CN114624607A - 电阻元件和用于制造电阻元件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电池传感器的电阻元件(10)，具有第一联接元件(12)和第二联接元件(14)以及第一测量电阻(16)和第二测量电阻(18)，第一测量电阻和第二测量电阻电串联地布置在第一联接元件(12)与第二联接元件(14)之间，在第一测量电阻与第二测量电阻(18)之间设置有导电的中间元件，第一测量电阻利用第一边缘与第一联接元件相连且第二测量电阻利用第一边缘与第二联接元件相连，第一测量电阻(16)和第二测量电阻(18)分别利用第二边缘与中间元件(20)相连。第一测量电阻(16)的第一边缘和第二测量电阻(18)的第一边缘和/或第一测量电阻(16)的第二边缘和第二测量电阻(18)的第二边缘分别基本上位于公共的直线上。

Description

电阻元件和用于制造电阻元件的方法

技术领域

本发明涉及一种用于电池传感器的电阻元件，该电阻元件具有第一联接元件和第二联接元件以及第一测量电阻和第二测量电阻，其中第一测量电阻和第二测量电阻电串联地布置在第一联接元件与第二联接元件之间。本发明还涉及一种用于这种电阻元件的制造方法。

背景技术

将电池传感器应用于车辆中，以获取有关电池状态、例如电池的荷电状态的信息。待检测的电池参数例如包括电池电压、电池电流和电池温度，其中尤其必须持续检测电池电压和电池电流，以便例如能够确切说明电池状态、例如荷电状态。

例如通过检测布置在负载电流路径中的测量电阻上的电压降来进行电流检测。测量电阻是电阻元件的一部分，该电阻元件相应地具有联接元件以用于将测量电阻与电缆接头和电池极端子相连。测量电阻的电阻值是非常精确地已知的。通过检测到的电压降，可以通过欧姆定律非常精确地得出流过测量电阻的电流、即负载电流。

测量电阻通常使用具有较低电阻-温度系数(即对温度变化的灵敏度低)的特殊合金、例如铜镍锰合金，从而可以非常精确地确定电阻和/或变化很小。

连接部段通常由低电阻的铜合金制成并与测量电阻焊接。

被用于导线部段的铜合金具有较高的电阻-温度相关性，即较高的电阻-温度系数。

测量触点通常布置在导线部段上，从而总电阻由测量电阻的电阻以及测量触点之间的导线部段的电阻构成。

由于导线部段的较高的电阻-温度相关性，因此导线部段影响总电阻并因而影响了测量的精确度。

测量电阻和导线部段在不同温度下的电阻特性是已知的，从而可以在已知温度下确定精确的电阻。但是，为了确定温度需要额外的温度传感器。

然而总体上期望较低的总电阻-温度相关性，以便能够实现尽可能精确的测量。

此外，从现有技术已知具有多个测量电阻的电阻元件。电池传感器被设计成使得能够单独检测或者一起检测在测量电阻处下降的电压。通过不同的测量值例如能够更精确地测量电流和/或校准各个测量电阻的电阻。

但是，这种具有多个测量电阻的电阻元件的结构和制造非常繁琐。此外，这种电阻元件通常需要非常大的安装空间。

发明内容

本发明的目的是，提供一种具有至少两个串联布置的测量电阻的电阻元件，该电阻元件易于制造并且需要尽可能小的安装空间。此外，电阻元件应该具有较高的测量精确度，尤其是较低的电阻-温度相关性。

为实现该目的，提出一种用于电池传感器的电阻元件，该电阻元件具有第一联接元件和第二联接元件以及第一测量电阻和第二测量电阻，其中，第一测量电阻和第二测量电阻电串联地布置在第一联接元件与第二联接元件之间，其中在第一测量电阻与第二测量电阻之间设置有导电的中间元件。第一测量电阻和第二测量电阻分别利用第一边缘与第一联接元件或第二联接元件相连并且分别利用第二边缘与中间元件相连。第一测量电阻的第一边缘和第二测量电阻的第一边缘和/或第一测量电阻的第二边缘和第二测量电阻的第二边缘分别基本上位于公共的直线上。

因此，测量电阻不是布置在公共的直线上，而是在一定程度上彼此相邻布置。由此，电阻元件至少在测量电阻的区域中被设计成U形或波浪形。由此，并非直线状的电流流路经过电阻元件。尤其，穿过测量电阻和联接元件或中间元件的直接邻接区域的主电流方向不在相应部件的中心轴线上延伸。这引起在测量电阻和导线部段的邻接区域内的电流流路变化或电位线/等位线变化。通过测量触点的定位，可以结合由于电阻元件的几何形状而变化的电流流路或发生变化的电位线而有利地影响、尤其是减小这些测量触点之间的电阻-温度相关性，这是因为导线部段的与温度相关的影响变得更低。

