DE102012215558A1 - Measuring bridge i.e. measuring shunt, for sensor arrangement to determine operational parameters of battery in motor car, has resistor portion arranged between contact portions, which are rotated at specific degree - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Messbrücke und eine Sensoranordnung.The invention relates to a measuring bridge and a sensor arrangement.
Stand der TechnikState of the art
Eine Messbrücke, die auch als Messshunt bezeichnet werden kann, kann als Teil eines Batteriesensors zum Ermitteln von Betriebsparametern einer Batterie, üblicherweise einer Batterie für ein Kraftfahrzeug, ausgebildet sein. Dabei ist eine derartige Messbrücke stabförmig ausgeführt und umfasst einen mittleren Abschnitt, der einen elektrischen Widerstand umfasst. Dieser mittlere Abschnitt ist zwischen zwei Endabschnitten angeordnet, die aus einem Metall, das eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist, gebildet sind. Bei einer Verwendung der Messbrücke als Teil des elektrischen Batteriesensors ist vorgesehen, dass einer der beiden Endabschnitte üblicherweise über ein geeignetes Verbindungsmodul mit einer Polklemme der Batterie verbunden ist. Der andere Endabschnitt kann mit einem Kabel verbunden sein, über das Strom zu einem elektrischen Gerät zu leiten ist. A measuring bridge, which can also be referred to as a measuring shunt, can be designed as part of a battery sensor for determining operating parameters of a battery, usually a battery for a motor vehicle. In this case, such a measuring bridge is designed rod-shaped and comprises a central portion which comprises an electrical resistance. This central portion is disposed between two end portions formed of a metal having a good electrical conductivity. When using the measuring bridge as part of the electric battery sensor is provided that one of the two end portions is usually connected via a suitable connection module with a pole terminal of the battery. The other end portion may be connected to a cable via which power is to be conducted to an electrical device.
Die Messbrücke für den elektrischen Batteriesensor ist demnach als eine flache Einheit ausgebildet und kann mit der Polklemme der Batterie ggf. auch unlösbar verbunden sein. Zudem ist vorgesehen, einen Endabschnitt der Messbrücke mit der Polklemme der Batterie elektrisch und mechanisch zu verbinden, was bspw. durch thermische Fügeverfahren wie Löten oder Schweißen oder durch Verformung, bspw. Klemmen, Clinchen oder Toxen, möglich ist. Der andere Endabschnitt der Messbrücke ist zudem von der Polklemme elektrisch zu isolieren, wodurch über den mittleren Abschnitt der Messbrücke ein Stromfluss zu realisieren ist.The measuring bridge for the electric battery sensor is therefore designed as a flat unit and may possibly also be connected to the pole terminal of the battery undetachably. In addition, it is provided to electrically and mechanically connect an end portion of the measuring bridge with the pole terminal of the battery, which is, for example, by thermal joining methods such as soldering or welding or by deformation, for example. Clamps, clinching or Toxen possible. In addition, the other end section of the measuring bridge must be electrically insulated from the pole terminal, whereby a current flow can be realized over the middle section of the measuring bridge.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden eine Messbrücke und eine Sensoranordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.Against this background, a measuring bridge and a sensor arrangement with the features of the independent claims are presented. Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description.
