DE102008040243A1

DE102008040243A1 - Polklemmenanordnung mit integriertem Shuntwiderstand

Info

Publication number: DE102008040243A1
Application number: DE102008040243A
Authority: DE
Inventors: Udo Utz; Michael Mueller; Peilei Chen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2010-01-14

Abstract

Es wird eine Polklemmenanordnung mit einem integrierten Shuntwiderstand (7) zur Auswertung von Stromgrößen in einer Auswerteschaltung vorgeschlagen, wobei der Shuntwiderstand (7) über zwei Widerstandsanschlüsse (6, 8) an eine Polklemme (1) angefügt ist und zur Auswertung des am Shuntwiderstand (7) gemessenen Spannungsabfalls über eine Leiterplatte (12) mit der Auswerteschaltung kontaktiert ist. Der Shuntwiderstand (7) ist mittels einer Aufnahme in einem ersten Widerstandsanschluss (6) für einen Bolzen (5) an der Polklemme (1) an diese Polklemme (1) elektrisch leitend angefügt und der zweite Widerstandsanschluss (8) ist zu einem Anschluss für einen Laststromkreis geführt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Polklemmenanordnung, beispielsweise für den Anschluss eines Laststromkreises an eine Kraftfahrzeugbatterie, mit einem integrierten Shuntwiderstand mittels dem die Stromgrößen in einer Auswerteschaltung bzw. in einem sogenannten Batteriesensor auswertbar sind, insbesondere für die Zustandserkennung der Batterie als Bestandteil eines Energiemanagementsystem in Kraftfahrzeugen, nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Eine steigende Anzahl elektrischer Verbraucher in Kraftfahrzeugen erfordert zunehmend den Einsatz des eingangs erwähnten Energiemanagement-Systems in Verbindung mit einer zuverlässigen Batteriezustandserkennung, welche die benötigten Batterie-Informationen aus den messbaren Batteriegrößen Strom, Spannung und Temperatur zur Verfügung stellt. Das elektrische Energie-Management befindet sich dabei in der Regel in einem sogenannten Host-Steuergerät, das mit dem Batteriesensor über eine einfache und kostengünstige serielle Schnittstelle, vorzugsweise ein sogenannter LIN-Bus, kommuniziert.
Es ist bisher üblich, dass die Mechanik der Batteriesensoren auf einer Polklemmenkontaktierung basiert, die mit einem Shuntwiderstand, einem Anschlusskabel und dem Batteriesensor verbindbar ist. Eine solche Anordnung ist beispielsweise aus der DE 10 2005 039 587 A1 bekannt, bei der der Shuntwiderstand direkt an eine Polklemme, hier am Minus-Pol, oder einer entsprechenden Polnische der Batterie angeklemmt wird und praktisch die Messstrecke mit der mechanischen Anschlusseinheit kombiniert.
Aus der EP 1 435 524 B1 ist darüber hinaus zu entnehmen, dass der Shuntwiderstand mit der Elektronikeinheit eines Batteriesensors an der Polklemmenkontaktierung direkt verbunden ist. Ferner ist in der DE 101 18 051 A1 beschrieben, dass an der Polklem me zwischen einem Polklemmenkontakt und einem äußeren Anschlusskontakt ein Strompfad angeordnet ist, der mit einem Stromsensor überwacht werden kann.
Bei den zuvor beschriebenen bekannten Konzepten ist insbesondere die Verbindungstechnik zwischen der Polklemme, dem Shuntwiderstand und dem eigentlichen Batteriesensor sehr kritisch, da hier in der Regel eine relativ komplizierte und oft unlösbare Verbindungstechnik zwischen dem Shuntwiderstand und der Polklemme bei relativ großem Bauraum erforderlich ist.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht von einer Polklemmenanordnung mit einem integrierten Shuntwiderstand zur Auswertung von Stromgrößen in einer Auswerteschaltung aus, wobei der Shuntwiderstand über zwei Widerstandsanschlüsse an eine Polklemme angefügt ist und zur Auswertung des am Shuntwiderstand gemessenen Spannungsabfalls über eine Leiterplatte mit der Auswerteschaltung kontaktierbar ist. Gemäß der Erfindung ist in vorteilhafter Weise der Shuntwiderstand mittels einer Aufnahme in einem ersten Widerstandsanschluss für einen Bolzen der Polklemme an diese Polklemme elektrisch leitend angefügt und der zweite Widerstandsanschluss ist zu einem Anschluss für einen Laststromkreis geführt.
