DE102006004337A1

DE102006004337A1 - Stromverbindungsvorrichtung für eine Batteriepolklemme

Info

Publication number: DE102006004337A1
Application number: DE102006004337A
Authority: DE
Inventors: Peter Puschkat
Original assignee: LEAR Corp ELECTRICAL AND; Lear Corp Electrical and Electronics GmbH and Co KG
Current assignee: LEAR Corp ELECTRICAL AND; Lear Corp Electrical and Electronics GmbH and Co KG
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2026-02-01
Also published as: GB2434700A; US7615885B2; DE102006004337B4; GB0701469D0; US20070267917A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stromverbindungsvorrichtung zum Anbau an einen Polzapfen, insbesondere den Pluspol einer Batterie eines Kraftfahrzeugs, in elektrisch leitender Folge aufweisend: a) eine Batteriepolklemme (1a), b) eine Platine (13), c) ein auf der Platine (13) sitzendes, bistabiles, ein integriertes Steuerungsmodul enthaltendes Relais (16) mit c<SUB>1</SUB>) einer Transport-Trennschaltung und c<SUB>2</SUB>) einer Unfall-Trennschaltung, d) eine über das Relais (16) mit der Batterieklemme (1a) in Verbindung stehende Stromverteilereinrichtung, insbesondere Stromverteilerschiene (19).

Description

Die Erfindung betrifft eine eine Stromleitungsunterbrechungseinrichtung aufweisende Stromverbindungsvorrichtung zwischen einer Batteriepolklemme in einem Kraftfahrzeug und einer z. B. über Sicherungen mit Verbraucheranschlüssen in Verbindung stehenden Stromverteilereinrichtung.

Bekannt ist, mehrere elektrische und elektronische Bauteile wie z. B. eine sprengbare Batteriepolklemme, einen Transport-Trennschalter, eine Stromverteilerschiene und/oder Ver-braucheranschlüsse direkt oder indirekt im Bereich der polseitigen Oberfläche einer Batterie in einem Kraftfahr-zeug anzuordnen.

Die Stromverteilerschiene steht dabei in werksseitigem Auslieferungszustand des Fahrzeugs elektrisch mit dem Pluspol der Batterie über eine sprengbare Batterieklemme und einen Trennschalter in Verbindung. Die sprengbare Batterieklemme weist einen Zündsatz auf, der mit einer entsprechenden elektrischen und elektronischen Einrichtung bei einem Unfall (Crash) angesprochen und gezündet wird, wobei die Stromleitungseinrichtung durch Zerstörung eines Stromleiters unterbrochen wird.

Der Transport-Trennschalter ist eine entfernbare Einrichtung, die zwischen der Batteriepolklemme und der Stromverteilerschiene in die Stromleitungseinrichtung integriert ist. Sie soll die Stromleitung permanent unterbrechen, so dass z. B. während des Auslieferungstransports des Fahrzeugs vom Herstellerwerk zum Händler die Batterie keine elektrische Energie liefern kann, so dass die elektrischen und elektronischen Verbraucher stromlos gestellt sind.

Das bekannte Batterieanschlusssystem erfordert während der Fahrzeugmontage drei Schrauboperationen, nämlich Aufschrauben der sprengbaren Batteriepolklemme auf den Pluspol der Batterie, Verschraubung des Transport-Trennschalters und Verschraubung der Stromverteilerschiene.

