DE102009007104A1 - Current measuring module for motor vehicle-battery, has interconnect device arranged in inner area of resistor, where side of resistor is closed by hollow-cylindrical connection, and another side of resistor is closed by plug connection - Google Patents

Current measuring module for motor vehicle-battery, has interconnect device arranged in inner area of resistor, where side of resistor is closed by hollow-cylindrical connection, and another side of resistor is closed by plug connection Download PDF

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Abstract

The module has an interconnect device (7) arranged in an inner area of a hollow-cylindrical measuring resistor (8), where the module is partially enclosed with an electrically conducting material. A side of the measuring resistor is closed by a cylindrical or hollow-cylindrical connection (4), and another side of the measuring resistor is closed by a plug connection (5) or a transmission device, where the module is integrated into a battery pole terminal (2) of a motor vehicle battery by using an insulator (10). An independent claim is also included for a method for assembling a current measuring module.

Description

1) Technisches Gebiet1) Technical field

In allen technischen Bereichen wo Elektroenergie benötigt wird und eine genaue Kenntnis über deren Verbrauch gefordert ist, ist die Kenntnis des Stromflusses von Bedeutung um die verbrauchte, erzeugte oder zugeführte Elektroenergie zu bestimmen. Hierzu gibt es sicher schon unzählig viele Verfahren und Möglichkeiten.In all technical areas where electrical energy is needed and exact knowledge of their consumption is required is the knowledge of the current flow of importance to the consumed, to determine generated or supplied electrical energy. For this There are already countless many procedures and possibilities.

Es wird die über einen Messwiderstand abfallende Spannung oder die vom Stromdurchflossenen Leiter erzeugte magnetische Induktion mit einer dem Stand der Technik entsprechender Integrierten Schaltung gemessen, digitalisiert, verarbeitet und übertragen oder visualisiert.It becomes the voltage drop across a measuring resistor or the magnetic induction generated by the current-carrying conductor with a prior art integrated circuit measured, digitized, processed and transmitted or visualized.

2) Stand der Technik2) State of the art

Beispielhaft sollen verschiedene Möglichkeiten der Stromüberwachung an Kfz-Startbatterien angeführt werden. Heute bekannt sind unter anderem folgende Veröffentlichungen: DE 10 2006 053 021 A1 der Firma Hella, DE 10 2004 055 847 A1 der BMW AG, DE 10118027 A1 , DE 10 2004 046 855 B3 , DE 10 2004 049 153 A1 , DE 10332410 B3 und DE 10347111 A1 .By way of example, various possibilities of current monitoring on automotive starter batteries are to be cited. Among others, the following publications are known today: DE 10 2006 053 021 A1 the company Hella, DE 10 2004 055 847 A1 the BMW AG, DE 10118027 A1 . DE 10 2004 046 855 B3 . DE 10 2004 049 153 A1 . DE 10332410 B3 and DE 10347111 A1 ,

3) Zu lösendes Problem3) Problem to be solved

Zielsetzung ist es ein möglichst präzise, kleines, leichtes und kostengünstiges Stromessmodul zu entwickeln das nach Möglichkeit direkt am oder im Energieverbraucher oder Erzeuger oder dessen Anschlüssen integriert werden kann und bei Bedarf weitere Messfunktionen übernimmt. Gleichzeitig soll der Schutz des Strommessmodul vor Umwelteinflüssen ohne Zusatzaufwand möglich sein.objective it is as precise, small, light as possible and low cost electricity meter to develop that Possibility directly on or in the energy consumer or producer or its connections can be integrated and at Need takes over further measuring functions. At the same time the protection of the current measuring module from environmental influences without Additional effort may be possible.

Es soll ein Weg aufgezeigt werden mit minimalen Materialaufwand und einfachen technologischen Schritte zur Herstellung des Stromsensor und dessen Integration in eine Anwendung die Fertigungskosten gering zu halten. Das Ziel ist es den Stromsensor für den Massenmarkt in den vielfältigsten Anwendungen der Elektrotechnik zu erschließen.It a way should be shown with minimal material expenditure and simple technological steps to make the current sensor and its integration into an application lowers manufacturing costs to keep. The goal is the current sensor for the mass market in the most varied applications of electrical engineering too tap.

