DE102007009569B4

DE102007009569B4 - Anschlusseinrichtung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102007009569B4
Application number: DE102007009569A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dongus; Manfred Lutz
Original assignee: Kromberg and Schubert GmbH and Co KG
Current assignee: Kromberg & Schubert Kg De
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2027-02-28
Also published as: DE102007009569A1

Abstract

Anschlusseinrichtung (10, 20, 30) für die Verbindung eines elektrischen Leiters (Kabel 7.1) mit einem Pol (8.1, 8.2) einer Batterie (8), mit einem Messelement (2) für die Erfassung des Batteriestroms und einer Klemmeinrichtung (1, 4) für die Befestigung der Anschlusseinrichtung (10, 20, 30) an dem Pol (8.1, 8.2) der Batterie (8), dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (2) ein Kontaktteil (2.3) für die Kontaktierung eines Pols (8.1, 8.2) der Batterie (8) umfasst und dass die Klemmeinrichtung (1, 4) das Kontaktteil (2.3) des Messelements (2) konzentrisch umgibt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Anschlusseinrichtung für die Verbindung eines elektrischen Leiters mit einem elektrischen Kontakt nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie Verfahren für die Herstellung einer Anschlusseinrichtung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 20 und 21. Die Anschlusseinrichtung eignet sich besonders für die Verbindung eines elektrischen Leiters mit einer Batterie, insbesondere mit einer Fahrzeugbatterie.
Aus DE 203 18 266 U1 ist eine Vorrichtung zur Strommessung bekannt, bestehend aus einem im Wesentlichen plattenförmigen Widerstand/Shunt und einer Messelektronikeinheit, wobei die Messelektronikeinheit an mindestens zwei Stellen elektrisch leitend mit dem Widerstand verbunden ist. Der plattenförmige Widerstand weist einen Präzisionswiderstandsbereich auf, an dessen einander gegenüber liegenden Kanten elektrisch leitende, ebenfalls plattenförmige Anschlusslaschen angeschweißt sind. Für den Präzisionswiderstandsbereich wird vorzugsweise eine Legierung aus Kupfer und Manganin verwendet. Das Material der Anschlusslaschen ist vorzugsweise Kupfer. Bei der Anwendung zur Strommessung bei Kraftfahrzeugbatterien wird dann eine der beiden Anschlusslaschen mit einer in der Anmeldung nicht dargestellten Batteriepolklemme, zum Beispiel der des Minuspols, verschweißt, während die andere Anschlusslasche mit einem so genannten Kabelschuh verschweißt wird. Um eine Messung des über den Messwiderstand fließenden Stroms zu ermöglichen, ist eine Messelektronikeinheit vorgesehen, die an mindestens zwei Stellen mit dem Messwiderstand elektrisch leitend verbunden ist. Die elektrisch leitende Verbindung erfolgt durch federnde Kontaktelemente, die mit dem Messwiderstand über eine Lötverbindung verbunden sind. Die bekannte Vorrichtung erfordert insgesamt vier Schweißverbindungen für die Verbindung von Batterieklemme, Anschlusslaschen, Messwiderstand und Kabelschuh, sowie mindestens zwei Lötverbindungen für die elektrisch leitende Verbindung der Messelektronikeinheit mit dem Messwiderstand. Die Herstellung ist daher vergleichsweise aufwändig und teuer, zumal zwei unterschiedliche Verbindungsarten, wie Schweißen und Löten, in der Fertigung eingesetzt werden müssen.
Aus DE 199 06 276 A1 ist ein Strommessmodul zur Stromüberwachung in einem Stromversorgungssystem bekannt. Das Strommessmodul weist ebenfalls einem im Wesentlichen plattenförmigen Messwiderstand auf Basis von CuMnNi, wie namentlich CuMn12Ni, auf, an dessen gegenüber liegende Kanten die Kanten ebenfalls plattenförmiger Stromanschlussteile angeschweißt sind. Diese Stromanschlussteile bestehen vorzugsweise aus Kupfer. Die Schweißverbindung zwischen dem Messwiderstand und den Stromanschlussteilen kann zweckmäßig durch Elektronenstrahlschweißen realisiert sein. Für die Auswertung der bei einem Stromfluss durch den Messwiderstand abfallenden Spannung umfasst das Strommessmodul weiterhin einen Halbleiterchip, der entweder über Lötverbindungspads oder über Bonddrähte mit dem Messwiderstand verbunden ist. Über die Verbindung der Stromanschlussteile mit einer Batterieklemme und/oder einem Kabelschuh enthält die Schrift keine Angaben. Es muss jedoch unterstellt werden, dass durch die Zwischenschaltung der an den Messwiderstand grenzenden Stromanschlussteile weitere Schweißverbindungen für den Anschluss einer Batterieklemme und/oder eines Kabelschuhs erforderlich sind.
