CN110622017A - 用于电蓄能单元的状态识别的分流电阻 - Google Patents

用于电蓄能单元的状态识别的分流电阻 Download PDF

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Abstract

一种用于电蓄能单元（1）的状态识别的分流电阻（2），其中所述分流电阻（2）具有第一层（4）、第二层（6）和第三层（8）。在此，按照本发明，所述层（4、6、8）沿着堆叠方向（V）分层地布置，其中所述第二层（6）布置在所述第一层（4）与所述第三层（8）之间，而且其中所述层（4、6、8）分别以分别具有最大表面的侧面之一来彼此保持物理接触，而且其中所述层（4、6、8）至少部分重叠地布置。

Description

用于电蓄能单元的状态识别的分流电阻
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的用于电蓄能单元的状态识别的分流电阻。还提供了一种相对应的用于提供分流电阻的方法。
背景技术
尤其是在车辆领域、例如在机动车中的应用中，由多个电蓄能单元组成的电蓄能系统、例如电池组系统起到越来越大的作用。在此，电蓄能系统以及尤其是各个电蓄能单元大多由电子管理系统来监控，该电子管理系统在汽车领域大多是电池组管理系统。这种电池组管理系统的重要的部分可以是电子电池组传感器，该电子电池组传感器每隔一段时间精确地检测相对应的电蓄能单元的电压、电流强度和温度。在此，所记录的数据例如可以由中央控制设备或者由集成在电子电池组传感器的控制设备来处理。相对应的分析作为信号被转交给相应的机动车的车载电网，使得可以由处在那里的车载电网控制设备来执行其它行动。
借助于分流电阻，电流通常持续地被测量和存储，也就是说也在相应的电池组的休眠阶段被测量和存储。借此，不仅可以确定电池组的剩余电荷量，而且这能够实现与先前的值的比较，使得关于电池组或电池组电池的老化和可能的剩余使用寿命的了解是可能的。因此，通过对分流电阻的电流测量，可以更好地监控电池组系统。通常，分流电阻可以被用在需要电流测量的任何地方。
在此，分流电阻通常是由铜/铜-镍-锰/铜构成的测量桥。在测量桥中出现的电压波动被分析并且作为信号被转交给机动车中的相应的车载电网或者控制设备。
在出版文献KR 101448936中，描述了一种分流电阻模块，该分流电阻模块可以借助于螺丝连接与电池组的极连接。
在出版文献EP 2485299中，描述了一种电池组状态传感器，该电池组状态传感器具有分流电阻并且可以与电池组极连接。
发明内容
按照本发明，描述了一种具有专利独立权利要求的表征性特征的分流电阻，该分流电阻相对于现有技术具有如下优点：该分流电阻具有紧凑的结构而且可以尽可能节省空间地被安装在电蓄能单元上。现在，本发明提供了一种具有独立和/或从属权利要求的表征性特征的分流电阻、尤其是电子电池组传感器的分流电阻，一种电子蓄能单元以及一种用于制造分流电阻的方法。
分流电阻的按照本发明的设计方案提供了如下优点：可以实现分流电阻在电蓄能单元上的尽可能节省空间的布置。通过将第一层和第二层和/或第三层沿堆叠方向布置，不同于将这些层沿纵轴和/或横轴的方向布置，分流电阻沿其纵轴和/或横轴的方向需要的结构空间小。由此避免了：分流电阻沿纵轴的方向和/或沿横轴的方向从阳极和/或阴极和/或电蓄能单元的轮廓伸出。在此，分流电阻通常被建造在电蓄能单元的阳极上。分流电阻的紧凑的实施方式提供了如下优点：在电蓄能单元应被嵌入到其中的结构空间中，不必设置用于分流电阻的附加的结构空间，尤其是不需要沿纵轴的方向以及沿横轴的方向的附加的结构空间。
