DE102013104756A1

DE102013104756A1 - Anordnung einer Sensorelektronik an einer Polklemme einer Batterie sowie Verfahren zur Herstellung einer derartigen Anordnung

Info

Publication number: DE102013104756A1
Application number: DE102013104756.4A
Authority: DE
Inventors: Marco Unterhalt; Katrin Zimmermann
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2014-11-13
Also published as: US9404978B2; CN104143665A; CN203733911U; CN104143665B; US20140333318A1

Abstract

Anordnung einer Sensorelektronik (3) an einer Polklemme (1) einer Batterie, umfassend eine Polklemme (1) einer Batterie, eine Sensorelektronik (3), ein Gehäuse (10), das die Sensorelektronik (3) aufnehmen kann, sowie Befestigungsmittel, die das Gehäuse (10) mit der Polklemme (1) verbinden können, wobei die Befestigungsmittel eine Aufnahme (13) und ein zumindest abschnittsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig in die Aufnahme (13) einschiebbares Befestigungsteil (8) umfassen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung einer Sensorelektronik an einer Polklemme einer Batterie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Anordnung.
Eine Anordnung und ein Verfahren der vorgenannten Art sind aus der DE 10 2005 043 320 A1 bekannt. Die darin beschriebene Anordnung ist an eine Batterie in einem Kraftfahrzeug angeschlossen. Dabei ist die Sensorelektronik als Stromsensor ausgebildet. Als Befestigungsmittel für die Verbindung von Polklemme und Gehäuse der Sensorelektronik dienen eine Schraube und eine Mutter, über die eine an der Polklemme angeordnete Lasche mit einer an dem Gehäuse angeordneten Lasche verbunden werden kann. Eine zusätzliche Schraubverbindung ist zwischen dem Kabelbaum des Kraftfahrzeugs und dem Gehäuse vorgesehen, wobei die dabei verwendete Schraube auch in einen Halteabschnitt der Batterie eingeschraubt werden kann. Die Schraubverbindungen dienen der mechanischen Halterung des Gehäuses der Sensorelektronik und sind dabei auch zur Aufnahme von Momenten bei von außen einwirkenden Kräften im Fahrbetrieb geeignet.
Als nachteilig bei einer derartigen Vorrichtung erweisen sich die Schraubverbindungen, die nur durch die Verwendung der Schrauben und Muttern realisiert werden können. Damit sind bei der Montage sowohl zusätzliche Bauteile, als auch zusätzliche Fertigungsschritte notwendig. Es zeigt sich also, dass bei diesem Stand der Technik keine Momentanstütze am Gehäuse der Sensorelektronik ohne zusätzliche Bauteile wie Schrauben, Nieten oder dergleichen realisiert werden kann.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Anordnung der eingangs genannten Art, das mit einfachen und kostengünstigen Mitteln eine sichere Anbindung der Sensorelektronik an die Polklemme gewährleistet.
Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Anordnung angegeben werden.
Dies wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Anordnung durch eine Anordnung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Befestigungsmittel eine Aufnahme und ein zumindest abschnittsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig in die Aufnahme einschiebbares Befestigungsteil umfassen. Die Aufnahme und das darin aufgenommene Befestigungsteil können ebenfalls als Momentenstütze dienen und somit eine sichere mechanische Anbindung des Gehäuses der Sensorelektronik an die Polklemme gewährleisten. Insbesondere kann dadurch auf zusätzliche Bauteile wie Schrauben, Nieten oder Bolzen verzichtet werden. Weiterhin entfallen auch zusätzliche Fertigungsschritte.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Aufnahme an dem Gehäuse und das Befestigungsteil an der Polklemme angeordnet sind oder dass die Aufnahme an der Polklemme und das Befestigungsteil an dem Gehäuse angeordnet sind.