Aus WO 99/54744 A1 ist ein elektrisches Gleichspannungssystem mit Batterien bekannt, bei dem ein Batteriekabel mit einer einen Batteriepol umgreifenden Manschette verbunden ist. Zwischen dem Batteriekabel und der Befestigungsmanschette ist ein niederohmiger Shuntwiderstand angeordnet. Der Shuntwiderstand ist von einem Gehäuse umgeben, in dem Sensoren angeordnet sind, die den Spannungsabfall an dem Shuntwiderstand und die Temperatur der Batterie messen. Die Verbindung zwischen Batteriekabel, Shuntwiderstand und Befestigungsmanschette ist aufwändig und stellt zudem eine Schwachstelle dar, da die exakte Größe des Shuntwiderstands durch eine Verringerung des Materialquerschnitts eingestellt wird.
Aus DE 199 61 311 A1 ist eine Batteriesensorvorrichtung mit einer direkt an einem Pol einer Kraftfahrzeugbatterie anschließbaren Befestigungsvorrichtung bekannt, bei der der Batteriesensor und die Befestigungsvorrichtung zu einer integrierten Baueinheit zusammengefasst sind, bei der die Befestigungsvorrichtung nur an einem einzigen Pol angeschlossen wird und die Befestigungsvorrichtung eine für Batterieanschlusskabel im Kraftfahrzeug übliche Klemme aufweist. Der Batteriesensor besteht dabei im Wesentlichen aus einem Messshunt und einer mit dem Messshunt verbundenen Elektronikeinheit. Diese Batteriesensorvorrichtung erfordert eine speziell konstruierte Batterieklemme, da wenigstens ein Pol des Messshunts von der Batterieklemme isoliert werden muss.
Aus DE 203 18 266 U1 ist weiterhin eine Vorrichtung zur Strommessung bekannt, die einen im Wesentlichen plattenförmigen Widerstand/Shunt und eine Messelektronikeinheit aufweist, wobei die Messelektronikeinheit an mindestens zwei Stellen elektrisch leitend mit dem Widerstand verbunden ist. Die Messelektronikeinheit ist dabei durch federnde Kontaktelemente mit dem Widerstand über eine Lötverbindung elektrisch leitend verbunden.
Aus DE 103 32 410 B3 ist eine Sensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeugbordnetz bekannt, bei der ein im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildeter Messwiderstand zwischen Anschlussstücken angeordnet ist, die ihrerseits wiederum mit stromführenden Leitungen verbunden sind. Diese Verbindungsart erfordert insgesamt vier Kontaktstellen und ist daher sehr aufwändig. Zudem schwächt sie die Leitungsführung.
Aus DE 10 2004 007 851 A1 ist weiterhin eine Anschlussvorrichtung für eine Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie, bekannt, die zur elektrischen Verbindung von einem Batteriepol mit zumindest einem elektrischen Leiter dient. Die Anschlussvorrichtung umfasst ein Strommessmodul, das zumindest einen Messwiderstand und eine Messschaltung enthält, wobei die Messschaltung zumindest die anliegende Spannung an dem Messwiderstand erfasst und über die vorbekannte Größe des Messwiderstands den durchfließenden Strom bestimmt, und die erfassten Messdaten in analoger oder digitaler Form an eine Auswerte- bzw. Steuereinheit weiterleitet. Die Anschlussvorrichtung und der Messwiderstand sind dabei materialeinheitlich ausgebildet. Diese Anschlussvorrichtung ist außerordentlich robust, da sie keine strukturschwächenden Verbindungsstellen aufweist. Sie erfordert jedoch den Einsatz von relativ teurem Widerstandsmaterial für die gesamte Anschlussvorrichtung.
Aus DE 10 2004 033 127 B3 ist eine Vorrichtung zum Erfassen einer elektrischen Größe eines Akkumulators und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Verbindung bekannt. Die Vorrichtung umfasst ein Messelement zur Erfassung des Stromflusses, wobei der Stromfluss anhand des Spannungsabfalls zwischen einem ersten und einem zweiten Verbindungselement ermittelt wird. Die Verbindungselemente umfassen eine Anlageschulter und werden soweit in das Messelement eingetrieben, bis diese Anlageschulter auf dem Messelement aufliegt. Das der Anlageschulter abgewandte Endstück der Verbindungselemente wird dann, zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Messelement, mit einem speziellen Werkzeug umgebogen. Das Messelement muss dazu für die Aufnahme der Verbindungselemente durchgehende Bohrungen aufweisen. Weiterhin muss das Messelement während des Herstellungsverfahrens von beiden Seiten zugänglich sein, um die Verbindungselemente von der einen Seite her einsetzen und von der anderen Seite her umbiegen zu können.