分流电阻的所描述的本发明的设计方案还提供了如下优点：分流电阻和这些层的布置稳定而且相对于外部机械负荷、尤其是相对于沿着堆叠方向的压力有抵抗能力，其中这些层沿堆叠方向分层地布置而且其中第二层布置在第一层与第三层之间而且其中这些层分别以分别具有最大表面的侧面来彼此保持物理接触，而且其中这些层至少部分重叠地布置。
从属权利要求涉及本发明的优选的扩展方案。
本发明的其它有利的实施方式是从属权利要求的主题。按照一个有利的实施方式，分流电阻提供了多个优点。一方面，分流电阻的各个层沿堆叠方向具有阶梯轮廓。该实施方案提供了如下优点：尽管分流电阻的布置紧凑并且节省空间，仍可以实现各个层的最大表面的可靠的接触。各个层、尤其是第一层和/或第三层的接触尤其对于将分流电阻用于电蓄能单元的状态识别来说是必需的，而且可以按照分流电阻的按照本发明的设计方案的一个有利的实施方式在节省空间的结构空间上实现。
第一层和/或第二层和/或第三层的接触的一个示例性的实施方式可以通过所安装的电缆或者所安装的、尤其是焊接的或钎焊的弹性箔片（Flex-Folie）来实现。在此，弹性箔片用于将分流电阻的第一层和/或第二层和/或第三层的表面与例如电子电池组传感器连接，该电子电池组传感器每隔一段时间检测电压、电流强度和温度。此外，通过这些层以及尤其是表面的有利的布置，可以确保至少一个接触元件、尤其是弹性箔片的节省空间的布置，其中弹性箔片不是沿着纵轴的方向而且不是沿着横轴的方向从阳极和/或阴极和/或电蓄能单元的轮廓伸出。还有利的是：分流电阻的各个层沿着这些层的纵轴的方向和/或沿着这些层的横轴的方向具有不同的长度。
按照一个实施方式，分流电阻构造为由第一层、第二层、第三层构成的测量桥。在此，第一层由铜合金组成，第二层由电阻材料、尤其是铜-镍-锰合金组成，而第三层由铜合金组成。替选地，替代铜合金，在这些层也可以使用铝合金，或一个层可以由铜合金组成而一个层可以由铝合金组成。在此，分流电阻具有至少两个以能接触到的表面的形式的连接端。例如可以选择铜-镍-锰合金、尤其是Manganin（锰镍铜合金）®或者Isaohm®，作为电阻材料。
按照一个特别有利的实施方式，分流电阻的实施方案具有如下优点：分流电阻具有留空部，该留空部沿着堆叠方向延伸经过分流电阻、尤其是经过分流电阻的第一、第二和第三层。这提供了如下优点：第一层、第二层和第三层的最大表面分别被缩小。通过将至少一个留空部引入到分流电阻中，可以提高分流电阻的电阻值，其方式是分流电阻、尤其是第一层、第二层和第三层并且尤其是沿着堆叠方向的有电流流过的横截面面积被缩小。
此外，通过改变至少一个留空部的尺寸并且通过在分流电阻的表面设置多个留空部的可能性，可以实现如下优点：针对分流电阻可以带来特定的电阻目标值，该特定的电阻目标值对于相应的需求来说可以最优地被适配。
在按照另一有利的实施方式的构造方案方面的优点在于：通过分流电阻的各个层的焊接，实现了分流电阻的高稳定性。此外，通过将分流电阻的层焊接，这些层在它们的位置彼此稳定而且相对于外部机械负荷有抵抗能力。按照该有利的实施方式的分流电阻的高稳定性和抵抗能力一方面适用于沿堆叠方向的弯曲力。然而，另一方面，这也适用于沿纵轴或横轴的方向延伸的力，尤其是适用于剪切力。通过该措施，分流电阻的失灵概率可以降低而且使用寿命可以提高。此外，在安装之前就将分流电阻的层焊接提供了如下优点：分流电阻的安装被简化，因为分流电阻可作为整体来安装。由此，可以减少所需的安装时间并且因此降低安装成本。
