Die Erfindung betrifft ein steckbares Energiemessmodul zur Erfassung, Anzeige und Steuerung zumindest einer integrierten Energiemenge und einer aktuell erfassten Leistung. Ohne darauf beschränkt zu sein, betrifft die Erfindung insbesondere ein Energiemessmodul zum Einbau in eine elektrische Ladeeinheit, wo es diverse elektrische Parameter erfassen kann und diese für eine Anzeige und Weiterverarbeitung zur Verfügung stellen kann. Eine vereinfachte Montage des Energiemessmodules erleichtert den Aufbau und die Wartung der elektrischen Ladeeinheit.

Energiemessmodule sind zur Erfassung von zumindest Teilen von Strom, Spannung, Wirkleistung und Energie ausgelegt, die typischerweise einer Abrechnung der elektrischen Energie zu Grunde gelegt werden. Sie können als Modul eines elektrischen Gerätes ausgeführt sein, um die dortigen verteilten oder verbrauchten elektrischen Werte zu erfassen und weiterzuleiten. Weiter können sie besonders gegen Missbrauch geschützt sein, sodass die von ihnen gelieferten Werte besonders vertrauenswürdig sind. Hierfür gibt es Zertifizierungen, die eine solche besondere Vertrauenswürdigkeit bescheinigen, zum Beispiel das Zertifikat gemäß der Richtlinie 2004/22/EG vom 31 . März 2004 über Messgeräte, fachsprachlich auch als "Measuring Instruments Directive" (MID) bezeichnet.

Das zugehörige elektrische Gerät kann als elektrische Ladeeinheit ausgeführt sein, zum Beispiel zum kostenpflichtigen Laden von Akkumulatoren. Es kann auch als Schaltschrank zur Verteilung von elektrischer Energie ausgeführt sein. Durch die Verwendung von zertifizierten Energiemessmodulen kann die übrige Schaltung des elektrischen Gerätes ohne Zertifizierung bleiben, ohne die Vertrauenswürdigkeit der gemessenen Werte zu beeinträchtigen. Üblicherweise werden das elektrische Gerät und das Energiemessmodul separat hergestellt, häufig durch verschiedene Hersteller. Die Befestigung des Energiemessmoduls erfolgt dabei meist in Hutschienen- oder in Frontaleinbaugehäusen, wobei die Verdrahtung mit dem elektrischen Gerät per Kabel erfolgt. Der Einbau des Energiemessmoduls findet häufig erst bei der Montage, Konfiguration oder auch Wartung des elektrischen Gerätes statt.

Allerdings fällt bei der Montage des Energiemessmoduls jeweils erheblicher Verdrahtungsaufwand an. Diverse Leiter müssen in die Leistungspfade der elektrischen Geräte eingeschleift werden. Das bedingt oft erhebliche Querschnitte der verwendeten Kabel, die entsprechend aufwändig zu handhaben sind. Bei einer typischen Montage des Energiemessmoduls auf Baustellen vergrößert sich der Aufwand noch einmal durch die jeweiligen Umstände vor Ort. Auch bei der Montage während der Fertigung fällt ein wesentlicher Montageaufwand an.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Technik anzugeben, welche den Montageaufwand beim Einbau des Energiemessmoduls in das elektrische Gerät reduziert.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen jedes der unabhängigen Ansprüche gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung, die wahlweise miteinander kombinierbar sind, sind im Folgenden unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren offenbart.

Ein erster Aspekt betrifft ein Modul zur Messung von elektrischer Energie. Das Modul umfasst ein Gehäuse sowie einen in dem Gehäuse angeordnete Schaltungsträger (beispielsweise eine Leiterplatte) mit elektronischen Bauteilen. Auf dem Schaltungsträger sind Steckplätze mit Steckkontakten angeordnet. Die Steckplätze mit Steckkontakten können dabei als Federkontakte, als Zungenkontakte, als Lamellenkontakte oder als Presskontakte ausgebildet sein. Die Steckkontakte sind dazu ausgebildet, Gegenstücke zu den Steckkontakten aufnehmen zu können. Diese Gegenstücke zu den Steckkontakten können als Anschlussfahnen ausgebildet sein. Die Gegenstücke zu den Steckkontakten können auf einem externen Schaltungsträger (beispielsweise einer externen Leiterplatte) angeordnet sein, um bei einer Einführung in die Steckkontakte (d.h. bei der Aufnahme) einen elektrischen Kontakt herstellen zu können, und um bei der Einführung in die Steckkontakte (d.h. bei der Aufnahme) eine mechanische Verbindung herstellen zu können.

In einem Ausführungsbeispiel können die Steckplätze mit Steckkontakten in einer Anzahl und Anordnung so auf dem Schaltungsträger angeordnet sein, dass eine betriebssichere mechanische Verbindung (d.h. Befestigung) des Moduls durch die einführbaren oder eingeführten Gegenstücke zu den Steckkontakten gegeben ist.

In weiteren Ausführungsbeispielen können Steckplätze mit Steckkontakten auch auf dem externen Schaltungsträger angeordnet sein, wobei die entsprechenden Gegenstücke zu den Steckkontakten auf dem Schaltungsträger des Moduls angeordnet sein können.

Der Schaltungsträger kann eine oder mehrere Leiterplatten umfassen, wobei nachstehend aus Gründen der Prägnanz und nicht der Beschränkung auf eine Leiterplatte Bezug genommen wird.

Die sichere mechanische Befestigung ergibt sich aus der Haltekraft aller Federkontakt-Anschlussfahnen-Verbindungen sowie durch die Anordnung der Federkontakt-Anschlussfahnen-Verbindung auf der Leiterplatte, d.h. dem Steckergesicht. Dabei ist die Anzahl der Federkontakt-Anschlussfahnen-Verbindung nicht auf die Anzahl der notwendigen Leitungen zwischen Modul und der (bezogen auf das Modul) externen Leiterplatte des elektrischen Geräts beschränkt.

Stattdessen können zum Beispiel die stromführenden Leitungen jeweils auf eine Mehrzahl von Federkontakt-Anschlussfahnen-Verbindungen aufgeteilt werden. Dies hat neben der Reduzierung der ohmschen Widerstände der Federkontakt- Anschlussfahnen-Verbindung durch Parallelschaltung auch eine Verbesserung der mechanischen Haltekräfte durch Vergrößerung der Anzahl der Federkontakt- Anschlussfahnen-Verbindung zur Folge. Des Weiteren kann auch die Verteilung der Federkontakt-Anschlussfahnen-Verbindung die mechanische Verbindung verbessern. Dies kann insbesondere durch Anordnung von zumindest einiger Federkontakt-Anschlussfahnen-Verbindungen entlang oder in der Nähe des äußeren Rands der Modul-Leiterplatte erfolgen. Vorteilhaft kann so auf weitere Befestigungsmittel für das Modul an dem elektrischen Gerät verzichtet werden.