Aus DE 101 18 027 A1 ist eine Batteriemessklemme mit Fremdstartstützpunkt und integrierter Messsensorik bekannt, die einen Messwiderstand umfasst, der aus einem wellblechförmigen Ring oder einem Rohrstück besteht, die zwischen dem Polklemmenkontakt und dem Anschlusskontakt der Batteriemessklemme angeordnet sind.
Aus DE 101 18 051 A1 ist eine Batteriemessklemme zur Überwachung des Ladezustands einer Fahrzeugbatterie bekannt, die mindestens einen Polklemmenkontakt und mindestens einen Anschlusskontakt umfasst, die voneinander durch einen Isolationskörper voneinander getrennt sind und wobei der Polklemmenkontakt mit dem Anschlusskontakt über einen Strompfad elektrisch verbunden ist und wobei in oder an diesem Strompfad ein Stromsensor oder eine integrierte Signalverabeitungseinheit angeordnet ist, mit der der Strom in dem Strompfad gemessen wird. Die ringförmig ausgebildete Polklemme umfasst dabei einen ringförmigen inneren Polklemmenkontakt und einen ringförmigen äußeren Anschlusskontakt.
Aus DE 100 31 243 A1 ist eine elektrische Verbindungsanordnung zur lösbaren Verbindung mindestens eines Anschlusspols einer elektrischen Batterie, insbesondere einer Kraftfahrzeugbatterie, mit einem elektrischen Leiter mittels wenigstens eines elektrisch leitenden Klemmglieds bekannt. Bei dieser Verbindungsanordnung ist eine auf der dem Klemmglied zugewandten Seite des Anschlusspols und/oder auf der dem Anschlusspol zugewandten Seite des Klemmglieds angeordnete und mit dem Anschlusspol bzw. mit dem Klemmglied elektrisch leitend verbundene Materiallage aus einem elektrischen Widerstandsmaterial vorgesehen. Weiterhin umfasst die Verbindungsanordnung Mittel zum erfassen der über die Materiallage abfallenden elektrischen Spannung und/oder zum Erfassen des durch die Materiallage fließenden elektrischen Stroms.
Aus DE 10 2006 058 135 A1 ist weiter eine mindestens zwei Komponenten umfassende Batterieklemme bekannt, bei der eine erste Komponente aus einem Gussteil und eine zweite Komponente aus einem von dem Gussteil höchstens teilweise umschlossenen Einlegeteil besteht.
Aus DE 20 2005 013 773 U1 ist eine Anschlusseinrichtung für eine Batterie mit einer direkt an einem Pol der Batterie anschließbaren Befestigungseinrichtung bekannt, mit einer einen Messwiderstand umfassenden Messeinrichtung für den Batteriestrom, bei der die Befestigungseinrichtung nur an einem einzigen Pol der Batterie angeschlossen wird und die Befestigungseinrichtung eine für Batterieanaschlusskabel im Kraftfahrzeug übliche Polklemme aufweist. Dabei ist der Messwiderstand im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und zwischen dem Pol und der Polklemme angeordnet, derart, dass der Stromfluss zwischen dem Pol und der Polklemme über den Messwiderstand erfolgt.
Technische Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anschlusseinrichtung zu schaffen, die preisgünstig in Serienfertigung herstellbar ist.
Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird durch eine Anschlusseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsvarianten und Verfahren zur Herstellung der Anschlusseinrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäß ausgestaltete Anschlusseinrichtung zeichnet sich durch eine einfache und preiswerte Konstruktion aus. Die Anschlusseinrichtung lässt sich daher kostengünstig in Großserienfertigung herstellen. Dadurch, dass die Klemmfunktion einerseits und die Messwiderstandsfunktion andererseits von unterschiedlichen Komponenten wahrgenommen werden, ermöglicht diese Funktionstrennung wenigstens teilweise den Einsatz handelsüblicher Einzelteile, was ebenfalls einer Kostenreduktion zugute kommt.
Besonders vorteilhaft ist die Klemmeinrichtung unverlierbar mit dem Messelement der Abschlusseinrichtung verbunden, da sich dadurch die Lagerhaltung vereinfacht und eine leichte Montage der Anschlusseinrichtung an der Batterie ermöglicht wird.