还有利的是：分流电阻是由铜/铜-镍-锰合金/铜构成的测量桥而且还具有两个连接端，其中这两个连接端尤其构造为第一层的表面和第三层的表面，其中为此规定这些层的背离堆叠方向的一侧的表面。通过简单地紧固的分流电阻，存在如下可能性：相对自由地选择这两个所设置的连接端并且因此简化了接触。此外，在构造第一层时以及在构造第三层时，通过材料铜和铝的组合可以改善相应的层的强度，而最优的导电能力得以保持。
本发明还涉及一种用于制造用于电池组的状态识别的分流电阻的方法，其中分流电阻具有第一层、第二层和第三层而且此外这些层沿着堆叠方向分层地来布置。在此，第二层布置在第一层与第三层之间，其中这些层分别以分别具有层的最大表面的侧面之一来彼此达到物理接触，使得这些层部分重叠地来布置。
在按照另一有利的实施方式的构造方案方面的优点在于：这些层沿着堆叠方向构造出阶梯轮廓，由此这些层的表面沿着堆叠方向变得能接触到。本发明和制造方法的该按照本发明的设计方案提供了如下优点：在同时结构紧凑并且节省空间的情况下，确保分流电阻的各个表面的最优的可接触性、尤其是对于所要安装的弹性箔片和/或所要安装的线缆和/或接合线连接来说最优的可接触性。
本发明的其它优点和设计方案从描述以及随附的附图中得到。
易于理解的是，上文所提到的并且随后还要阐述的特征不仅能以分别被说明的组合，而且能以其它组合或者单独地来应用，而不脱离本发明的保护范围。
附图说明
图1以侧视图示出了在电蓄能单元上的按照本发明的分流电阻的实施方式；
图2以俯视图示出了按照本发明的分流电阻的各个层；
图3以俯视图示出了按照本发明的分流电阻及其在电蓄能单元的阳极上的布置；
图4以俯视图示出了按照本发明的分流电阻和被焊接在电蓄能单元的极连接端上的弹性箔片装置的一个可能的实施方式。
具体实施方式
本发明依据实施方式在附图中示意性地示出并且随后参考附图详细地予以描述。
图1示出了电蓄能单元1，该电蓄能单元具有按照一个优选的实施例的用于电蓄能单元1的状态识别的分流电阻2。在此，分流电阻2具有第一层4、第二层6和第三层8。在图1中还示出了：电蓄能单元1具有阴极5和阳极7，其中用于电蓄能单元1的状态识别的分流电阻2尤其建造在阳极7上。
在此，分流电阻2的三个层4、6、8沿着堆叠方向V分层地布置，其中第二层6布置在第一层4与第三层8之间，而且这些层4、6、8分别以分别具有最大表面的侧面之一来彼此保持物理接触。在此，层4、6、8可以至少部分重叠地布置，使得层4、6、8例如构造阶梯轮廓10。分流电阻2的其中层4、6、8构造出阶梯轮廓10的该有利的构造方案提供了如下优点：各个层4、6、8的表面沿着堆叠方向V至少部分地能接触到。第一层4和第三层8在此分别具有材料铜和/或铝。在此，在一个有利的实施方式中，第一层4和第三层8尤其可以实施为使得给成型的铝板配备铜护套，其中铝给予了相应的层稳定性和强度，而通过第一层4和/或第三层8的具有铜的护套，产生了相应的层的良好的导电能力。在此，第二层6可具有由铜、镍和锰构成的合金，尤其是Manganin（锰镍铜合金）®。借助于按照本发明的分流电阻2，可能的是：只需要一个层由电阻材料、诸如由铜-镍-锰合金构成，其中电阻材料构件的设计方案通过预先给定的、例如对于执行有说服力的测量来说所需的电阻来确定。在此，如随后所阐述的那样，不同的连接变型方案都是可能的。
此外，在分流电阻2上，可以在表面最大的分别没有与蓄能单元1、尤其是阳极7保持接触的一侧布置接线端子3。
图2示出了分流电阻2，该分流电阻由第一层4、第二层6和第三层8构造。为此，在第三层8上，第二层6沿着这里未示出的堆叠方向V（参见图1）来堆叠，使得第二层6以表面最大的两个侧面之一来与第三层8保持接触。此外，第一层4沿堆叠方向V被堆叠到第二层6上，使得分流电阻2构造出阶梯轮廓10。