Bei einer vorteilhaften Ausführung ist der Bolzen gerändert und durch Einpressen in die Aufnahme am ersten Widerstandsanschluss einfügbar. Der zweite Widerstandsanschluss kann dabei auf einfache Weise gerade oder abgewinkelt zu einer Befestigungsvorrichtung für die Polklemme am Pol geführt werden und ist dort in einem Isolierkörper mit dem Anschluss für den Laststromkreis gehalten.
Die Befestigungsvorrichtung kann auf einfache Weise aus einer durch Laschen der Polklemme geführten einseitig mit einer Mutter versehenen Klemmschraube oder einem zweiseitig mit Muttern versehenen Klemmbolzen und dem ebenfalls durch die Klemmschraube oder Klemmbolzen gehaltenen Isolierkörper bestehen. Da die Polklemme in der Regel eine schraubartige Befestigung benötigt, um auf dem Pol befestigt zu werden, wird die Schraube bei der Erfindung auch dazu benutzt, um das Anschlusskabel für den Laststrom mit dem Shuntwiderstand zu verbinden. Als zusätzliches Element ist hier nur ein einfach herzustellender Isolierkörper nötig, der die elektrische Isolierung zwischen der Verschraubung der Polklemme und der Anschlussleitung bzw. dem zweiten Anschluss des Shuntwiderstands übernimmt.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn Leiterbahnen der eingangs erwähnten Leiterplatte direkt mit den Widerstandsanschlüssen und mit nach außen geführten Steckverbindern zum Beispiel durch Direktloten zur Abnahme des Spannungsabfalls über dem Shuntwiderstand kontaktiert sind.
Ferner kann die Polklemmenanordnung vorteilhaft so ausgeführt werden, dass der erste Widerstandsanschluss und zumindest Teile des zweiten Widerstandsanschlusses, der zwischen den Widerstandsanschlüssen liegende Shuntwiderstand, die Leiterplatte mit den Steckverbindern und Teile der Polklemme im Bereich der Verbindung zwischen der Polklemme und dem ersten Widerstandsanschluss in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Das gemeinsame Gehäuse kann hierbei beispielsweise durch Thermotransferummolden oder ähnliche Verfahren hergestellt sein.
Eine vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen Polklemmenanordnung ergibt sich, wenn die Polklemmenanordnung zur Erfassung der elektrischen Zustandsgrößen, insbesondere dem Laststrom einer Batterie eines Kraftfahrzeugs an einem Pol der Batterie angebracht ist und die Auswerteschaltung mit dem Shuntwiderstand über die Steckverbinder verbunden ist.
Die Polklemmenanordnung kann dabei auf der Batterie so angeordnet werden, dass der Anschluss für den Laststrom und die Steckverbinder für den Anschluss der Auswerteschaltung parallel, gegeneinander um 90° abgewinkelt oder um 180° gegeneinander versetzt in einer ansonsten vorgebbaren Richtung von der Batterie wegführbar sind, sodass die erfindungsgemäße Polklemmenanordnung in verschiedenen Richtungen auf der Batterie montiert werden kann.
Mit der Erfindung kann somit auf einfache Weise eine kompakte Verbindungstechnik zwischen dem Shuntwiderstand und der Polklemme und zusätzlich eine lösbare Verbindung zwischen dem Shuntwiderstand und dem Batteriekabel realisiert werden, die außerdem durch ihre flexible und kompakte Anordbarkeit einen Bauraumvorteil gegenüber den bekannten Anordnungen verschafft.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Darstellung einer Polklemmenanordnung mit einer Polklemme an einer schematisch angedeuteten Batterie für ein Kraftfahrzeug und einem erfindungsgemäß integrierten Shuntwiderstand,
