CN111796135B - 电流测量组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尤其是用于测量车辆中的电池电流的电流测量组件，其包括印刷电路板(12)；通向印刷电路板并固定在印刷电路板上的第一汇流条(16)，第一汇流条提供至少一个第一分流接触表面(30)；通向印刷电路板并固定在印刷电路板上的第二汇流条(18)，第二汇流条提供至少一个第二分流接触表面(42)；在印刷电路板上与第一汇流条相配的第一测量印制导线(44)；在印刷电路板上与第二汇流条相配的第二测量印制导线(46)；以及分流电阻器(48)，其具有通过焊接与第一汇流条和第一测量印制导线连接的第一接触区域(50)以及通过焊接与第二汇流条和第二测量印制导线连接的第二接触区域(52)。

Description

电流测量组件
技术领域
本发明涉及一种电流测量组件，其尤其是可用于在车辆、如电动车辆中测量电池电流。
背景技术
对于例如在电动运行车辆中用作能量源的锂离子电池的合适的电池管理，使用电池管理系统，这些电池管理系统尤其是检测并评估电池电流。由于用于车辆的这种电驱动系统中的电流可能非常高，因此这种电池管理系统必须设计用于检测如此高的电流。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种尤其是用于测量车辆中的电池电流的电流测量组件，该电流测量组件能够在可简单且低成本实现的结构的情况下可靠地检测大电流。
根据本发明，所述任务通过一种尤其是用于测量车辆中的电池电流的电流测量组件来解决，其包括：
-印刷电路板，
-通向印刷电路板并固定在印刷电路板上的第一汇流条，第一汇流条提供至少一个第一分流接触表面，
-通向印刷电路板并固定在印刷电路板上的第二汇流条，第二汇流条提供至少一个第二分流接触表面，
-在印刷电路板上与第一汇流条相配的第一测量印制导线，
-在印刷电路板上与第二汇流条相配的第二测量印制导线，
-分流电阻器，其具有通过焊接/钎焊与第一汇流条和第一测量印制导线连接的第一接触区域以及通过焊接/钎焊与第二汇流条和第二测量印制导线连接的第二接触区域。
通过将这种在电流测量中使用的分流电阻器直接连接到两个通向印刷电路板的汇流条上，不仅与待监控的电路建立电接触，而且也提供了将在这种分流电阻器中通常以热量形式发生的功率损耗通过汇流条可靠地散发出的可能性。这使得可使用所谓的SMD(Surface Mounted Device表面贴装器件)分流电阻器，其具有相对小的功率损耗，该功率损耗于是可以以热量的形式高效地散发出，从而避免了过载并且无需使用设计用于更高功率损耗的电阻器。同时电流测量组件的结构允许通过四线测量来检测经由汇流条传导的电流。
为了在汇流条和分流电阻器之间建立电连接，提出，印刷电路板具有与第一汇流条相配的第一测量穿透口，第一汇流条具有嵌入第一测量穿透口中的穿透/接触区域，第一汇流条的第一穿透/接触区域提供定位于印刷电路板的第一侧的区域中的第一分流接触表面，并且第一汇流条在印刷电路板的背离第一侧的第二侧上延伸，并且印刷电路板具有与第二汇流条相配的第二测量穿透口，第二汇流条具有嵌入第二测量穿透口中的第二穿透/接触区域，并且第二汇流条的第二穿透/接触区域提供定位于印刷电路板的第一侧的区域中的第二分流接触表面，并且第二汇流条在印刷电路板的背离第一侧的第二侧上延伸。
通过使第一分流接触表面和/或第二分流接触表面与印刷电路板在第一侧上的表面基本上齐平，可避免与设置在印刷电路板上的其它系统区域的相互干扰。
在一种可简单制造但仍然稳定的实施方式中，第一穿透/接触区域可包括第一汇流条上的杯状成型部，和/或第二穿透/接触区域可包括第二汇流条上的杯状成型部。
为了高效地从印刷电路板的区域散热，还提出，第一汇流条在印刷电路板的第二侧上与印刷电路板间隔开距离地设置，和/或第二汇流条在印刷电路板的第二侧上与印刷电路板间隔开距离地设置。
汇流条在印刷电路板上的稳定保持可通过以下方式简单地实现：第一穿透/接触区域以过盈配合容纳在第一测量穿透口中，和/或第二穿透/接触区域以过盈配合容纳在第二测量穿透口中。
为了既与相应汇流条又与相配的测量印制导线电接触，在第一接触区域和第二接触区域之中的至少一个接触区域中，所述焊接可包括一个基本上完全覆盖相配的分流接触表面并且与相配的测量印制导线建立连接的焊接区域。作为替换方案可规定，在第一接触区域和第二接触区域之中的至少一个接触区域中，所述焊接包括基本上完全覆盖相配的分流接触表面的第一焊接区域和与第一焊接区域分开的、与相配的测量印制导线建立连接的第二焊接区域。
还可在印刷电路板上设置与第一测量印制导线和第二测量印制导线接触的测量电子器件。
附图说明
下面参考附图1详细描述本发明，图1以剖视图示出电流测量组件。
