CN105452881A - 用于测定电化学的储能器的多个特征量的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于测定电化学的储能器的多个特征量的装置。其包括具有由多个各向异性的磁阻的阻抗元件组成的桥式电路的梯度传感器。此外,该装置包括导体,在储能器运行时储能器的电流流过该导体。在此,该导体具有第一部段,该第一部段被设置为主要磁性地影响桥式电路的第一侧。该导体具有第二部段,该第二部段被设置为主要磁性地影响桥式电路的第二侧。该第一部段和第二部段被如此地设置为桥式电路,使得通过导体的电流流生成在桥式电路上的可测量的电压。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于测定电化学的储能器的多个特征量的装置。本发明尤其涉及一种用于提高在电化学的储能器的多个连接端中的测量功能性的鲁棒性和成本低廉的集成的可行性。
背景技术
为了测定不同的蓄电池量(例如充电状态、充电电流等),通常在蓄电池中配置多个电流传感器。这些电流传感器迄今被设计为分流传感器或者霍尔传感器。虽然这些已知的装置是相对成本低廉的,然而其抗干扰性不是对于每个应用目的都是足够的。此外,其在电化学的储能器中的集成不能足以简单和成本低廉地实施。例如,分流器必须集成在电化学的储能器的电流流中,以能够通过其量取和分析与电流流成正比的电压。霍尔传感器能够容易由外部的磁场影响,并且在确定的条件下不为足够精确的测量装置。因此本发明的任务在于,消除在测量电化学的储能器的电的多个特征量的情况下的在现有技术中已知的缺点。
发明内容
根据本发明提出一种用于测定电化学的储能器的多个特征量的装置。在此上述的任务通过下面的组成部分解决:该装置的第一组成部分是梯度传感器,其包括由多个各向异性的磁阻的阻抗元件组成的桥式电路。桥式电路的构造能够通过两个包括两个电构件的串联电路的并联电路来描述,其中在串联连接的构造元件之间能够测定桥电压。该电压尤其取决于桥式电路的电构件的尺寸。根据本发明使用各向异性的磁阻的阻抗元件。其阻抗取决于作用在其上或者作用在其中的磁场的方向和强度。对于各向异性的磁阻效应参阅相应的专业文献。此外,该装置包括导体,在储能器运行时该储能器的电流流过该导体。在此,该电流能够实现这样的、关于待测定的多个特征量的启示。该导体也能够例如设置在电化学的储能器的连接端触点处或者在其多个单池处。该导体具有第一部段,其被设置为主要磁性地影响桥式电路的第一侧。尤其地,为此适用一个空间上的临近,例如与桥式电路的第一和第三元件平行。
为了优化线性,第一电构件或者其AMR材料的从优磁化方向(Vorzugsrichtung)能够与第三电构件或者其AMR材料的从优磁化方向不同地设置。尤其优先地,两个串联连接的AMR材料的从优磁化方向能够彼此垂直(90°)地设置。以这种方式,能够以简单的方式实现阻抗变化与作用在元件上的磁场的基本上线性的关系。类似地,该导体的第二部段被设置为主要磁性地影响桥式电路的第二侧。其适用于与第一部段相结合地完成的设计。在此,第一部段和第二部段被如此地设置为桥式电路,使得通过导体的电流流生成在桥式电路上的可测量的电压。为此,桥式电路通过在电流下的供给电压来接入,该电流在桥式电路的多个元件中由电流流或其取决于磁场的电压降以及由此的桥电压生成。例如,桥式电路的第一支路和桥式电路的第二支路能够彼此对称的构造。以这种方式,通过导体的第一部段和导体的第二部段的在相对的方向上定向的电流流生成在第一支路和第二支路中的相对的电压变化。其能够作为桥电压或桥信号被差别地测量。这提供了优点,即根据本发明的装置相对于外电场的效应基本上是鲁棒的。因此,根据本发明的装置尤其适用于前进装置和车辆的应用。
从属权利要求示出了本发明的有利的改进。
优选地,导体被配置作为保险装置、尤其作为熔断保险装置,其通常是已经设置的,用于包括电化学的储能器。在此,保险装置通常设置在储能器的易于接触的区域,以在该保险装置反应后能够简单地和成本低廉地替换相同的。这提供了优点,即根据本发明的装置的集成同样能够成本低廉地实施,因为其在易于接触的区域。
