-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Messwiderstand für einen Stromsensor sowie eine Stromsensoreinheit mit einem erfindungsgemäßen Messwiderstand.
-
Stand der Technik
-
Aus dem Stand der Technik sind Batteriepolklemmenanordnungen mit integrierten Strommessschaltungen zum Erfassen des Stromflusses aus der Batterie bekannt.
-
So offenbart beispielsweise die
DE 10 2004/046855 B3 eine Batteriepolklemmenanordnung, die eine Polklemme mit einem Befestigungsbereich umfasst. Ein Messwiderstand für einen Batteriesensor ist mittels eines Befestigungselements an dem Befestigungsbereich der Polklemme angebracht. Das Befestigungselement besteht aus einem den Befestigungsbereich passierenden Bolzen und einer den Bolzen umfassenden Isolierhülse.
-
Aus der
DE 10 2004/007851 A1 ist eine als intelligente Anschlussvorrichtung ausgebildete Batteriepolklemmenanordnung bekannt, bei der der Messwiderstand in der Anschlussvorrichtung integriert ist, so dass die beiden Elemente einteilig ausgestaltet sind.
-
Eine Kraftfahrzeugbordnetzsensorvorrichtung zur Erfassung des Stroms, der Spannung und/oder der Temperatur innerhalb eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs ist in der Druckschrift
EP 1 644 749 B1 beschrieben und umfasst zwei an stromführenden Leitungen innerhalb des Bordnetzes angeschlossene Anschlussstücke, die mit einem Messwiderstand verbunden sind. Dabei weist zumindest ein Anschlussstück eine Schlüsselfläche zum Aufnehmen einer Auswertelektronik auf. Der Messwiderstand ist im wesentlichen rotationssymetrisch ausgebildet und zwischen den Anschlussstücken angeordnet.
-
Die Druckschrift
EP 1 807 708 B1 beschreibt einen Batteriestromsensor für ein Kraftfahrzeug, der einen in den Batteriestromkreis eingefügten Messsensor und eine mit dem Messsensor verbundene Messschaltungsanordnung umfasst, wobei Teile der Messschaltungsanordnung auf einem Schaltungsträger angeordnet sind, der mit dem Messsensor über federnde Verbindungsmittel positionsfest elektrisch und mechanisch verbunden ist. Aufgrund federnder Eigenschaften der Verbindungsmittel können thermische Längenänderungen des Messsensors in dessen Querrichtung ausgeglichen werden.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Vor diesem Hintergrund werden ein Messwiderstand für einen Stromsensor und Stromsensoreinheit mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.
-
Der Messwiderstand mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass im Inneren des Gehäuses befindliche Elektronikbauteile besser vor Feuchtigkeit geschützt werden können. Dies wird bevorzugt dadurch erreicht, indem die Dichtfläche gegenüber dem Mittelabschnitt und/oder einem Endabschnitt erhöht angeordnet ist. Dadurch lässt sich die Dichtwirkung verbessern.
-
In einer zweckmäßigen Weiterbildung weist eine Außenwandung der Dichtfläche zwei nebeneinander angeordnete konische Abschnitte auf. Dadurch findet auch bei extremen Temperaturen eine Selbstabdichtung statt. Besonders bevorzugt ist hierzu ein erster konischer Abschnitt unter einem spitzen Winkel zu einer zentralen Achse des Messwiderstands geneigt, und ein zweiter konischer Abschnitt unter einem stumpfen Winkel zu der zentralen Achse des Messwiderstands geneigt. Damit wird sowohl bei sehr hohen Temperaturen (beispielsweise größer als 60°C) wie auch bei sehr tiefen Temperaturen (beispielsweise unter –40°C) eine Selbstabdichtung durch zumindest einen der beiden Abschnitte erreicht.
-
Der Messwiderstand ist im wesentlichen bolzenförmig ausgebildet, wobei ein Mittelabschnitt des im wesentlichen bolzenförmigen Messwiderstands aus einem geeigneten Widerstandsmaterial besteht. Zumindest ein Endabschnitt von zwei einander gegenüberliegende Endabschnitte des im wesentlichen bolzenförmigen Messwiderstands weist ein Gewinde auf. Durch die im wesentlichen bolzenförmige Ausgestaltung wird dem Messwiderstand ein deutlich höheres Maß an Stabilität verliehen, als es bei den im Stand der Technik regelmäßig flach ausgebildeten Messwiderständen der Fall ist. Somit werden keine weiteren tragenden bzw. stabilisierenden Strukturen für den Messwiderstand benötigt. Durch die Ausgestaltung mit einem Gewinde an zumindest einem Endabschnitt des im wesentlichen bolzenförmigen Messwiderstands kann dieser direkt an einer dafür vorgesehenen Öffnung einer Polklemme angebracht werden, beispielsweise durch Einschrauben in eine mit einem Gewinde versehenen Öffnung bzw. durch Sichern mit einer Gegenmutter.
-
Der erfindungsgemäß ausgestattete Messwiderstand ist somit ausreichend stabil und verwindungsfest, um direkt und ohne weitere Hilfs- bzw. Trägerstrukturen an der Batteriepolklemme befestigt zu werden.