Um das Fahrzeug betriebsbereit zu machen, muss vom Händler der Transport-Trennschalter entfernt werden. Dies erfordert das Lösen der Stromverteilerschiene, das Lösen und Ausbauen des Transport-Trennschalters und Wiederanschrauben der Stromverteilerschiene. Darüber hinaus muss der Händler den Transport-Trennschalter entsorgen oder zum Herstellerwerk zurückschicken.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Stromverteilungsvorrichtung vom Pluspol einer Batterie zu Verbraucheranschlüssen, z. B. zu einer Stromverteilerschiene, zu schaffen, die weniger Bauraum sowie weniger Montage- und Demontageaufwand erfordert und die Trennung der Stromleitung zu den Verbraucheranschlüssen während des Auslieferungstransports gewährleistet sowie eine Unterbrechung der Stromleitung bei einem Unfall (Crash) ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im Folgenden beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 perspektivisch einen erfindungsgemäßen Stromübertragungsbausatz;
2 perspektivisch ein erfindungsgemäßes Bausatzmodul;
3 perspektivisch eine erfindungsgemäße Toleranzausgleichseinrichtung;
4 schematisch die Relaisintegration in die Stromverbindungsvorrichtung.
Der erfindungsgemäße aus mehreren elektrischen und elektronischen Bauteilen zusammengefügte, vorzugsweise vorgefertigte Bausatz 1 für die Stromübertragung von einer an einen Pluspol einer Batterie (nicht dargestellt) anzuklemmenden Batteriepolklemme 1a zu einer Stromverteilerschiene 2 lagert zur Bildung eines handhabbaren Moduls zweckmäßigerweise auf einer im wesentlichen rechteckigen Träger- bzw. Montageplatte 3 aus Kunststoff (2), die mit Rastelementen, z. B. Rastbügeln 4, an den Seitenwandungen der Batterie mit entsprechenden Gegenrastmitteln verrastbar ist. Die Montageplatte 3 wird von den 4 Außenkanten 3a, 3b, 3c und 3d begrenzt.
Auf der der Batterieoberfläche abgewandten Oberfläche der Montageplatte 3 ist der erfindungsgemäße Bausatz befestigt und/oder verrastet angeordnet (2), woraus das vorgefertigte händelbare Stromverbindungs- und -verteilungsmodul resultiert. Die Polklemme 1a aus Metall ist im Eckbereich der Montageplatte 3 zwischen den Außenkanten 3a und 3d angeordnet und weist einen Klemmbügel 5 mit einem Klemmloch 6 für den Durchgriff eines Polzapfens einer Batterie auf. Der Klemmbügel 5 wird mit einer Klemmschraube 7 betätigt.
An der Polklemme 1a ist ein Anschlusssteg 8 angeordnet, der sich parallel zur Außenkante 3a der Montageplatte 3 erstreckt. Am Anschlusssteg 8 ist eine erfindungsgemäße elektrisch leitende, zweckmäßigerweise in der Draufsicht Z-förmige Toleranzausgleichseinrichtung 9 befestigt, z. B. mit einer Schraube 14 angeschraubt.
Die Toleranzausgleichseinrichtung 9 besteht im wesentlichen aus einem ersten, am Anschlusssteg 8 angeschraubten Metallblechsteg 10, an den ein erstes abisoliertes Ende eines elektrischen biegsamen Kabels 11 befestigt, z. B. ultraschallverschweißt ist. Das Kabel 11 erstreckt sich in einem Winkel um 90° zum Materialblechsteg 10, wobei am anderen abisolierten Ende des Kabels 11 ein zweiter Metallblechsteg 12 befestigt, z. B. ultraschallverschweißt ist und sich der Materialblechsteg 12 entgegengesetzt zum Materialblechsteg 10 erstreckt, woraus die Z-Form resultiert. Das Kabel 11 der Toleranzausgleichseinrichtung 9 verläuft in einem Winkel um 90° zur Außenkante 3d der Montageplatte 3 und der Metallblechsteg 12 ist an einem elektrischen Leiterbahnelement 22 elektrisch leitend, z. B. mit einer Schraube 15 befestigt, das sich parallel zum Kabel 11 erstreckt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, das Kabel 11 auch ohne die Stege 10, 12 als Toleranzausgleichseinrichtung zu verwenden.
Im Eckbereich zwischen den Außenkanten 3d und 3c der Montageplatte 3 befindet sich eine Platine 13. Auf der Platine 13, deren Leiterbahnen nicht dargestellt sind, ist ein bistabiles, ein integriertes Steuerungsmodul aufweisendes Relais 16 mit elektrischer Leitung 17 mit der Platine 13 verbunden. Das bistabile Relais 16 gewährleistet die Batterieabschaltung bzw. Stromunterbrechung im Crash-Fall und dient außerdem als Transport-Trennschalter während des Auslieferungstransports. Es kann zudem ein Energiemanagement regeln. Zu diesem Zweck steht das Leiterelement 22 mit dem Relais 16 in Verbindung, und zwar derart, dass das Relais 16 als Schalter die Stromleitung unterbrechen kann. Dieser Zusammenhang ergibt sich schematisch aus 4.
Das Relais 16 basiert auf einem System mit zwei Spulen. Es schaltet, wenn ein elektrischer Impuls an der entsprechenden Spule anliegt (AUF/ZU). Wenn kein Strom anliegt, wird der Schalter bzw. eine Kontaktfeder über einen Permanentmagneten gehalten. Der Schaltkontakt ist doppelarmig für eine sichere und lichtbogenreduzierende Schaltung ausgelegt.
Angesteuert wird das Relais 16 über die Platine 13 von einem externen Steuersystem (nicht dargestellt), dessen Steuersteckverbinder in den neben dem Relais 16 auf der Platine 13 angeordneten Gegensteckverbinder 18 steckbar ist.
Etwa im Längsmittenbereich der Außenkanten 3a und 3c erstreckt sich von der einen Außenkante 3a zur anderen Außenkante 3c eine Stromverteilerschiene 19, an die in Richtung der Außenkante 3b weisend mehrere nebeneinander angeordnete Schmelzsicherungselemente 20 angeschlossen sind, an die z. B. Verbraucheranschlusssteckverbinder steckbar sind. Die Stromverteilerschiene 19 steht über einen Verbindungssteg 21 mit dem Anschlusssteg 12 über das Leiterelement 22 elektrisch leitend in Verbindung, wobei in das Leiterelement 22 die Schalterelemente des Relais 16 integriert sind.
Der erfindungsgemäße Bausatz 1 (1) wird zur Bildung eines händelbaren Moduls vormontiert auf der Montageplatte 3 (2) und kann auf die Batterie gesteckt oder wieder entfernt werden. Dabei braucht lediglich die Batteriepolklemme 1a angeschraubt oder gelöst zu werden. Mit der Toleranzausgleichseinrichtung 9 können die nach Norm zulässigen herstellungsbedingten Positionstoleranzen der beiden Polzapfen einer Batterie von ± 2 mm in X-Y-Z-Richtung ausgeglichen werden, weil das Kabel 11 nach allen Richtungen biegsam ist.
Durch die Verwendung des bistabilen Relais 16 braucht bei der Inbetriebnahme des Fahrzeugs keine Demontage von Bauteilen der Stromübertragungseinrichtung mehr zu erfolgen. Besonders vorteilhaft ist zudem, dass die Aufspannfläche, die der Bausatz auf der Batterieoberfläche einnimmt, erheblich kleiner ist als die Fläche, die erforderlich ist, wenn Transport-Trennschalter und sprengbare Batterieklemmen verwendet werden.