Die Gegenstücke zu den Steckkontakten der externen Leiterplatte sind auch als Zungenkontakte bekannt. Die Steckkontakte können dabei innerhalb des Gehäuses des Moduls angeordnet sein. Durch entsprechende Ausnehmungen im Gehäuse des Moduls ist die Einführung der Gegenstücke zu den Steckkontakten der externen Leiterplatte (d.h. die Aufnahme) möglich zur Kontaktierung der Steckkontakte. Diese Ausnehmungen auf Seiten des Moduls können im Wesentlichen einem Querschnitt der Gegenstücke zu den Steckkontakten entsprechen und/oder kleiner ausfallen als Ausnehmungen zur Aufnahme von Steckkontakten wären, was vorteilhaft eine Anfälligkeit für Verschmutzung im Inneren des Moduls reduziert. Weiter vorteilhaft kann so eine Beschädigung der besonders mechanisch empfindlichen Steckkontakte des Moduls durch die Anordnung der Steckkontakte innerhalb des Gehäuses des Moduls vermieden werden, insbesondere bei Lagerung, Montage oder dergleichen.

In Ausführungsbeispielen können bei dem Modul die Steckplätze mit Steckkontakten ausgebildet sein, rechteckige, quadratische und/oder runde Gegenstücke zu den Steckkontakten aufzunehmen. Ergänzend oder alternativ können die Steckplätze mit Steckkontakten verschiedener Größe ein Steckergesicht bilden. Weiter ergänzend oder alternativ können die Gegenstücke zu den Steckkontakten, zum Beispiel Anschlussfahnen, mit Ausnehmungen aufgenommen werden, wobei in die Ausnehmungen Gegenstücke der Steckkontakte bei einer Installation des Moduls eindringen.

Die Auswahl und Anordnung der Steckkontakte mit rechteckigen, quadratischen und/oder runden Gegenstücken zu den Steckkontakten kann gemäß konstruktiver und/oder elektrischer Parameter, der Platzverhältnisse, der erforderlichen Haltekräfte, der Schirmeigenschaften gegen elektromagnetische Strahlung, der Steckkräfte zum Herstellen beziehungsweise Lösen der Steckverbindungen der Stecker des Steckergesicht erfolgen. Es können auch verschieden ausgeführte Gegenstücke zu den Steckkontakten in dem Steckergesicht zum Einsatz kommen. Vorteilhaft kann so den verschiedenen elektrischen und mechanischen Anforderungen Rechnung getragen werden.

Dabei kann das Steckergesicht durch die Anzahl, die Anordnung, verschiedene Kontaktgrößen und/oder durch verschiedene konstruktive Ausführungen der Kontakte bestimmt sein. So können konstruktive Ausführungen der Kontakte Steckkontakte (Zungenkontakte), Aussparungen (Ausnehmungen) oder Vertiefungen umfassen. Die zugehörigen Anschlussfahnen umfassen entsprechende Rastnoppen, die beim Zusammenfügen in die Aussparung oder Vertiefungen eingreifen.

Vorteilhaft wird so die mechanische Haltekraft der Steckverbindung weiter erhöht.

In weiteren Ausführungsbeispielen kann das Modul die Steckplätze mit Steckkontakten an beiden Längsseiten der Leiterplatte anordnen. Dabei umfasst zum Beispiel jede Längsseite zumindest 6 Steckplätze mit Steckkontakten. Alternativ können an jeder Längsseite 5 Steckplätze mit Steckkontakten angeordnet sein.

Weiter alternativ können an jeder Längsseite zumindest 3 Steckplätze mit Steckkontakten angeordnet sein. Optional können an einer der Längsseiten Steckplätze mit Steckkontakten in der Größe der Steckplätze mit Steckkontakten der anderen Längsseite umfassen und zusätzlich Steckplätze mit Steckkontakten einer kleineren Größe.

Vorteilhaft kann durch 6 Steckplätze je Längsseite eine ausreichende elektrische Verbindung sowie eine ausreichende mechanische Haltekraft sichergestellt werden.

Durch die Anordnung der Steckplätze an beiden Längsseiten der Leiterplatte kann vorteilhaft Bauraum für alternative oder zusätzliche Befestigungsmöglichkeiten des Gehäuses freigehalten werden, wenn die Leiterplatte bis an die Längsseiten des Gehäuses reicht. Dadurch können auch die Gehäusedurchbrüche für die Steckplätze an beiden Längsseiten des Gehäuses angeordnet werden. Somit bleibt vorteilhaft die Gehäuseunterseite mittig frei, zum Beispiel zur Ausgestaltung einer Aufnahme für eine Hutschienenverbindung, einer Fronttafelverbindung oder dergleichen.

Die zumindest 6 Steckplätze mit Steckkontakten an beiden Längsseiten der Leiterplatte beziehungsweise des Gehäuses des Moduls können mittig an zumindest einer Längsseite angeordnet sein. Vorteilhaft kann so die Leiterplatte nur zu einem Teil bis an die Längsseite des Moduls herangeführt sein.

Alternativ können die Steckkontakte seitlich an einem Ende der Längsseite angeordnet sein, wobei optional zwischen den Steckkontakten verschieden große Abstände ausgebildet sein können. Weiter können an zumindest einer der Längsseiten bei Anordnung der Kontakte an einem Ende der Längsseite zusätzlich mehr als 6 Steckplätze mit Steckkontakten einer kleineren Größe am anderen Ende der entsprechenden Längsseite angeordnet sein. Vorteilhaft kann so die Haltekraft beziehungsweise die Lösekraft entlang der Längsseite des Moduls auch bei verschiedenen Ausführungsformen der Steckkontakte zumindest annähernd gleich verteilt werden, was das Aufstecken beziehungsweise das Abstecken des Moduls erleichtert.

In anderen oder jedem Ausführungsbeispiel kann sich die mechanische Befestigung des Moduls auf die Steckplätze mit Steckkontakten beschränken.

Das elektrische Gerät, in das das Modul zur Messung von elektrischer Energie einbaubar ist, kann stationär sein. So kann es als fest installiertes Ladegerät in einer Ladesäule ausgeführt sein. Bei einem solchen Einsatz treten keine oder nur minimale Erschütterungen einer Grundfläche auf, zum Beispiel in Form eines Bürgersteiges, einer Wand, eines Parkplatzes oder dergleichen, auf der die Ladesäule dauerhaft montiert ist. Entsprechend ist es für die mechanische Befestigung des Moduls im elektrischen Gerät ausreichend, den statischen Kräften, die auf das Modul einwirken, zu widerstehen. Dieses wird beispielsweise mit beiden 6 längsseitigen Steckplätzen erreicht. Vorteilhaft kann so auf zusätzliche Befestigungselemente für das Modul in dem elektrischen Gerät verzichtet werden, was zu Kosten-, Handhabungs- und Bauraumvorteilen führt.

In Ausführungsbeispielen kann am Modul zur Messung von elektrischer Energie eine Verplombungsvorrichtung angeordnet sein zur Verplombung des Moduls mit der externen Leiterplatte. Dabei kann die Verplombung als mechanische Verplombung aufgeführt sein, die zum Beispiel mit einem durch die Verbindung mit einem verplombten Plombendraht hergestellt wird. Alternativ oder ergänzend kann die Verplombung als digitale Verplombung ausgeführt sein. Das kann ein Austausch von Kennungen beim initialen Aufstecken des Moduls auf die externe Leiterplatte umfassen.