Die erfindungsgemäße Messbrücke und somit ein erfindungsgemäßer Messshunt kann einteilig oder mehrteilig, bspw. zweiteilig, ausgebildet sein und mindestens einen n-eckig geformten Querschnitt zur Bereitstellung eines Verdrehschutzes aufweisen. Der mindestens eine als Verdrehschutz ausgebildete n-eckige Querschnitt entlang einer Längsachse der Messbrücke kann bspw. als Vierkant (Viereck) oder als Mehrkant ausgebildet sein, so dass die Messbrücke zumindest im Abschnitt des n-eckigen Querschnitts auch als Rundteil ausgebildet sein kann. Üblicherweise weist der Querschnitt des Verdrehschutzes die Form eines regelmäßigen n-Ecks auf, bei dem sämtliche Kanten dieselbe Länge aufweisen und Winkel an Ecken des n-Ecks gleich groß sind. Es ist jedoch auch möglich, dass der Querschnitt die Form eines beliebigen, unregelmäßigen n-Ecks aufweist, bei dem bspw. mindestens ein Winkel überstumpf, d. h. größer als 180°, bspw. 270°, sein kann. The measuring bridge according to the invention and thus a measuring shunt according to the invention can be constructed in one or more parts, for example in two parts, and have at least one n-shaped cross-section for providing anti-rotation protection. The at least one n-angular cross-section designed as a torsion protection along a longitudinal axis of the measuring bridge can be designed, for example, as a square (quadrilateral) or as a polygon, so that the measuring bridge can also be formed as a round part at least in the section of the n-angular cross section. Usually, the cross section of the anti-rotation protection in the form of a regular n-corner, in which all the edges have the same length and angles at corners of the n-corner are the same size. However, it is also possible that the cross-section has the shape of any irregular n-corner, in which, for example, at least one angle is stumped over, d. H. greater than 180 °, for example 270 °, can be.
Die Messbrücke umfasst zwei Kontaktabschnitte, die an Endabschnitten der Messbrücke angeordnet sind und einen Widerstandsabschnitt in einem mittleren Abschnitt der Messbrücke umschließen, so dass der Widerstandsabschnitt zwischen den beiden Kontaktabschnitten angeordnet ist. Der Widerstandsabschnitt umfasst wenigstens einen elektrischen Widerstand, der in der Regel aus einem Widerstandsmaterial, bspw. Manganin, gebildet ist, wohingegen die Kontaktabschnitte aus einem Metall mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, bspw. aus Kupfer, gebildet sind. The measuring bridge comprises two contact sections, which are arranged at end sections of the measuring bridge and enclose a resistance section in a middle section of the measuring bridge, so that the resistance section is arranged between the two contact sections. The resistance section comprises at least one electrical resistance, which is usually formed from a resistance material, for example manganin, whereas the contact sections are formed from a metal having high electrical conductivity, for example from copper.
Ein erster Kontaktabschnitt der Messbrücke kann mit einer Polklemme einer Batterie und demnach auch über die Polklemme mit einem Pol der Batterie verbunden sein. Ein zweiter Kontaktabschnitt kann bspw. über einen Kabelschuh mit einem Kabel verbunden und somit mit diesem kontaktiert sein. Das Kabel kann in der Regel mit einem elektrischen Gerät, das von der Batterie mit Energie zu versorgen ist, verbunden sein. Demnach ist die Messbrücke zwischen der Batterie und dem Gerät zwischengeschaltet. Mit der Messbrücke ist mindestens ein Betriebsparameter der Batterie, bspw. deren Temperatur und/oder zumindest eine elektrische Größe der Batterie, messbar. A first contact section of the measuring bridge can be connected to a pole terminal of a battery and accordingly also via the pole terminal to one pole of the battery. A second contact section can, for example, be connected via a cable lug to a cable and thus contacted with it. The cable can typically be connected to an electrical device that is to be powered by the battery. Accordingly, the measuring bridge between the battery and the device is interposed. At least one operating parameter of the battery, for example its temperature and / or at least an electrical size of the battery, can be measured with the measuring bridge.
Entlang der Messbrücke ist eine Biegung um 90° und somit ein um 90° gebogener Abschnitt angeordnet. Demnach sind Längsachsen der beiden Kontaktabschnitte, die jeweils an einer Außenwandung ein Gewinde zur Bereitstellung des Kontakts mit einem anderen Modul, bspw. der Polklemme, aufweisen können, zueinander unter einem rechten Winkel orientiert, so dass die Längsachse eines ersten der beiden Kontaktabschnitte je nach Definition waagerecht und die Längsachse des zweiten Kontaktabschnitts hierzu senkrecht orientiert und somit angeordnet ist. Along the measuring bridge a bend is arranged by 90 ° and thus a section bent by 90 °. Accordingly, longitudinal axes of the two contact portions, each of which on an outer wall a thread for providing the contact with another module, for example. The pole terminal, may have, oriented at a right angle to each other, so that the longitudinal axis of a first of the two contact portions depending on the definition horizontally and the longitudinal axis of the second contact portion oriented perpendicular thereto and thus arranged.