优选地，第一测量电阻的第一边缘和第二边缘和/或第二测量电阻的第一边缘和第二边缘彼此平行地延伸，从而测量电阻的第一边缘和第二边缘分别在公共的直线上延伸。在该实施方式中，测量电阻被设计成平行四边形或梯形。这种电阻元件特别易于制造。电阻元件通常由平坦基材制成。平坦基材由第一部段、第二部段和细长的电阻部段构成，其中第一部段和第二部段由导电材料制成，并且细长的电阻部段利用两个相对置的边缘分别与这些部段之一导电连接。基材例如作为连续材料在辊上进行供应。电阻部段的边缘彼此平行地延伸，从而能够以简单的方式从基材中裁出平行四边形或梯形的测量电阻。在此从这两个部段中的一个部段裁出这些联接元件，从另一个部段裁出中间元件。由于基材仅具有一个电阻部段，以制造具有两个测量电阻的电阻元件，因此还可以实现更简单且成本更低地制造。

第一测量电阻的将第一测量电阻的第一边缘和第二边缘相连的自由边缘、和/或第二测量电阻的将第二测量电阻的第一边缘和第二边缘相连的自由边缘可以例如彼此平行地延伸，从而使得这些测量电阻被设计成平行四边形或矩形。

第一边缘和/或第二边缘可以被设计成长度不同的，从而测量电阻被设计成宽度不同的，由此这些测量电阻具有不同的电阻。使用两个不同的电阻可以在测量时具有优势，因为可以测量不同的电压降。

替代地，第一边缘和/或第二边缘还可以被设计成长度相同的，从而这两个测量电阻的电阻大小相同。

第一联接元件的纵向方向和/或第二联接元件的纵向方向优选地与相应连接的测量电阻的第一边缘围成小于90°的角度、尤其是0°的角度。

例如，联接元件可以布置在相应地与其相连接的测量电阻的延长部中。然而，优选地，联接元件被布置成使得通过这些联接元件而使在测量电阻和联接元件的直接邻接区域内的主电流方向发生变化。联接元件的纵向方向优选地以直角延伸，从而电流方向发生强烈变化。

优选地，在第一联接元件和第二联接元件处设置有第一测量触点，其中测量触点分别设置在该联接元件的朝向相应另一个联接元件的部段上。原则上，测量触点被布置成使其位于主电流方向之外。尤其，测量触点可以横向于测量电阻的纵向方向被布置成使得减小和/或补偿测量电阻和/或导线部段的与温度相关的电阻变化的影响。

优选地，中间元件基本上在第二边缘的方向上延伸，从而在测量电阻之间也发生主电流方向的变化。

为了可以检测各个测量电阻的电压降，在中间元件上相应地设置有与测量电阻关联的第二测量触点。第二测量触点相应地设置在导线元件的背离另一个测量电阻的部段中，从而使得该第二测量触点也位于主电流流路之外。

在中间元件上可以设置有第三测量触点，该第三测量触点在几何上布置在第一测量电阻与第二测量电阻之间。该第三测量触点位于主电流流路中并且可以作为第二测量触点的替代或补充来设置。

原则上，如下地布置这两个测量电阻并将它们与这些联接元件之一或中间元件相连，即：在测量电阻以及联接元件和中间元件的直接邻接区域中产生主电流方向，该主电流方向与测量电阻、联接元件和中间元件的几何上的纵向方向偏离。在此，测量触点被布置使得它们不是位于主电流方向上，而是侧向错开。

为了实现该目的，还提供了一种用于制造上述用于电池传感器的电阻元件的方法。该方法具有以下步骤：

-提供由第一部段、第二部段和细长的电阻部段构成的平坦基材，其中第一部段和第二部段由导电材料制成，其中细长的电阻部段具有两个相对置的边缘，其中，第一部段和第二部段分别与电阻部段的这些边缘之一导电连接，

-从基材裁出该电阻元件，其中从第一部段裁出第一联接元件和第二联接元件，其中从电阻部段裁出第一测量电阻和第二测量电阻，并且其中从第二部段裁出中间元件。

“裁出”在此是指可以借以从基材分出联接元件、测量电阻和中间元件的任意分离方法，例如激光切割或冲裁。

附图说明

结合附图从以下描述中得出其他优点和特征。在附图中：

图1示出根据本发明的电阻元件的第一实施方式；

图2示出图1的电阻元件中的电流流路的示意图；

图3示出根据本发明的电阻元件的第二实施方式；

图4示出根据本发明的电阻元件的第三实施方式；以及

图5示出用于制造图1的电阻元件的制造步骤。

具体实施方法

在图1中示出用于电池传感器的电阻元件10。电阻元件10具有第一联接元件12和第二联接元件14，以便将电阻元件10与电池极端子和电缆相连。电阻元件10还具有第一测量电阻16和第二测量电阻18，第一测量电阻和第二测量电阻串联布置在第一联接元件12与第二联接元件14之间。在第一测量电阻16与第二测量电阻18之间设置有中间元件20。