Die Herstellungskosten können weiter vorteilhaft dadurch reduziert werden, dass als Klemmeinrichtung handelsübliche Bauelemente eingesetzt werden, wie insbesondere eine Federbandstahlklemme oder eine Gelenkbolzenschelle.
Dadurch, dass das Kontaktteil des Messelements als geschlitzter Hohlzylinder mit einer der Aussenmantelfläche eines Batteriepols angepassten Innenkontur ausgebildet ist, lässt sich das Kontaktteil besonders leicht auf einen Pol der Batterie aufsetzen. Außerdem wird die Herstellung stark vereinfacht, da sich der geschlitzte Zylinder vergleichsweise leicht aus einem einfach geformten Stanzteil herstellen lässt.
Vorteilhaft ist das Kontaktteil über ein gekrümmtes Verbindungsteil mit einem Anschlussteil des Messelements verbunden. Diese gekröpfte Ausbildung des Messelements erleichtert einerseits die Verbindung mit dem Pol einer Batterie. Andererseits ermöglicht das sich im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche der Batterie erstreckende, im Wesentlichen plattenförmige Anschlussteil des Messelements eine Raum sparende Halterung einer Auswertungseinrichtung und eine gute Verbindung mit einem Kabel oder dergleichen das die Anschlusseinrichtung mit dem Bordnetz des Fahrzeugs verbindet.
Besonders vorteilhaft besteht das Messelement aus einer Kupfer-Mangan-Nickel-Legierung mit insbesondere der Zusammensetzung 82–84% Kupfer, 12–15% Mangan, 2–4% Nickel, da sich diese Legierung infolge ihres geringen Temperaturkoeffizienten für eine Verwendung als Präzisionsmesswiderstand eignet. Infolge der Duktilität dieser Legierung eignet sie sich weniger gut für eine schwingungssichere Klemmverbindung. Die Klemmfunktion wird daher vorteilhaft von einer mit dem Messelement zusammen wirkenden Klemmeinrichtung übernommen. Das im Wesentlichen ebene Anschlussteil des Messelements eignet sich vorteilhaft für die Ausbildung einer Messstrecke zur Erfassung des Batteriestroms über einen entlang der Messstrecke entstehenden Spannungsabfall, da eine gut zugängliche Messstrecke durch Kontaktpins definiert werden kann, die mit Abstand voneinander in das Messelement eingebracht sind.
Vorteilhaft werden die Kontaktpins in mit Untermaß in das Messelement eingebrachte Bohrungen, insbesondere Sacklochbohrungen eingetrieben. Auf diese Weise ist eine rationelle Bearbeitung DES Messelements von nur einer Seite möglich. Die Kontaktpins können dabei in eine Hauptfläche des Messelements oder, alternativ, auch in eine Schmalseite des Messelements eingebracht werden. Dies ermöglicht eine flexible und Platz sparende Applikation an unterschiedliche räumliche Gegebenheiten.
Besonders vorteilhaft wird die Messstrecke durch Kontaktfahnen definiert, die aus dem gleichen Material wie das Messelement bestehen, mit diesem also materialeinheitlich sind. Diese Kontaktfahnen lassen sich nämlich besonders wirtschaftlich durch den gleichen Stanzvorgang herstellen, mit dem auch die Vorform des Messelements aus einem plattenförmigen Legierungsmaterial hergestellt wird.