In einer möglichen Ausgestaltung kann der als Verdrehschutz dienende Querschnitt entlang der Messbrücke als Achtkant und somit achteckig ausgebildet sein. Somit ist es möglich, dass einer der beiden Kontaktabschnitte, an dem ein Gewinde angeordnet sein kann, bezüglich seiner Position um je 45°, d. h. in 45°-Schritten, gedreht werden kann, wobei der eine Kontaktabschnitt relativ zu dem anderen Kontaktabschnitt eine Anzahl an Positionen einnehmen kann, die der Anzahl der Seiten und somit Kanten oder Ecken des n-eckigen Querschnitts des üblicherweise regelmäßigen n-Ecks entspricht. In one possible embodiment, the cross-section serving as protection against twisting along the measuring bridge can be designed as octagonal and thus octagonal. Thus, it is possible that one of the two contact portions on which a thread can be arranged with respect to its position by 45 °, ie in 45 ° increments, can be rotated, wherein the one contact portion relative to the other contact portion a number of Positions may occupy the number of pages and thus Corresponds to edges or corners of the n-shaped cross-section of the usually regular n-corner.
Falls der Querschnitt des Verdrehschutzes als regelmäßiges, gleichschenkliges n-Eck (Polygon) ausgebildet ist, ergibt sich für den Winkel, um den der eine Kontaktabschnitt relativ zu dem anderen Kontaktabschnitt zwischen zwei Positionen drehbar ist, zu 360°/n.If the cross-section of the anti-twist protection is formed as a regular, isosceles n-corner (polygon), the angle by which one contact section is rotatable relative to the other contact section between two positions is 360 ° / n.
Durch Vorsehen mindestens eines Gewindes an mindestens einem der Kontaktabschnitte ist die Messbrücke mittels einer lösbaren Verbindung an der Polklemme anzuschrauben. Der bereitzustellende Verdrehschutz der Messbrücke relativ zu der Polklemme und somit relativ zu der Batterie in einer gewünschten, zur Montage vorgesehenen Position ist bspw. durch Kontakt einer Seite des n-eckigen Querschnitts des Verdrehschutzes an der Polklemme und/oder einer Außenwandung der Batterie zu realisieren.By providing at least one thread on at least one of the contact sections, the measuring bridge is to be screwed by means of a detachable connection to the pole terminal. The twist protection of the measuring bridge to be provided relative to the pole terminal and thus relative to the battery in a desired, intended for installation position is, for example, to realize by contact one side of the n-angular cross-section of Verdrehschutzes on the pole terminal and / or an outer wall of the battery.
Die Sensoranordnung, üblicherweise ein elektronischer Batteriesensor (EBS), umfasst in Ausgestaltung mehrere Komponenten, nämlich eine Ausführungsform der hier beschriebenen Messbrücke und eine gelötete Leiterplatte mit elektrischen Bauteilen, wobei diese Leiterplatte durch ein gegossenes Gehäuse (Moldgehäuse) geschützt ist. Die Messbrücke umfasst dabei die beiden in Ausgestaltung aus Kupfer gebildeten Kontaktabschnitte und den zwischen den beiden Kontaktabschnitten angeordneten Widerstandsabschnitt, der den elektrischen Widerstand umfasst. Durch Gewinde an den Kontaktabschnitten ist es möglich, robuste mechanische sowie elektrische Verbindungen und somit Kontakte bereitzustellen. The sensor arrangement, usually an electronic battery sensor (EBS), comprises in design several components, namely an embodiment of the measuring bridge described here and a soldered printed circuit board with electrical components, this printed circuit board is protected by a molded housing (mold housing). In this case, the measuring bridge comprises the two contact sections formed in the form of copper and the resistance section arranged between the two contact sections and comprising the electrical resistance. Threads on the contact sections make it possible to provide robust mechanical and electrical connections and thus contacts.
