DE102005021959A1 - Battery current sensor for a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Beschrieben wird ein Batteriestromsensor für ein Kraftfahrzeug, mit einem in den Batteriestromkreis eingefügten Meßwiderstand, wobei der Meßwiderstand einen Kern aus einem ersten Material mit einem gleichmäßigen Querschnitt und zwei mit dem Kern fest verbundene Hülsen aus einem zweiten Material aufweist, wobei das zweite Material niederohmiger ist als das erste Material.Disclosed is a battery current sensor for a motor vehicle, having a measuring resistor inserted into the battery circuit, the measuring resistor comprising a core of a first material having a uniform cross-section and two sleeves of a second material fixedly connected to the core, the second material having a lower resistance than the first material.

Description

Die Erfindung betrifft einen Batteriestromsensor für ein Kraftfahrzeug, mit einem in den Batteriestromkreis eingefügten Meßwiderstand.The The invention relates to a battery current sensor for a motor vehicle, with a inserted into the battery circuit Measuring resistance.

Ein Batteriestromsensor, der mechanisch unmittelbar an einer Polklemme der Batterie angeordnet ist, ist aus der DE 199 61 311 A1 bekannt. Bei dem hierin beschriebenen Batteriestromsensor ist der Meßsensor als Meßwiderstand ausgebildet und über Lötverbindungen mit einer Leiterplatte verbunden. Hierbei sind die Kontaktflächen des Meßsensors aus Kupfer gefertigt, während der eigentliche Meßwiderstand aus Manganin besteht; der so gebildete Meßsensor soll dadurch den gleichen Temperaturausdehnungskoeffizienten wie das verwendete Platinenmaterial aufweisen.A battery current sensor, which is mechanically arranged directly on a pole terminal of the battery, is from the DE 199 61 311 A1 known. In the battery current sensor described herein, the measuring sensor is designed as a measuring resistor and connected via solder connections to a printed circuit board. Here, the contact surfaces of the measuring sensor are made of copper, while the actual measuring resistor consists of manganin; The measuring sensor thus formed should thereby have the same temperature expansion coefficient as the board material used.

Die nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung DE 10 2004 053 650 zeigt einen Batteriestromsensor mit einem streifenförmigen Meßwiderstand, der einstückig angeformte zylinderförmige Endabschnitte aufweist. Die zylinderförmigen Endabschnitte dienen zur Stromzuleitung in bzw. Stromableitung aus dem Meßwiderstand, und werden durch als Drehgelenke ausgebildete Verbindungsmittel kontaktiert. Ein mittlerer, streifenförmige Bereich mit einem gegenüber den Endabschnitten kleinem Querschnitt bildet den Widerstandsbereich des Meßsensors aus.The not previously published German patent application DE 10 2004 053 650 shows a battery current sensor with a strip-shaped measuring resistor having integrally formed cylindrical end portions. The cylindrical end portions are used for power supply in or Stromableitung from the measuring resistor, and are contacted by connecting means designed as a pivot joints. A middle, strip-shaped region with a small cross-section relative to the end sections forms the resistance region of the measuring sensor.

Vorteilhaft an diesem Meßwiderstand ist, daß er einstückig ausgebildet ist und damit einen einfachen Aufbau aufweist. Nachteilig ist allerdings, daß die Herstellung einer Querschnittsverjüngung zur Realisierung des Widerstandsbereiches recht aufwendig ist.Advantageous on this measuring resistor is that he one piece is formed and thus has a simple structure. adversely is, however, that the Production of a cross-sectional taper for the realization of Resistance area is quite expensive.

