CN103718051B - 用于引导电流的电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电路（2），用于在车辆电池与可连接在所述车辆电池上的电网部件之间引导电流通过电结构元件（6，28，30），所述电路包括第一电导线区段（20，22，24）和通过距离保持件（34）与所述第一导线区段（20，22，24）分开的第二导线区段（20，22，24），其中，所述导线区段（20，22，24）通过所述电结构元件（6，28，30）彼此连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种电路以及一种具有该电路的车辆，所述电路用于在车辆电池与可连接在所述车辆电池上的电网部件之间引导电流通过电结构元件。
背景技术
为了在机动车中执行由电能量源输出给电消耗器的电流的测量，可在电能量源与电消耗器之间串联连接电流传感器。这种电流传感器例如已由DE102011078548A1公知。
电流传感器必须串联连接在电能量源与电消耗器之间。
发明内容
本发明的目的在于，改善电流传感器在能量源与消耗器之间的这种串联电路。
所述目的通过独立权利要求的特征来实现。优选扩展构型是从属权利要求的主题。
本发明提出了一种电路，用于在车辆电池与可连接在车辆电池上的电网部件之间引导电流通过电结构元件，所述电路包括第一电导线区段和通过距离保持件与第一导线区段分开的第二导线区段，其中，导线区段通过电结构元件彼此连接。
电结构元件在本发明的范围内可以是可连接在车辆电池与电网部件之间的任意结构元件。因此，电结构元件例如可以是开头所述的电流传感器、用于改善电磁兼容性（被称为EMV）的滤波器、保护二极管和/或温度传感器，所述温度传感器为了保护其它电结构元件而监控环境温度。电流传感器在此可用于电流测量、充电电流调节、电流提高限制或用作电流开关。电流传感器和相应的应用可构造成单向或双向的。
以相同的方式，电网部件除了车辆电池之外可以是任意电结构元件，如呈发电机、插座或其它电池形式的电能量源或电消耗器，例如车辆整车电路网络或电动机。
所给出的电路基于这样的构思：电结构元件可直接连接在车辆电池与电网部件之间。但该构思基于这样的知识：电连接同时也必须在车辆电池与电网部件之间承担机械强度的任务。因此，通过所给出的电路提出，电结构元件在车辆电池与其它电网部件之间通过导线区段电触点接通，所述导线区段通过距离保持件彼此保持在预确定的距离上。以此方式，例如通过热功、振荡或其它机械干扰引入到电路上的机械负载可由距离保持件接收，由此，导线区段与电结构元件之间的电连接得到保护以免机械负载并且由此以免机械应力。
通过所给出的电路，电结构元件持续且耐久地电连接在车辆电池与其它电网部件之间，由此，车辆电池和其它电网部件的电连接可构造得更可靠。
在所给出的电路的一个扩展构型中，导线区段呈迷宫式相互联锁。通过所给出的电路的该扩展构型，导线区段彼此交叉，以便实现导线区段通过距离保持件稳定地机械耦合以及导线区段之间的连接区小的热膨胀，所述热膨胀由于现在非常薄的导线区段而产生。
在所给出的电路的一个附加扩展构型中，导线区段的迷宫式联锁部构造成有弹性的。以此方式，导线区段可接收机械负载本身的剩余部分并且因此避免在迷宫式联锁部之外待通过导线区段电触点接通的电结构元件的电触点接通部位一起承受机械负载。
在所给出的电路的另一个扩展构型中，距离保持件由预塑材料（预成型材料）构造。对于预塑材料应理解为在熔化的物态下置入到两个导线区段之间并且然后在这两个导线区段之间固化的材料。这种预塑材料例如可以是热固性塑料以及热塑性塑料。通过预塑材料，距离保持件可以以非常精确的尺寸来形成，由此，距离保持件使两个导线区段在两个导线区段之间无机械负载的状态中并非不必要地彼此相对机械张紧。
在所给出的电路的一个优选扩展构型中，预塑材料这样包围电导线区段的表面，使得在导线区段上保留用于电触点接通电结构元件的开口。以此方式可提供电导线区段的更好的机械固定并且由此提供用于电结构元件及其与电导线区段的电连接的更无机械应力的区。
在所给出的电路的另一个扩展构型中，第一导线区段与第二导线区段之间的距离与距离保持件的击穿场强相关。相关性在此尤其是这样构造，使得距离越大，距离保持件的击穿场强越小。特别优选距离在此选择得足够大，使得在导线区段之间不可产生电弧。
导线区段可由铜、铝、铁、镍及其合金构成。显而易见，温度系数和导热能力对于选择而言是重要的。