Weitere Vorteile gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anschlusseinrichtung in perspektivischer Darstellung;
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anschlusseinrichtung in perspektivischer Darstellung;
3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anschlusseinrichtung in perspektivischer Darstellung;
4 eine Aufsicht auf eine Vorform des Messelements der Anschlusseinrichtung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt, in perspektivischer Darstellung, ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anschlusseinrichtung 10. Die Anschlusseinrichtung 10 umfasst ein Messelement 2 und eine Klemmeinrichtung 1. Das Messelement 2 besteht aus einem Anschlussteil 2.1, einem Übergangsteil 2.2 und einem Kontaktteil 2.3. Der Anschlussteil 2.1 dient zur Verbindung der Anschlusseinrichtung 10 mit hier nicht dargestellten Komponenten des Bordnetzes 7 des Fahrzeugs. Beispielsweise kann diese Verbindung über ein oder mehrere Kabel 7.1 erfolgen, die mit dem Anschlussteil 2.1 verschweißt oder verschraubt sind. Das Verbindungsteil 2.2 des Messelements 2 verbindet das Anschlussteil 2.1 des Messelements 2 mit dem Kontaktteil 2.3. Das Kontaktteil 2.3 hat im Wesentlichen die Gestalt eines längsgeschlitzten Hohlzylinders mit einer an die Kontur eines Pols der Batterie angepassten, also im Wesentlichen konusförmiger Innenfläche und ist zur Auflage auf dem Pol 8.1, 8.2 einer Batterie 8, insbesondere einer Fahrzeugbatterie, bestimmt. Das Kontaktteil 2.3 ist konzentrisch von einer Klemmeinrichtung 1 umschlossen, die das Kontaktteil 2.3 in Radialrichtung nach innen zusammenpresst. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Anschlusseinrichtung 10 ist die Klemmeinrichtung 1 unverlierbar mit dem Messelement 2 verbunden. Dadurch wird eine rationelle Lagerhaltung und leichte Montage der Anschlusseinrichtung 10 ermöglicht. Durch Zusammendrücken der Flügel 1.1 und 1.2 der Klemmeinrichtung 1, beispielsweise mit einer Montagezange, wird die Klemmeinrichtung 1 in Radialrichtung aufgeweitet und kann nun mitsamt dem Messelement 2 auf einen Pol einer Fahrzeugbatterie aufgesetzt werden, bis das Kontaktteil 2.3 des Messelements 2 den Pol 8.1, 8.2 der Batterie umschließt 8. Bei anschließender Entlastung der Klemmeinrichtung 1 federt diese in ihre Ruhelage zurück und klemmt das Kontaktteil 2.3 fest an den Pol 8.1, 8.2 der Batterie 8 an.
Bei dem in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anschlusseinrichtung 20 ist als Klemmeinrichtung 4 eine Gelenkbolzenschelle vorgesehen. Diese ist ebenfalls vorteilhaft unverlierbar mit dem Messelement 2 verbunden. Die Gelenkbolzenschelle 4 wird mittels einer Schraube 4.2 verspannt, die beide Bolzen 4.3, 4.4 der Gelenkbolzenschelle 4 durchdringt und in ein in dem Bolzen 4.4 angeordnetes Innengewinde eingreift.
Mit Bezugsziffer 3.1, 3.2, 3.1a, 3.2a sind Kontaktpins bezeichnet. Durch diese Kontaktpins wird eine elektrische Verbindung zu einer Auswerteeinrichtung 6 hergestellt. Die Kontaktpins werden beispielsweise in mit Untermaß hergestellte Bohrungen in dem Anschlussteil 2.1 des Messelements 2 eingetrieben und dort zusätzlich mit dem Messelement 2 verschweißt oder alternativ, nur mit dem Messelement 2 verschweißt. Der Abstand der Kontaktpins bestimmt die Messstrecke für die Erfassung des Spannungsabfalls bei Stromdurchgang durch das Messelement 2. Die Kontaktpins 3.1, 3.2 sind in einer Hauptfläche des Messelements 2, nämlich in dessen Anschlussteil 2.1, angeordnet. Alternativ können Kontaktpins 3.1a, 3.2a auch in einer Seitenfläche des Messelements 2 angeordnet sein.
In besonders vorteilhaften Ausführungsvarianten (3, 4) werden anstelle von gesondert gefertigten und mit dem Messelement 2 zu verbindenden Kontaktpins 3.1, 3.2 für das Abgreifen des Spannungsabfalls Kontaktfahnen 30.1, 30.2 vorgesehen, die schon während des zu der Vorform des Messelements führenden Stanzvorgangs mit erzeugt werden. Wie in 4 dargestellt, ragen die Kontaktfahnen 30.1, 30.2 seitlich aus dem Messelement 2 heraus. In einer Ausführungsvariante können diese Kontaktfahnen 30.1, 30.2, wie in 3 dargestellt, auch noch abgewinkelt werden um eine Verbindung mit der Auswertungseinrichtung 6 herzustellen. In einer weiteren Ausführungsvariante können Kontaktfahnen 30.1a, 30.2a auch aus einem zentralen Bereich des Anschlussteils 2.1 des Messelements 2 herausgearbeitet werden, wie ebenfalls in 4 dargestellt ist. Dazu werden in dem Stanzvorgang die Kontaktfahnen 30.1a, 30.1b an drei Seiten von dem Material des Messelements 2 abgetrennt und anschließend um eine Biegekante 30.1b, 30.2b aus der Ebene des Messelements 2 heraus gebogen. Das Messelement 2 besteht vorzugsweise aus einem Widerstandsmaterial, das in einem für die Anwendungspraxis relevanten Temperaturbereich einen möglichst geringen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands aufweist. Als besonders geeignet hat sich dabei eine Kupfer-Mangan-Nickel-Legierung mit einer Zusammensetzung von 82–84% Kupfer, 12–15% Mangan und 2–4% Nickel erwiesen, die handelsüblich ist.