Daher ergab sich die Aufgabe, einen Batteriesensor mit einem besonders einfachen und kostengünstigen Meßwiderstand zu schaffen, der auf einfache Weise an die Umgebung angekoppelt werden kann.Therefore the task arose, a battery sensor with a particularly simple and inexpensive measuring resistance to create that easily coupled to the environment can be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Meßwiderstand einen Kern aus einem ersten Material mit einem gleichmäßigen Querschnitt und zwei mit dem Kern verbundene Hülsen aus einem zweiten Material aufweist, wobei das zweite Material niederohmiger ist als das erste Material.These Task is inventively characterized solved, that the measuring resistance a core of a first material with a uniform cross-section and two sleeves of a second material bonded to the core has, wherein the second material is lower resistance than the first Material.

Bei dem erfindungsgemäßen Batteriesensor besteht somit der Widerstandsbereich aus einem ersten Material mit einem über seine Länge konstanten Querschnitt, der beispielsweise quadratisch, rechteckig und vorzugsweise rund ausgebildet sein kann. Damit kann bei diesem Meßwiderstand auf eine aufwendige Formgebung des Widerstandsbereiches verzichtet werden; statt dessen kann dieser Abschnitt durch einfaches Zuschneiden eines stabförmigen Rohlings aus dem Widerstandsmaterial gefertigt werden.at consists of the battery sensor according to the invention Thus, the resistance range of a first material with a on his Length constant Cross-section, for example, square, rectangular and preferably can be trained. This can with this measuring resistor dispensed with a complex shape of the resistance area become; instead, this section can be easily cropped a rod-shaped Blanks are made of the resistance material.

Um besonders gut leitende Bereiche für die Stromzuführung zu realisieren, wird dieser Widerstandsbereich mit zwei besonders gut leitenden Hülsen aus einem niederohmigen Material fest verbunden. Durch die feste Verbindung, die auf vorteilhafte Weise durch Crimpen hergestellt werden kann, werden Übergangswiderstände zwischen den Hülsen und dem Kern vermieden.Around particularly good conductive areas for the power supply too Realize this resistance range with two particularly good conductive sleeves made of a low-resistance material firmly connected. By the solid Compound which is advantageously produced by crimping contact resistances are between the sleeves and avoided the core.

Um eine Abdichtung des Meßwiderstands gegen äußere Einflüsse zu erreichen, ist es vorteilhaft insbesondere den Überlappungsbereich zwischen dem Kern und den Hülsen mit einer Kunststoffumspritzung zu versehen. Diese Kunststoffumspritzung kann wiederum vorteilhaft ein Teil eines Sensorgehäuses ausbilden, welches beispielsweise eine Schaltungsanordnung zur Verarbeitung der am Meßwiderstand abfallenden Signalspannung aufnehmen kann.Around to achieve a seal of the measuring resistance against external influences it is advantageous in particular the overlap area between the core and the pods to be provided with a plastic extrusion. This plastic extrusion again can advantageously form part of a sensor housing, which, for example, a circuit arrangement for processing the at the measuring resistor can absorb falling signal voltage.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Batteriesensors sind in den Unteransprüchen beschrieben.Further advantageous embodiments and further developments of the battery sensor according to the invention are in the subclaims described.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung dargestellt und näher erläutert.in the The following will be an embodiment of Invention illustrated with reference to the drawing and explained in more detail.

Es zeigenIt demonstrate

1 einen vormontierten Meßwiderstands, 1 a pre-assembled measuring resistor,

2 eine Schnittansicht des Meßwiderstands, 2 a sectional view of the measuring resistor,

3 einen endmontierten Meßwiderstand, 3 a final mounted measuring resistor,

4 eine alternative Ausführung eines Meßwiderstands in einer Schnittansicht, 4 an alternative embodiment of a measuring resistor in a sectional view,

5 einen Batteriesensor mit einem Meßwiderstand. 5 a battery sensor with a measuring resistor.