在所给出的电路的另一个扩展构型中，导线区段上的用于触点接通电结构元件的接触面被涂覆。作为涂覆材料在此可选择金属或金属合金，通过所述金属或金属合金支持电结构元件与相应的导线区段的电触点接通。这种金属或金属合金可以是基于铜或铜和镍混合物的合金，如铜-镍-锡、铜-锡、铜-镍-金、铜-镍-钯-金或铜-银。电导线区段上的接触面在此在电触点接通之前尤其是用CO2通过射束、用等离子体或用激光来清洗。为了触点接通本身，电结构元件可通过烧结、粘接或焊接施加在电导线区段上。
在所给出的电路的一个优选扩展构型中，所给出的电路包括电结构元件，所述电结构元件用保护体（Schutzmasse）覆盖。也可构造成圆顶封装体或硅胶的保护体持久地保护和隔绝电结构元件尤其是以免湿气和污物，所述湿气和污物会导致电结构元件的电故障。
在所给出的电路的一个特别优选的扩展构型中，导线区段承载在被称为引线框的构件承载件上。多个电路可同时承载在所述引线框上并且由此在批量生产中制造，其中，各个电路最后于是仅需通过分割来彼此分离。
本发明也给出一种车辆，所述车辆包括
-车辆电池，
-连接在车辆电池上的电网部件，以及
-所给出的电路之一，所述电路连接到车辆电池与电网部件之间。
本发明也涉及一种用于制造电路的方法，所述电路用于在车辆电池与可连接在车辆电池上的电网部件之间引导电流通过电结构元件，所述方法包括步骤：彼此间带有间隙地设置第一电导线区段和第二电导线区段；将距离保持件置入到间隙中；用电结构元件桥接具有距离保持件的间隙，由此，电结构元件使第一和第二导线区段彼此电连接。
所给出的制造方法可扩展以类似地实现根据从属权利要求的所给出的电路的特征的制造方法步骤。
附图说明
结合对实施例的下述说明可更清楚和明确地理解本发明的上述特性、特征和优点以及如何实现这些特性、特征和优点的方式和方法，结合附图详细描述这些实施例，其中：
图1承载在引线框上的电路的示意性视图；
图2图1的电路之一的示意性视图；
图3图2的电路的一部分的示意性剖面视图；
图4图2的电路的一部分的示意性剖面视图；
图5图2的电路的侧视图；以及
图6图2的电路的作为替换方案的侧视图。
具体实施方式
在附图中，相同的技术元件设置有相同的参考标号并且仅描述一次。
参考图1，图1示出了承载在引线框4上的电路2的示意性视图。
电路2在当前实施形式中要承载仍待描述的电流传感器6，所述电流传感器可串联连接到未进一步示出的车辆电池与未进一步示出的电消耗器之间或车辆电池与未进一步示出的用于给车辆电池充电的电流端子之间。出于清楚原因，在图1中，仅电流传感器6中的几个设置有参考标号。电流传感器6要测量由车辆电池输出的电流或馈送给车辆电池的电流，基于此可检测车辆电池的充电状态，所述充电状态又可用于车辆电池的能量管理。
引线框4在当前实施形式中具有两个主母线8，也被称为接片10的汇流母线10从所述主母线呈直角伸出，所述汇流母线与电路2的仍待描述的电端子12、14、16触点接通。在主母线8上构造有索引孔18，借助于所述索引孔可在测量技术上检测电路2的纵向尺寸，以便自动化地输送和分离电路2。
在图1中，每个电路具有三个导线区段20、22、24，所述导线区段通过隔绝电的间隙25彼此间在机械和电方面分开。在图1中，出于清楚原因，仅一个电路2的间隙25设置有参考标号。在此，在每个导线区段20、22、24上都构造有电端子12、14、16之一。在当前实施形式中，电端子中的第一电端子12要与上述车辆电池连接，由此，第一端子12在后面应被称为电池端子12。电端子中的第二电端子14要与上述电消耗器连接，由此，第二端子14在后面应被称为消耗器端子14。端子中的第三端子16要与上述电流端子连接，由此，第三端子16在后面应被称为电流端子16。在下面也以相应的命名法来命名其上相应构造有电池端子、消耗器端子和电流端子12、14、16的导线区段20、22、24。
在下面，在每个电路2上，两个电流传感器6桥接导线区段20、22、24中的两个，由此，电流可或者在电池端子12与消耗器端子14之间或者在电池端子12与电流端子16之间流动。以此方式，连接在电池端子12上的车辆电池可通过消耗器端子14放电并且可能情况下充电以及可通过电流端子16充电并且可能情况下放电。