4) Die Neuheit4) The novelty

Das Strommessmodul ist mit einem hohlzylindrischen Messwiderstand ausgeführt und die erforderliche Elektronik mit Schaltungsträger ist in dem hohlzylindrischen Messwiderstand untergebracht und mindestens an zwei Stellen von innen am hohlzylindrischen Messwiderstand oder dessen Anschlüssen kontaktiert.The Current measuring module is designed with a hollow cylindrical measuring resistor and the required electronics with circuit carrier is housed in the hollow cylindrical measuring resistor and at least in two places from the inside of the hollow cylindrical measuring resistor or contacted its terminals.

Durch ein Verfahren wie Pressen oder Schrumpfen kann das Strommessmodul in eine entsprechend ausgeführte Batteriepolklemme eingebaut werden, was in der folge einen Batteriesensor, wie er in anderen Ausführungen bekannt ist, ergibt.By a process such as pressing or shrinking can be the current measurement module be installed in a correspondingly designed battery pole terminal, which resulted in a battery sensor, as in other versions is known results.

5) Gewerbliche Anwendung5) Commercial application

Der Einbau des Strommessmodul in eine Batteriepolklemme ergibt einen Batteriesensor wie er aus der Kraftfahrzeugtechnik bekannt ist.Of the Installation of the current measurement module in a battery terminal results in a Battery sensor as it is known from automotive engineering.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten für das Stromsensormodul können sich überall da ergeben, wo mit geringem Gewicht ein maximaler Schutz der Elektronik vor Umwelteinflüssen gegeben sein muss. Die Batteriepolklemme 2 wir in diesen Fällen durch die entsprechende Anwendung ersetzt.Further application possibilities for the current sensor module can be found everywhere, where with minimal weight a maximum protection of the electronics against environmental influences must be given. The battery pole terminal 2 in these cases we will be replaced by the corresponding application.

6) Vorteile gegenüber den Stand der Technik6) Advantages over the state of the technique

Durch die gezeigte Ausführung ist es möglich die aus bisher bekannten Konstruktionen erforderlichen Gehäuse sowie eine Vielzahl von Montageelementen und die zur Montage erforderlichen technologischen Schritte einzusparen.By the shown execution it is possible the out previously known constructions required housing and a variety of mounting elements and required for installation to save on technological steps.

Es wird durch die aufgezeigte Integration der sehr hoch auflösenden Elektronik ein hervorragender Schutz der Elektronik vor elektromagnetischen Feldern erzielt.It becomes by the indicated integration of the very high resolution Electronics excellent protection of electronics from electromagnetic Fields achieved.

Als Nebeneffekt durch die Konstruktion mit dem großen Oberflächenkontakt zwischen dem zylindrischen Messwiderstand und der Befestigungsvorrichtung, speziell unter Verwendung von gut wärmeleitender Sinterkeramik als Isolator können Temperaturunterschiede am Messwiderstand minimiert werden. So können mögliche Thermospannungen am hohlzylindrischen Messwiderstand und den Strompfaden zur Integrierten Messschaltung gesenkt und die Genauigkeit der Strommessergebnisse weiter verbessert werden.When Side effect of the construction with the large surface contact between the cylindrical measuring resistor and the fastening device, especially using heat-conducting sintered ceramic As an insulator, temperature differences can occur at the measuring resistor be minimized. So can possible thermoelectric voltages on the hollow cylindrical measuring resistor and the current paths to the integrated Measuring circuit lowered and the accuracy of the current measurement results be further improved.