Die 1 zeigt die zusammengefügten, aber noch nicht endmontierten Elemente eines Meßwiderstands (1) für einen Batteriesensor eines Kraftfahrzeugs. Der Meßwiderstand (1) besitzt einen zylinderförmigen Kern (4) aus einem Widerstandsmaterial, vorzugsweise aus Manganin. Auf die Endabschnitte des Kerns (4) sind hülsenförmige Anschlußelemente, im folgenden kurz als Hülsen (5) bezeichnet, aufgeschoben.The 1 shows the assembled, but not yet final elements of a measuring resistor ( 1 ) for a battery sensor of a motor vehicle. The measuring resistor ( 1 ) has a cylindrical core ( 4 ) of a resistance material, preferably of manganin. On the En dabschnitte of the core ( 4 ) are sleeve-shaped connecting elements, hereinafter referred to as sleeves ( 5 ), postponed.

Da die Hülsen (5) die Anschlußbereiche des Meßwiderstands (1) bilden, sind sie aus einem möglichst gut leiten Material, vorzugsweise aus Kupfer gefertigt, um die Übergangswiderstände zu anzufügenden Anschlußmitteln möglichst gering zu halten.Since the pods ( 5 ) the terminal regions of the measuring resistor ( 1 ), they are made of a material which conducts as well as possible, preferably made of copper, in order to minimize the contact resistance to be attached to connecting means.

Der Kern (4) bildet den Widerstandsbereich des Meßwiderstands (1) aus und ist daher aus einem Material gefertigt, welches einen, verglichen mit dem Hülsenmaterial, spezifisch höheren Widerstand aufweist. Bevorzugt besteht der Kern (4) aus Manganin.The core ( 4 ) forms the resistance range of the measuring resistor ( 1 ) and is therefore made of a material which has a, compared to the sleeve material, specifically higher resistance. Preferably, the core ( 4 ) from manganin.

Der Kern (4) weist in seiner Längsrichtung einen gleichmäßigen Querschnitt, also einen Querschnitt mit konstanter Form und Abmessung auf. Hieraus ergeben sich als Vorteile, daß der Kern (4) ein einfaches kompaktes Bauteil bildet, welches einfach zu fertigen ist und zudem die in einem Kraftfahrzeug auftretenden, teilweise recht hohen Batterieströme auf einen relativ großen Querschnitt verteilt.The core ( 4 ) has in its longitudinal direction a uniform cross section, that is, a cross section with a constant shape and dimension. This results in advantages that the core ( 4 ) forms a simple compact component, which is easy to manufacture and also distributes occurring in a motor vehicle, sometimes quite high battery currents to a relatively large cross-section.

Selbstverständlich kann der Kern (4) statt einer kreisförmigen Querschnittsfläche auch eine ovale, quadratische, rechteckige oder sonstige vieleckige Querschnittsform aufweisen.Of course, the core ( 4 ) also have an oval, square, rectangular or other polygonal cross-sectional shape instead of a circular cross-sectional area.

Die 2 zeigt in einer Schnittdarstellung die auf die Endabschnitte des Kerns (4) aufgesteckten Hülsen (5). Durch ein einfaches Aufstecken bleibt aber sowohl die mechanische als auch die elektrische Verbindung zwischen dem Kern (4) und den Hülsen (5) qualitativ unzureichend. Daher werden in einem weiteren Fertigungsschritt feste, das heißt nicht oder nur bedingt lösbare Verbindungen zwischen dem Kern (4) und den Hülsen (5) hergestellt.The 2 shows in a sectional view on the end portions of the core ( 4 ) plugged sleeves ( 5 ). By simply plugging on, however, both the mechanical and the electrical connection between the core ( 4 ) and the sleeves ( 5 ) qualitatively insufficient. Therefore, in a further manufacturing step fixed, that is not or only partially solvable connections between the core ( 4 ) and the sleeves ( 5 ) produced.