电流传感器6在此在当前实施形式中承载在导线区段20、22、24之一上并且也与该导线区段电触点接通并且通过键合连接装置（Bondverbindung）26分别与另一个导线区段20、22、24电触点接通。在图1中，出于清楚原因，仅键合连接装置26之一设置有参考标号。电流传感器6虽然可任意构造，但特别优选电流传感器6构造成有源分流器，所述有源分流器已由DE102011078548A1公知。为简明起见，关于所述有源分流器的其它细节可参考该文献。
另外，导线区段20、22、24还可使EMV和ESD电容器28和保护开关元件30连接，所述保护开关元件例如可构造成保护二极管、保护电容器或保护压敏电阻。EMV电容器用于将不期望的信号成分从待引导的电流滤波并且因此改善电磁兼容性和抗静电放电性。在图1中，出于清楚原因，仅EMV电容器28和保护开关元件30中的几个设置有参考标号。
最后，在电池导线区段12和/或其它导线区段14、16之一上可设置有温度传感器32，所述温度传感器可被设置用于检测电路2的温度，以便在电路2过热时采取合适的保护措施。在图1中，出于清楚原因，仅温度传感器中的几个设置有参考标号。除了这种监控功能之外，温度传感器也用于电结构元件、例如包含在电流传感器6中的场效应晶体管的特性曲线校正。
上述间隙25由此对于电流测量、对于电磁兼容性（EMV）和抗静电放电性（ESD）的提高以及对于保护开关元件30的实现而言是必要的。因此必须保证，各个导线区段12、14、16彼此间不具有电接触。
但另一方面，各个导线区段20、22、24也需要相互间一定的机械的基本保持。否则，键合线26、EMV电容器28和保护开关元件30会经受过强的机械拉力负载，这可能使得这些结构元件的电触点接通松开或结构元件本身受损，因此使得电路2功能减退。此外，导线区段20、22、24本身也可张紧并且将这种张紧力传递给承载在所述导线区段上的电结构元件，如电流传感器6和温度传感器32，这在此也可能导致电触点接通松开或结构元件本身受损。
因此，为了规避这些缺点，在当前实施形式中提出，导线区段20、22、24彼此间呈迷宫式地相互联锁并且嵌入在预塑体34中，由此，预塑体34使各个导线区段20、22、24稳定地保持在一起。
这在下面要借助于图2详细描述，图2示出了图1的电路2之一的示意性视图，但结构元件如电流传感器6、键合线26、EMV电容器28和保护开关元件30以及温度传感器32没有装配。
如从图2可看到的那样，电池导线区段20具有迷宫36，相应地构造在消耗器导线区段22上和电流导线区段24上的臂38伸入到所述迷宫中。臂38在此具有与迷宫36相同的迷宫形的延伸，但构造得较窄，由此，在导线区段20、22、24之间保留隔绝电的间隙25。通过伸入到迷宫36中的臂38，导线区段20、22、24呈迷宫形相互联锁并且由此彼此交叉。
为了保持导线区段20、22、24之间的机械稳定性，至少间隙25用预塑体34浇注。但在当前实施形式中，全部导线区段20、22、24被覆以预塑体34，其中，保留有开口40，图1中所示并且在前面列举的电结构元件可置入到所述开口中并且与导线区段20、22、24触点接通。稍后对此予以详细探讨。在图2中，出于清楚原因，仅开口40中的几个设置有参考标号。
如果在图2中所示的结构中导线区段20、22、24中的两个彼此相对承受拉力或压力负载，则这导致：间隙25中的预塑体34的材料在一个部位上被挤压，而所述材料在另一个部位上相互分开。以此方式，两个不同的通过预塑体34施加的反力作用于拉力或压力负载，由此，导线区段20、22、24在机械上固定地彼此相对保持在其相对位置上。
预塑体34附加地也延伸到导线区段20、22、24的表面上，由此避免导线区段20、22、24在内部扭曲并且因此产生于是可传递给上述结构元件的表面应力。由此得到在电方面耐久且在机械方面稳定的电路2，该电路也满足最高的可靠性要求，如其例如在汽车技术中所期望的那样。
参考图3，图3示出了图2的电路2的一部分的示意性剖面视图。
在图3中示出了通过间隙25在电方面分开的电池导线区段12和电流导线区段24的一部分，其中，间隙25通过电流传感器6以及键合连接装置26在电方面桥接，由此，电流可通过电流传感器6在两个导线区段20、24之间流动。
电流传感器6以及键合连接装置26在当前实施形式中被由圆顶封装体或硅胶材料构成的保护体42包围，所述圆顶封装体或硅胶材料保护电流传感器6以及键合连接装置26以免进入湿气和其它污物。
导线区段20、22、24可用预塑材料34例如注塑包封，由此，预塑材料34的一部分穿过间隙25。因此在键合连接装置26下方在间隙25的区域中存在预塑材料24的较少聚集，所述聚集引起导线区段20、22、24附加锚接在预塑体34中。