-
Der Messwiderstand kann in Ausgestaltung einstückig aus einem gegebenen Material bestehen, bei dem es sich um ein, dem Fachmann an sich bekanntes, geeignetes Widerstandsmaterial, wie bspw. Manganin, handelt. Der Messwiderstand kann auch aus mehreren Teilen bestehen, wobei das Mittelteil aus einem geeigneten Widerstandsmaterial besteht und die beiden Endabschnitte aus einem elektrisch leitendem Material, wie bspw. Kupfer. Selbstverständlich kann auch bei einer Ausführung aus mehreren Teilen der Messwiderstand durchgehend aus einem oder mehreren unterschiedlichen Widerstandsmaterialien bestehen.
-
Darüber hinaus kann eine Leiterplatte, auf der sich die notwendige Strommessschaltung befindet, ebenfalls direkt an dem Messwiderstand angebracht werden.
-
Für die direkte Verbindung der Leiterplatte mit dem Messwiderstand gibt es mehrere Möglichkeiten.
-
Zum einen kann die Leiterplatte mit dazu vorgesehenen Kontakten direkt an Kontaktierungsflächen des Messwiderstands angelötet oder angeschweißt werden. Der im wesentlichen bolzenförmige Messwiderstand kann hierzu mindestens eine Abflachung aufweisen. Alternativ kann der Messwiderstand abragende Kontaktierelemente zum Ankontaktieren der Leiterplatte aufweisen. Die abragenden Kontaktierelemente können beispielsweise als im wesentlichen senkrecht zur Bolzenlängsachse abragende Kontaktfedern ausgebildet sein. Als weitere Alternative bietet sich eine Ausgestaltung des Kontaktierelements als parallel zur Bolzenlängsachse verlaufender Schlitz an.
-
Der beschriebene Messwiderstand und/oder die beschriebene Batteriepolklemmenanordnung kann bzw. können bei Steuergeräten, Sensoren oder sonstigen elektronischen Geräten mit sogenannten Shuntschnittstellen und somit Schnittstellen für Messwiderstände eingesetzt werden. Eine mögliche Anwendung kann bei einem elektronischen Batteriesensor, üblicherweise für ein Kraftfahrzeug, vorgesehen sein.
-
Der Messwiderstand ist über Kontaktierelemente mit einer Messschaltung, die auf der Leiterplatte integriert ist, verbunden. Durch eine derartige Anordnung ist eine Erkennung eines Zustands der Batterie eines Kraftfahrzeugs zur Umsetzung eines Energiemanagementsystems möglich, wobei bspw. Spannungsschwankungen der Batterie ausgewertet und darauf basierende Signale an das Bordnetz weitergegeben werden können. Unter Berücksichtigung von Informationen, die mit diesen Signalen bereitgestellt werden, ist es möglich, dass ein Steuergerät des Bordnetzes Funktionen, die von einem Zustand der Batterie abhängen, kontrollieren kann. Derartige Funktionen umfassen bspw. ein Abschalten des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs bei einem Stillstand an einer Ampel.
-
Es ist vorgesehen, dass der Messwiderstand sowie die damit verbundene Leiterplatte zur Bereitstellung einer Ummantelung mit einem Kunststoff, bspw. einem Thermoplast oder Duroplast, umspritzt sind. Weiterhin können der Messwiderstand und die Leiterplatte zusätzlich mit einer Vergussmasse abgedichtet sein.
-
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der beiliegenden Zeichnung.
-
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnung
-
1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwiderstands.
-
2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwiderstands.
-
3 zeigt eine erste Ausführungsform einer Stromsensoreinheit mit dem Messwiderstand der 1.
-
4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Stromsensoreinheit mit einem Messwiderstand gemäß 2.
-
5 zeigt die Batteriepolklemmenanordnung der 4 in Explosionsdarstellung.
-
6 zeigt eine Anordnung mit einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwiderstands.
-
7 zeigt die Anordnung der 6 in Explosionsdarstellung.
-
8 zeigt eine auseinandergezogene Anordnung ähnlich der Anordnung der 6 mit einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwiderstands.
-
9 zeigt die Anordnung der 8 in Draufsicht in zusammengesetzter Form.
-
10 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stromsensoreinheit in auseinandergezogener Darstellung.
-
11 zeigt die teilweise zusammengesetzte Stromsensoreinheit der 10 in seitlicher Darstellung.
-
12 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriepolklemmenanordnung.
-
13 zeigt die Batteriepolklemmenanordnung der 12 in seitlicher Darstellung.
-
14 zeigt in schematischer Darstellung eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwiderstands aus unterschiedlichen Perspektiven.
-
15 zeigt in schematischer Darstellung eine sechste Ausführungsform einer Batteriepolklemmenanordnung, die den Messwiderstand aus 14 umfasst, aus unterschiedlichen Perspektiven.