Die mechanische Verplombung kann neben der Verplombung mit Plombendraht auch eine mechanische Sicherung des Moduls auf der externen Leiterplatte umfassen. Dabei können ergänzend Schnappmechanismen oder Verriegelungen zum Einsatz kommen. Vorteilhaft können solche Verriegelungen zur Verbesserung der mechanischen Befestigung des Moduls auf der externen Leiterplatte dienen.

Das Modul und/oder das elektrische Gerät können jeweils eine Kennung (beispielsweise eine Zahl oder eine alphanumerische Zeichenfolge) aufweisen, mit deren Hilfe sich das einzelne Modul beziehungsweise das einzelne elektrische Gerät identifizieren lässt. Die ausgetauschten Kennungen können als Basis für Signaturen oder Verschlüsselungen von Modul beziehungsweise vom elektrischen Gerät ausgegebenen Signalen dienen. Vorteilhaft wird so ein Austausch des Moduls oder des elektrischen Gerätes festgestellt, was Missbrauch bei der Verbrauchserfassung erschweren kann.

Weiter kann nach obigem Austausch von Modul beziehungsweise elektrischen Gerät der Betrieb des elektrischen Gerätes unterbunden werden. Darüber hinaus kann der Betrieb erst nach Eingabe eines Schlüssels wiederaufgenommen werden durch die Freigabe des Betriebs des elektrischen Gerätes, zum Beispiel der Ladesäule. Vorteilhaft kann so der Missbrauch bei der Verbrauchserfassung weiter erschwert werden. Eine Kennung des Moduls kann in der Verplombungsvorrichtung des Moduls gespeichert sein. Der Austausch von Kennungen kann eine Übertragung der Kennung des Moduls von der Verplombungsvorrichtung mittels der elektrischen Kontaktierung an eine externe Verplombungsvorrichtung des externen Schaltungsträgers umfassen. Alternativ oder ergänzend kann eine Kennung des externen Schaltungsträgers in der externen Verplombungsvorrichtung des externen Schaltungsträgers gespeichert sein. Der Austausch von Kennungen kann eine Übertragung der Kennung des externen Schaltungsträgers von der Verplombungsvorrichtung des externen Schaltungsträgers mittels der elektrischen Kontaktierung an die Verplombungsvorrichtung des Moduls umfassen.

Der Austausch der Kennungen kann eine verschlüsselte Kommunikation umfassen. Beispielsweise kann die Verplombungsvorrichtung des Moduls ein Paar aus öffentlichem Schlüssel und privatem Schlüssel umfassen, an die externe Verplombungsvorrichtung den öffentlichen Schlüssel übertragen, von der externen Verplombungsvorrichtung deren Kennung verschlüsselt mittels des öffentlichen Schlüssels erhalten, und mittels des privaten Schlüssels die verschlüsselte Kennung entschlüsseln. Alternativ oder ergänzend wird nicht die Kennung selbst übertragen, sondern ein Beweis dafür, dass die Verplombungseinrichtung des Moduls bzw. die externe Verplombungseinrichtung ihre jeweilige Kennung zweifelsfrei besitzt, beispielsweise mittels einer Challenge-Response-Authentifizierung.

In weiteren Ausführungsbeispielen kann bei dem Modul zur Messung von elektrischer Energie die Anordnung der Steckplätze mit Steckkontakten im Steckergesicht eine Information über die Ausgestaltung (beispielsweise eine Kodierung) des Moduls umfassen. Ergänzend oder alternativ kann die Anordnung der Steckplätze mit Steckkontakten im Steckergesicht einen Versatz oder ein Verdrehen des Moduls bei Installation auf den Gegenstücken zu den Steckkontakten der externen Leiterplatte ausschließen.

Die Information über die Ausgestaltung des Moduls kann die Bauart und/oder die Funktion des Moduls kennzeichnen, die jeweils bei der Signalisierung zwischen externer Leiterplatte des elektrischen Geräts und dem Modul berücksichtigt werden kann. Zur entsprechenden Kodierung der Modul-Identität können verschiedene Gegenstücke zu den Steckkontakten der externen Leiterplatte keine entsprechenden Steckplätze mit Steckkontakten des Moduls finden. Die kodierte Ausgestaltung des Moduls kann die Belegung der Steckplätze mit Signalen umfassen, die verwendeten Protokolle zum Signalaustausch, Anweisungen an den Betrieb des elektrischen Geräts oder dergleichen mehr. Vorteilhaft können so automatisch die Betriebsweisen von Modul und externer Leiterplatte beziehungsweise des elektrischen Geräts aufeinander abgestimmt werden.

Durch das Steckergesicht, das einen Versatz oder ein Verdrehen des Moduls bei Installation auf den Gegenstücken zu den Steckkontakten der externen Leiterplatte ausschließt, lassen sich vorteilhaft Montagefehler verhindern. Diese können die Deplatzierung des Moduls auf der externen Leiterplatte als auch die Verwendung von nicht geeigneten Modulen umfassen.

In anderen Ausführungsbeispielen kann das Modul zur Messung von elektrischer Energie zusätzlich zu den Steckplätzen mit Steckkontakten elektrische Leitungen umfassen, die mit der externen Leiterplatte gekoppelt oder koppelbar sind. Die gekoppelten oder koppelbaren Leitungen können mit dem Modul elektrisch leitend verbunden bzw. verbindbar sein.

So können Messströme nicht über die Steckplätze geführt werden, zum Beispiel zur Vermeidung der dadurch entstehenden Widerstände in der Verbindung.

Entsprechend werden gegebenenfalls zu verplombende Kabel zwischen der externen Leiterplatte und dem Modul installiert. Zwar ist mit dieser Anordnung eine Erschwernis des Austausches des Moduls gegeben. Allerdings beschränkt sich diese Kabelführung auf wenige Kabel (Leitungen), zum Beispiel auf 3 Leitungen, sodass gegenüber einer vollständigen Verdrahtung und Verplombung vorteilhaft eine Vereinfachung bei Montage oder Austausch erreicht wird.

In Ausführungsbeispielen kann das Modul zur Messung von elektrischer Energie Koppler umfassen zur Strommessung in den elektrischen Leitungen ohne elektrischen Kontakt mit den Leitungen.

Stattdessen können Leitungen mit Messströmen durch Messwandler in dem Modul erfasst werden zur galvanisch getrennten Messung der Messströme. Dadurch kann vorteilhaft die Einfügung weiterer Widerstände bei den Messströmen vermieden werden ohne wesentliche Beeinträchtigung der Messgenauigkeit.

In weiteren Ausführungsbeispielen kann das Modul zur Messung von elektrischer Energie weitere elektrische Leitungen des Moduls als Signalisierungs- und/oder Steuerungsleitungen umfassen. Diese können optional zur Ansteuerung eines nicht auf der Leiterplatte angeordneten Displays (oder einer Anzeige) und/oder zur elektrischen Verbindung von zumindest einem nicht auf der Leiterplatte angeordneten Bedienelement dienen. Dabei ist das Display und/oder das Bedienelement bei geschlossenem Gehäuse des elektrischen Gerätes sichtbar beziehungsweise bedienbar.