2 eine Abwandlung der Polklemmenanordnung nach der 1 mit einer um 90° verdrehten Anbringung auf der Batterie,
3 eine zweite Abwandlung der Polklemmenanordnung nach der 1 mit einer um 90° verdrehten Anbringung auf der Batterie,
4 eine vierte Abwandlung der Polklemmenanordnung nach der 1 mit einer um 90° verdrehten Anbringung auf der Batterie und
5 eine Abwandlung der Polklemmenanordnung nach der 1 mit einer um 90° verdrehten Anbringung und einem zweiseitig verschraubbaren Klemmbolzen.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist eine Polklemmenanordnung gezeigt, die aus einer Polklemme 1 für den Anschluss eines Pols 2 einer hier nur schematisch durch eine gestrichelte Umrandung angedeuteten Batterie 3 an einen Laststromkreis eines Kraftfahrzeugs mittels einer Polklemmenschraube 4 besteht. Die Polklemme 1 weist einen gerändelten Bolzen 5 auf, der in einen Widerstandsanschluss 6 eines Shuntwiderstandes 7, beispielsweise aus Manganin, eingepresst ist. Ein zweiter Widerstandsanschluss 8 ist dann abgewinkelt zu einer Befestigungsvorrichtung für die Polklemme 1 am Pol 2 geführt und dort in einem Isolierkörper 9 gehalten. Aus dem Isolierkörper 9 ist eine Leitung 10 über einen Kabelschuh 11 für den Anschluss des Laststromkreises an den zweiten Widerstandsanschluss 8 geführt.
Weiterhin ist eine Leiterplatte 12 vorhanden, die mit entsprechenden Leiterbahnen direkt über Lötverbindungen 13 und 14 mit den Widerstandsanschlüssen 6 und 8 und mit nach außen geführten Steckverbindern 15 verbunden ist. Über einen entsprechenden Stecker kann damit mit den Steckverbindern 15 eine Abnahme des Spannungsabfalls über dem Shuntwiderstand 6 erfolgen und mit einer hier nicht dargestellten Auswerteschaltung weiterverarbeitet werden.
Gemäß der 1 ist der erste Widerstandsanschluss 6 und es sind zumindest Teile des zweiten Widerstandsanschlusses 8, der zwischen den Widerstandsanschlüssen 6 und 8 liegende Shuntwiderstand 7, die Leiterplatte 12 mit den Steckverbindern 15 und Teilen der Polklemme 1 im Bereich der Verbindung zwischen der Polklemme 1 und dem ersten Widerstandsanschluss 6 am Bolzen 5 in einem gemeinsamen Gehäuse 16 untergebracht. Das gemeinsame Gehäuse 16 kann hierbei beispielsweise durch Thermotransferummolden oder ähnliche Verfahren hergestellt sein.
In 2 ist eine Abwandlung der Polklemmenanordnung nach der 1 mit einer um 90° verdrehten Anbringung auf der Batterie 3 gezeigt, bei der die Leitung 10 und die Steckverbinder 15a und 15b seitlich in Richtung der Längserstreckung der Batterie 3 weggeführt sind.
Nach 3 ist die Anordnung des Shuntwiderstandes 7 und der Steckverbinder 15 im Gehäuse 16 im wesentlichen wie bei der 1 ausgeführt, jedoch ist hier der Widerstandsanschluss 8 gerade in den Isolationskörper 9 geführt und die Leitung 10 ist in entgegengesetzter Richtung zum Steckverbinder 15 von der Batterie 3 weggeführt.
Aus 4 ist eine Abwandlung der Polklemmenanordnung nach der 3 zu entnehmen, bei der die Steckverbinder 15a und 15b aus dem Gehäuse 16 nach unten und somit um 90° verdreht zum Anschluss der Leitung 10 weggeführt sind.
5 zeigt noch eine Abwandlung der Anordnung im wesentlichen nach der 3, bei der anstelle der Klemmschraube 4 ein Klemmbolzen 17 angebracht ist, der im mittleren Bereich 18 in die Polklemme 1 eingepresst ist und separat über Muttern 19 und 20 mit der Polklemme 1 und dem Isolierkörper 9 verbunden werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102005039587 A1 [0003]
- EP 1435524 B1 [0004]
- DE 10118051 A1 [0004]

