CN107923952A - 具有高机械坚固性的电池传感器单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池传感器单元(1)，该电池传感器单元具有：第一紧固装置(2)、尤其是电极端子，该第一紧固装置可以被连接到电池的端子；电阻元件(3)，尤其是测量分流器；第二紧固装置(4)、尤其是车辆接地输出部分或电缆输出部分，该第二紧固装置可以被连接到第二端子，其中该第一紧固装置(2)被导电地电连接到该电阻元件(3)，并且该电阻元件(3)被导电地电连接到该第二紧固装置(4)，其特征在于，该电阻元件形成多个并联电流路径(31a，32a)。

Description

具有高机械坚固性的电池传感器单元

本发明涉及一种根据独立权利要求的前序部分的电池传感器单元。

图1示出了从现有技术中已知的电池传感器单元1，如通常用于例如在车辆中监测电池状态。所述电池传感器单元具有第一紧固装置2、电阻元件3、第二紧固装置4和壳体5以及评估电子系统(未展示出)。

电池传感器单元1连接到机动车辆的电池(未示出)，以便一方面检测电池的电流和/或电压。另一方面，还可以检测温度。借助于呈电极端子形式的第一紧固装置2来实现与电池的连接，为此目的，该第一紧固装置呈具有与电池的电极配合的内部轮廓的套筒状形式。为了确保与电极的牢固连接，第一紧固装置2被配置成使得其可以借助于夹紧螺钉21来变紧。在这种情况下，借助于夹紧螺钉21的螺纹使第一紧固装置2的两个肢部22变紧，这导致第一紧固装置2的内部轮廓牢固地抵靠电池的电极。在此示例性实施例中，第一紧固装置2由含铜的导电材料构成。例如，该材料的另外成分可以是铁、磷和/或锌。

第一连接件38通过焊接连接以导电的方式附接到第一紧固装置2，所述连接件在图示中被壳体5覆盖。同样被壳体5覆盖的电阻元件3以串联方式电连接在该连接件之后。关于其材料，所述电阻元件被设计成使得其欧姆电阻可以独立于温度以精确的方式以非常低的公差来确定，并且在整个生命周期中是几乎恒定的。

借助于评估电子系统的电线在测量点(在此未示出)处检测到电阻元件3两端下降的电压，并且基于限定的欧姆电阻将该电压转换成电流强度。

第二紧固装置4通过第二连接件39与电阻元件3进行电气和机械地串联连接。所述第二紧固装置包括螺栓41，电池传感器单元1通过该螺栓电连接地。为此目的，可以使用连接到机动车俩的底盘的导电电缆(在此未展示出)。还可想到用于连接地的其他接口，以替代螺栓41。

例如，所提及的串联电连接的部件的连接还可以分别是插头连接、硬钎焊连接、焊接连接或集成实施方式。还可想到，从该安排中省略第一连接件38和/或第二连接件39。由于材料不同和部件很多，所描述的电池传感器单元1以非常广泛、复杂和麻烦的方式发生故障。在第二紧固装置4的加负载(Belastungen)的情况下，存在大的杠杆臂，这促使不期望的变形或部件的破坏。出于此原因，提供了机械地支撑第二紧固装置4的支撑元件6。所述支撑元件吸收一些产生的力并且经由第一紧固装置2使这些力偏转。为了不发生失真测量，支撑元件6由绝缘材料(在这种情况下为塑料)形成。

因此受限的材料选择范围导致了支撑元件6的低强度和低刚度以及低热稳定性的缺点。由支撑元件6造成的缺点还包括，增加的空间幅度和部件的数量，以及增加的生产成本和增加的电池传感器单元1的重量。