Eine hierzu bevorzugte Möglichkeit besteht darin, die Hülsen (5) und den Kern (4) unter hohem mechanischen Druck miteinander zu verpressen. Dieser auch als Crimpen bezeichnete Vorgang bewirkt, daß die Umfangsflächen (6) der Hülsen (5) abschnittsweise mit einer sehr hohen Kraft beaufschlagt werden, wodurch die Hülsen (5) in radialer Richtung gestaucht und mit dem Kernmaterial untrennbar verpreßt werden. Neben der festen mechanischen Verbindung wird hierdurch gleichzeitig eine gute elektrische Ankopplung an den Kern (4) erreicht.A preferred option is to use the sleeves ( 5 ) and the core ( 4 ) to be pressed together under high mechanical pressure. This process, also referred to as crimping, causes the peripheral surfaces ( 6 ) of the sleeves ( 5 ) are applied in sections with a very high force, whereby the sleeves ( 5 ) are compressed in the radial direction and pressed inseparably with the core material. In addition to the fixed mechanical connection thereby at the same time a good electrical connection to the core ( 4 ) reached.

Wie die 3 zeigt, kann sich bei diesem Fertigungsschritt durch die Krafteinwirkung die Form der beaufschlagten Abschnitte (6) ändern. Vormals kreisförmige Abschnitte (6) der Hülsen (5) weisen nach dem Crimpvorgang beispielsweise eine Sechskantform auf.As the 3 shows, in this manufacturing step by the force of the shape of the acted upon sections ( 6 ) to change. Previously circular sections ( 6 ) of the sleeves ( 5 ) have after the crimping example, a hexagonal shape.

Ein alternative Möglichkeit zum Verbinden von Kern (4) und Hülsen (5) besteht darin, die Hülsen (5) auf den Kern (4) aufzuschrumpfen. Dies ist in der 4 angedeutet.An alternative way to connect core ( 4 ) and sleeves ( 5 ) is the sleeves ( 5 ) on the core ( 4 ) Shrink. This is in the 4 indicated.

Die Ausnehmungen (8) in den Hülsen (5) sind hierzu im Durchmesser etwas geringer ausgeführt als der Durchmesser des Kerns (4). Erst nach einer starken Erwärmung der Hülsen (5) ist, aufgrund der damit einhergehenden thermischen Ausdehnung, der Kern (4) in die Hülsenausnehmungen (8) einsetzbar. Nach dem Abkühlen der Hülsen (5) ist eine feste Verbindung zum Kern (4) hergestellt.The recesses ( 8th ) in the sleeves ( 5 ) are slightly smaller in diameter than the diameter of the core ( 4 ). Only after a strong warming of the pods ( 5 ) is due to the associated thermal expansion, the core ( 4 ) in the sleeve recesses ( 8th ) can be used. After cooling the sleeves ( 5 ) is a fixed connection to the core ( 4 ) produced.

Eine weitere, in den Figuren nicht dargestellte Möglichkeit zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen dem Kern und den Hülsen besteht darin, diese miteinander zu verschrauben. Hierzu sind die Endabschnitte des Kerns und die Ausnehmungen der Hülsen jeweils mit einem Gewinde zu versehen.A further, not shown in the figures possibility of producing a firm connection between the core and the sleeves is to use these together to screw. For this purpose, the end portions of the core and the Recesses of the sleeves each to be provided with a thread.

Die elektrische Verbindung des Meßwiderstands mit der Fahrzeugbatterie bzw. mit den Verbrauchern des Fahrzeugbordnetz kann auf vorteilhafte Weise über Anschlußelemente erfolgen, wie sie in der DE 10 2004 053 650 beschrieben sind. Die darin dargestellten Anschlußelemente sind zunächst drehbar auf die Endabschnitte der Hülsen aufgesteckt, wodurch ihre mechanische Lage dem Verlauf der Leiterführung des Bordnetzes entsprechend ausgerichtet werden kann. Ist dies geschehen, so werden die Anschlußelemente, vorzugsweise ebenfalls durch Crimpen, an den Hülsen mechanisch festgelegt.The electrical connection of the measuring resistor with the vehicle battery or with the consumers of the vehicle electrical system can be carried out in an advantageous manner via connecting elements, as described in the DE 10 2004 053 650 are described. The connecting elements shown therein are first mounted rotatably on the end portions of the sleeves, whereby their mechanical position can be aligned according to the course of the conductor guide of the electrical system. If this is done, the connecting elements, preferably also by crimping, mechanically fixed to the sleeves.