-
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Messwiderstand (oder auch Messshunt) 100 für eine Batteriepolklemme. Der Messwiderstand 100 ist im wesentlichen bolzenförmig ausgestaltet. Er umfasst einen Mittelabschnitt 120 und zwei einander gegenüberliegende Endabschnitte 140, 160, die mit dem Mittelabschnitt 120 verbunden und entlang einer gemeinsamen Mittellängsachse angeordnet sind.
-
Der Mittelabschnitt 120 besteht aus einem für die vorgesehenen Messaufgaben geeigneten Widerstandsmaterial, wie bspw. Manganin. Die beiden Endabschnitte 140, 160 bestehen aus einem elektrisch leitenden Material, wie bspw. Kupfer. Der Mittelabschnitt 120 und die beiden Endabschnitte 140, 160 sind durch Löten, Schweißen oder eine andere äquivalente Befestigungsmethode miteinander verbunden. Zur Verbesserung der Stabilität kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass in den beiden Endabschnitten 140, 160 Steckaufnahmen für den Mittelabschnitt 120 vorgesehen sind, in die dieser zur Verbindung der Elemente eingesteckt und dann verlötet, verschweißt o. dgl. wird. Die Endabschnitte 140, 160 können – wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt – Dichtflächen 170 aufweisen, die auch als Anschläge bezeichnet werden können. Darüber hinaus weisen die beiden Endabschnitte 140, 160 jeweils ein Gewinde 18 auf.
-
Wie bereits eingangs erwähnt, kann der Messwiderstand 100 auch einstückig aus einem geeigneten Widerstandsmaterial bestehen. In diesem Fall sind der Mittelabschnitt 120, die Endabschnitte 140, 160 sowie die Dichtflächen 170 aus demselben Material und bilden als Messwiderstand 100 eine kompakte, einstückige bauliche Einheit.
-
Der Mittelabschnitt 120 des in 1 dargestellten Messwiderstands 100 ist im wesentlichen vierkantförmig mit abgerundeten Ecken ausgebildet. Zur Gestaltung eines Übergangs zwischen dem Mittelabschnitt und den Gewindebolzenenden der beiden Endabschnitte 140, 160 sind zu dem Mittelabschnitt 120 weisende Bereiche der Endabschnitte 140, 160 entsprechend vierkantförmig ausgebildet. Der Übergang zwischen dem kreisrunden Bolzenquerschnitt und dem Vierkantquerschnitt ist durch eine Dichtfläche 170 dargestellt.
-
Der Messwiderstand 100 ist zu einer Hauptmittelachse im wesentlichen spiegelsymmetrisch ausgebildet. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist mit dem beschriebenen Messwiderstand die Möglichkeit einer flexiblen Montage gegeben, wie im Zusammenhang mit nachfolgenden Figuren noch besser ersichtlich wird.
-
2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwiderstands 101 mit einem Mittelabschnitt 121 und Endabschnitten 141, 161, die jeweils ein Gewinde 18 und eine Dichtfläche 171 als Anschlag aufweisen.
-
Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform weist der Mittelabschnitt 121 des Messwiderstands 101 der 2 einen im wesentlichen kreisrunden Querschnitt mit einer Abflachung 131 auf (der Mittelabschnitt 120 des Messwiderstands 100 der 1 weist aufgrund seiner Vierkantausgestaltung so gesehen vier Abflachungen 130 auf). Das Vorhandensein einer derartigen Abflachung erleichtert die Lötverbindung mit einer Leiterplatte 200 (vgl. 3). Außerdem weisen Dichtflächen 171 der in 2 bezeigten Ausführungsform des Messwiderstands 101 Vertiefungen 190 auf.
-
Ein Mittelabschnitt 120, 121 kann n Abflachungen 130, 131 aufweisen und somit im Querschnitt eine Form eines regelmäßigen n-Ecks, bspw. eines Vierecks oder Sechsecks aufweisen.
-
3 zeigt diverse Ausführungsformen der Stromsensoreinheit 1 mit einem Messwiderstand 100 gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform. Der Messwiderstand 100 der Stromsensoreinheit 1 ist an der Seite einer Abflachung mit zwei Kontakten 220 einer Leiterplatte 200 verbunden (bspw. durch Löten). Die Leiterplatte 200 verfügt über einen Chip 24. Über zwei weitere Kontakte 26 ist ein Stecker 30 mit der Leiterplatte 200 verbunden.
-
Die Leiterplatte 200 und zumindest der Mittelabschnitt 120 des Messwiderstands 100 sind von einem Schutzgehäuse 28 umgeben. Bei dem Schutzgehäuse 28 kann es sich um ein wiederentfernbares Gehäuse aus geeignetem Schutzmaterial, wie bspw. Gummi, handeln. Bei dem Schutzgehäuse 28 kann es sich andererseits aber auch um ein festvergossenes Gehäuse handeln. Das Schutzgehäuse 28 liegt an den in Richtung zum Mittelabschnitt 120 orientierten Oberflächen der Dichtflächen 170 an. Somit übernehmen die Gegenflächen auch eine Dichtfunktion zwischen Batterie bzw. Batteriekabel und dem Schutzgehäuse 28. Dies gilt auch sinngemäß für die weiteren Ausführungsbeispiele und die dort gezeigten Geometrien der Dichtflächen 170.