因此，本发明的目的是提供坚固且成本有效的并且消除了上述缺点的电池传感器单元1。

根据本发明的第一方面，借助于根据权利要求1的前序部分的电池传感器单元1实现了该目的，其中电阻元件形成或具有多个并联电流路径。

在这种情况下，并联电流路径优选旨在表示彼此至少部分电隔离地延伸的电流路径(即被配置成传导电流的路径)在电路的背景下并联连接。

这使得电阻元件的坚固的机械设计成为可能，而不会降低到精确检测电池电流所需的欧姆电阻值以下或采用昂贵的材料和/或生产工艺。

在一个有利的实施例中，电阻元件具有多个连接板。相比于实心件，连接板可以实现良好的强度，同时节省材料。此外，这符合小横截面用于实现高欧姆电阻的原理。

这些连接板优选地以这样的方式配置，即它们各自形成电流路径。因此，已经在机械上适宜的这些连接板也以电有效的方式使用。

连接板优选地连结到第一紧固装置和第二紧固装置。结果是，杠杆臂可以短暂地停止，例如在第二紧固装置的加负载的事件中。

第一电流路径的欧姆电阻优选地基本等于第二电流路径的欧姆电阻。可以实现对称电流加载，并且简化电池传感器单元的操作、生产和机械设计。

在进一步的有利实施例中，这些连接板是以对称的方式安排和/或配置的。这对于机械承载能力和生产是有利的。

在附加的有利实施例中，这些连接板是以弧形的方式配置的。结果是，所述连接板的长度增加，这产生了更高的欧姆电阻。

在另一个有利的改进中，这些连接板是以箭头形状的方式和/或像三角形的边一样安排的。这是对可承受力通量的电阻元件的改进。

电阻元件优选地包括具有间隙的中心连接板。

测量点有利地被安排在这些最外面的连接板之间，尤其是在该中心连接板上的间隙的两侧。这些电流路径因此获得大的长度，并且因此具有足够高的相关测量电阻。在间隙处紧密度的意义上，测量点还可以彼此非常靠近。作为附加的优点，通过这种安排，在测量点处可能的温度测量不会由于连续的连接板的加热而失真，因为空气存在于所述连接板之间。

第二连接件优选地被配置为集成到电阻元件中。这简化了生产。

特别优选的是以下一个实施例，其中第一紧固装置、电阻元件以及第二紧固装置尽最大可能以相同的材料组成。

在进一步的有利实施例中，评估电子系统被配置为在电阻元件的测量点处检测变量电压、电流、温度中的一个。

在一个有利的改进中，电阻元件包括其欧姆电阻几乎独立于温度的、并且在整个生命周期上几乎恒定的材料。

在进一步的有利实施例中，根据本发明的电池传感器单元包括冲压件、尤其是弯曲冲压件，和/或铣削件。

以示意图的方式：

图2示出了根据本发明的电池传感器单元的第一实施例的外视图，

图3从电子的角度示出了根据第一实施例的电阻元件的设计，

图4示出了根据本发明的电池传感器单元的第二实施例的平面视图，其中第二紧固装置具有紧凑实施例，

图5示出了根据本发明的电池传感器单元的具有三角形设计的第三实施例的平面视图。

图2示意性地示出了根据本发明的电池传感器单元1的第一实施例的外视图，该电池传感器单元包括第一紧固装置2、电阻元件3和第二紧固装置4以及评估电子系统(未展示出)。

第一紧固装置2被配置成为具有夹紧螺钉21的电极端子，并且就功能而言与在开篇处描述的且在图1中所展示的第一紧固装置基本相同。然而，还可以使用适合于紧固到车辆电池的任何其他类型的第一紧固装置2。

电阻元件3被集成在第一紧固装置2的周向部分区域并且与其一体地形成。应指出的是，在这种情况下，还可想到焊接、硬钎焊、螺钉或插塞式连接。电阻元件3具有两个连接板31、32和两个相应的电流路径31a、32a，和/或被实施为具有连续开口的本体，其中该开口被配置成使得两个隔离的长形连接件将电阻元件3的两侧电气地和机械地连接到彼此，该电阻元件的一侧朝向第一紧固装置2的方向，另一侧朝向第二紧固装置4的方向。在这种情况下，连接件或连接板31、32在其厚度方面将尺寸确定成使得它们能够经受电池传感器1中出现的最大负载。