具体实施方式
图1中所示的电流测量组件10包括印刷电路板12。在印刷电路板12上设置有示意性示出的测量电子器件14，通过该测量电子器件可检测或评估流过两条汇流条16、18的电流。测量电子器件14例如可包括微处理器。
当电流测量组件10例如在电动运行车辆中用于测量锂离子电池的电池电流时，第一汇流条16例如可连接至设置在车辆中的连接端子20上，而第二汇流条18可连接至电池的示意性示出的正极或负极22上。当然，电流测量组件10可集成到在电池和电能消耗器、如电动运行车辆中的驱动电动机之间的电流路径的其它区域中。
与第一汇流条16相配地，印刷电路板12具有第一测量穿透口24。第一穿透/接触区域26设置在第一汇流条16上，该第一穿透/接触区域嵌入地定位在第一测量穿透口24中并且例如通过过盈配合保持在其中。第一穿透/接触区域26例如可由第一汇流条的杯状成型部28提供，第一汇流条例如由铜材料制成。第一穿透/接触区域提供第一分流接触表面30，该第一分流接触表面基本上相应于第一测量穿透口24的横截面。第一穿透/接触区域26这样嵌入容纳其的第一测量穿透口24中，使得第一分流接触表面30基本上与印刷电路板12的第一侧32上的表面平齐。汇流条16以其邻接第一穿透/接触区域26的区段与印刷电路板12的背离第一侧32的第二侧34间隔开距离地延伸。
与第二汇流条18相配地，在印刷电路板12中还设置有第二测量穿透口36。设置在第二汇流条18上的第二穿透/接触区域38嵌入该第二测量穿透口中并且例如通过过盈配合保持在其中。在例如再次构造为杯状成型部40的第二穿透/接触区域38上设置有第二分流接触表面42，该第二分流接触表面基本上与印刷电路板12的第一侧32上的表面齐平地终止。在第二汇流条18的情况下，汇流条18的支承穿透/接触区域38的导轨状区段也在印刷电路板12的第二侧上与之间隔开距离地延伸。为了确保或保持这种状态，汇流条16、18构造为在使用电流测量组件10时所出现的力下被认为是基本上刚性或坚硬的构件。
应指出，在一种替代实施方式中，穿透/接触区域26、38也可通过例如将大致圆柱形的穿透/接触部分连接到汇流条16、18的待设置在印刷电路板12第二侧34上的导轨部分来提供。由于穿透/接触部分和导轨部分均由金属材料、如铜制成，因而在这种情况下通过焊接进行连接是适宜的。
在印刷电路板12的第一侧32上，在两个测量穿透口24、36之间设置有例如垂直于图1的图平面延伸的第一和第二测量印制导线44、46。所述测量印制导线从测量穿透口24、36区域通向测量电子器件14区域。印制导线44、46例如也可以铜材料制成。
在印刷电路板12上设置有分流电阻器48、优选SMD分流电阻器。分流电阻器48这样定位，使得其第一接触区域50基本上完全覆盖第一穿透/接触区域26上的第一分流接触表面30。同样，分流电阻器48的第二接触区域52这样定位，使得其基本上完全覆盖第二汇流条18的第二穿透/接触区域38上的第二分流接触表面42。因此，两个接触区域50、52也覆盖在两个测量穿透口24、36之间延伸的测量印制导线44、46。
分流电阻器48的第一接触区域50通过焊接而电气和机械地连接至印刷电路板32或第一汇流条16和第一测量印制导线44上。为此设置基本上完全覆盖第一分流接触表面30的焊接区域54。该焊接区域54这样朝向第二测量穿透口36延伸超过第一分流接触表面30，使得焊接区域54也在第一测量印制导线44和第一接触区域50之间形成焊接。因此，与分流电阻器48的第一接触区域50相配地提供分流电阻器48的电气和机械连接的一个区域，该区域在第一分流接触表面30上和第一测量印制导线44上不中断地延伸。
与第二接触区域52相配地设有将分流电阻器48与印刷电路板12或设置在其上的第二汇流条18以及第二测量印制导线46进行焊接的一种替代实施方式。第二接触区域52通过基本上完全覆盖第二分流接触表面42的第一焊接区域56进行电气和机械连接。与第二测量印制导线46的电气或机械连接通过与第一焊接区域56分开构成的第二焊接区域58实现。应指出，优选与两个汇流条16、18或分别配置给其的测量印制导线44、46相配地提供相同类型的焊接，即，可以要么设置一个唯一的焊接区域54要么设置两个分开的焊接区域56、58，以便实现对称或可承受相同负荷的连接。但原则上也可在两个接触区域50、52中实现不同类型的焊接。