Es kann vorgesehen sein, dass das Befestigungsteil als Vorsprung oder als vorspringende Kontur der Polklemme beziehungsweise des Gehäuses ausgebildet ist. Die Erstellung derartiger Strukturen lässt sich einfach in einen Fertigungsprozess integrieren.
Es besteht die Möglichkeit, dass das Befestigungsteil einstückig mit der Polklemme beziehungsweise einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet ist. Auf diese Weise wird ein zusätzlicher Fertigungsschritt für die Erstellung des Befestigungsteils eingespart.
Es kann vorgesehen sein, dass die Aufnahme taschenartig ausgebildet ist. Eine derartige Gestaltung der Aufnahme erlaubt eine einfache Einbringung des Befestigungsteils und gewährleistet, dass das Befestigungsteil form- und kraftschlüssig in der Aufnahme gehalten wird.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Aufnahme einstückig mit dem Gehäuse beziehungsweise einstückig mit der Polklemme ausgebildet ist. Auf diese Weise wird ein zusätzlicher Fertigungsschritt für die Erstellung des Gehäuses eingespart.
Es kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse mit der daran angeordneten Aufnahme beziehungsweise mit dem daran angeordneten Befestigungsteil ein einstückiges Spritzgussteil ist. Dadurch wird eine sehr einfache Fertigung des Gehäuses mit den daran angebrachten Befestigungsmitteln ermöglicht.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Polklemme einen plattenförmigen Bereich aufweist, der im an der Batterie angebrachten Zustand der Anordnung die von der Batterie abgewandte Seite des Gehäuses zumindest teilweise abdeckt, wobei insbesondere das Befestigungsteil beziehungsweise die Aufnahme in dem plattenförmigen Bereich der Polklemme angeordnet sind oder Teil des plattenförmigen Bereichs der Polklemme sind. Durch die Abdeckung der von der Batterie abgewandten Seite beziehungsweise in der Regel der Oberseite des Gehäuses wird die empfindliche Sensorelektronik im eingebauten Zustand vor Beschädigungen geschützt. Dies beispielsweise dann, wenn ein Benutzer unter Zuhilfenahme eines Schlagwerkzeugs die Polklemme auf den Pol der Batterie aufbringt. Dabei kann beispielsweise das Befestigungsteil ein laschenförmig herausragender Teil des plattenförmigen Bereichs sein.
Zusätzlich zu der mechanischen Verbindung zwischen dem Gehäuses und der Polklemme kann eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Polklemme und einem Anschluss der Sensorelektronik vorgesehen sein. Die Sensorelektronik kann weitere Anschlüsse beispielsweise für Steuer- und/oder Regel- und/oder Messleitungen sowie für den zweiten Batteriepol aufweisen. Die Sensorelektronik kann mindestens einen Messwiderstand umfassen und beispielsweise als Stromsensor und/oder auch als Temperatur- oder Spannungssensor dienen.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann an dem Pol einer Kraftfahrzeugbatterie angebracht werden. Es besteht jedoch durchaus auch die Möglichkeit, dass die erfindungsgemäße Anordnung an anderen Batterietypen angebracht wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 9 sieht folgende Verfahrensschritte vor:

– das Befestigungsteil wird in die Aufnahme eingeschoben;
– es wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Abschnitt der Polklemme und einem Anschluss der Sensorelektronik erstellt.

Durch Einschieben des Befestigungsteils in die Aufnahme wird mit einfachen Mitteln eine sichere mechanische Verbindung zwischen der Polklemme und dem Gehäuse realisiert. Weitere Fertigungsschritte zur mechanischen Anbindung der Sensorelektronik an die Polklemme sind nicht erforderlich. Die zusätzliche elektrisch leitende Verbindung ist auch im Stand der Technik erforderlich.
Dabei kann vorgesehen sein, dass als elektrisch leitende Verbindung eine Schweißverbindung zwischen einem Abschnitt der Polklemme und einem Anschluss der Sensorelektronik erstellt wird, wobei die Schweißverbindung insbesondere auf der von der Aufnahme beziehungsweise dem Befestigungsteil abgewandten Seite des Gehäuses angeordnet wird. Durch die Schweißverbindung wird eine auch bei hohen Strömen sichere Verbindung zwischen der Polklemme und der Sensorelektronik geschaffen.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung;
2 eine um 90° gedrehte schematische Seitenansicht der Anordnung gemäß 1 im nicht miteinander verbundenen Zustand von Gehäuse und Polklemme;
3 eine Ansicht gemäß 2 im miteinander verbundenen Zustand von Gehäuse und Polklemme;
4 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung im nicht miteinander verbundenen Zustand von Gehäuse und Polklemme;
5 eine Ansicht gemäß 4 während des Einbringens des Befestigungsteils in die Aufnahme;
6 eine Ansicht gemäß 4 im miteinander verbundenen Zustand von Gehäuse und Polklemme;
7 eine schematische Draufsicht auf die Anordnung im miteinander verbundenen Zustand von Gehäuse und Polklemme;
8 einen Schnitt gemäß den Pfeilen VIII-VIII in 7.
In den Figuren werden gleiche oder funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die abgebildeten Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Anordnung umfassen eine Polklemme 1 für einen ersten Pol einer nicht abgebildeten Batterie und eine Gehäusebaugruppe 2 für eine Sensorelektronik 3. Die Sensorelektronik 3 kann insbesondere einen in 1 schematisch angedeuteten Messwiderstand 15 beziehungsweise einen Shunt aufweisen.
Die abgebildeten Ausführungsbeispiele können insbesondere eine Anordnung betreffen, die eine Polklemme für die Anbringung an einer Kraftfahrzeugbatterie umfasst.
Die Polklemme 1 umfasst in aus dem Stand der Technik bekannter Weise zwei Klemmbacken 4, 5, die den Pol einer Batterie umgeben und mit einer Schraubverbindung 6 an diesem festgelegt werden können (siehe 4). Weiterhin umfasst die Polklemme 1 einen von dem Klemmbacken 4, 5 wegragenden plattenförmigen Bereich 7. Der plattenförmige Bereich 7 ist dabei im an der Batterie angebrachten Zustand der Polklemme 1 auf der Oberseite beziehungsweise der von der Batterie abgewandten Seite der Polklemme 1 angeordnet.
An dem plattenförmigen Bereich 7 ist ein Befestigungselement 8 ausgebildet, das in Form eines Lappens nach links in 2 und 4 von der Polklemme 1 wegragt. Auf der von dem Befestigungselement 8 abgewandten Seite des plattenförmigen Bereichs 7 ist ein Kontaktlappen 9 angeordnet, der gegenüber dem plattenförmigen Bereich 7 nach unten versetzt ist.
Die Polklemme 1 kann insbesondere bis auf die Schraubverbindung 6 als einstückiges Teil aus Metall gefertigt sein.
Die Gehäusebaugruppe 2 umfasst ein die Sensorelektronik 3 umgebendes Gehäuse 10 mit daran angeordneten Anschlüssen 11, 12 für Steuer- und/oder Regel- und/oder Messleitungen sowie für eine Masseleitung zur Karosserie des Kraftfahrzeugs. Auf der Oberseite beziehungsweise auf der von der Batterie abgewandten Seite des Gehäuses 10 ist eine taschenförmige Aufnahme 13 angeordnet, die auf der in 2 der Polklemme 1 zugewandten Seite eine Öffnung für das Einschieben des Befestigungselements 8 aufweist. Das Gehäuse 10 kann zusammen mit der taschenförmigen Aufnahme 13 ein einstückiges Teil, insbesondere ein Kunststoff-Spritzguss-Teil sein.
Auf der dem in 2 der Polklemme 1 zugewandten Seite des Gehäuses 10 ist an diesem ein mit der Sensorelektronik 3 verbundener lappenförmiger Anschluss 14 für die Kontaktierung der Polklemme 1 angeordnet.
5 zeigt die Anordnung während des Einbringens des Befestigungsteils 8 in die Aufnahme 13. Es zeigt sich, dass die mechanische Verbindung der Polklemme 1 mit dem Gehäuse 10 durch eine einfache Schiebebewegung realisiert werden kann. 3, 6, 7 und 8 zeigen die Anordnung jeweils im miteinander verbundenen Zustand von Gehäuse 10 und Polklemme 1.
In diesem Zustand ist das Befestigungselement 8 vollständig in die taschenförmige Aufnahme 13 eingeschoben und in dieser form- beziehungsweise kraftschlüssig gehalten. Weiterhin zeigen insbesondere 6 und 7, dass der plattenförmige Bereich 7 der Polklemme 1 die Oberseite des Gehäuses 10 weitgehend abdeckt und damit vor Beschädigungen schützt.
Insbesondere 3 und 8 zeigen, dass nach dem Einschieben des Befestigungselements 8 in die Aufnahme 13 der Kontaktlappen 9 der Polklemme 1 auf dem lappenförmigen Anschluss 14 aufliegt. Für die elektrische Verbindung der Polklemme 1 mit der Sensorelektronik 3 werden nach dem Einschieben des Befestigungselements 8 in die Aufnahme 13 der Kontaktlappen 9 und der Anschluss 14 miteinander verschweißt.
Es besteht alternativ die Möglichkeit, den Kontaktlappen 9 und den Anschluss 14 durch Hartlöten beziehungsweise Löten und Clinchen miteinander zu verbinden.
Bezugszeichenliste