Diese Signalisierungs- und/oder Steuerungsleitungen können zumindest zum Teil mit der externen Leiterplatte verbunden sein, zum Beispiel in dem Fall, dass das Display und/oder das Bedienelement über die externe Leiterplatte mit der Leiterplatte des Moduls elektrisch verbunden ist und das Display und/oder das Bedienelement außerhalb des elektrischen Gerätes ablesbar beziehungsweise bedienbar ist. Diese Signalisierungs- und/oder Steuerungsleitungen können ebenfalls über Steckkontakte (beispielsweise an den Steckplätzen) mit der externen Leiterplatte verbunden sein. Vorteilhaft können so Informationen vom Modul über das elektrische Gerät an einen Bediener ausgegeben werden. Weiter vorteilhaft kann der Bediener das Modul über das elektrische Gerät bedienen.

In anderen Ausführungsbeispielen kann am Modul zur Messung von elektrischer Energie zumindest ein Steckplatz mit Steckkontakten (beispielsweise einer der Steckplätze) für den Betrieb von seriellen Schnittstellen vorhanden sein, die optional als Ethernet und/oder RS485 und/oder für den Betrieb als digitale Ein- und Ausgänge ausgebildet sind.

Diese seriellen Schnittstellen können der Steuerung des Moduls dienen. So kann das Modul in vorgegebene Betriebszustände versetzt werden, die zum Beispiel ein Freigeben oder Sperren des Moduls, den Austausch der Kennungen oder dergleichen umfassen können. Alternativ oder ergänzend können sie der Ausgabe von Signalen des Moduls dienen in Form von digitalen Ein- und Ausgängen. Diese ausgegebenen Signale können durch das Modul erfasste Messwerte umfassen. Durch die Verwendung von standardisierten Schnittstellen kann eine Anpassung der externen Leiterplatte und des elektrischen Gerätes an die Moduleigenschaften beziehungsweise des Moduls an die externe Leiterplatte und des elektrischen Gerätes vorteilhaft vereinfacht werden. Weiter lassen sich vorteilhaft durch die serielle Schnittstelle Steckplätze einsparen. In Ausführungsbeispielen kann bei dem Modul zur Messung von elektrischer Energie zumindest ein Steckplatz mit Steckkontakten dazu ausgebildet sein, den zu messenden Strom und/oder die zu messende Spannung zu übertragen.

Bei höheren Strömen können auch mehrere parallel geschaltete Steckplätze mit Steckkontakten den zu messenden Strom übertragen. Die Anzahl der parallel geschalteten Steckplätze mit Steckkontakten sowie deren elektrische Eigenschaften werden so gewählt, dass eine unerwünschte Beeinträchtigung des zu messenden Stroms und/oder der zu messenden Spannung unterbleibt. Vorteilhaft kann so eine unerwünschte Beeinträchtigung der Messwerte vermieden werden bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der einfacheren Montagemöglichkeit ohne Verdrahtungsaufwand.

In weiteren Ausführungsbeispielen kann das Modul zur Messung von elektrischer Energie konform mit der Richtlinie MID ("Measuring Instruments Directive") sein. Weiter kann das Modul konform gemäß eines weiteren oder mehrerer weiterer Zertifikate zur vertrauenswürdigen Abrechnung sein. Ergänzend oder alternativ kann es eine Impuls-LED enthalten oder ansteuern, die Impulse proportional zur abgegebenen Leistung ausgibt.

Die Messgeräterichtlinie 2014/32/EU, MID, ist eine Richtlinie der Europäischen Union, die versucht, viele Aspekte des gesetzlichen Messwesens in allen Mitgliedsstaaten der EU zu harmonisieren. Sie schreibt unter anderem vor, dass zumindest eine integrierte Energiemenge (kWh über das Display) sowie die aktuelle Leistung (kW gemäß Impuls-LED) von außen prüfbar sind. Die MID-Prüfung des Moduls erfolgt unabhängig von seiner späteren Verwendung. Mit der MID- Konformität wird dem Modul auch eine erhöhte Missbrauchssicherheit bescheinigt. Entsprechend verlangen viele Betreiber von entsprechenden elektrischen Geräten, zum Beispiel einem elektrischen Gerät in einer KFZ-Ladestation, eine solche Bescheinigung. Vorteilhaft kann somit ein erhöhter Missbrauchsschutz erreicht werden.

In anderen Ausführungsbeispielen oder gemäß einem zweiten Aspekt kann ein Ladegerät für ein Fahrzeug das Modul zur Messung von elektrischer Energie und die externe Leiterplatte umfassen. Dabei umfasst die externe Leiterplatte ergänzend einen Lade-Controller und (beispielsweise alle) Leistungskomponenten zum Laden des Fahrzeugs. Das Ladegerät zum Laden des Fahrzeugs kann als Gesamtmodul bereitgestellt sein, das für vielfältigen Einsatz in Endprodukten geeignet ist und entsprechend alle relevanten Ladefunktionen umfasst. Vorteilhaft kann so ein Endprodukt, zum Beispiel eine Ladesäule oder Wallbox, eine Ladefunktion für eine Ladung eines Fahrzeugs integrieren, ohne eigene diesbezügliche Funktionalität ergänzend bereitzustellen. Das Ladegerät kann eine Ausführungsform des elektrischen Geräts sein.

Nachstehend wird aus Gründen der Prägnanz und nicht der Beschränkung auf eine Ladesäule Bezug genommen wird, wobei des Entsprechende für eine Wallbox gelten kann.

In jedem Aspekt kann das Modul dazu ausgebildet sein, Signale signiert zu übertragen, wenn die Bedien- oder Benutzer-Anzeige elektrisch indirekt mit dem Modul verbunden ist oder wenn die Bedien- oder Benutzer-Anzeige nicht auf dem Schaltungsträger des Moduls angeordnet ist. Alternativ oder ergänzend kann das Modul dazu ausgebildet sein, die elektrischen Signale zwischen dem Modul und der eingebauten Bedien- oder Benutzer-Anzeige unsigniert zu übertragen, wenn die Bedien- oder Benutzer-Anzeige elektrisch direkt mit dem Modul verbunden ist oder wenn die Bedien- oder Benutzer-Anzeige auf dem Schaltungsträger des Moduls angeordnet ist.

In Ausführungsbeispielen oder gemäß einem dritten Aspekt kann eine Ladesäule zum elektrischen Laden eines Fahrzeugs das Ladegerät umfassen. Die Ladesäule weist eine eingebaute Bedien- oder Benutzer-Anzeige auf, wobei die Bedien- oder Benutzer-Anzeige optional berührungsempfindlich ausgeführt ist.

Die Bedien- oder Benutzer-Anzeige kann die Funktionalität des MID umfassen. So kann die Benutzer-Anzeige die integrierte Energiemenge (kWh) sowie die aktuelle Leistung (kW gemäß Impuls-LED) anzeigen. Weiter kann die Benutzer-Anzeige das Bedienelement des Moduls umfassen. Vorteilhaft kann somit die Ladesäule zur MID- Konformität beitragen.

In manchen Ausführungsbeispielen wird die Ladesäule elektrische Signale zwischen dem Modul und der eingebauten Bedien- oder Benutzer-Anzeige signiert übertragen, wenn die in die Ladesäule eingebaute Bedien- oder Benutzer-Anzeige elektrisch indirekt mit dem Modul verbunden ist. Optional basiert die Signierung auf zumindest einer der ausgetauschten Kennungen. Alternativ werden elektrische Signale zwischen dem Modul und der eingebauten Bedien- oder Benutzer-Anzeige unsigniert übertragen, wenn die Bedien- oder Benutzer-Anzeige elektrisch direkt mit dem Modul verbunden ist.