Üblicherweise ist die Messbrücke einerseits, d. h. über einen ersten der beiden Kontaktabschnitte, mit der Polklemme für die Batterie und andererseits, d. h. mit dem zweiten der beiden Kontaktabschnitte mit dem Polschuh des Kabels zu verbinden. Dies wird dadurch vereinfacht, dass eine Mutter zum Befestigen der Polklemme an dem zweiten Kontaktabschnitt einfach auf das Gewinde dieses zweiten Kontaktabschnitts zu schrauben ist. Außerdem kann auf ein Isolierteil zwischen der Polklemme und der Messbrücke verzichtet werden, da ein angespritztes Gehäuse die Messbrücke ausreichend schützt. Da die Messbrücke beweglich ausgebildet und/oder bzgl. ihrer Position flexibel anzuordnen ist, ist der elektrische Batteriesensor unabhängig von einer Ausgestaltung der Polklemme für die Batterie in der Nähe des Pols der Batterie montierbar. Usually, the measuring bridge on the one hand, d. H. via a first of the two contact sections, with the pole terminal for the battery and on the other hand, d. H. to connect with the second of the two contact portions with the pole piece of the cable. This is simplified in that a nut for attaching the pole terminal to the second contact portion is easy to screw on the thread of this second contact portion. In addition, it is possible to dispense with an insulating part between the pole terminal and the measuring bridge, since a molded-on housing sufficiently protects the measuring bridge. Since the measuring bridge is designed to be movable and / or to be arranged flexibly with respect to its position, the electric battery sensor can be mounted independently of an embodiment of the pole terminal for the battery in the vicinity of the pole of the battery.
Die Messbrücke, mit der eine Verbindung zwischen dem Pol der Batterie und dem Kabelschuh bereitstellbar ist, kann in Ausgestaltung für den elektrischen Batteriesensor verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, die Messbrücke, die in der Regel auch als Messshunt bezeichnet wird, in Steuergeräten, Sensoren oder sonstigen elektronischen Geräten mit sogenannten Shuntschnittstellen einzusetzen. Eine Messung eines elektrischen Widerstands ist über den Widerstandsabschnitt der Messbrücke möglich, der über Leitermodule, die als Kupferhülsen oder -drähte ausgebildet sein können, mit einer Leiterplatte eines elektronischen Moduls fest verbunden ist. Die Messbrücke und die Sensoranordnung sind in Ausgestaltung für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs zu verwenden.The measuring bridge, with which a connection between the pole of the battery and the cable lug can be provided, can be used in an embodiment for the electric battery sensor. However, it is also possible to use the measuring bridge, which is usually referred to as a measuring shunt, in control units, sensors or other electronic devices with so-called shunt interfaces. A measurement of an electrical resistance is possible via the resistance section of the measuring bridge, which is firmly connected to a printed circuit board of an electronic module via conductor modules, which may be formed as copper sleeves or wires. The measuring bridge and the sensor arrangement are to be used in an embodiment for a battery of a motor vehicle.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
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.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.The figures are described in a coherent and comprehensive manner, like reference numerals designate like components.
Die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messbrücke
Die erste Ausführungsform der Messbrücke
Der erste Teil
Als weitere Komponente umfasst der erste Teil
Es ist weiterhin vorgesehen, dass der Widerstandsabschnitt
In den
Dabei weist ein Querschnitt des Drehschutzes
Der zweite Teil
Weiterhin umfasst der zweite Teil
Wie diesbezüglich die
In der anhand der
Es ist vorgesehen, dass der Kontaktabschnitt
Im Detail ist die Längsachse des Kontaktabschnitts
Die in
Diese Messbrücke
Jede der vorgestellten Messbrücken
Außerdem weist jede Messbrücke
Es ist in Ausgestaltung auch möglich, dass der Querschnitt eines Verdrehschutzes als sternförmiges 2n-Eck bzw. Sternpolygon ausgebildet ist, das n Zacken mit n spitzen Winkeln sowie n überstumpfe Winkel, die größer als 180° sind, aufweist. In diesem Fall kann ein zehneckiger Querschnitt die Form eines Pentagramms (2·5 = 10) und ein zwölfeckiger Querschnitt die Form eines Hexagramms (2·6 = 12) aufweisen. Weiterhin ist denkbar, einen Verdrehschutz zu verwenden, dessen Querschnitt die Form eines griechischen Kreuzes aufweist.It is also possible in an embodiment that the cross-section of an anti-twist protection is designed as a star-shaped 2n-corner or star polygon which has n peaks with n acute angles and n superficial angles which are greater than 180 °. In this case, a ten-cornered cross section may have the shape of a pentagram (2 × 5 = 10) and a dodecagonal cross section may have the shape of a hexagram (2 × 6 = 12). Furthermore, it is conceivable to use a Verdrehschutz whose cross section has the shape of a Greek cross.