优选地,导体的第一部段与桥式电路的第一侧基本上是平行的。附加地,导体的第二部段与桥式电路的第二侧基本上平行地或者非平行地定向。以这种方式,确保了第一部段尤其作用于桥式电路的第一侧并且第二部段尤其作用于桥式电路的第二侧。在非平行的装置的情况下,虽然导体彼此平行地或者与桥式电路的相应的支路平行地设置,然而电流在彼此相对的方向上通流过。以这种方式,确保了桥式电路的安全的反应和高的灵敏度,并且能够进一步提高现对于外部的磁场的鲁棒性。
进一步优选地,导体的第一部段和第二部段被布置为彼此串联。换言之,同样的电路首先通流过导体的第一部段并且随后通流过导体的第二部段。为了该目的,导体能够环形地围绕桥式电路。该装置提供了优点,即使要适应桥式电路,通过导体的电流引导能够容易地建立。
尤其优选地,导体被构造为U形,并且导体的第一部段和第二部段形成所述U形的平行的边。该平行的边在此基本上负责在桥式电路上的电流的测量技术可获取的效果,而U形的底或者谷底基本上不影响测量装置。
优选地,导体的第一部段和第二部段布置在与桥式电路的多个阻抗元件不同的平面中。这例如以此为出发点,即分别在其共同的平面上的桥式电路的元件相比于在垂直于共同的平面的方向上被更强地扩展,这样的磁场分量尤其影响元件的AMR材料的阻抗,其在同样的共同平面上延伸。由于(无限长的)导体的磁场同样地包围在多个同心的圈中,通过在不同的平面中的优选的装置能够产生对桥电压的尤其强的作用,当导体的第一部段和第二部段错置地布置在与桥元件的主平面垂直的方向上。这提供了优点,即桥式电路关于通过电化学的储能器的电流是尤其敏感的。
该导体被制造为尤其由铜构成的冲压件。当前,在很多应用中已经是这种情况。仅通过小的工具变化能够如此设置导体,使得能够实现关于根据本发明的梯度传感器的简单的定位。
优选地,梯度传感器被配置作为预制的组件。换言之,该桥式电路、可选地梯度传感器的分析电子构件能够集成在分离的构件中,其紧接被固定在电化学的储能器的导体处。这能够尤其有利地借助于粘合连接方式固定。替换地,该梯度传感器也能够借助于树脂或者通过铸模过程与电化学的储能器的导体、尤其也与电化学的储能器的壳体相连接。这使得根据本发明的装置相对于机械效应也是鲁棒的。此外,流体密封的连接能够形成用于阻止腐蚀。
根据本发明的另外的方面提出了一种受到保护的电化学的储能器,其包括至少一个根据本发明的装置,其如上详细讨论的。尤其地,该电化学的储能器能够包括多个电化学的存储单池,其能够分别包括根据本发明的装置或者通过共同的根据本发明的装置进行保护。
附图说明
下面参照所附附图详细阐述本发明的多个实施例。在附图中:
图1示出了借助于分流器的测量装置;
图2示出了具有各向异性的磁阻的阻抗元件的桥式电路的示意图;
图3示出了具有熔断装置的电化学的存储单池的示意图;以及
图4示出了根据本发明的与电化学的存储器的电的导体相结合的梯度传感器的示意性布置。
具体实施方式
图1示出了一种用于测量电流和保护电化学的储能器的装置。示例性地示出电化学的储能器的单池1,分流器Rs与其串联连接地布置。在该分流器Rs上布置作为测量放大器的运算放大器OP的输入端,而其输出端与作为分析单元的微控制器12相连接。在上述的多个元件和电化学的储能器的相应的电连接端4、5之间设置两个接触器2。
图2示出了电导体3,其基本上被设计为门形和马蹄形。第一部段6和第二部段8基本上彼此平行地设置。其由相同的电流I通流过,该电流流过在第一部段6和第二部段8之间的第三部段7传导。垂直于图形平面错置地布置具有基本上与多个部段6、8平行的桥式电路20的梯度传感器。该桥式电路具有第一侧,其包括第一各向异性的磁阻的阻抗元件AMR1和与其串联设置的各向异性的磁阻的阻抗元件AMR3。与该支路并联地设置桥式电路20的第二侧,其具有第三各向异性的磁阻的阻抗元件AMR2和第四各向异性的磁阻的阻抗元件AMR4。电流流I在指向不同的方向的磁场分量Hx上感应,在第一和第二侧的多个阻抗元件之间分别生成桥式电压UM。通过在阻抗元件AMR1至AMR4中的平行的线条来表示在桥式电路20的两侧的串联连接的阻抗元件的彼此垂直定向的从优磁化方向。然而桥式电路20的两侧对称地构造,与桥式电路的侧面平行地设置的多个部段6、8的在彼此相对的方向上定向的分量Hx导致在符号上相对的电压变化。基于通过桥式电路20的供给电压UB,在桥式电路20的两侧的测量量取点9和10位于不同的电势上。该装置的优点在于,在磁的恒定场(例如通过外部干扰)的辐射下相同地控制两个半桥。换言之,外部的干扰场也不会进入测量结果(桥电压UM)。