在联接元件12、14上分别设置有第一测量触点22a、22b。在中间元件20上设置有两个第二测量触点24a、24b，第二测量触点分别与这两个测量电阻16、18之一关联。此外，设置有第三测量触点26，其布置在这两个第二测量触点24a、24b之间。

通过测量触点22a、24a或22b、24b可以分别测量测量电阻16或18上的电压降。根据该电压降，利用测量电阻16或18的已知或得出的电阻可以通过欧姆定律来确定流经测量电阻16或18的电流。

联接元件12、14和中间元件20由导电材料制成，例如由铜或铜合金制成。测量电阻16、18由具有低的电阻-温度相关性的材料制成，例如铜镍锰合金。

第一测量电阻16利用第一边缘28a与第一联接元件12相连，并且利用第二边缘30a与中间元件20相连。第二测量电阻18利用第一边缘28b与第二联接元件14相连，并且利用第二边缘30b与中间元件20相连。

如图1可见，第一测量电阻16的第一边缘28a和第二测量电阻16的第一边缘28b布置在公共的直线32上。此外，测量电阻16、18的第二边缘30a、30b同样布置在公共的直线34上。

因此，这两个测量电阻16、18电串联连接，但是从几何学上看，它们彼此相邻并且与中间元件一起形成U形导线部段。

联接元件12、14或中间元件20具有与测量电阻16、18不同的电阻。尤其是联接元件12、14或中间元件20的电阻-温度相关性大于测量电阻16、18的电阻-温度相关性。

如果电流流过电阻元件10，它通常会寻找电阻最低的路径。联接元件12、14的纵向方向与测量电阻16、18的纵向方向基本上成直角地延伸，并且中间元件20的纵向方向也与测量电阻16、18的纵向方向基本上成直角地延伸。由此，与从第一联接元件12流向第二联接元件14的电流相对应的方向发生变化，其中主电流方向36至少部分地不与测量电阻16、18的纵向方向或联接元件12、14和中间元件20的纵向方向相对应。

尤其是，主电流方向36在联接元件12、14与测量电阻16、18之间的或在测量电阻16、18与中间元件20之间的内角38a、38b、40a、40b的区域中延伸。

如图2可见，第一测量触点22a、22b布置在联接元件12、14的背离这些内角38a、38b的区域上。此外，第二测量触点24a、24b也布置在中间元件20的背离内角40a、40b的区域上。因此，测量触点22a、22b、24a、24b布置在主电流方向36之外。因而，在第一测量点22a、22b与相应关联的第二测量点24a、24b之间的直接连接不与主电流方向36相对应，更确切地说与其成一定角度地延伸。

由于温度变化，可以引起联接元件12、14和中间元件20以及测量电阻16、18的电阻变化。因为联接元件12、14和中间元件20具有更大的电阻-温度相关性，因此温度变化对这些元件12、14、20的电阻有更大的影响。因此，温度变化可以引起电阻元件10内的电阻变化，这可以引起主电流方向36的变化。

测量触点22a、24a或22b、24b分别如下地布置，即：联接元件12、14或中间元件20的电阻的温度相关变化和主电流路径36的基于电阻-温度相关变化进行的适配至少部分地、尤其完全得以平衡，从而可以补偿联接元件12、14或中间元件20的与温度相关的电阻变化。

代替第二测量触点24a、24b可以使用第三测量触点26，从而在中间元件20上仅需要一个测量触点26。但是，第三测量触点还可以被用作主电流路径36中的附加触点，其中例如可以将在第一测量触点22a与第二测量触点24a之间测量到的电压降和在第一测量触点22a与第三测量触点26之间测量到的电压降进行比较。

图1示出的电阻元件10能够以简单的方式由图5所示的基材40制成。

基材40由第一部段42、第二部段44和细长的电阻部段46构成。第一部段42和第二部段由导电材料制成，例如由铜或铜合金制成。细长的电阻部段46由电阻材料制成，例如由铜镍锰合金制成。电阻部段46具有两个相对置的边缘48、50，其中第一部段42和第二部段44分别与电阻部段46的这些边缘48、50之一导电连接。

从基材40裁出电阻元件10，其中从第一部段42裁出第一联接元件12和第二联接元件14，从电阻部段46裁出第一测量电阻16和第二测量电阻18，并且从第二部段44裁出中间元件20。