7) Mögliche Ausführung7) Possible execution

Durch die Herstellung des Messmodul unter Verwendung eines hohlzylindrischen Messwiderstand (8) mit oder ohne Anschlüsse (4, 11) in hohlzylindrischer, zylindrischer oder beliebiger Ausführung ist es möglich die dem Stand der Technik entsprechende Elektronik auf Schaltungsträger (7) mit den zwei Strompfaden und Kontaktierungen von innen (6) (9) in dem hohlzylindrischen Messwiderstand (8) einzusetzen. Hierbei kann die eine Seite des hohlzylindrischen Messwiderstand (8) durch die geschlossenen Ausführung des zylindrischen oder hohlzylindrischen Anschlusses (4) oder dem Verschluss des hohlzylindrischen Messwiderstandes (8) selbst und die andere Seite des hohlzylindrischen Messwiderstand (8) beziehungsweise dessen Anschluss (11) durch die zur Elektronik gehörende Steckverbindung (5) oder Übertragungseinrichtung (Elektrisch, Optisch, Funk usw.) (5) verschlossen werden. Durch diese Konstruktion werden nur die ohnehin benötigten Materialien und Bauelemente in gleicher oder geringerer Menge wie bei vergleichbaren Geräten verwendet aber es lässt sich der erforderliche zusätzliche Aufwand an Material und Technologie für eine schützende Umhüllung einsparen. Auch lässt sich eine Dichtung gegen Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit an einem zylindrischen Bauteil vergleichsweise einfach vornehmen.By manufacturing the measuring module using a hollow cylindrical measuring resistor ( 8th ) with or without connections ( 4 . 11 ) in a hollow cylindrical, cylindrical or arbitrary embodiment, it is possible the electronics according to the prior art on circuit boards ( 7 ) with the two current paths and contacts from the inside ( 6 ) ( 9 ) in the hollow cylindrical measuring resistor ( 8th ). Here, one side of the hollow cylindrical measuring resistor ( 8th ) by the closed design of the cylindrical or hollow cylindrical connection ( 4 ) or the closure of the hollow cylindrical measuring resistor ( 8th ) itself and the other side of the hollow cylindrical measuring resistor ( 8th ) or its connection ( 11 ) through the to the electronics belonging plug connection ( 5 ) or transmission equipment (electrical, optical, radio, etc.) ( 5 ) are closed. By this construction, only the materials and components required in any case are used in the same or lower quantity as in comparable devices, but it is possible to save the required additional expenditure of material and technology for a protective covering. A seal against environmental influences such as moisture on a cylindrical component can also be made comparatively easily.

Das Strommessmodul kann durch seine zylindrische Ausführung Beispielsweise durch einpressen oder thermisches schrumpfen sehr einfach in einer entsprechend ausgeführten Batteriepolklemme (5) unter Zuhilfenahme eines Isolator (10) wie dargestellt integriert werden. Andere bekannte Verfahren wie Löten und Schweißen sind ebenso denkbar, es muss eine elektrische und ausreichend kraftschlüssige Verbindung entstehen. Weitere Varianten der Integration des Strommessmodul auch ohne Isolator (10) sind denkbar.Due to its cylindrical design, the current measuring module can be easily shrunk, for example by pressing in or thermal shrinking, in a correspondingly designed battery pole terminal ( 5 ) with the aid of an isolator ( 10 ) as shown. Other known methods such as soldering and welding are also conceivable, it must be an electrical and sufficiently strong connection. Further variants of the integration of the current measuring module even without insulator ( 10 ) are conceivable.

Durch weiteres Zufügen des Anschlusskabel (12) mit Kabelschuh (14) entsteht ein Gerät was funktionell vergleichbaren Batteriesensoren entspricht und auf dem Batteriepol (1) aufgesetzt und in der Polnische (13) einer Fahrzeugbatterie untergebracht werden kann.By further adding the connecting cable ( 12 ) with cable lug ( 14 ) creates a device which corresponds to functionally comparable battery sensors and on the battery ( 1 ) and in Polish ( 13 ) of a vehicle battery can be accommodated.

zur 1

1
Batteriepol der Kraftfahrzeugbatterie
2
Batteriepolklemme
3
Daten- und Versorgungskabel
4
Anschluss des hohlzylindrischen Messwiderstandes und gleichzeitig erster Anschluss des Strommessmodul
5
Steckverbindung der Elektronik oder Übertragungseinrichtung
6
erste Kontaktierung von innen mit Strompfad zur Elektronik
7
Schaltungsträger mit Elektronik
8
hohlzylindrischer Messwiderstand
9
zweite Kontaktierung von innen mit Strompfad zur Elektronik
10
Isolator
11
Anschluss des hohlzylindrischen Messwiderstandes und gleichzeitig zweiter Anschluss des Strommessmodul
12
Anschlusskabel
13
polnische der Kraftfahrzeugbatterie
14
Kabelschuh des Anschlusskabel
AA
Schnitt in die Batteriepolklemme
BB
Schnitt in den hohlzylindrischen Messwiderstand
I
von der Batteriepolklemme Isolierter Bereich
K
mit der Batteriepolklemme kontaktierter Bereich
to 1
1
Battery pole of the motor vehicle battery
2
battery pole
3
Data and power cable
4
Connection of the hollow cylindrical measuring resistor and at the same time first connection of the current measuring module
5
Plug connection of the electronics or transmission device
6
first contact from the inside with the current path to the electronics
7
Circuit carrier with electronics
8th
hollow cylindrical measuring resistor
9
second contacting from the inside with the current path to the electronics
10
insulator
11
Connection of the hollow cylindrical measuring resistor and at the same time second connection of the current measuring module
12
connection cable
13
Polish of the automobile battery
14
Lug of the connection cable
AA
Cut into the battery terminal
BB
Cut into the hollow cylindrical measuring resistor
I
from the battery terminal Insulated area
K
area contacted with the battery terminal