Zum Bereitstellen der vorgesehenen Orientierung der Längsachsen der Kontaktabschnitte
Weiterhin kann ein Ende einer Außenwandung mindestens eines Kontaktabschnitts
Es ist vorgesehen, dass die anhand von
Im Unterschied hierzu weist die erste und zweite Ausführungsform der Messbrücke
In diesem Fall weist jeder der beiden Teile
Bei einer weiteren, hier nicht figürlich dargestellten Ausführungsform einer Messbrücke ist es möglich, dass diese Messbrücke mehr als zwei Teile, bspw. drei Teile, aufweist. In diesem Fall ist ein erster Teil als Kontaktabschnitt, ein zweiter Teil als Widerstandsabschnitt und ein dritter Teil wiederum als Kontaktabschnitt ausgebildet, wobei die beiden Kontaktabschnitte, die zugleich auch als Endabschnitte ausgebildet sind, aus einem Metall mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, bspw. aus Kupfer, und der Widerstandsabschnitt aus einem Widerstandsmaterial, bspw. aus Manganin, gebildet sind. In a further, not figuratively illustrated embodiment of a measuring bridge, it is possible that this measuring bridge has more than two parts, for example three parts. In this case, a first part as a contact portion, a second part as a resistance portion and a third part in turn formed as a contact portion, wherein the two contact portions, which are also formed as end portions of a metal with high electrical conductivity, eg. Of copper, and the resistance portion of a resistance material, for example. Manganin, are formed.
Hierbei ist vorgesehen, dass der erste Kontaktabschnitt ein Verbindungsmodul und der Widerstandsabschnitt an einer ersten Außenseite ein erstes Verbindungsmodul aufweist. Zum Verbinden des ersten Kontaktabschnitts mit dem Widerstandsabschnitt sind die beiden Verbindungsmodule ineinander zu stecken. Außerdem weist der Widerstandsabschnitt an einer der ersten Außenseite gegenüberliegenden zweiten Außenseite ein zweites Verbindungsmodul auf. Der zweite Kontaktabschnitt weist auch ein Verbindungsmodul auf. Dabei ist vorgesehen, zum Verbinden des Widerstandsabschnitts mit dem zweiten Kontaktabschnitt das zweite Verbindungsmodul an der zweiten Außenseite des Widerstandsabschnitts und das Verbindungsmodul an dem zweiten Kontaktabschnitt ineinander zu stecken. Es ist bei der hier beschriebenen dreiteiligen Ausführungsform der Messbrücke vorgesehen, dass entlang mindestens eines der Teile der Messbrücke, in der Regel lediglich entlang eines der Teile der Messbrücke, ein gebogener Abschnitt vorgesehen ist. Dabei kann dieser gebogene Abschnitt entweder entlang eines der Kontaktabschnitte oder entlang des Widerstandsabschnitts zwischen den beiden Kontaktabschnitten vorgesehen sein.In this case, it is provided that the first contact section has a connection module and the resistance section has a first connection module on a first outer side. For connecting the first contact section to the resistance section, the two connection modules are inserted into one another. In addition, the resistance section has a second connection module on a second outer side opposite the first outer side. The second contact section also has a connection module. In this case, for connecting the resistor section to the second contact section, it is provided that the second connection module is inserted into the second outer side of the resistance section and the connection module is inserted into one another at the second contact section. It is provided in the three-part embodiment of the measuring bridge described here, that along at least one of the parts of the measuring bridge, usually only along one of the parts of the measuring bridge, a bent portion is provided. In this case, this bent portion may be provided either along one of the contact portions or along the resistance portion between the two contact portions.
Die in
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Legal Events
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