在图2中，还示出了分流电阻2的纵轴11，其中纵轴11沿层4、6、8的方向并且沿所构造的阶梯轮廓10的阶梯的方向延伸。如在图2中示出的那样，横轴13在这种情况下与纵轴11以及与堆叠方向V垂直地延伸。
在此，在图2中示出了分流电阻2和用于构造阶梯轮廓10的层4、6、8的一个有利的实现形式。有利地，各个层4、6、8沿着纵轴11的方向构造出不同的长度，使得所堆叠的层4、6、8得到阶梯轮廓10，这些层尤其是沿着堆叠方向V来堆叠。分流电阻2的阶梯轮廓10的另一实施方式可以通过如下方式来实现：各个层4、6、8沿着横轴13的方向具有不同的宽度，使得这些层4、6、8沿着横轴13的方向构造出阶梯轮廓10。分流电阻2的另一实施方式规定：各个层4、6、8沿着纵轴11和/或横轴13的方向重叠而且因此不仅仅构造出阶梯轮廓10，而且分别在两端沿着纵轴11和/或横轴13的方向伸出，其中然而各个层4、6、8始终以它们的分别具有最大表面的侧面的至少一部分来彼此保持物理接触。
在图2中还示出了：分流电阻2和各个层4、6、8配备有至少一个留空部9，其中通过具有至少一个留空部9的各个层4、6、8沿着堆叠方向V的堆叠，在分流电阻2中得到合成的留空部。在此，通过至少一个留空部9可以改变分流电阻2的电阻值R。通过引入至少一个留空部9，尤其是提高了分流电阻2的电阻值R。还可以提高至少一个留空部9或者多个留空部9的尺寸。在此，通过增大至少一个留空部9的直径和/或尺寸，使分流电阻2的面积、尤其是横截面面积缩小，由此可以提高分流电阻2的电阻值R。在这种情况下，提高在分流电阻2中的留空部9的数目具有相同的效果，因为通过提高分流电阻2的留空部的数目，尤其可以缩小分流电阻2的横截面面积，使得由此可以提高分流电阻2的电阻值R。
此外，其它对分流电阻2的按照本发明的设计方案进行改善的措施是对各个层4、6、8的焊接和/或材料配合连接和/或形状配合连接和/或力配合连接。由此可以防止：各个层沿着纵轴11和/或横轴13的方向相互挪动并且因此降低分流电阻2以及可能连接的弹性箔片12的稳定性而且因此分流电阻2的功能不再存在。
在图2中示出了分流电阻2的各个层4、6、8的实施例，其中各个层4、6、8都具有四个留空部9。
在图3中示出了分流电阻2的实施方式，其中示出了在电蓄能单元1上的阳极7上的分流电阻2。还示出了：在分流电阻2的第一层4上可存在接线端子3，该接线端子以焊接的方式或者以其它方式来与分流电阻2连接。
图3示出了分流电阻2的另一特别有利的实施方式，其中通过分流电阻2的各个层4、6、8的焊接或者其它接合方法可以引起分流电阻2的高稳定性。借此，层4、6、8的布置稳定并且相对于外部机械负荷有抵抗能力，而且尤其是相对于这些层彼此间沿着纵轴11和/或横轴13的方向的移动有抵抗能力。分流电阻2的该高稳定性和抵抗能力还适用于沿着堆叠方向V的弯曲力而且另一方面适用于沿着纵轴11或横轴13的方向延伸的力。
图4示出了两个电蓄能单元1，这两个电蓄能单元沿横轴13的方向并排地布置。在此，相应的电蓄能单元1的阴极5和阳极7分别沿纵轴11的方向布置在不同的侧面上，使得其中一个电蓄能单元1的阴极5分别布置在第二个电蓄能单元1的阳极7旁边。电蓄能单元1的该布置可以被用于使这些电蓄能单元彼此串联连接。
