen einer Antriebsspule der Schalteinrichtung (4) und dem Sensor (5) .

5. Fehlerstromschutzeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass umfasst die Fehlerstromschutzeinrichtung (1) eine Ladesteuerungsschaltung, insbesondere einer Ladesteuerung eines Elektrofahrzeugs über die wenigstens zwei Versorgungsleiter (3) des Versorgungsnetzes (2) , wobei die Ladesteuerungsschaltung vorzugsweise mit der Ansteuerschaltung (6) auf einer gemeinsamen Leiterplatte ausgeführt ist.

6. Fehlerstromschutzeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetfeldempfindliche Bauelement (9) aus einem weichmagnetischen Stoff eine hohe Permeabilität aufweist, die vorzugsweise größer gleich ist als 35.000 H/m (Henry pro Meter) , bevorzugt größer gleich 45.000 H/m, besonders bevorzugt größer gleich 60.000 H/m, noch weiter bevorzugt größer gleich 100.000 H/m und ganz besonders bevorzugt größer gleich 150.000 H/m, bei einem mit 50 Hz oszillierenden Magnetfeld .

7. Fehlerstromschutzeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetfeldempfindliche Bauelement (9) aus einem weichmagnetischen Stoff eine Koerzit ivf eldstärke von kleiner o- der gleich 10 A/m, bevorzugt kleiner oder gleich 5 A/m, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 3 A/m, noch weiter bevorzugt kleiner oder gleich 1 A/m, noch weiter bevorzugt kleiner oder gleich 0,5 A/m und ganz besonders bevorzugt kleiner oder gleich 0,1 A/m bei einem mit 50 Hz oszillierenden Magnetfeld aufweist.

8. Fehlerstromschutzeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der weichmagnetische Stoff des magnetfeldempfindlichen Bauelements (9) ein amorphes Metall umfasst, insbesondere mit einer nanokristallinen Struktur, wobei das amorphe Metall insbesondere eine Legierung ist, die Eisen, Nickel und Cobalt enthält.

9. Fehlerstromschutzeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (4) , der Sensor (5) und die Ansteuerschaltung (6) in einem gemeinsamen Gehäuse (13) angeordnet sind.

10. Fehlerstromschutzeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlerstromschutzeinrichtung (1) wenigstens einen Stromwandler (23) aufweist, der einen Strom durch einen der Versorgungsleiter (3) erfasst.

11. Fehlerstromschutzeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlerstromschutzeinrichtung eine Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit einer versorgungsnetzseitigen Gegenstelle, beispielsweise mit einer Ladevorrichtung, umfasst.

12. Ladestecker (14) zum Verbinden von wenigstens zwei Versorgungsleitern (3) mit einem Ladeanschluss, insbesondere zur Verbindung mit einem Ladeanschluss eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs , wobei der Ladestecker (14) dadurch gekennzeichnet ist, dass der Ladestecker (14) eine Fehlerstromschutzeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11 aufweist.

13. Verbindungsstecker (22) zum Verbinden von wenigstens zwei Versorgungsleitern (3) mit einem Netzanschluss eines Versorgungsnetzes (2) , insbesondere zum Verbinden eines Ladekabels (15) für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug mit dem Netzanschluss des Versorgungsnetzes (2) , wobei der Verbindungsstecker (22) dadurch gekennzeichnet ist, dass der Verbindungsstecker (22) eine Fehlerstromschutzeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11 aufweist .

14. In-Kabel-Kontrollbox (19) zum Einbringen in eine elektrische Leitung (18) mit wenigstens zwei Versorgungsleitern (3) , insbesondere in ein Ladekabel (15) zum Verbinden eines Ladeanschlusses eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs mit einem Netzanschluss eines Versorgungsnetzes (2) , wobei die In-Kabel-Kontrollbox (19) dadurch gekennzeichnet ist, dass die In-Kabel-Kontrollbox (19) eine Fehlerstromschutzeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11 aufweist.

15. Ladekabel (15) mit einem Ladestecker (14) zur Verbindung mit einem Ladeanschluss eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs und einem Verbindungsstecker (17) zur Verbindung mit einem Netzanschluss eines Versorgungsnetzes (2) , wobei der Ladestecker (14) und der Verbindungsstecker (17) über eine elektrische Leitung (18) mit wenigstens zwei Versorgungsleitern (3) miteinander verbunden sind, wobei das Ladekabel (15) dadurch gekennzeichnet ist, dass der Ladestecker (14) als Ladestecker (14) nach dem vorhergehenden Anspruch 12 ausgeführt ist.

16. Ladekabel (15) mit einem Ladestecker (16) zur Verbindung mit einem Ladeanschluss eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs und einem Verbindungsstecker (22) zur Verbindung mit einem Netzanschluss eines Versorgungsnetzes (2) , wobei der Ladestecker (16) und der Verbindungsstecker (22) über eine elektrische Leitung (18) mit wenigstens zwei Versorgungsleitern (3) miteinander verbunden sind, wobei das Ladekabel (15) dadurch gekennzeichnet ist, dass der Verbindungsstecker (22) als Verbindungsstecker (22) nach dem vorhergehenden Anspruch 13 ausgeführt ist.

17. Ladekabel (15) mit einem Ladestecker (16) zur Verbindung mit einem Ladeanschlusses eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs und einem Verbindungsstecker (17) zur Verbindung mit einem Netzanschluss eines Versorgungsnetzes (3) , wobei der Ladestecker (16) und der Verbindungsstecker (17) über eine elektrische Leitung (18) mit wenigstens zwei Versorgungsleitern (3) miteinander verbunden sind, und das Ladekabel (15) eine In-Kabel-Kontrollbox (19) umfasst, die in die elektrische Leitung (18) eingebracht ist, wobei das Ladekabel (15) dadurch gekennzeichnet ist, dass die In-Kabel-Kontrollbox (19) als In-Kabel-Kontrollbox (19) nach dem vorhergehenden Anspruch 14 ausgeführt ist.

18. Ladevorrichtung (20) zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs über wenigstens zwei Versorgungsleiter (3) eines Versorgungsnetzes (2) , wobei die Ladevorrichtung (20) dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ladevorrichtung (20) eine Fehlerstromschutzeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11 aufweist.