-
Die 4 und 5 zeigen eine Batteriepolklemmenanordnung 2 mit einem Messwiderstand 101 gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsform. Die Anordnung der 4 und 5 entspricht im übrigen im wesentlichen derjenigen der 3, wobei ergänzend noch weitere Elemente einer Batteriepolklemmenanordnung 2 dargestellt sind. Insbesondere veranschaulichen die 4 und 5 die Anbringung des Messwiderstands 101 an einer Batteriepolklemme 40, indem einer der bolzenförmigen Endabschnitte 141, 161 des Messwiderstands 101 direkt in eine dazu vorgesehene Öffnung 42 der Batteriepolklemme 40 hindurchgesteckt und von der Gegenseite mittels einer Mutter 44 bis zu der Dichtfläche 171 als Anschlag gekontert wird. Auf diese Art sind in diesem Ausführungsbeispiel die Befestigungsmittel des Messwiderstands 101 ausgebildet zur unmittelbaren mechanischen Befestigung der Batteriepolklemme 40 über den Messwiderstand 101 mit einem an einem Kabelschuh 32 vebindbaren Batteriekabel. Der Messwiderstand 101 übernimmt durch die beschriebene Ausgestaltung somit die unmittelbare mechanische und elektrische Verbindung zwischen Batteriepolklemme 40 und Batteriekabel. Hierzu sind in dem Messwiderstand 101 entsprechende Befestigungsmittel wie Gewinde 18, Dichtflächen 171 oder Außenkonturen vorgesehen, um Schraub-, Niet- oder sonstige geeignete Verbindungen mit Batteriepolklemme 40 und/oder Batteriekabel einzugehen.
-
Auf den entsprechend gegenüberliegenden Endabschnitt 141, 161 wird ein Kabelschuh 32 gesteckt, so dass dieser an der entsprechend anderen Dichtfläche 171 des Messwiderstands 101 zum Anliegen kommt, und wird in dieser Position mittels einer weiteren Mutter 46 gesichert.
-
Aus der Darstellung der 4 und 5 ist sehr gut erkennbar, dass der Messwiderstand 101 mit jedem seiner beiden Endabschnitte 141, 161 an die Batteriepolklemme 40 angeschraubt werden kann, und dies von jeder der beiden Seiten der Befestigungsöffnung 42. Der Mittelabschnitt 121 ist mit einem Schutzgehäuse 28 verbunden, in dem eine Leiterplatte 201 angeordnet ist.
-
Die weiteren Figuren zeigen zur Veranschaulichung der mit dem erfindungsgemäßen Messwiderstand verbundenen Möglichkeiten verschiedene weitere Ausführungsformen und Varianten sowohl für den Messwiderstand als auch für die Batteriepolklemmenanordnung.
-
Die 6 und 7 zeigen eine dritte Ausführungsform einer Stromsensoreinheit 3 mit einem Messwiderstand 102. Der Messwiderstand 102 weist in einem Bereich zwischen den Gewinden 18, bspw. im Bereich eines Mittelabschnitts 122, zwischen Dichtflächen 172 zwei Kontaktierelemente zum Ankontaktieren der Leiterplatte 200 auf. Die Kontaktierelemente sind als Kontaktfedern 50 ausgebildet, die im wesentlichen senkrecht zu der Mittellängsachse des bolzenförmigen Messwiderstands 102 abragen. Auf der zugeordneten Leiterplatte 200 sind zwei als Kontaktschienen ausgebildete Kontakte 221 vorgesehen, die über die Leiterplatte 200 hinausragen und durch Anlegen an den Kontaktfedern 50 (vgl. 6) mit diesen in Kontakt bringbar und mittels Löten, Schweißen oder andere Verbindungsverfahren dauerhaft verbindbar sind.
-
Die 8 und 9 zeigen eine analoge Batteriepolklemmenanordnung 4 mit einem Messwiderstand 103, der als Kontaktierelement einen parallel zur Bolzenlängsachse verlaufenden Schlitz entlang des Mittelabschnitts 123 aufweist.
-
Die Leiterplatte 201 weist eine entsprechende Verlängerung mit darauf angeordneten Kontakten 222 auf. Die Verlängerung 21 der Leiterplatte 201 ist derart ausgebildet, dass sie zur Ankontaktierung kartenartig in ein als Schlitz 52 ausgebildetes Kontaktierelement des Messwiderstands 103 eingesteckt werden kann.
-
Eine fünfte Ausgestaltungsform einer Stromsensoreinheit 5 ist in den 10 und 11 dargestellt. Diese Stromsensoreinheit 5 umfasst einen Messwiderstand 102 gemäß der in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsform, d. h. einen Messwiderstand 102 mit im wesentlichen senkrecht zur Bolzenlängsachse abragenden, als Kontaktfedern 50 ausgebildete Kontaktierelemente.
-
Anders als im Ausführungsbeispiel der 6 und 7 werden die Kontaktfedern 50 nicht an über die Leiterplatte 200 hinausragenden als Kontaktschienen ausgebildete Kontakte 221 angelötet, sondern mittels Klemmelementen 54 aus leitendem Material direkt an der Leiterplatte 202 angeklemmt.