In der 5 ist ein vollständig aufgebauter Batteriestromsensor in einer Schnittansicht dargestellt. Der Batteriestromsensor weist einen Meßwiderstand (1) auf, der aus einem Kern (4) und den damit verbundenen Hülsen (5) besteht. In seinem mittleren Bereich, der die Überlappungsbereiche des Kerns mit den Hülsen (5) einschließt, ist der Meßwiderstand (1) mit einer Kunststoffumspritzung (3) versehen, die ein Teil eines Gehäuses (2) ausbildet. Das Gehäuse (2) besitzt als ein weiteres Gehäuseteil einen Gehäusedeckel (9), der mit der Kunststoffumspritzung (3), vorzugsweise mittels einer Laserschweißung, verbunden ist.In the 5 a fully assembled battery current sensor is shown in a sectional view. The battery current sensor has a measuring resistor ( 1 ), which consists of a core ( 4 ) and the associated sleeves ( 5 ) consists. In its middle area, the overlapping areas of the core with the sleeves ( 5 ), the measuring resistor ( 1 ) with a plastic coating ( 3 ), which is part of a housing ( 2 ) trains. The housing ( 2 ) has as a further housing part a housing cover ( 9 ), which with the plastic extrusion ( 3 ), preferably by means of a laser welding, is connected.

Die Hülsen (5) weisen vorteilhafterweise Anformungen (11) auf, wie beispielsweise entlang des Umfangs verlaufende Nuten, welche eine formschlüssige Verbindung mit der Kunststoffumspritzung (3) herstellen und dadurch die Lage des Gehäuses (2) relativ zum Meßwiderstand (1) sichern.The sleeves ( 5 ) advantageously have moldings ( 11 ), such as along the circumferential grooves, which form a positive connection with the plastic extrusion ( 3 ) and thereby the position of the housing ( 2 ) relative to the measuring resistor ( 1 ) to back up.

Innerhalb des Gehäuses (2) ist eine Meßschaltungsanordnung auf einen Schaltungsträger (10), der insbesondere als Leiterplatte oder Keramiksubstrat ausgeführt sein kann, aufgebaut. Die Meßschaltungsanordnung erhält das auszuwertende Meßsignal über Verbindungsmittel (7) zugeführt, die sowohl mit dem Schaltungsträger (10) als auch mit den Hülsen (5) des Meßwiderstands (1) elektrisch verbunden sind.Inside the case ( 2 ) is a measuring circuit arrangement on a circuit carrier ( 10 ), which may be designed in particular as a printed circuit board or ceramic substrate constructed. The measuring circuit receives the evaluation signal to be evaluated via connecting means ( 7 ), which both with the circuit carrier ( 10 ) as well as with the sleeves ( 5 ) of the measuring resistor ( 1 ) are electrically connected.

Im Betrieb des Kraftfahrzeugs fließt dessen gesamter Batteriestrom über den Meßwiderstand (1), wobei die innerhalb des Gehäuses (2) angeordnete Meßschaltungsanordnung den Spannungsabfall an dem umspritzten Abschnitt des Meßwiderstand (1) auswertet. Ein dem Stromfluß durch den Meßwiderstand (1) entsprechendes Meßsignal kann an einem nichtdargestellten Steckverbinder abgenommen werden, der an den Deckel (9) des Gehäuses (2) angeformt ist.During operation of the motor vehicle whose entire battery current flows through the measuring resistor ( 1 ), whereby the inside of the housing ( 2 ) arranged Meßschaltungsanordnung the voltage drop across the overmolded portion of the measuring resistor ( 1 ) evaluates. A the current flow through the measuring resistor ( 1 ) corresponding measurement signal can be removed from a connector, not shown, which on the lid ( 9 ) of the housing ( 2 ) is formed.