Die indirekte elektrische Verbindung zwischen dem Modul und der eingebauten Bedien- oder Benutzer-Anzeige kann zum Beispiel über die externe Leiterplatte des elektrischen Gerätes geführt sein. Ergänzend kann sie vom elektrischen Gerät zur Ladesäule übertragen werden. Alternativ kann die in der Ladesäule enthaltene Bedien- oder Benutzer-Anzeige auch in das elektrische Gerät eingebaut sein, das in der Ladesäule so angeordnet ist, dass es von einem Bediener bedient werden kann. In diesen Fällen kann den zu übertragenden Signalen eine Signatur hinzugefügt werden. Ergänzend oder alternativ können die zu übertragenden Signale verschlüsselt werden. Dabei kann optional die Verschlüsselung auf den ausgetauschten Kennungen von Modul und elektrischem Gerät basieren. Vorteilhaft kann so die Verfälschung der Signale beziehungsweise der unerlaubte Abgriff der Signale erschwert werden.

In einigen Ausführungsbeispielen kann die Ladesäule nach Änderung zumindest einer der Kennungen des Moduls und der externen Leiterplatte ein Laden mit der Ladesäule verhindert sein. Optional ist erst nach Eingabe eines Schlüssels ein erneuter Kennungsaustausch möglich zur erneuten digitalen Verplombung von Modul und externer Leiterplatte.

Die Änderung zumindest einer der Kennungen des Moduls und der externen Leiterplatte kann dabei durch den Betreiber der Ladesäule veranlasst sein. Dabei können besondere Sicherungsmechanismen zum Einsatz kommen, die eine gegenseitige Authentifizierung umfassen können und neben der Kennung auch auf geheime Schlüssel zurückgreifen, die sich vom genannten Schlüssel unterscheiden. Ergänzend kann die Eingabe des Schlüssels für einen erneuten Kennungsaustausch durch den Betreiber veranlasst werden, wiederum unter Einsatz der besonderen Sicherungsmechanismen.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen, die wahlweise miteinander kombinierbar sind, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung des Moduls zur Messung von elektrischer Energie gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine schematische Blockdarstellung des Moduls mit einem Steckergesicht gemäß einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 3 eine schematische Blockdarstellung des Moduls mit einer Verplombung gemäß einer dritten Ausführungsform,

Fig. 4 eine schematische Blockdarstellung des Moduls mit elektrischen Leitungen gemäß einer vierten Ausführungsform,

Fig. 5 eine schematische Blockdarstellung der Leiterplatte des Moduls mit elektrischen Kopplern gemäß einer fünften Ausführungsform,

Fig. 6 eine schematische Blockdarstellung des Moduls mit Signalisierungs- und/oder Steuerleitungen gemäß einer sechsten Ausführungsform,

Fig. 7 eine schematische Blockdarstellung eines Ladegerätes gemäß einer siebten Ausführungsform,

Fig. 8 eine schematische Blockdarstellung einer Ladesäule gemäß einer achten Ausführungsform, und

Fign. 9a und 9b eine perspektivische Ansicht des Moduls und der externen Leiterplatte mit einigen konstruktiven Merkmalen gemäß einer neunten Ausführungsform.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Blockdarstellung des Moduls 10 zur Messung von elektrischer Energie. Das Modul umfasst ein Gehäuse 20 sowie eine in dem Gehäuse angeordnete Leiterplatte 30 mit elektronischen Bauteilen. Auf der Leiterplatte sind Steckplätze 40 mit Steckkontakten angeordnet, die sich innerhalb des Gehäuses 20 befinden. Das Bezugszeichen 40 des Steckplatzes wird auch für den jeweiligen Steckkontakt verwendet. Die Steckplätze 40 mit Steckkontakten sind ausgebildet zur Aufnahme von Gegenstücken zu den Steckkontakten 50, die auf einer externen Leiterplatte 60 angeordnet sind, mit denen bei Einführung in die Steckkontakte ein elektrischer Kontakt hergestellt wird, und mit denen bei Einführung in die Steckkontakte eine mechanische Verbindung hergestellt wird. Dazu sind im Gehäuse 20 Ausnehmungen (nicht gezeigt) so angeordnet, dass die Gegenstücke zu den Steckkontakten 50 die Steckkontakte 40 kontaktieren können. Die Steckplätze mit Steckkontakten sind in einer Anzahl und Anordnung so auf der Leiterplatte angeordnet (nicht gezeigt), dass eine sichere mechanische Befestigung des Moduls durch die einführbaren Gegenstücke zu den Steckkontakten gegeben ist. Der Übersichtlichkeit halber ist die externe Leiterplatte 60 mit den Gegenstücken zu den Steckkontakten 50 im nicht kontaktierten Zustand in Bezug auf das Modul 10 dargestellt.

Fig. 2 zeigt eine schematische Blockdarstellung der Leiterplatte 30 mit einem Steckergesicht 110, wobei das Steckergesicht durch die Steckkontakte 40 gebildet wird. Dabei sind die Steckplätze mit Steckkontakten 40 auf der Leiterplatte 30 ausgebildet, rechteckige, quadratische und/oder runde Gegenstücke zu den Steckkontakten aufzunehmen (nicht gezeigt). Ergänzend oder alternativ können die Steckplätze mit Steckkontakten 40 verschiedener Größe das Steckergesicht 110 bilden, wobei Steckplätze mit großen Steckkontakten 40a und Steckplätze mit kleinen Steckkontakten 40b gezeigt sind. Weiter ergänzend oder alternativ können die Gegenstücke zu den Steckkontakten in Ausnehmungen des Gehäuses 20 aufgenommen werden (nicht gezeigt), wobei in die Ausnehmungen Gegenstücke der Steckkontakte bei einer Installation des Moduls eindringen.

Weiter zeigt das Modul die Anordnung der Steckplätze mit Steckkontakten 40a, 40b an beiden Längsseiten 30a, 30b der Leiterplatte 30. Dabei umfasst jede Längsseite 30a und 30b 6 Steckplätze mit großen Steckkontakten 40a. An der oberen Längsseite 30b umfassen die Steckplätze mit Steckkontakten solche in der Größe der Steckplätze mit Steckkontakten 40a der unteren Längsseite 30a und zusätzlich solche Steckplätze mit Steckkontakten einer kleineren Größe 40b. Dabei sind an der oberen Längsseite 30b die größeren Steckkontakte 40a am linken Ende der Längsseite 30b in gleichen Abständen zueinander angeordnet mit der Ausnahme, dass nach den zwei äußeren Steckplätzen eine größere Lücke zum nächsten Steckplatz vorhanden ist. Am rechten Ende der Längsseite 30b sind die kleineren Steckkontakte 40b wiederum in gleichen Abständen zueinander angeordnet, wobei die Abstände kleiner sind als bei den größeren Steckkontakten 40a. An der unteren Längsseite 30a der Leiterplatte 30 sind die 6 Steckplätze mit großen Steckkontakten 40a hingegen mittig in gleichen Abständen zueinander angeordnet. Im Gehäuse 20 (nicht gezeigt) kann durch die Anordnung der Steckkontakte 40a, 40b an den Längsseiten 30a, 30b der Gehäuseunterseite zwischen den Steckkontakten Bauraum für alternative oder ergänzende Befestigungselemente genutzt werden, zum Beispiel zur Ausgestaltung einer Aufnahme für eine Hutschienenverbindung, einer Fronttafelverbindung oder dergleichen.