-
Zur Verbesserung der Stabilität der Verbindung können in den die Kontakte 223 der Leiterplatte 202 bildenden Leiterbahnen Bohrungen 23 vorgesehen sein, die zum Eingriff von stiftartigen Ausformungen 55 an den Innenseiten der Klemmelemente 54 vorgesehen sind.
-
Zum Schutz dieser lösbaren Verbindung können zusätzliche Schutzkappen 58 vorgesehen sein, die von oben und unten über den Verbindungsbereich zwischen Messwiderstand 102 und Leiterplatte 202 gesteckt und miteinander verclipst werden können. Zur Sicherung der Position der Schutzkappen kann zumindest eine der beiden Schutzkappen 58 einen Sicherungsstift 59 aufweisen, der in eine zugeordnete Arretierbohrung 27 der Leiterplatte 202 eingreift.
-
Die 12 und 13 zeigen eine mögliche Weiterbildung der Batteriepolklemmenanordnung 3 der 6 und 7. Zusätzlich zu der in den 6 und 7 bereits dargestellten und beschriebenen Anordnung ist zur Versteifung der Verbindung zwischen Messwiderstand und Leiterplatte eine Versteifungsschiene 25 vorgesehen, die sowohl auf der Leiterplatte 200 als auch auf dem Messwiderstand fest aufgebracht ist, bspw. durch Laserschweißen. Dadurch wird die Kontaktverbindung zwischen den Kontaktfedern 50 und den Kontaktschienen 221 von Spannung entlastet und die Stabilität der Verbindung erhöht. Dies kann beispielsweise bei Anwendungen erfolgen, die höheren Beanspruchungen (beispielsweise im Offroad-Betrieb) ausgesetzt sind.
-
Die Erfindung stellt einen einfach und flexibel einsetzbaren Messwiderstand 100, 101, 102, 103 für Batteriepolklemmenanwendungen zur Verfügung. Der Messwiderstand 100, 101, 102, 103 ist in jeder Baurichtung verwendbar, der Kabelschuh kann an jeder Seite der Anordnung befestigt werden. Die Anordnung aus Messwiderstand 100, 101, 102, 103 und Leiterplatte (der sogenannte elektronische Batteriesensor EBS) kann unabhängig von der Batteriepolklemme 40 vormontiert werden. Eine Verbindung der EBS mit der Batteriepolklemme 40 erfolgt durch Einstecken des bolzenförmigen Endes des Messwiderstands 100, 101, 102, 103 und Verschrauben, so dass es sich um eine lösbare Verbindung handelt. Da es nur eine Anbindungsstelle gibt, kann eine sonst im Stand der Technik teilweise aufwendige elektrische Isolierung entfallen. Der Messwiderstand 100, 101, 102, 103 mit direkt verbundener Leiterplatte bildet eine kompakte und in sich selbst ausreichend stabile Einheit, so dass externe Versteifungen entfallen können.
-
Der Messwiderstand 100, 101, 102, 103 für die Batteriepolklemme 40 ist im wesentlichen bolzenförmig ausgebildet, wobei zumindest ein Mittelabschnitt 120, 121, 122, 123 des im wesentlichen bolzenförmigen Messwiderstands 100, 101, 102, 103 aus einem geeigneten Widerstandsmaterial besteht. Mindestens ein Endabschnitt 140, 141, 160, 161 weist ein Gewinde 18 auf. Demnach können einander gegenüberliegende Endabschnitte 140, 160, 141, 161 des im wesentlichen bolzenförmigen Messwiderstands 100, 101, 102, 103 in Ausgestaltung der Erfindung jeweils ein Gewinde 18 aufweisen.
-
Weiterhin kann der Messwiderstand 100, 101, 102, 103 im Bereich des Mittelabschnitts 120, 121, 122, 123 mindestens eine Abflachung 130, 131 aufweisen und demnach mehrkantförmig ausgebildet sein.
-
Es ist üblicherweise vorgesehen, dass der Messwiderstand 100, 101, 102, 103 einstückig ausgebildet ist und aus einem geeigneten Widerstandsmaterial besteht. Alternativ hierzu kann der Mittelabschnitt 120, 121, 122, 123 des Messwiderstands 100, 101, 102, 103 aus einem geeigneten Widerstandsmaterial gebildet sein, wobei dessen Endabschnitte 140, 160, 141, 161 aus elektrisch leitendem Material bestehen.
-
Der Bereich des Messwiderstands 100, 101, 102, 103 zwischen den Gewinden 18 kann mindestens ein Kontaktierelement zum Ankontaktieren einer Leiterplatte aufweisen. Dabei ist es möglich, dass die Kontaktierelemente als im wesentlichen senkrecht zur Bolzenlängsachse abragende Kontaktfedern 50 ausgebildet sind. Alternativ kann das Kontaktierelement als parallel zur Bolzenlängsachse verlaufender Schlitz 52 ausgebildet sein.