11
Meßwiderstandmeasuring resistance
22
Gehäusecasing
33
Kunststoffumspritzungplastic extrusion
44
Kerncore
55
Hülse(n)Sleeve (s)
66
Umfangsflächen (Abschnitte)Peripheral surfaces (sections)
77
Verbindungsmittelconnecting means
88th
Ausnehmungen (in den Hülsen)recesses (in the sleeves)
99
Gehäusedeckelhousing cover
1010
Schaltungsträgercircuit support
1111
Anformungenprojections

Claims (12)

Batteriestromsensor für ein Kraftfahrzeug, mit einem in den Batteriestromkreis eingefügten Meßwiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwiderstand (1) einen Kern (4) aus einem ersten Material mit einem gleichmäßigen Querschnitt und zwei mit dem Kern (4) fest verbundene Hülsen (5) aus einem zweiten Material aufweist, wobei das zweite Material niederohmiger ist als das erste Material.Battery current sensor for a motor vehicle, with a measuring resistor inserted into the battery circuit, characterized in that the measuring resistor ( 1 ) a core ( 4 ) of a first material with a uniform cross-section and two with the core ( 4 ) firmly connected sleeves ( 5 ) of a second material, wherein the second material is lower impedance than the first material. Batteriestromsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (5) entlang des Umfangs des Kerns (4) angeordnet sind.Battery current sensor according to claim 1, characterized in that the sleeves ( 5 ) along the circumference of the core ( 4 ) are arranged. Batteriestromsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (4) zylinderförmig ausgebildet ist.Battery current sensor according to claim 1, characterized in that the core ( 4 ) is cylindrical. Batteriestromsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Hülsen (5) die Endabschnitte des Kerns (4) umfassen.Battery current sensor according to one of Claims 1 to 3, characterized in that sleeves ( 5 ) the end portions of the core ( 4 ). Batteriestromsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (4) und die Hülsen (5) durch Verpressen elektrisch miteinander verbunden sind.Battery current sensor according to claim 1, characterized in that the core ( 4 ) and the sleeves ( 5 ) are electrically connected to each other by pressing. Batteriestromsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (4) und die Hülsen (5) durch Verschrauben elektrisch miteinander verbunden sind.Battery current sensor according to claim 1, characterized in that the core ( 4 ) and the sleeves ( 5 ) are electrically connected by screwing together. Batteriestromsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (5) auf den Kern (4) aufgeschrumpft sind.Battery current sensor according to claim 1, characterized in that the sleeves ( 5 ) on the core ( 4 ) shrunk. Batteriestromsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material Manganin ist.Battery current sensor according to claim 1, characterized in that that this first material is manganin. Batteriestromsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Material Kupfer ist.Battery current sensor according to claim 1, characterized in that that this second material is copper. Batteriesensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (5) abschnittsweise mit einer Kunststoffumspritzung (3) versehen sind.Battery sensor according to claim 1, characterized in that the sleeves ( 5 ) in sections with a plastic extrusion ( 3 ) are provided. Batteriesensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffumspritzung (3) einen Teil eines Gehäuses (2) ausbildet.Battery sensor according to claim 10, characterized in that the plastic encapsulation ( 3 ) a part of a housing ( 2 ) trains. Batteriesensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (2) ein Schaltungsträger (10) angeordnet ist, der über Verbindungsmittel (7) mit beiden Hülsen (5) elektrisch verbunden ist.Battery sensor according to claim 11, characterized in that inside the housing ( 2 ) a circuit carrier ( 10 ), which is connected via connecting means ( 7 ) with both sleeves ( 5 ) is electrically connected.
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