1: Polklemme
2: Gehäusebaugruppe
3: Sensorelektronik
4: Klemmbacke
5: Klemmbacke
6: Schraubverbindung
7: plattenförmiger Bereich
8: Befestigungselement
9: Kontaktlappen
10: Gehäuse
11: Anschluss für Steuer- und/oder Regel- und/oder Messleitungen
12: Anschluss für eine Masseleitung
13: Aufnahme
14: Anschluss

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 102005043320 A1 [0002]

Claims

Anordnung einer Sensorelektronik (3) an einer Polklemme (1) einer Batterie, umfassend – eine Polklemme (1) einer Batterie, – eine Sensorelektronik (3), – ein Gehäuse (10), das die Sensorelektronik (3) aufnehmen kann, sowie – Befestigungsmittel, die das Gehäuse (10) mit der Polklemme (1) verbinden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel eine Aufnahme (13) und ein zumindest abschnittsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig in die Aufnahme (13) einschiebbares Befestigungsteil (8) umfassen.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (13) an dem Gehäuse (10) und das Befestigungsteil (8) an der Polklemme (1) angeordnet sind oder dass die Aufnahme (13) an der Polklemme (1) und das Befestigungsteil (8) an dem Gehäuse (10) angeordnet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsteil (8) als Vorsprung oder als vorspringende Kontur der Polklemme (1) beziehungsweise des Gehäuses (10) ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsteil (8) einstückig mit der Polklemme (1) beziehungsweise einstückig mit dem Gehäuse (10) ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (13) taschenartig ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (13) einstückig mit dem Gehäuse (10) beziehungsweise einstückig mit der Polklemme (1) ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) mit der daran angeordneten Aufnahme (13) beziehungsweise mit dem daran angeordneten Befestigungsteil (8) ein einstückiges Spritzgussteil ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Polklemme (1) einen plattenförmigen Bereich (7) aufweist, der im an der Batterie angebrachten Zustand der Anordnung die von der Batterie abgewandte Seite des Gehäuses (10) zumindest teilweise abdeckt, wobei insbesondere das Befestigungsteil (8) beziehungsweise die Aufnahme (13) in dem plattenförmigen Bereich (7) der Polklemme (1) angeordnet sind oder Teil des plattenförmigen Bereichs (7) der Polklemme (1) sind.
Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Das Befestigungsteil (8) wird in die Aufnahme (13) eingeschoben; – es wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Abschnitt der Polklemme (1) und einem Anschluss (14) der Sensorelektronik (3) erstellt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrisch leitende Verbindung eine Schweißverbindung zwischen einem Abschnitt der Polklemme (1) und einem Anschluss (14) der Sensorelektronik (3) erstellt wird, wobei die Schweißverbindung insbesondere auf der von der Aufnahme (13) beziehungsweise dem Befestigungsteil (8) abgewandten Seite des Gehäuses (10) angeordnet wird.