电阻元件3的欧姆电阻必须具有特定的最小值，以便能够以足够的准确度进行测量，所述特定的最小值可以例如通过小的电阻截面和/或大的电阻长度实现。连接板31、32因此是弧形的、尤其是圆弧形的，其结果是相比于直线实施例，由于更长的长度，欧姆电阻更高。在这种情况下，连接板31、32不仅确保了足够高的电阻值，而且还增加了电阻元件3以及因此整个电池传感器单元1的强度和坚固性。电阻元件3的形状在所有三个空间平面中基本上遵循对称设计。然而，应指出的是，在每个示例性实施例中可以想到非对称设计，并且不违反本发明的构思。

中心连接板35在开口的中心延伸。所述中心连接板被间隙36分成电气和机械隔离的两个区域。然而，代替机械隔离，也就是说通过空气进行的绝缘，还可想到通过绝缘件进行隔离。

测量点33a、33b、34a、34b位于中心连接板35的两侧。电阻元件3两端的电压在所述测量点被分接出，并且在评估电子系统中进行评估，和/或根据所述电压计算电流强度。如此定位的测量点33a、33b、34a、34b确保了还可以在所述测量点准确测量车辆电池的温度，因为电阻元件3的加热因此可以对温度测量仅有很小的影响。

第二紧固装置4通过接地连接板42以集成的形式连接到电阻元件3。然而，还可以有上述连接的替代方案。在电阻元件3的中心连接板35的延伸中，第二紧固装置4包括用于将电池传感器单元1连接地的螺栓41。

在本示例性实施例中，第一紧固装置2、电阻元件3以及第二紧固装置4由相同的材料组成。然而，不同材料的单独部件的实施例(例如，连接板31、32或特定电阻材料的整个电阻元件3)同样在本发明的构思之下。尽管本示例性实施例的电池传感器单元被配置为铣削件，还可想到锻造式、冲压式或冲压弯曲式解决方案。

图3中所示的电路图部分展示了，在图1的第一实施例中，电阻器R1(与连接板31相关联)与电阻器R2(与连接板32相关联)并联安排。可以相应地区分开电流路径31a、32a。由于电流路径31a、32a的这个并联电路7，使用总电流I，电流强度I1＝R1/(R1+R2)*I和I2＝R2/(R1+R2)*I成立。因为在本实施例中，两个连接板31、32由相同的材料组成并且具有相同的形状，所以电阻R1＝R2成立，其结果是I1＝I2＝1/2*I成立。两个连接板31、32的电流负载因此是等量的。这同样适用于具有多于两个连接板31、32的实施例中。然后电流负载均匀地分布在这些连接板上。然而，在本实施例中和在所有其他实施例中同样可想到非对称设计，其中电流负载根据不同的相应电阻分布在这些连接板上。

图4示出了第二实施例，其中在第一紧固装置2和电阻元件3方面第一实施例的所有上述特征都适用。然而，在这种情况下，第二紧固装置4被集成到电阻元件3中，或者直接连接到中心连接板35。第二紧固装置4作为珠状延伸部与电阻元件3的第二端连结。由于短的电流路径，电池传感器单元1的总欧姆电阻总体上非常低。这同样适用于在机械负载的情况下的机械杠杆作用，因为电池传感器单元1从第一紧固装置2到第二紧固装置4并且因此机械杠杆非常短暂地发生故障。例如，在通过向螺栓41施加力来加挠曲负载的情况下，因此仅产生小的弯曲力矩。

图5中示出了第三实施例。在这种情况下，电阻元件3的形状与由力三角形37(用虚线展示出)所展示的近似三角形的力通量相适配。连接板31、32以箭头形状的方式或像三角形的边一样的方式以直线延伸，并且在螺栓41纵向轴线上朝向上彼此逐渐变细。中心连接板35居中地延伸到这两个连接板31、32，类似于三角形37的对称轴。在这种情况下，连接板31、32的截面和中心连接板的截面具有不同构型。作用在螺栓41上的力通过连接板31、32传递，使得所述力分布在第一紧固装置2的整个宽度上。所述实施例的进一步的特征与这些已经描述的特征相同，并且因此不再重复。