尽管基材40仅具有一个电阻部段46，但由于电阻元件10的形状可以由基材40制造两个串联布置的测量电阻16、18。

本制造方法的优势还在于，可以任意选择测量电阻16、18的形状、联接元件12、14的形状以及中间元件20的形状。尤其，可以为测量电阻16、18设置不同的形状。

例如，测量电阻16、18可以设置有不同的宽度，从而它们具有不同的电阻(见图3)。

在至此所示的实施方式中，测量电阻16、18具有矩形的形状。但是还可行的是，测量电阻16、18的自由边缘不是彼此平行地延伸的和/或不是垂直于边缘22a、22b、24a、24b延伸的。尤其，测量电阻16、18还可以被设计成平行四边形或梯形。

此外，联接元件12、14还可以任意设计。尤其，联接元件12、14的纵向方向可以任意设计。在图4示出的实施方式中，联接元件12、14被布置成使其纵向轴线在测量电阻16、18的纵向轴线的方向上延伸。

与测量电阻16、18的形状无关以及与联接元件12、14的取向无关，测量触点22a、22b、24a、24b被布置成使其能够补偿或者完全平衡联接元件12、14、测量电阻16、18以及中间元件20的与温度相关的电阻波动。

Claims (11)

1.一种用于电池传感器的电阻元件(10)，该电阻元件具有第一联接元件(12)和第二联接元件(14)以及第一测量电阻(16)和第二测量电阻(18)，其中，第一测量电阻(16)和第二测量电阻(18)电串联地布置在第一联接元件(12)与第二联接元件(14)之间，其中，在第一测量电阻(16)与第二测量电阻(18)之间设置有导电的中间元件(20)，其中，第一测量电阻(16)利用第一边缘(28a)与第一联接元件(12)相连，第二测量电阻(18)利用第一边缘(28b)与第二联接元件(14)相连，其中，第一测量电阻(16)和第二测量电阻(18)分别利用第二边缘(30a，30b)与中间元件(20)相连，其特征在于，

第一测量电阻(16)的第一边缘(28a)和第二测量电阻(18)的第一边缘(28b)和/或第一测量电阻(16)的第二边缘(30a)和第二测量电阻(18)的第二边缘(30b)分别基本上位于公共的直线(32，34)上。

2.根据前述权利要求中任一项所述的电阻元件，其特征在于，第一测量电阻(16)的第一边缘(28a)和第二边缘(30a)和/或第二测量电阻(18)的第一边缘(28b)和第二边缘(30b)彼此平行地延伸。

3.根据前述权利要求中任一项所述的电阻元件，其特征在于，第一测量电阻(16)的、将第一测量电阻(16)的第一边缘(28a)和第二边缘(30a)相连的自由边缘、和/或第二测量电阻(18)的、将第二测量电阻(18)的第一边缘(28b)和第二边缘(30a)相连的自由边缘彼此平行地延伸。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电阻元件，其特征在于，这些第一边缘(28a，28b)和/或第二边缘(30a，30b)被设计成长度不同的。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的电阻元件，其特征在于，这些第一边缘(28a，28b)和/或第二边缘(30a，30b)被设计成相同长度的。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电阻元件，其特征在于，第一联接元件(12)的纵向方向和/或第二联接元件(14)的纵向方向与相应连接的测量电阻(16，18)的第一边缘(28a，28b)围成小于90°的角度，尤其是0°的角度。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电阻元件，其特征在于，在第一联接元件(12)和第二联接元件(14)处设置有第一测量触点(22a，22b)，其中，这些测量触点(22a，22b)分别设置在联接元件(12，14)的朝向相应另一个联接元件(12，14)的部段上。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电阻元件，其特征在于，中间元件(20)基本上在第二边缘(30a，30b)的方向上延伸。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电阻元件，其特征在于，在中间元件(20)上设置有分别与一个测量电阻(16，18)关联的第二测量触点(24a，24b)，其中，该第二测量触点(30a，30b)分别布置在中间元件(20)的背离另一个测量电阻(16，18)的部段中。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电阻元件，其特征在于，在中间元件(20)上设置有第三测量触点(26)，该第三测量触点在几何上布置在第一测量电阻(16)与第二测量电阻(18)之间。

11.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的电阻元件(10)的方法，该电阻元件用于电池传感器、尤其是用于车辆中的电池传感器，该方法具有以下步骤：

-提供由第一部段(42)、第二部段(44)和细长的电阻部段(46)构成的平坦基材(40)，其中，第一部段(42)和第二部段(44)由导电材料制成，其中细长的电阻部段(46)具有两个相对置的边缘(48，50)，其中第一部段(42)和第二部段(44)分别与电阻部段(46)的这些边缘(48，50)之一导电连接，

-从基材(40)裁出该电阻元件(10)，其中，从第一部段(42)裁出第一联接元件(12)和第二联接元件(14)，其中从电阻部段(46)裁出第一测量电阻(16)和第二测量电阻(18)，并且其中从第二部段(44)裁出中间元件(20)。

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