Alternativ ist die mechanische Befestigung des Moduls auf die Steckplätze mit den Steckkontakten beschränkt. Durch die hier gezeigte Anordnung und Ausgestaltung der Steckkontakte wird bereits durch die großen Steckkontakte 40a allein eine ausreichende Haltekraft für das Modul erzeugt, zumindest bei einer festen Montage des elektrischen Geräts mit der externen Leiterplatte.

Ergänzend umfasst die Anordnung der Steckplätze mit den Steckkontakten 40a, 40b im Steckergesicht eine Information über die Ausgestaltung des Moduls.

Entsprechend ist die Installation eines nicht kompatiblen Moduls erschwert beziehungsweise nicht möglich. Weiter ist eine Kodierung des Moduls durch Freilassen von Gegenstücken zu den Steckkontakten 50 der externen Leiterplatte 60 möglich (nicht gezeigt). Zusätzlich wird durch die Anordnung der Steckplätze mit Steckkontakten im Steckergesicht ein Versatz oder ein Verdrehen des Modules bei Installation auf den Gegenstücken zu den Steckkontakten der externen Leiterplatte ausgeschlossen.

Fig. 3 zeigt eine schematische Blockdarstellung des Moduls 10 mit einer mechanischen Verplombung 70, 80. Dafür umfasst das Gehäuse 20 einen separaten Verplombungssteg 70, der seitlich an eine Seitenwand angeflanscht ist. Dieser Verplombungssteg 70 umfasst ein Loch für den Verplombungsdraht. Entsprechende befindet sich in der externen Leiterplatte 60 zumindest ein Verplombungsloch 80 für Durchführung des Verplombungsdrahts. Der durch die Löcher des Moduls 10 und der externen Leiterplatte 60 geführte Verplombungsdraht wird durch eine Plombe fixiert.

Alternativ oder ergänzend ist die Verplombung als digitale Verplombung ausgeführt. Dazu sind in einem Speicher 90 Informationen zur digitalen Verplombung im Modul hinterlegt. Korrespondierende Information ist in einem Speicher 100 der externen Leiterplatte hinterlegt. Die Verplombung kann auf einem Austausch einer Kennung des Modules und einer Kennung der externen Leiterplatte basieren. Bei Nichtübereinstimmung der erhaltenen Kennung mit der erwarteten Kennung kann der Betrieb des Moduls eingestellt werden. Diese Kennungen können gegen Veränderungen besonders geschützt sein, zum Beispiel durch eine vorgeschaltete Authentifizierung. Die eigene Kennung des Moduls kann im Speicher 90 hinterlegt sein. Die eigene Kennung der externen Leiterplatte kann im Speicher 100 hinterlegt sein.

Fig. 4 zeigt das Modul 10 zur Messung von elektrischer Energie mit zumindest drei elektrischen Leitungen 120 zusätzlich zu den Steckplätzen mit Steckkontakten 40, denen die Gegenstücke zu den Steckkontakten 50 der externen Leiterplatte 60 gegenüberstehen. Jede der zumindest drei Leitungen 120 wird durch jeweils einen auf der Leiterplatte 30 des Moduls 10 angeordneten Stromsensor 35 geführt. Die Stromsensoren 35 sind von den Leitungen 120 galvanisch getrennt (berührungslos) und ermitteln anhand der durch elektrische Ströme ausgelösten magnetischen Flussdichte die jeweilige Stromstärke. Diese drei Leitungen 120 führen zur externen Leiterplatte und sind mit dieser elektrisch leitend verbunden. Sie führen den zu messenden Strom entsprechend der Drehstromphasen jeweils um 120° versetzt.

Das Modul 10 umfasst auf seiner Leiterplatte 30 zumindest einen Steckplatz mit Steckkontakten für den Betrieb von seriellen Schnittstellen 150, die als Ethernet und/oder RS485 und/oder für den Betrieb als digitale Ein- und Ausgänge ausgebildet sind. Diese können Daten zur Parametrierung sowie Messergebnisse umfassen. Vorteilhaft lassen sich durch die serielle Schnittstelle Steckplätze einsparen.

Beispielsweise können die Messergebnisse (teilweise oder vollständig, und/oder periodisch, ereignisgetrieben oder auf Anfrage) über die serielle Schnittstelle 150 an eine übergeordnete und/oder außerhalb einer Ladesäule des Moduls 10 angeordnete Steuerung übertragen werden. Die übergeordnete Steuerung kann beispielsweise eine Steuerung für eine Vielzahl benachbarter Ladeparklätze sein.

Bei dem Modul 10 ist zumindest ein Steckplatz mit Steckkontakten 160 dazu ausgebildet, den zu messenden Strom und/oder die zu messende Spannung zu übertragen. Alternativ kann auch nur die zu messende Spannung über die Steckkontakte 160 übertragen werden in Ergänzung der Stromübertragung durch die Leitungen 120. Weiter alternativ können auch die Leitungen 120 entfallen (nicht gezeigt) und Strom und Spannung über eine Mehrzahl von Steckkontakten 160 übertragen werden. Fig. 5 zeigt das Modul 10 zur Messung von elektrischer Energie, das einen Koppler 130 umfasst zur Strommessung in den elektrischen Leitungen ohne elektrischen Kontakt mit den Leitungen. Die Koppler 130 sind als (beispielsweise induktive) Messwandler ausgeführt. Dabei sind die Koppler 130 auf der Leiterplatte 30 angeordnet. Alternativ können die Koppler auch an anderer Stelle im Modul angeordnet sein, zum Beispiel auf einer Hilfsleiterplatte (nicht gezeigt) oder am Gehäuse 20 montiert (nicht gezeigt).

Fig. 6 zeigt eine schematische Blockdarstellung des Moduls 10. Dabei umfasst das Modul 10 zur Messung von elektrischer Energie Signalisierungs- und/oder Steuerungsleitungen 140. Diese sind an der Leiterplatte 30 elektrisch leitend befestigt. Optional können sie auch anderweitig elektrisch leitend befestigt sein, zum Beispiel an einer Hilfsleiterplatte (nicht gezeigt). Sie dienen zur Ansteuerung eines nicht auf der Leiterplatte 30 angeordneten Displays 143 und zur elektrischen Verbindung von zumindest einem nicht auf der Leiterplatte angeordnetem Bedienelement 145. Dabei ist das Display 143 und das Bedienelement 145 bei geschlossenem Gehäuse 20 des Moduls 10 sichtbar beziehungsweise bedienbar. Alternativ kann nur das Display 143 oder nur das Bedienelement 145 vorhanden sein (nicht gezeigt). Weiter alternativ können das Display 143 und das Bedienelement 145 auch bei geschlossenem Gehäuse des elektrischen Geräts sichtbar beziehungsweise bedienbar sein (nicht gezeigt). Zusätzlich alternativ können die Signalisierungs- und/oder Steuerungsleitungen 140 über die externe Leiterplatte 60 des elektrischen Geräts geführt sein (nicht gezeigt).