Claims

Stromverbindungsvorrichtung zum Anbau an einen Polzapfen, insbesondere den Pluspol einer Batterie eines Kraftfahrzeugs, in elektrisch leitender Folge aufweisend: a) eine Batteriepolklemme (1a), b) eine Platine (13), c) ein auf der Platine (13) sitzendes, bistabiles, ein integriertes Steuerungsmodul enthaltendes Relais (16) mit c_l) einer Transport-Trennschaltung und c₂) einer Unfall-Trennschaltung, d) eine über das Relais (16) mit der Batterieklemme (1a) in Verbindung stehende Stromverteilereinrichtung, insbesondere Stromverteilerschiene (19).
Stromverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile (a bis d) bausatzartig derart zueinander angeordnet und miteinander verbunden sind, dass sie die Fläche eines Rechtecks einnehmen (1).
Stromverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Polklemme (1a) und der Platine (13) eine z. B. einen biegsamen Leiterdraht (11) aufweisende oder daraus bestehende Toleranzausgleichseinrichtung (9) angeordnet ist.
Stromverbindungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Bauteile (z. B. 1a, 13, 16, 19 und 9) zur Bildung eines händelbaren Moduls auf einer der Oberflächen einer Montageplatte (3) aus Kunststoff angeordnet sind.
Stromverbindungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte (3) im wesentlichen rechteckig ist, vier Außenkanten (3a, 3b, 3c und 3d) aufweist und den Rechteckabmessungen des Rechtecks des Bausatzes gemäß Anspruch 2 entspricht.
Stromverbindungsvorrichtung nach Anspruch 4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte (3) Rastmittel (4) zum Verrasten mit Rastmitteln einer Batterie aufweist, wobei die Rastmittel zweckmäßigerweise an Außenkanten der Montageplatte (3) angeordnet sind.
Stromverbindungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Polklemme (1a) in einem Eckbereich der Montageplatte (3) zwischen den Außenkanten (3a, 3b) angeordnet ist.
Stromverbindungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Polklemme (1a) über einen Anschlusssteg (8) die Toleranzausgleichseinrichtung (9) befestigt ist.
Stromverbindungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Toleranzausgleichseinrichtung einen ersten am Anschlusssteg (8) befestigten Metallblechsteg (10) aufweist, an den ein erstes abisoliertes Ende eines elektrischen biegsamen Kabels (11) angeordnet ist, wobei das andere abisolierte Ende des elektrischen biegsamen Kabels (11) an einem Metallblechsteg (12) angeordnet ist, der an einem mit der Stromverteilereinrichtung (19) in Verbindung stehenden, vom Relais (16) beaufschlagten Leiterelement (22) leitend befestigt ist.
Stromverbindungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Toleranzausgleichseinrichtung in der Draufsicht Z-förmig ausgebildet ist.
Stromverbindungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (13) sich im Eckbereich zwischen den Außenkanten (3d und 3c) der Montageplatte befindet.
Stromverbindungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromverteilereinrichtung eine Stromverteilerschiene (19) ist, die über einen Verbindungssteg (21) mit dem Leiterbahnelement (22) elektrisch leitend in Ver-Bindung steht.
Stromverbindungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an die Stromverteilerschiene (19), insbesondere einstückig, mehrere nebeneinander angeordnete Schmelzsicherungselemente (20) angeschlossen sind.
Stromverbindungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das händelbare Modul bestehend aus dem Bausatz und der Montageplatte (3) mit einer. Batterie verrastet ist, wobei die Bausatzteile auf der der Batterie abgewandten Oberfläche der Montageplatte (3) angeordnet sind.