在图4中还示出了：分流电阻2具有第一层4、第二层6和第三层8，其中分流电阻2和层4、6、8都具有至少一个留空部9。如在先前的附图中已经描述的那样，分流电阻2尤其在各个层4、6、8沿着纵轴11的方向的不同的长度内具有阶梯轮廓10。通过所构造的该阶梯轮廓10，可以分别将弹性箔片12安装在第一层4上而将另一弹性箔片12安装在第三层8上，其中这可以以紧凑的结构形式来实现而且在此没有弹性箔片12沿着纵轴11或横轴13的方向从电蓄能单元1的结构空间中伸出。使用弹性箔片12提供了如下优点：即使在电蓄能单元1的安装空间小和/或有角落的情况下也可以实现分流电阻2、尤其是第一层4和/或第三层8的接触，因为弹性箔片12可弯曲地来实施。在此，弹性箔片12还与电子电池组传感器连接而且用于如下目的：借助于分流电阻2来测量电压和/或电流和/或温度和/或将电压和/或电流和/或温度转发给电子电池组传感器。由此，借助于弹性箔片12和电子电池组传感器可能推导出电池组状态、尤其是剩余电荷量。

Claims (11)

1.一种用于电蓄能单元（1）的状态识别的分流电阻（2），其中所述分流电阻（2）具有第一层（4）、第二层（6）和第三层（8），其特征在于，所述层（4、6、8）沿着堆叠方向（V）分层地布置，其中所述第二层（6）布置在所述第一层（4）与所述第三层（8）之间，而且其中所述层分别以分别具有最大表面的侧面之一来彼此保持物理接触，而且其中所述层（4、6、8）至少部分重叠地布置。
2.根据权利要求1所述的分流电阻（2），其特征在于，所述分流电阻（2）的各个层（4、6、8）沿着所述层的纵轴（11）和/或所述层的横轴（13）的方向布置为使得在所述各个层（4、6、8）沿着堆叠方向（V）的层压的情况下形成阶梯轮廓（10），由此尤其是所述各个层（4、6、8）的表面沿着堆叠方向能至少部分地接触到。
3.根据上述权利要求之一所述的分流电阻（2），其特征在于，所述分流电阻（2）的各个层（4、6、8）沿着所述层（4、6、8）的纵轴（11）和/或所述层（4、6、8）的横轴（13）的方向具有不同的长度。
4.根据上述权利要求之一所述的分流电阻（2），其特征在于，所述分流电阻（2）配备有至少一个留空部（9）。
5.根据权利要求4所述的分流电阻（2），其特征在于，借助于所述至少一个留空部（9）的尺寸来减小所述分流电阻（2）的面积，使得实现所述分流电阻（2）的预先限定的电阻值。
6.根据上述权利要求之一所述的分流电阻（2），其特征在于，所述分流电阻（2）的各个层（4、6、8）彼此焊接。
7.根据上述权利要求之一所述的分流电阻（2），其特征在于，所述第二层（6）具有铜-镍-锰合金。
8.根据上述权利要求之一所述的分流电阻（2），其特征在于，所述第一层（4）和所述第三层（8）分别包括材料铜和/或铝。
9.一种电子蓄能单元（1），其具有根据上述权利要求之一所述的分流电阻（2）。
10.一种用于制造用于电蓄能单元（1）的状态识别的分流电阻（2）的方法，其中所述分流电阻（2）具有第一层（4）、第二层（6）和第三层（8）而且此外这些层（4、6、8）沿着堆叠方向（V）分层地来布置，其中所述第二层（6）被布置在所述第一层（4）与所述第三层（8）之间，而且其中所述层（4、6、8）分别以分别具有层的最大表面的侧面之一来彼此达到物理接触，使得所述层（4、6、8）至少部分重叠地来布置。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述分流电阻（2）的各个层（4、6、8）沿着所述层（4、6、8）的纵轴（11）和/或所述层（4、6、8）的横轴（13）的方向被布置为使得在所述各个层（4、6、8）沿着堆叠方向（V）的层压的情况下形成阶梯轮廓（10），由此尤其是所述各个层（4、6、8）的表面沿着堆叠方向（V）变得能至少部分地接触到。
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