Weiter ist das Modul 10 MID (Measuring Instruments Directive) konform. Entsprechend werden zumindest eine integrierte Energiemenge (kWh) über das Display 143 angezeigt sowie die aktuelle Leistung (kW) über eine Impuls-LED 170, die Impulse proportional zur abgegebenen Leistung ausgibt. Die Impuls-LED 170 wie das Display 143 sind von einem Bediener des elektrischen Gerätes von außen prüfbar. Das Display 143, das Bedienelement 145 und die Impuls-LED 170 sind dabei Bestandteile des Moduls. Alternativ können sie auch als separate Komponenten durch das Modul angesteuert werden (nicht gezeigt).

Fig. 7 zeigt eine schematische Blockdarstellung eines Ladegerätes 180 für ein

Fahrzeug. Dieses umfasst das Modul 10 zur Messung von elektrischer Energie und die externe Leiterplatte 60, deren Steckkontakte beziehungsweise Gegenstücke zu den Steckkontakten ebenfalls dargestellt sind. Dabei umfasst die externe Leiterplatte 60 ergänzend einen Lade-Controller 190 und alle Leistungskomponenten 200 für eine Ladung eines Fahrzeugs. Das Ladegerät 180 ist zum Einbau in eine Station vorgesehen und umfasst alle notwendigen mechanischen und elektrischen Anschlüsse dafür (nicht gezeigt).

Fig. 8 zeigt eine schematische Blockdarstellung einer Ladesäule 210. Diese dient zur elektrischen Ladung eines Fahrzeugs. Sie umfasst eine eingebaute Bedien- oder Benutzer-Anzeige 220 sowie das Ladegerät 180, wobei die Bedien- oder Benutzer- Anzeige 220 optional berührungsempfindlich ausgeführt ist. Alternativ kann eine Benutzerführung auch separat über entsprechende Tasten 154 durchgeführt werden (nicht gezeigt). Weiter alternativ kann die Bedien- oder Benutzer-Anzeige 220 durch das Modul 10, dem Ladegerät 180 oder der Ladesäule 210 selbst bereitgestellt werden. Alle Elemente (Bedien- oder Benutzer-Anzeige 220, gegebenenfalls Tasten 154 sowie gegebenenfalls Impuls-LED 170) sind vom Bediener zu erkennen beziehungsweise zu bedienen. Somit sind die Voraussetzungen für eine MID- Konformität gegeben.

In der Ladesäule 210 werden elektrische Signale 230 zwischen dem Modul 10 und der eingebauten Bedien- oder Benutzer-Anzeige 220 signiert übertragen, wenn die in die Ladesäule 210 eingebaute Bedien- oder Benutzer-Anzeige 220 elektrisch indirekt mit dem Modul 10 verbunden ist. Dies kann der Fall sein, wenn die elektrischen Signale 230 über die externe Leiterplatte 60 geführt sind. Die Signierung basiert auf zumindest einer der ausgetauschten Kennungen. Alternativ werden elektrische Signale 230 zwischen dem Modul und der eingebauten Bedien- oder Benutzer- Anzeige unsigniert übertragen, wenn die Bedien- oder Benutzer-Anzeige 220 elektrisch direkt mit dem Modul 10 verbunden ist und somit die Bedien- oder Benutzer-Anzeige 220 ein Element des Moduls 10 ist.

Weiter verhindert die Ladesäule 210 nach Änderung zumindest einer der Kennungen des Moduls 10 und der externen Leiterplatte 60 ein Laden mit der Ladesäule 210. Optional ist erst nach Eingabe eines Schlüssels ein erneuter Kennungsaustausch zwischen dem Modul 10 und der externen Leiterplatte 60 möglich zur erneuten digitalen Verplombung von Modul 10 und externer Leiterplatte 60.

Fign. 9a und 9b zeigen das Modul 10 und die externe Leiterplatte 60 mit einigen konstruktiven Merkmalen. Dabei zeigt Fig. 9a einen zusammengebauten Zustand von Modul 10 und externer Leiterplatte 60. Fig. 9b zeigt einen nicht zusammengebauten Zustand von Modul 10 und externer Leiterplatte 60. Die Unterfläche des Moduls 10 lässt dabei die Ausnehmungen 115 im Gehäuse 20 des Moduls 10 zur Einführung der Gegenstücke zu den Steckkontakten der externen Leiterplatte 60 erkennen. Die zugehörigen Gegenstücke zu den Steckkontakten 50 sind auf der externen Leiterplatte 60 zu erkennen. Ergänzend sind auf der externen Leiterplatte 60 noch Klemmelemente für Verkabelung gezeigt.

Mit anderen Worten lässt sich die Erfindung wie folgt beschreiben: Bekannt sind Messgeräte in allen Formen und Ausführungen. Speziell die bekannten multifunktionalen Energiemessgeräte sind meist in Hutschienen- oder Fronttafeleinbaugehäusen untergebracht. In den Anwendungen werden die bekannten Messgeräte dann auch so eingesetzt. Die Messgeräte werden über Kabel in den Leistungspfad, der die Anwendung mit Strom und Spannung versorgt, angeschlossen. Genauso werden alle Schnittstellen über Kabel angeschlossen.

In erfinderischen Anwendungen kann der Verdrahtungsaufwand vermieden werden, wenn das Messgerät (Modul 10) auf eine vorhandene Träger-Leiterplatte (externen Leiterplatte 60 des elektrischen Geräts) gesteckt werden kann. Dies kann zum Beispiel in der Ladeinfrastruktur bei der Elektro-Mobilität zum Tragen kommen. Hier sind meist die Lade-Controller auf Leiterplatten (externe Leiterplatte 60) in einem Gehäuse untergebracht. Diese Leiterplatte mit Lade-Controller (externe Leiterplatte 60) enthalten auch alle Leistungskomponenten (Leistungskomponenten des Ladegeräts 200) für die Fahrzeugladung. In Ergänzung zur Ladesteuerung kann zusätzlich ein Energiemessgerät (Modul 10) aufgesteckt werden. Insbesondere ist dieses ein für die jeweiligen lokalen Anforderungen eichrechtskonformes Messgerät (Modul 10). Das Messgerät (Modul 10) kann die jeweilige lokal geforderte Eichrechtskonformität für sich erhalten und somit unabhängig von der Anwendung qualifiziert werden.

Der Verdrahtungsaufwand entfällt vollständig durch das einfache Aufstecken des Messgerätes (Modul 10) auf die vorhandene Träger-Leiterplatte (externe Leiterplatte 60). Die Steckkontakte (Steckplätze mit Steckkontakten 40) enthalten die Leistungskomponenten, die zur vollständigen Erfassung der Messfunktionen notwendig sind. Mit anderen Worten, der Ladestrom und die Ladespannung als Komponenten der elektrischen Leistung P=U*I liegen an den Steckkontakten an beziehungsweise fließen über die Steckkontakte zum und vom Modul 10. Dies gilt insbesondere für eine dreiphasige Netzanbindung, sodass die Energieaufnahme eines nachgeschalteten Verbrauchers gemessen werden kann. Alternativ kann der Messstrom nicht über die Leiterplatte 30, sondern durch Messwandler 130 geführt werden.