Grundlage für alle genannten Ausführungsvarianten des Messelements 2 ist ein im Wesentlichen plattenförmiges Werkstück aus dem die im Wesentlichen T-förmige Vorform des Messelements 2 herausgestanzt wird. Aus dem Balken des „T” wird durch Rollen oder Walzen das im Wesentlichen hohlzylindrisch gestaltete Kontaktteil 2.3 geformt. Anschließend wird das Messelement 2 in dem Bereich des Verbindungsteils 2.2 gebogen bis das Anschlussteil 2.1 etwa um 90° abgewinkelt ist. Dieses Kröpfen erleichtert das Aufsetzen des Anschlussteils 10, 20, 30 auf den Pol einer Batterie.
Wie schon erwähnt, werden die Klemmeinrichtungen 1, 4 vorteilhaft unverlierbar mit dem Messelement 2 verbunden. Als Klemmeinrichtungen 1, 4 können vorteilhaft handelsübliche und damit preisgünstige Bauelemente, wie Gelenkbolzenschellen und Federbandstahlklemmen verwendet werden.
Das Anschlussteil 2.1 des Messelements 2 dient weiterhin als Träger für eine Auswertungseinrichtung 6, die Kenngrößen der Anschlusseinrichtung bzw. der Batterie auswertet und diese an ein in dem Bordnetz des Fahrzeugs vorgesehenes Steuergerät 9 weitergibt. Als Kenngrößen sind insbesondere der Batteriestrom und die Temperatur von Interesse. Der Batteriestrom wird vorteilhaft über den Spannungsabfall gemessen, der entlang einer Messstrecke bei Stromfluss durch dass Messelement 2 entsteht. Diese Messstrecke ist vorteilhaft in dem Anschlussteil 2.1 des Messelements 2 angeordnet und wird vorzugsweise durch zwei mit Abstand voneinander angeordnete Kontaktpins 3.1, 3.2 oder Kontaktfahnen 30.1, 30.2 definiert. Die Kontaktpins 3.1, 3.2 sind fest in dem Anschlussteil 2.1 verankert, beispielsweise durch Einpressen in dieses, und mit der Auswerteeinrichtung 6 verbunden. Die Temperatur wird vorteilhaft von einem Sensor 5 erfasst, der auf dem Kontaktteil 2.3 des Messelements angeordnet und über eine Verbindungsleitung 5.1 mit einem Kontaktpunkt 6.1 der Auswertungseinrichtung 6 verbunden ist.
Kern der Erfindung ist die funktionale Trennung der Messung des Batteriestroms mit einem Präzisionsmesswiderstand in Gestalt eines Messelements einerseits und die sichere aber leicht lösbare Verbindung des Messelements mittels einer preisgünstigen Klemmeinrichtung mit dem Pol einer Batterie, wobei beide Funktionen in einer leicht handhabbaren Anschlusseinrichtung vereinigt sind. Da die Herstellung der Anschlusseinrichtung weitgehend automatisch ablaufen kann, eignet sie sich als kostengünstige Ausführungsform für Großserienanwendung.
Im Folgenden werden kurz besonders vorteilhafte Verfahren für die Herstellung der erfindungsgemäßen Anschlusseinrichtungen 10, 20, 30 beschrieben.
Wesentliche Verfahrensschritte für die Herstellung der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsvarianten der Anschlusseinrichtungen 10, 20 lassen sich wie folgt beschreiben:
Aus einer in Blechform vorliegenden Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung wird eine im Wesentlichen „T-förmige” Vorform eines Messelements 2 ausgestanzt. Der Querbalken der „T-förmigen” Vorform des Messelements 2 wird in ein Kontaktteil 2.3 des Messelements 2 umgeformt, das im Wesentlichen die Gestalt eines geschlitzten Hohlzylinders mit einer der Außenkontur eines Pols 8.1, 8.2 einer Batterie 8 angepassten Innenoberfläche hat. Durch Biegen eines Verbindungsteils 2.2 des Messelements 2 wird ein Anschlussteil 2.1 des Messelements 2 abgewinkelt. Eine Klemmeinrichtung 1, 4 wird konzentrisch auf das Kontaktteil 2.3 aufgeschoben und unverlierbar mit dem Messelement 2 verbunden. Kontaktpins 3.1, 3.2 bzw. 3.1a, 3.2a werden in das Messelement 2 eingetrieben. Vorteilhaft werden für die Aufnahme der Kontaktpins Bohrungen mit Untermaß in das Messelement 2 eingebracht. Besonders vorteilhaft sind Sacklochbohrungen, da dann eine rationelle Bearbeitung des Messelements 2 (Einbringen der Sacklochbohrungen, Eintreiben der Kontaktpins) lediglich von einer Seite des Messelements 2 möglich ist. Anschließend wird eine Auswertungseinrichtung 6 auf das Messelement 2 aufgesetzt und elektrisch leitend mit den Kontaktpins 3.1, 3.2 bzw. 3.1a, 3.2a verbunden.