  • Anmerkung: die Teile (4) (8) (11) können aus einem Stück und dem Material des Hohlzylindrischen Messwiderstand (8) bestehenNote: the parts ( 4 ) ( 8th ) ( 11 ) can be made of one piece and the material of the hollow cylindrical measuring resistor ( 8th ) consist

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (10)

Ein Strommessmodul mit Datenverarbeitung, Datenübertragung und zusätzlichen Funktionen wie Spannungsmessung und Temperaturmessung dadurch gekennzeichnet das ein Schaltungsträger mit dem Stand der Technik entsprechender Elektronik im inneren eines hohlzylindrischen Messwiderstand untergebracht wird und das mindestens zwei elektrische Verbindungen mit Strompfad zur Elektronik von innen am hohlzylindrischen Messwiderstand oder von innen an dessen Anschlüssen erfolgt. Die Verbindungen können paarweise am hohlzylindrischen Messwiderstand oder paarweise an dessen Anschlüssen vornehmlich in axialer Anordnung aber auch beliebig erfolgen.A current measuring module with data processing, data transmission and additional functions such as voltage measurement and temperature measurement, characterized in that a circuit carrier with the prior art corresponding electronics inside a hollow cylindrical measuring resistor is housed and the at least two electrical connections with current path to the electronics from the inside of the hollow cylindrical measuring resistor or from the inside takes place at its terminals. The connections can be made in pairs on the hollow-cylindrical measuring resistor or in pairs at its terminals primarily in an axial arrangement but also arbitrarily. Strommessmodul nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet das der hohlzylindrische Messwiderstand aus einem den Messanforderungen entsprechend ausgewählten Widerstandsmaterial besteht und ein Ende des Hohlzylinders zu einem aus dem selben Widerstandsmaterial bestehenden Anschluss, mit Öffnung zur Kontaktierung eines Kabel, für den zu messenden Strom ausgeformt sein kann und somit ein Bauteil mit zwei Hohlräumen entsteht oder das der holzylindrische Messwiderstand ein oder beidseitig mit Anschlüssen aus anderen elektrisch leitfähigen Material mit mindestens einen kreisförmigen oder ringförmigen Querschnitt und geeigneter Verbindungstechnologie versehen wird.Current measuring module according to claim 1 characterized that the hollow cylindrical measuring resistor from a the measurement requirements consists of selected resistance material and one end of the Hollow cylinder to a connection made of the same resistance material, with opening for contacting a cable, for the current to be measured can be formed and thus a component created with two cavities or the wood cylindrical Measuring resistor on or on both sides with connections off other electrically conductive material with at least a circular or annular cross-section and appropriate connection technology. Strommessmodul nach Patentanspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet das eine Seite des hohlzylindrischen Messwiderstandes außerhalb des zur Messung des Stromflusses durch die Elektronik benötigten Bereiches (zwischen den Kontaktierung von innen) durch das Widerstandsmaterial selbst, einem elektrischen Anschluss aus Anspruch 2 oder aber durch einen Isolator verschlossen ist und zwei offene oder geschlossene Hohlräume ausbildet.Current measuring module according to claim 1 and 2 characterized characterized one side of the hollow cylindrical measuring resistor outside of measuring the current flow through the electronics required area (between contacting from the inside) by the resistance material itself, an electrical connection from claim 2 or is closed by an insulator and two open or closed cavities forms. Strommessmodul nach Patentanspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet das der Querschnitt, zwischen den Bereich der in Anspruch 1 aufgeführten Verbindungen von innen, in radialer Richtung einen Ring darstellt und in axialer Richtung zwei Flächen ergibt.Current measuring module according to claim 1 to 3 thereby characterized the cross section, between the area of in Claim 1 listed compounds from the inside, in radial Direction represents a ring and results in the axial direction two surfaces. Strommessmodul nach Patentanspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet das der hohlzylindrische Messwiderstand als Teil des Schutzes der Elektronik vor Umwelteinflüssen verschiedener Art dient und die Funktion eines Gehäuses der