Claims

Polklemmenanordnung mit einem integrierten Shuntwiderstand (7) zur Auswertung von Stromgrößen in einer Auswerteschaltung, wobei der Shuntwiderstand (7) über zwei Widerstandsanschlüsse (6, 8) an eine Polklemme (1) angefügt ist und zur Auswertung des am Shuntwiderstand (7) gemessenen Spannungsabfalls über eine Leiterplatte (12) mit der Auswerteschaltung kontaktierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Shuntwiderstand (7) mittels einer Aufnahme in einem ersten Widerstandsanschluss (6) für einen Bolzen (5) an der Polklemme (1) an diese Polklemme (1) elektrisch leitend angefügt ist und der zweite Widerstandsanschluss (8) zu einem Anschluss für einen Laststromkreis geführt ist.
Polklemmenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (5) gerändert ist und durch Einpressen in die Aufnahme am ersten Widerstandsanschluss (6) einfügbar ist.
Polklemmenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Widerstandsanschluss (8) gerade oder abgewinkelt zu einer Befestigungsvorrichtung für die Polklemme (1) am Pol (2) geführt ist und dort in einem Isolierkörper (9) mit dem Anschluss für den Laststromkreis gehalten ist.
Polklemmenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung aus einer durch Laschen der Polklemme (1) geführten einseitig mit einer Mutter versehenen Klemmschraube (4) oder einem zweiseitig mit Muttern (19, 29) versehenen und mittig (18) in der Polklemme (1) gehaltenen Klemmbolzen (17) und dem ebenfalls durch die Klemmschraube (4) oder dem Klemmbolzen (17) gehaltenen Isolierkörper (9) besteht.
Polklemmenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Leiterbahnen der Leiterplatte (12) direkt mit den Widerstandsanschlüssen (6, 8) und mit nach außen geführten Steckverbindern (15; 15a, 15b) kontaktiert sind.
Polklemmenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Widerstandsanschluss (6) und zumindest Teile des zweiten Widerstandsan schlusses (8), der zwischen den Widerstandsanschlüssen (6, 8) liegende Shuntwiderstand (7), die Leiterplatte (12) mit den Steckverbindern (15; 15a, 15b) und Teile der Polklemme (1) im Bereich der Verbindung zwischen der Polklemme (1) und dem ersten Widerstandsanschluss (6) in einem gemeinsamen Gehäuse (16) untergebracht sind.
Polklemmenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Gehäuse (16) durch Thermotransferummolden hergestellt ist.
Polklemmenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polklemmenanordnung zur Erfassung der elektrischen Zustandsgrößen, insbesondere dem Laststrom, einer Batterie (3) eines Kraftfahrzeugs an einem Pol (2) der Batterie (3) angebracht ist und die Auswerteschaltung mit dem Shuntwiderstand (7) über die Steckverbinder (15; 15a, 15b) verbunden ist.
Polklemmenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Polklemmenanordnung auf der Batterie (3) so angeordnet ist, dass der Anschluss für den Laststrom über eine Leitung (10) und die Steckverbinder (15; 15a, 15b) für den Anschluss der Auswerteschaltung parallel, gegeneinander um 90° abgewinkelt oder um 180° gegeneinander versetzt in einer ansonsten vorgebbaren Richtung von der Batterie (3) wegführbar sind.