Eine Herstellung der in 3 dargestellten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Anschlussseinrichtung erfolgt vorteilhaft nach folgenden Verfahrensschritten:
Aus einer in Blechform vorliegenden Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung wird eine im Wesentlichen „T-förmige” Vorform eines Messelements 2 mit materialeinheitlichen Kontaktfahnen 30.1, 30.2, 30.1a, 30.2a ausgestanzt. Der Querbalken der „T-förmigen” Vorform wird in ein Kontaktteil 2.3 umgeformt, das im Wesentlichen die Gestalt eines geschlitzten Hohlzylinders mit einer der Außenkontur eines Pols einer Batterie angepassten Innenoberfläche hat. Durch Biegen eines Verbindungsteils 2.2 des Messelements 2 wird ein Anschlussteil 2.1 des Messelements 2 abgewinkelt. Eine Klemmeinrichtung 1, 4 wird konzentrisch auf das Kontaktteil 2.3 aufgeschoben und unverlierbar mit dem Messelement 2 verbunden. Eine Auswertungseinrichtung 6 wird auf das Messelement 2 aufgesetzt und elektrisch leitend mit Kontaktfahnen 30.1, 30.2, ggf. um eine Biegekante 30.1b, 30.2b abgebogenen Kontaktfahnen 30.1a, 30.2a, verbunden.
Bezugszeichenliste

1: Klemmeinrichtung
1.1: Flügel
1.2: Flügel
2: Messelement
2.1: Anschlussteil
2.2: Verbindungsteil
2.3: Kontaktteil
3.1: Kontaktpin
3.1a: Kontaktpin
3.2: Kontaktpin
3.2a: Kontaktpin
4: Klemmeinrichtung
4.1: Schelle
4.2: Schraube
4.3: Bolzen
4.4: Bolzen
5: Sensor
6: Auswertungseinrichtung
6.1: Kontaktpunkt
7: Bordnetz
7.1: Kabel
8: Batterie
8.1: Pol
8.2: Pol
9: Steuergerät
10: Anschlusseinrichtung
20: Anschlusseinrichtung
30: Anschlusseinrichtung
30.1: Kontaktfahne
30.2: Kontaktfahne
30.1a: Kontaktfahne
30.2a: Kontaktfahne
30.1b: Biegekante
30.2b: Biegekante
31: Ausnehmung
32: Ausnehmung

Claims

Anschlusseinrichtung (10, 20, 30) für die Verbindung eines elektrischen Leiters (Kabel 7.1) mit einem Pol (8.1, 8.2) einer Batterie (8), mit einem Messelement (2) für die Erfassung des Batteriestroms und einer Klemmeinrichtung (1, 4) für die Befestigung der Anschlusseinrichtung (10, 20, 30) an dem Pol (8.1, 8.2) der Batterie (8), dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (2) ein Kontaktteil (2.3) für die Kontaktierung eines Pols (8.1, 8.2) der Batterie (8) umfasst und dass die Klemmeinrichtung (1, 4) das Kontaktteil (2.3) des Messelements (2) konzentrisch umgibt.
Anschlusseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtung (1, 4) unverlierbar mit dem Messelement (2) verbunden ist.
Anschlusseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil (2.3) durch die Klemmeinrichtung (1, 4) mit einer in Radialrichtung wirkenden Kraft beaufschlagbar ist.
Anschlusseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtung (1) eine Federbandstahlklemme ist.
Anschlusseinrichtung nach Anspruch 3 einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtung (4) eine Gelenkbolzenschelle ist.
Anschlusseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil (2.3) des Messelements (2) als geschlitzter Hohlzylinder mit einer der Aussenmantelfläche des Pols (8.1, 8.2) der Batterie (8) angepassten Innenkontur ausgebildet ist.
Anschlusseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil (2.3) über ein gekrümmtes Verbindungsteil (2.2) mit einem im Wesentlichen plattenförmigen Anschlussteil (2.1) des Messelements (2) verbunden ist.
Anschlusseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (2) aus einer Kupfer-Mangan-Nickel-Legierung besteht.
Anschlusseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (2) aus einer Kupfer-Mangan-Nickel-Legierung mit der Zusammensetzung 82–84% Kupfer, 12–15% Mangan, 2–4% Nickel besteht.
Anschlusseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Messelement (2) eine Messstrecke für die Messung des durch Stromfluss durch das Messelement (2) entstehenden Spannungsabfalls vorgesehen ist.
Anschlusseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrecke für die Messung des durch Stromfluss durch das Messelement (2) entstehenden Spannungsabfalls in dem Anschlussteil (2.1) des Messelements (2) angeordnet ist.
Anschlusseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrecke durch mit Abstand voneinander in dem Messelement (2) angeordnete Kontaktpins (3.1, 3.2, 3.1a, 3.2a) definiert ist.
Anschlusseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktpins (3.1, 3.2, 3.1a, 3.2a) in mit Untermaß hergestellte Bohrungen in dem Messelement (2) eingetrieben sind.
Anschlusseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktpins (3.1, 3.2, 3.1a, 3.2a) in Sacklochbohrungen in dem Messelement (2) eingetrieben sind.
Anschlusseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktpins (3.1, 3.2) in einer Hauptfläche des im Wesentlichen plattenförmigen Anschlussteils (2.1) des Messelements (2) angeordnet sind.
Anschlusseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktpins (3.1a, 3.2a) in einer Schmalseite des Messelements (2) angeordnet sind.
Anschlusseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Messung des Spannungsabfalls mit dem Werkstoff des Messelements (2) materialeinheitliche Kontaktfahnen (30.1, 30.2, 30.1a, 30.2a) vorgesehen sind.
Anschlusseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfahnen (30.1a, 30.2a) aus einem Zentralbereich des Messelements (2) ausgestanzt sind.
Anschlusseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfahnen (30.1, 30.2) in einem Randbereich des Messelements (2) angeordnet sind.
Anschlusseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfahnen (30.1, 30.2) sich parallel zu einer Hauptebene des Messelements (2) erstrecken.
Anschlusseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfahnen (20.1a, 30.2a) winklig in Bezug auf eine Hauptebene des Messelements (2) angeordnet sind.
Verfahren zur Herstellung einer Anschlussseinrichtung (10, 20, 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – aus einer in Blechform vorliegenden Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung wird eine im Wesentlichen „T-förmige” Vorform eines Messelements (2) ausgestanzt; – der Querbalken der „T-förmigen” Vorform wird in ein Kontaktteil (2.3) umgeformt, das im Wesentlichen die Gestalt eines geschlitzten Hohlzylinders mit einer der Außenkontur eines Pols einer Batterie angepassten Innenoberfläche hat; – durch Biegen eines Verbindungsteils (2.2) des Messelements (2) wird ein Anschlussteil (2.1) des Messelements (2) abgewinkelt; – eine Klemmeinrichtung (1, 4) wird konzentrisch auf das Kontaktteil (2.3) aufgeschoben und unverlierbar mit dem Messelement (2) verbunden; – Kontaktpins (3.1, 3.2 bzw. 3.1a, 3.2a) werden in das Messelement (2) eingetrieben; – eine Auswertungseinrichtung (6) wird auf das Messelement (2) aufgesetzt und elektrisch leitend mit den Kontaktpins (3.1, 3.2 bzw. 3.1a, 3.2a) verbunden.
Verfahren zur Herstellung einer Anschlussseinrichtung (10, 20, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – aus einer in Blechform vorliegenden Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung wird eine im Wesentlichen „T-förmige” Vorform eines Messelements (2) mit materialeinheitlichen Kontaktfahnen (30.1, 30.2, 30.1a, 30.2a) ausgestanzt; – der Querbalken der „T-förmigen” Vorform wird in ein Kontaktteil (2.3) umgeformt, das im Wesentlichen die Gestalt eines geschlitzten Hohlzylinders mit einer der Außenkontur eines Pols einer Batterie angepassten Innenoberfläche hat; – durch Biegen eines Verbindungsteils (2.2) des Messelements (2) wird ein Anschlussteil (2.1) des Messelements (2) abgewinkelt; – eine Klemmeinrichtung (1, 4) wird konzentrisch auf das Kontaktteil (2.3) aufgeschoben und unverlierbar mit dem Messelement (2) verbunden; – eine Auswertungseinrichtung (6) wird auf das Messelement (2) aufgesetzt und elektrisch leitend mit Kontaktfahnen (30.1, 30.2) verbunden.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfahnen (30.1, 30.2) um eine Biegekante (30.1b, 30.2b) abgebogen werden.