Elektronik übernimmt.Current measuring module according to claim 1 to 4 characterized characterized the hollow cylindrical measuring resistor as part the protection of electronics against environmental influences of various Kind serves and the function of a housing of the electronics takes over. Strommessmodul nach Patentanspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet das ein mit dem Schaltungsträger verbundener Stecker oder eine Kabelzuführung oder eine Datenübertragungsvorrichtung in einteiliger oder mehrteiliger Ausführung das Strommessmodul hermetisch verschließt.Current measuring module according to claim 1 to 5 characterized characterized the one connected to the circuit carrier Plug or a cable feeder or a data transmission device in one or more parts the current measuring module hermetically seals. Strommessmodul nach Patentanspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet das es bei Einbau in ein gut wärmerleitfähiges Materialien und Verwendung eines gut Wärme leitenden und niedrig elektrisch leitenden, das Strommessmodul zum Teil umschließenden Stoffes (z. B. Industriekeramik), zur Minimierung von Temperaturunterschieden an den unterschiedlichen Material des Messwiderstand kommt und somit mögliche Thermospannungen am Messwiderstand und in der Auswerteelektronik minimiert werden.Current measuring module according to claim 1 to 6 characterized characterized in that when installed in a good heat conductive Materials and use of a good heat conductive and low electrically conductive, the current measuring module partially enclosing substance (eg industrial ceramics) to minimize temperature differences comes to the different material of the measuring resistor and thus possible thermoelectric voltages at the measuring resistor and in the Evaluation are minimized. Verfahren zum Einbau des Strommessmodul nach Patentanspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet das durch den Einbau des Strommessmodul mit Bewegung des Strommessmodul in axialer Richtung in eine zylindrische Öffnung in der KFZ-Batteriepolklemme, einem elektrischen Leiter oder Halter mit oder ohne Zuhilfenahme eines Vorzugweise hohlzylindrischen Isolators in einer einfachen Art und Weise ein Batteriesensor hergestellt werden kann.Method for installing the current measuring module according to claim 1 to 6 thereby characterized by the installation of the current measuring module with movement of the current measuring module in the axial direction into a cylindrical opening in the car battery terminal, an electrical conductor or holder with or without the aid of a preferred hollow cylindrical insulator manufactured in a simple manner, a battery sensor can be. Verfahren zum Einbau des Strommessmodul nach Patentanspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet das ein hohlzylindrisches und teilweise mit einem niedrig elektrisch leitfähigen Material umschlossenes Strommessmodul in den Stromdurchflossenen Leiter oder Halter montiert wird und dieses Strommessmodul bis auf die Kabelzuführungen durch das Material des stromdurchflossenen Leiter oder Halter schützend umschlossen ist. Eine kraftschlüssige und formschlüssige und elektrisch leitende Verbindung des Strommessmodul mit dem stromdurchflossenen Leiter/Halter ergibt sich zwangsläufig bei der Montage bei passgenauer Ausführung des Strommessmodul und des Stromdurchflossenen Leiter/Halter.Method for installing the current measuring module according to claim 1 to 6 characterized this is a hollow cylindrical and partly with a low electrically conductive Material enclosed current measuring module in the current flow Ladder or holder is mounted and this current measurement module up on the cable feeds through the material of the current-carrying Head or holder is enclosed protectively. A non-positive and positive and electrical conductive connection of the current measuring module with the current flowing through Ladder / holder inevitably results during assembly with exact execution of the current measuring module and the current flowing through Director / holder. Verfahren zum Einbau des Strommessmodul nach Patentanspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet das nach Montage des Strommessmodul kein weiteres Gehäuse benötigt wird.Method for installing the current measuring module according to claim 1 to 6 characterized in that after mounting the current measuring module no additional housing is needed.
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