-
Die Batteriepolklemmenanordnung 1, 2, 3, 4, 5 umfasst eine Batteriepolklemme 40 und einen in einer dafür vorgesehenen Öffnung der Batteriepolklemme 40 angebrachten Messwiderstand 100, 101, 102, 103. Weiterhin kann die Batteriepolklemmenanordnung 1, 2, 3, 4, 5 eine direkt mit dem Messwiderstand 100, 101, 102, 103 verbundene Leiterplatte 200, 201, 202 aufweisen.
-
Die anhand der 14 aus verschiedenen Perspektiven dargestellte fünfte Ausführungsform des Messwiderstands 107 ist einstückig aus einem Widerstandsmaterial gebildet und umfasst einen im Querschnitt runden Mittelabschnitt 127, der zwischen zwei Endabschnitten 147, 167 angeordnet ist. Im Detail zeigt 14a den Messwiderstand 107 in Draufsicht. 14b zeigt den Messwiderstand 107 mit einer Ummantelung 600 aus Kunststoff. Die 14c, 14d und 14e zeigen vergrößerte Details des Messwiderstands 107 sowie der Ummantelung 600 bei unterschiedlichen Temperaturen. 14f zeigt Beispiele für einen Querschnitt des Messwiderstands.
-
Dabei weisen die Endabschnitte 147, 167 als Anschläge ausgebildete Dichtflächen 177 auf, wobei je nach Definition einer Aufteilung der einzelnen Komponenten des Messwiderstands 107 vorgesehen sein kann, dass der Mittelabschnitt 127 durch die Dichtflächen 177 von den Endabschnitten 147, 167 getrennt ist. Die Dichtflächen 177 weisen größere Radien als der Mittelabschnitt 127 und die Endabschnitte 147, 167 auf.
-
Es ist hier vorgesehen, dass Außenwandungen der Dichtflächen 177 jeweils zwei konische Abschnitte 701, 702 sowie einen zylindrischen Abschnitt 703 aufweisen. Dabei ist ein erster konischer Abschnitt 701 unter einem Winkel 704 von x° zu einer zentralen Achse des Messwiderstands 107 geneigt, wohingegen ein zweiter konischer Abschnitt 702 unter einem Winkel von (180 – x)° zu der zentralen Achse des Messwiderstands 107 geneigt ist. Somit ist die Außenwandung jeweils einer Dichtfläche 177 an einer Grenze zwischen den beiden nebeneinander angeordneten konischen Abschnitten 701, 702 konvex ausgebildet. Falls bei zumindest einer Dichtfläche 177 nebeneinander angeordnete konische Abschnitte 701, 702 in axialer Richtung des Messwiderstands 107 miteinander vertauscht sein sollten, ergibt sich, dass die Außenwandung der zumindest einen Dichtfläche 177 an einer Grenze zwischen den beiden nebeneinander angeordneten konischen Abschnitten 701, 702 konkav ausgebildet ist.
-
Außerdem ist hier vorgesehen, einen Bereich des Messwiderstands 107, der den Mittelabschnitt 127 sowie die beiden Dichtflächen 177 umfasst, mit der Ummantelung 600 oder einer entsprechenden Umspritzung aus Kunststoff zu umspritzen.
-
Dabei zeigt 14c den mit der Ummantelung 600 umspritzten Messwiderstand 107 bei einer Gleichgewichtstemperatur, bspw. Zimmertemperatur von 20°C. Bei dieser Temperatur ist zwischen den Dichtflächen 177 sowie dem Mittelabschnitt 127 des Messwiderstands 107 einerseits sowie der Ummantelung 600 andererseits kein Spalt vorhanden, so dass der Messwiderstand 107 von der Ummantelung 600 dicht umschlossen ist. Durch die beiden konischen und somit kegelförmigen Abschnitte 701, 702 an den Dichtflächen 177 wird berücksichtigt, dass ein Ausdehnungskoeffizient von Kunststoff, aus dem die Ummantelung 600 ist, größer als ein Ausdehnungskoeffizient des aus Manganin bestehenden Messwiderstands 107 ist.
-
Bei Temperaturen, die wesentlich geringer als die Gleichgewichtstemperatur (14c) ist, bspw. bei einer Temperatur von –40°C, wird die aus Kunststoff gebildete Ummantelung 600 zusammengezogen, wie in 14d durch Schrumpfungspfeile 602 angedeutet. Trotzdem wird der Messwiderstand 107 auch bei einer niedrigen Temperatur zwischen den beiden Dichtflächen 177 von der Ummantelung 600 umschlossen, da die Ummantelung 600 jeweils an dem ersten Abschnitt 701 jeweils einer Dichtfläche 177 aufgrund eines Selbstdichteeffekts abdichtend anliegt.
-
Anhand von 14e ist eine Situation bei Temperaturen, die höher als die Gleichgewichtstemperatur sind, bspw. bei +60°C, dargestellt. In diesem Fall dehnt sich die aus Kunststoff bestehende Ummantelung 600 stärker aus als der aus Manganin bestehende Messwiderstand 107, was in 14e durch Ausdehnungspfeile 603 angedeutet ist. Aber auch in diesem Fall ist der Bereich des Messwiderstands 107 zwischen den beiden Dichtflächen 177 dicht abgeschlossen, da die Ummantelung 600 an den beiden zweiten konischen Abschnitten 702 der beiden Dichtflächen 177 aufgrund des Selbstdichteeffekts abdichtend anliegt.