参考图4，图4示出了图2的电路的一部分的示意性剖面视图，其中，保护开关元件32在电池导线区段12与电流导线区段16之间电触点接通。
如从图4可看到的那样，保护开关元件32在当前实施形式中直接与导线区段20、24在无另外的键合连接装置的情况下电触点接通。因此必须保证，在保护开关元件32下方不存在预塑材料34的聚集。这可这样来保证，或者将间隙在注塑包封导线区段20、24时在开口40中盖住，或者将预塑材料34在注塑包封导线区段20、24之后在开口40中去除。
参考图5，图5示出了图2的用预塑材料34注塑包封的电路2的侧视图，其中，图1中所示的汇流母线10电连接在电路2上。
如图5中可看到的那样，端子12、14、16可弯折，图5中示例性地示出了所述端子中的电池端子12和消耗器端子14。以此方式，端子12、14、16可相对于电路2呈角度地机械延展，由此，端子不将例如通过热膨胀引起的机械负载引入到电路2中。
图6中示出了作为替换方案的用于构造端子12、14、16的例子，以便允许相对于电路2呈直角地机械延展。在图6中，端子12、14、16折成皱，由此，端子可堆在一起，并且因此本身可承受朝电路2方向的机械延展。
Claims (9)
1.一种电路(2)，用于在车辆电池与可连接在所述车辆电池上的电网部件之间引导电流通过电结构元件(6，28，30)，所述电路包括第一电导线区段(20，22，24)和通过距离保持件(34)与所述第一电导线区段(20，22，24)分开的第二电导线区段(20，22，24)，其中，所述第一和第二电导线区段(20，22，24)通过所述电结构元件(6，28，30)彼此连接，其特征在于，所述第一电导线区段(20，22，24)与所述第二电导线区段(20，22，24)之间的距离与所述距离保持件(34)的击穿场强相关，所述距离保持件(34)的击穿场强越小，所述第一电导线区段(20，22，24)与所述第二电导线区段(20，22，24)之间的距离越大。
2.根据权利要求1所述的电路(2)，其中，所述第一和第二电导线区段(20，22，24)呈迷宫式相互联锁(36，38)。
3.根据权利要求2所述的电路(2)，其中，所述第一和第二电导线区段(20，22，24)的迷宫式联锁部(36，38)构造成有弹性的。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电路(2)，其中，所述距离保持件(34)是预塑材料。
5.根据权利要求4所述的电路(2)，其中，所述预塑材料(34)这样包围所述第一和第二电导线区段(20，22，24)的表面，使得在所述第一和第二电导线区段(20，22，24)上保留用于电触点接通所述电结构元件(6，28，30)的开口(40)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的电路(2)，其中，所述第一和第二电导线区段(20，22，24)上的用于触点接通所述电结构元件(6，28，30)的接触面被涂覆。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的电路(2)，包括所述电结构元件(6，28，30)，所述电结构元件由保护体(42)覆盖。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的电路(2)，其中，所述第一和第二电导线区段(20，22，24)承载在被称为引线框的构件承载件(4)上。
9.一种用于制造电路(2)的方法，所述电路用于在车辆电池与可连接在所述车辆电池上的电网部件之间引导电流通过电结构元件(6，28，30)，所述方法包括：彼此间带有间隙(25)地设置第一电导线区段(20，22，24)和第二电导线区段(20，22，24)；将距离保持件(34)置入到所述间隙中；用所述电结构元件(6，28，30)桥接具有所述距离保持件(34)的间隙(25)，由此，所述电结构元件(6，28，30)使所述第一和第二电导线区段(20，22，24)彼此电连接，其特征在于，所述间隙(25)的大小与所述距离保持件(34)的击穿场强相关，所述距离保持件(34)的击穿场强越小，所述间隙(25)越大。
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