电流测量组件10的上述构造允许实施四线测量来检测经由两个汇流条16、18传导的电流，在四线测量中，测量电子器件通过两个测量印制导线44、46耦联至分流电阻器48。分流电阻器48的接触区域50、52与汇流条16、18的穿透/接触区域的大面积电接触不仅确保了分流电阻器48的非常好的电气和机械连接，而且还主要确保了接触区域50、52在两个汇流条16、18上的有效热耦合。因此，汇流条16、18不仅具有传导电流、如电池电流的功能，而且也同时用于将在分流电阻器区域中产生的热量从分流电阻器48区域并且因此从印刷电路板12区域散发出。也有利的是，两个汇流条16、18在第二侧34上(即通常为印刷电路板12的背面)与印刷电路板12间隔开距离地延伸，从而避免了热接触，通过该热接触，热量可能再次从汇流条16、18传递到印刷电路板12上。电流测量组件10可以简单的方式制造，尤其是通过将汇流条16、18以结构简单但仍然稳定的方式连接至印刷电路板12。由于可有效地散发出基于出现的功率损耗而积聚在分流电阻器48区域中的热量，可避免在分流电阻器上产生过多的热负荷，从而无需使用功率分流电阻器并且因此可使用低成本且可以简单方式通过焊接连接的SMD分流电阻器。
最后应指出，当然也可在印刷电路板12上设置其它电子组件。多个这种分流电阻器48例如也可彼此并联地将两个汇流条16、18彼此连接地设置。

Claims (9)

1.电流测量组件，包括：
-印刷电路板(12)；
-通向印刷电路板(12)并固定在印刷电路板(12)上的第一汇流条(16)，第一汇流条(16)提供至少一个第一分流接触表面(30)；
-通向印刷电路板(12)并固定在印刷电路板(12)上的第二汇流条(18)，第二汇流条(18)提供至少一个第二分流接触表面(42)；
-在印刷电路板(12)上与第一汇流条(16)相配的第一测量印制导线(44)；
-在印刷电路板(12)上与第二汇流条(18)相配的第二测量印制导线(46)，以及
-分流电阻器(48)，该分流电阻器具有通过焊接与第一汇流条(16)和第一测量印制导线(44)连接的第一接触区域(50)以及通过焊接与第二汇流条(18)和第二测量印制导线(46)连接的第二接触区域(52)，
其中，所述印刷电路板(12)具有与第一汇流条(16)相配的第一测量穿透口(24)，第一汇流条(16)具有嵌入第一测量穿透口(24)中的穿透/接触区域(26)，第一汇流条(16)的第一穿透/接触区域(26)提供定位于印刷电路板(12)的第一侧(32)的区域中的第一分流接触表面(30)，并且第一汇流条(16)在印刷电路板(12)的背离第一侧(32)的第二侧(34)上延伸，并且印刷电路板(12)具有与第二汇流条(18)相配的第二测量穿透口(36)，第二汇流条(18)具有嵌入第二测量穿透口(36)中的第二穿透/接触区域(38)，并且第二汇流条(18)的第二穿透/接触区域(38)提供定位于印刷电路板(12)的第一侧(32)的区域中的第二分流接触表面(42)，并且第二汇流条(18)在印刷电路板(12)的背离第一侧(32)的第二侧(34)上延伸。
2.根据权利要求1所述的电流测量组件，其特征在于，所述第一分流接触表面(30)和/或第二分流接触表面(42)与印刷电路板(12)在第一侧(32)上的表面齐平。
3.根据权利要求1或2所述的电流测量组件，其特征在于，所述第一穿透/接触区域(26)包括在第一汇流条(16)上的杯状成型部(28)，和/或第二穿透/接触区域(38)包括在第二汇流条(18)上的杯状成型部(40)。
4.根据权利要求1或2所述的电流测量组件，其特征在于，所述第一汇流条(16)在印刷电路板(12)的第二侧(34)上与印刷电路板(12)间隔开距离地设置，和/或第二汇流条(18)在印刷电路板(12)的第二侧(34)上与印刷电路板(12)间隔开距离地设置。
5.根据权利要求1或2所述的电流测量组件，其特征在于，所述第一穿透/接触区域(26)以过盈配合容纳在第一测量穿透口(24)中，和/或第二穿透/接触区域(38)以过盈配合容纳在第二测量穿透口(36)中。
6.根据权利要求1或2所述的电流测量组件，其特征在于，在第一接触区域(50)和第二接触区域(52)之中的至少一个接触区域(50)中，所述焊接包括一个焊接区域(54)，该焊接区域完全覆盖相配的分流接触表面(30)并且与相配的测量印制导线(44)建立连接。
7.根据权利要求1或2所述的电流测量组件，其特征在于，在第一接触区域(50)和第二接触区域(52)之中的至少一个接触区域(52)中，所述焊接包括完全覆盖相配的分流接触表面(42)的第一焊接区域(56)和与第一焊接区域(56)分开的、与相配的测量印制导线(46)建立连接的第二焊接区域(58)。
8.根据权利要求1或2所述的电流测量组件，其特征在于，在印刷电路板(12)上设有与第一测量印制导线(44)和第二测量印制导线(46)接触的测量电子器件(14)。
9.根据权利要求1或2所述的电流测量组件，其特征在于，所述电流测量组件设置用于测量车辆中的电池电流。
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