-
In der beschriebenen Ausführungsform weist der zylindrische Abschnitt 703 jeder Dichtfläche 177 hier als Taschen oder Löcher ausgebildete Vertiefungen 307 auf, über die der Messwiderstand 107 mit Kontakten 225 einer Leiterplatte 205 verbunden werden kann. Somit ist es möglich, zwischen der Leiterplatte 205 und dem Messwiderstand 107 eine sogenannte Pin-Kontaktierung bereitzustellen. Hierzu ist vorgesehen, die Kontakte 225 der Leiterplatte, die auch als Pins bezeichnet werden können, in die Vertiefungen 307 einzupressen und zu verschweißen, bspw. über ein Laserschweißverfahren. Es ist jedoch auch möglich, Kontakte 225 der Leiterplatte, die in den Vertiefungen 307 angeordnet, üblicherweise eingepresst sind, mit den Vertiefungen 307 zu verlöten. Die Vertiefungen 307 sind hier durch Einstiche in den Messwiderstand 107 eingeformt, können jedoch auch über andere materialabtragende Maßnahmen, bspw. Bohren, in den Messwiderstand 107 eingeformt werden.
-
Ein Querschnitt des Messwiderstands 107 kann entlang einer zentralen Achse des Messwiderstands 107 unterschiedliche Formen 900, 901, 903, 904, 905, 906, 907, 908, 909, 910 aufweisen. Somit ist es möglich, dass der Querschnitt des Messwiderstands 107 an zumindest einer Stelle eine kreisrunde Form 900, eine ovale Form 901, eine dreieckige Form 903 (Dreikant) eine viereckige Form 904, 905, 906 (Vierkant), d. h. eine quadratische Form 904, eine rechteckige Form 905 oder eine trapezförmige Form 906, eine sechseckige Form 907, eine achteckige Form 908, eine kreuzförmige Form 909 oder eine sternförmige Form 910 aufweist. Für den Fall, dass der Querschnitt an zumindest einer Stelle neckig und somit vieleckig oder sternförmig mit n Zacken ausgebildet ist, wird an dieser Stelle gegenüber der Ummantelung 600 ein Verdrehschutz bereitgestellt. Durch den Verdrehschutz, der durch einen n-eckigen oder sternförmigen Querschnitt an zumindest einer Stelle des Messwiderstands 107 bereitgestellt wird, wird u. a. gewährleistet, dass die Ummantelung 600 relativ zu dem Messwiderstand 107 sicher positioniert ist.
-
Üblicherweise ist der mindestens eine Querschnitt zur Bereitstellung des Verdrehschutzes in dem Mittelabschnitt 127 oder in einer der Dichtflächen 177 angeordnet. Somit weist der Messwiderstand 101 bis 107 im Querschnitt mindestens eine Geometrie auf, mit der verhindert wird, dass sich die Ummantelung 600 als Teil des Gehäuses und somit auch das Gehäuse gegenüber dem Messwiderstand 107 bei einer Belastung, bspw. unter Druck oder unter Zug, verdrehen kann. Diese Geometrie kann als Rädelung ausgebildet sein. Zur Bereitstellung des Verdrehschutzes ist es auch möglich, an der Oberfläche des Messwiderstands 107 eine Laserstrukturierung einzubringen.
-
Die in 15 aus verschiedenen Perspektiven dargestellte Batterieklemmenanordnung 8 umfasst den anhand von 14 vorgestellten Messwiderstand 107 und ein Gehäuse 605 zur Aufnahme einer Leiterplatte 205. Dabei ist vorgesehen, dass die Ummantelung 600 als Teil des Gehäuses 605 ausgebildet ist. In 15b ist hierzu ein Deckel 606 dargestellt, mit dem das Gehäuse 605 mit der darin befindlichen Leiterplatte 205 luftdicht umschlossen wird. In 15c sind außerdem elektrische Kontakte 225 der Leiterplatte dargestellt, die in die Vertiefungen 307 als Kontaktierelemente des Messwiderstands 107 eingepresst und durch ein thermisches Fügeverfahren, bspw. schweißen oder löten, mit dem Messwiderstand 107 verbunden sind. Da der Messwiderstand 107 einstückig ausgebildet ist, kann dieser für das Gehäuse 605, in dem die Leiterplatte 225 angeordnet ist, eine tragende Funktion übernehmen.
-
Es ist möglich, dass mindestens einer der Endabschnitte 147 ein Gewinde aufweist, wie es bspw. bei den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen des Messwiderstands 100, 101, 102, 103 der Fall ist. Zum Verbinden des Messwiderstands 107 mit einer Batteriepolklemme ist der Endabschnitt 147 mit dem Gewinde durch eine Öffnung einer Batteriepolklemme zu schieben. Weiterhin wird eine Mutter auf das Gewinde des Endabschnitts 147 geschraubt und somit die Verbindung zwischen dem Messwiderstand 107 und der Batteriepolklemme bereitgestellt.