在本发明的各实施例的上下文中解释并示出的所有特征能以多种不同的组合提供在根据本发明的主题中，以便同时实现所述特征的有利效应。

本发明的保护范围是通过权利要求书来限定的并且不受在说明书中解释的或在附图中示出的特征的限制。

参考标记列表

1 电池传感器单元

2 第一紧固装置

21 夹紧螺钉

22 肢部

3 电阻元件

31，32 连接板

31a，32a 电流路径

33a，33b，34a，34b 测量点

35 中心连接板

36 间隙

37 力三角形

38 第一连接件

39 第二连接件

4 第二紧固装置

41 螺栓

42 接地连接板

5 壳体

6 支撑元件

7 并联电路

Claims (15)

1.一种电池传感器单元(1)，具有

-第一紧固装置(2)、尤其是电极端子，该第一紧固装置能够连接到电池的电极，

-电阻元件(3)、尤其是测量分流器，

-第二紧固装置(4)、尤其是车辆接地输出部分或电缆输出部分，该第二紧固装置能够连接到第二电极，

其中，该第一紧固装置(2)被导电地电连接到该电阻元件(3)，并且该电阻元件(3)被导电地电连接到该第二紧固装置(4)，

其特征在于，该电阻元件(3)形成多个并联电流路径(31a，32a)。

2.如权利要求1所述的电池传感器单元(1)，其中

该电阻元件(3)具有多个连接板(31，32)。

3.如权利要求2所述的电池传感器单元(1)，其中，这些连接板(31，32)被配置成使得它们各自形成电流路径(31a，32a)。

4.如权利要求2至3之一所述的电池传感器单元(1)，

其中，这些连接板被连结到该第一紧固装置和第二紧固装置(2，4)。

5.如权利要求2至4之一所述的电池传感器单元(1)，

其中，这些连接板(31，32)被配置成使得该第一电流路径(31a)的欧姆电阻基本上等于该第二电流路径(32a)的欧姆电阻。

6.如权利要求2至5之一所述的电池传感器单元(1)，其中，这些连接板(31，32)是以对称的方式安排和/或配置的。

7.如权利要求2至6之一所述的电池传感器单元(1)，其中，这些连接板(31，32)是以弧形的方式配置的。

8.如权利要求2至7之一所述的电池传感器单元(1)，其中，这些连接板(31，32)是以箭头形状的方式和/或像三角形的边一样安排的。

9.如以上权利要求之一所述的电池传感器单元(1)，其中，该电阻元件(3)包括具有间隙(36)的中心连接板(35)。

10.如权利要求9所述的电池传感器单元(1)，其中测量点(33a，33b，34a，34b)被安排在这些最外面的连接板(31，32)之间，尤其是在该中心连接板(35)上的间隙(36)的两侧。

11.如以上权利要求之一所述的电池传感器单元(1)，其中，该第二连接件(4)被配置为集成到该电阻元件(3)中。

12.如以上权利要求之一所述的电池传感器单元(1)，其中，该第一紧固装置(2)、该电阻元件(3)以及该第二紧固装置(4)尽最大可能以相同的材料组成。

13.如以上权利要求之一所述的电池传感器单元(1)，其中，评估电子系统被配置为在该电阻元件(3)的测量点(33a，33b，34a，34b)处检测变量电压、电流、温度中的一个。

14.如以上权利要求之一所述的电池传感器单元(1)，其中，该电阻元件包括其欧姆电阻几乎独立于温度的、并且在整个生命周期上几乎恒定的材料。

15.如以上权利要求之一所述的电池传感器单元(1)，该电池传感器单元包括冲压件、尤其是弯曲冲压件，和/或铣削件。