Das Messgerät (d.h. das Modul 10) kann ein Multifunktionsmessgerät sein, das einzelne oder alle für Messgeräte bekannte Funktionen enthält, zum Beispiel Strom- und Spannungsmessung, Leistungs- und Energiemessung für Wirk-, Blind- und Schein-Leistung und/oder -Energie.

Das Messgerät kann insbesondere MID-konform sein. Das Messgerät kann ein Display 143 und Bedienelemente 145 enthalten. Weiter kann das Messgerät eine Impuls-LED 170 enthalten, die Impulse proportional zur abgegebenen Leistung ausgibt.

Das Messgerät kann Schnittstellen enthalten, die auch über Steckkontakte (Steckplätze mit Steckkontakten 40) auf die Trägerleiterplatte (externe Leiterplatte 60) geführt werden können. Dies kann insbesondere serielle Schnittstellen 150 aber auch digitale Ein- und Ausgänge 150 umfassen. Die seriellen Schnittstellen 150 können zum Beispiel Ethernet oder RS485 sein. Über diese Schnittstellen kann zum Beispiel eine übergeordnete Ladesteuerung mit dem Messgerät (d.h. dem Modul 10) kommunizieren. So können zum Beispiel abrechnungsrelevante Daten, wie die für die Ladung abgegebene Energie übermittelt werden. Dies kann auch in einem sicheren Modus geschehen, in dem die Messdaten zum Beispiel signiert werden. Das Messgerät kann durch eine geeignete mechanische Anordnung gegen ein unautorisiertes Entfernen oder Manipulieren gesichert werden. Dies kann z.B. eine mechanische Verriegelung sein, die mit geeigneten Mitteln verplombt werden kann.

Das Messgerät (Modul 10) kann sich aus der Messspannung speisen und/oder durch eine Hilfsspannung versorgt werden, sodass das Messgerät auch zwischen einem Schalter und einem Verbraucher im Leistungspfad angeschlossen werden kann.

In einer Ladesäule 210 ist eine Ladesteuerung 190 auf einer Leiterplatte 60 integriert. Wenn nun die jeweilige Energieaufnahme des zu ladenden Fahrzeugs aufgenommen werden soll, wird üblicherweise ein MID-konformer Energiezähler (d.h. das Modul 10) zusätzlich im Gehäuse verbaut. Dies bedeutet im Stand der Technik einen zusätzlichen Verdrahtungsaufwand. Dagegen kann der Energiezähler gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auf die beschriebene Weise aufgesteckt werden, wodurch der Aufwand ganz erheblich reduziert ist.

Die aufsteckbare Baugruppe (d.h. eine Ausführungsform des Moduls 10) bietet zusätzlich zur offensichtlichen Funktion die Möglichkeit, mit der Elektronik der Ladesäule 210 zu kommunizieren. Diese Kommunikation kann zum Beispiel über eine serielle Schnittstelle 150 stattfinden.

Für die Anwendung als Ladesäule 210 sind die Informationen der Energiemenge pro Ladevorgang relevant. Diese Informationen können gegebenenfalls verschlüsselt zwischen Ladesäule 210 und Messgerät (d.h. dem Modul 10) ausgetauscht werden. Das Messgerät kann eine zusätzliche Funktion beinhalten, welche die Energiemenge für die aktuelle Ladung durch Signale aus der Ladesäule gekennzeichnet zurückmeldet.

Das Steckergesicht des Messgerätes (d.h. das Steckergesicht des Moduls 110) ist so gestaltet, dass eine versehentlich falsche Installation nicht möglich ist. Dazu sind die Steckverbindungen (Steckplätze mit Steckkontakten 40) so angeordnet, dass ein Versatz oder ein Verdrehen des Messgeräts nicht möglich ist.

Bei der Erstinstallation können Messgerät (d.h. Modul 10) und Ladesäule 210 Kennungen austauschen und abspeichern, die es erlauben, gegenseitig einen Wechsel der Geräte zu erkennen. Die Ladesäule 210 kann auf alle relevanten Messergebnisse des Messgerätes zugreifen, um den Zustand und die Belastung des gesamten Ladestranges zu beurteilen. Um die M ID-Konformität des Messgerätes (d.h. des Moduls 10) in der Ladesäule 210 sicher zu stellen ist es erforderlich, dass das Display 143 und die Impuls-LED 170 von außen sichtbar sind. Dazu wird das Display 143 und/oder die Impuls-LED 170 als abgesetzte Einheit ausgeführt.

Zusätzlich zur Anzeige (Display 143) können auch noch Bedienelemente 145 für das Messgerät von außen zugänglich sein.

Als zusätzliche Funktion kann z.B. der Fehlerstrom erfasst werden, wenn auch der Neutralleiterstrom erfasst wird. Dies kann auch als zusätzliches Messmodul (d.h. als eine weitere Ausführungsform des Moduls 10) ausgeführt werden.

Obwohl die Erfindung in Bezug auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist für Fachkundige ersichtlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können. Ferner können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Messsituation oder ein bestimmtes Material an die Lehre der Erfindung anzupassen. Folglich ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle Ausführungsbeispiele, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen.

Bezugszeichenliste

10 Modul zur Messung von elektrischer Energie

20 Gehäuse des Moduls

30 Schaltungsträger, beispielsweise Leiterplatte, des Moduls

30a Längsseite des Schaltungsträgers

30b weitere Längsseite des Schaltungsträgers

40 Steckplätze mit Steckkontakten

40a Steckplätze mit großen Steckkontakten

40b Steckplätze mit kleinen Steckkontakten

50 Gegenstücke zu den Steckkontakten des externen Schaltungsträgers

60 Externer Schaltungsträger, beispielsweise Leiterplatte, des elektrischen Geräts

70 Mechanische Verplombungsvorrichtung des Moduls

80 Mechanische Verplombungsvorrichtung der externen Leiterplatte

90 Speicher mit digitaler Verplombung im Modul

100 Speicher mit digitaler Verplombung der externen Leiterplatte

110 Steckergesicht des Moduls

115 Ausnehmungen des Gehäuses zur Aufnahme der Gegenstücke zu den Steckkontakten

120 Elektrische Leitungen von dem Modul zu dem externen Schaltungsträger

130 Koppler zur Strommessung in den elektrischen Leitungen ohne elektrischen Kontakt

140 Signalisierungs- und/oder Steuerungsleitungen des Moduls

143 Anzeige, beispielsweise Display

145 Bedienelement

150 Steckplatz mit Federkontakt für den Betrieb von seriellen Schnittstellen

160 Steckplatz mit Federkontakt zur Übertragung des zu messenden Stroms und/oder der zu messenden Spannung

170 Impuls-LED des Moduls

180 Ladegerät für ein Fahrzeug

190 Lade-Steuerung, auch: Lade-Controller, des Ladegeräts

200 Leistungskomponenten des Ladegeräts

210 Ladesäule 220 Benutzer-Anzeige, in Ladesäule eingebaut

230 Signierte beziehungsweise unsignierte elektrische Signale