-
Es ist auch möglich, dass mindestens einer der beiden Endabschnitte 167 eine zylindrische Wandung umfasst, die eine bspw. als Bohrung ausgebildete Öffnung umschließt, deren Radius mindestens halb so groß wie ein Außenradius der zylindrischen Wandung des Endabschnitts 167 ist. In diesem Fall ist der mindestens eine Endabschnitt 167 und somit die zylindrische Wandung, die eine glatte Oberfläche aufweist, in eine Öffnung der Batteriepolklemme einzufügen. Eine Befestigung des Messwiderstands 107 mit der Batteriepolklemme erfolgt durch Verformung der zylindrischen Wandung des Endabschnitts 167. Alternativ ist es möglich, die zylindrische Wandung des Endabschnitts 167 mit der Batteriepolklemme zu vernieten.
-
Der Mittelabschnitt 127 des hier metallischen Messwiderstands 107 als Einlegeteil ist mit der aus Kunststoff gebildeten Ummantelung 600 umspritzt. Durch die konischen Abschnitte 701, 702 der Dichtflächen 177 ergibt sich, dass bei einer Schnittstelle zwischen Kunststoff und Metall auch bei sich ändernden Temperaturen kein Spalt entstehen kann und somit der Messwiderstand 107 zumindest im Bereich des Mittelabschnitts 127 von der Ummantelung 600 luft- und/oder feuchtigkeitsdicht umschlossen ist. Dies wird durch die beiden angewinkelten, konischen Abschnitte 701, 702 der beiden Dichtflächen 177 erreicht.
-
Bei Gleichgewichtstemperatur liegen der Messwiderstand 107 und die Ummantelung ohne Spalt dicht zusammen. Durch die Ausbildung der Dichtflächen 177 wird vermieden, dass sich aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Metall, hier Manganin, und Kunststoff zwischen dem Messwiderstand 107 und der Ummantelung 600 ein Spalt entsteht. Durch die spezielle Kontur der beiden benachbarten konischen und somit kegelförmigen Abschnitte 701, 702 der Dichtflächen 177 wird erreicht, dass der Mittelabschnitt 127 auch unter extremen Temperaturschwankungen von z. B. –40°C bis zu +100°C von der Ummantelung 600 abgedichtet ist. Hierbei wird berücksichtigt, dass der Ausdehnungskoeffizient des aus Metall bestehenden Messwiderstands 107 geringer als der Ausdehnungskoeffizient der aus Kunststoff bestehenden Ummantelung 600 ist.
-
Der Messwiderstand 107 für eine Batteriepolklemme ist im wesentlichen bolzenförmig ausgebildet und umfasst den Mittelabschnitt 127, zwei einander gegenüberliegende Endabschnitte 147, 167 und jeweils eine zwischen dem Mittelabschnitt 127 und einem der Endabschnitte 147, 167 angeordnete Dichtfläche 177. Dabei weist eine Außenwandung jeder Dichtfläche 177 zwei nebeneinander angeordnete konische Abschnitte 701, 702 sowie den zylindrischen Abschnitt 703 auf.
-
Der erste konische Abschnitt 701 kann bspw. unter einem spitzen Winkel x von 10° bis 20° zu der zentralen Achse des Messwiderstands 107 geneigt sein. Der zweite konische Abschnitt 702 kann unter einem stumpfen Winkel x von 160° bis 170° zu der zentralen Achse des Messwiderstands 107 geneigt sein.
-
Üblicherweise ist ein minimaler Abstand (Radius) einer Außenwandung, hier von dem zylindrischen Abschnitt 703, der Dichtfläche 177 von einer zentralen Achse des Messwiderstands 107 größer als ein maximaler Abstand (Radius) einer Außenseite des Mittelabschnitts 127 und der Endabschnitte 147, 167.
-
Der Messwiderstand 107 kann im Querschnitt mehrkantförmig statt rund ausgebildet sein. Zumindest der Mittelabschnitt 127 des Messwiderstands 107 ist aus einem geeigneten Widerstandsmaterial. Die Endabschnitte 147, 167 können auch aus einem elektrisch leitenden Material bestehen.
-
Bei der Batteriepolklemmenanordnung 8 ist die Leiterplatte 225 in dem Gehäuse 605 aus Kunststoff angeordnet, wobei die Dichtflächen 177 und der Mittelabschnitt 127 des Messwiderstands 107 von der von einem Teil des Gehäuses 605 ausgebildeten Ummantelung 600 umschlossen sind. Die Kontakte 225 der Leiterplatte 205, die mit dem Kontaktierelement des Messwiderstands 107 verbunden sind, sind ebenfalls von dem Ummantelung 600 umspritzt und somit innerhalb der Ummantelung 600 angeordnet.
-
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 102004/046855 B3 [0003]
- DE 102004/007851 A1 [0004]
- EP 1644749 B1 [0005]
- EP 1807708 B1 [0006]