图3示出了电化学的储能器的存储单池11,其具有两个从外部可接触的电的连接端4、5。电连接端中的一个5具有单池保险装置,其通过金属接片3实现。在此,电流流过该金属接片3,该电流也通流过单池11。在金属接片3的过热的情况下(例如由于通过单池11的过高的电流流)该金属接片3会熔断,其由此为该单池11的熔断装置。
图4示出了根据本发明的在作为单池11的导体的金属接片3处的梯度传感器的桥式电路20的装置的设计。在此,该导体3被基本上U形地设计,其中导体3的第一部段6和第二部段8在桥式电路20的彼此相对的侧上延伸。该第一部段6和第二部段8通过导体3的第三部段7彼此连接。在U形的内部为桥式电路20。如以在上面实施的,在此这能够是有利的,即梯度传感器或桥式电路20设置在与附图平面垂直的的或者与U形的延伸方向垂直的方向上,即例如安置在导体的上面。当在单池11上实施同样测量单池电压的电子构件时,通过如此的根据本发明的知识测定的电流能够确定单池个体的基本上所有的多个特征量、例如充电和老化状态。
虽然根据与所附附图相结合地阐述的多个实施例详细描述了根据本发明的方面和有利的实施形式,对于本领域技术人员来说,所示实施例的多个特征的修改和结合是可能的,而不会离开本发明的范围,本发明的保护范围由所附的权利要求限定。
Claims (10)
1.一种用于测定电化学的储能器(11)的多个特征量的装置,包括:
-梯度传感器,其包括由多个各向异性的磁阻的阻抗元件(AMR1、AMR2、AMR3、AMR4)组成的桥式电路(20);
-导体(3),在所述储能器(11)运行时,所述储能器(11)的电流流过所述导体(3),其中,所述导体(3)具有
-第一部段(6),所述第一部段被设置为主要磁性地影响所述桥式电路(20)的第一侧(AMR1、AMR3);以及
-第二部段(8),所述第二部段被设置为主要磁性地影响所述桥式电路(20)的第二侧(AMR2、AMR4);其中
-所述第一部段(6)和第二部段(8)被如此地布置为所述桥式电路(20),使得通过所述导体(3)的电流流生成在所述桥式电路(20)上的可测量的电压(UM)。
2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述导体(3)被配置作为保险装置、尤其作为熔断保险装置。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中,所述第一部段(6)与所述第一侧(AMR1、AMR3)基本平行地定向并且所述第二部段(8)与所述第二侧(AMR2、AMR4)基本平行地或者非平行地定向。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中,所述第一部段(6)和所述第二部段(8)被布置为彼此串联。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中,所述导体被构造为U形,并且所述导体(3)的所述第一部段(6)和所述第二部段(8)形成所述U形的平行的边。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中,所述第一部段(6)和所述第二部段(8)被布置在与所述梯度传感器的所述桥式电路(20)的多个所述阻抗元件(AMR1、AMR2、AMR3、AMR4)的不同的平面中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中,所述导体(3)被制造为尤其由铜构成的冲压件。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中,所述梯度传感器被配置作为预制的组件和/或通过粘合连接的方式相对于所述导体(3)固定。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中,所述导体(3)至少单侧地布置在所述电化学的储能器(11)的极连接端(5)处。
10.一种电化学的储能器(11),其包括根据前述权利要求中任一项所述的装置。
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