DE102013208381A1 - Current sensor for a vehicle battery - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Stromsensor (6) zum Überwachen einer Fahrzeugbatterie (4) umfassend: – ein elektrisches Kontaktelement (8) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einem Pol (24) der Fahrzeugbatterie (4) und – ein vom elektrischen Kontaktelement (8) verschieden ausgebildetes mechanisches Halteelement (12, 20) zum Halten des Stromsensors (6) in wenigstens einer Richtung (30) an der Fahrzeugbatterie (4).The invention relates to a current sensor (6) for monitoring a vehicle battery (4), comprising: - an electrical contact element (8) for establishing an electrical connection with a pole (24) of the vehicle battery (4) and - a different from the electrical contact element (8) Mechanical holding element (12, 20) designed to hold the current sensor (6) in at least one direction (30) on the vehicle battery (4).
Description
Die Erfindung betrifft einen Stromsensor für eine Fahrzeugbatterie, eine Polklemme für eine Fahrzeugbatterie und eine Fahrzeugbatterie mit dem Stromsensor und der Polklemme.The invention relates to a current sensor for a vehicle battery, a pole terminal for a vehicle battery and a vehicle battery with the current sensor and the pole terminal.
Aus der Zeitschrift „elektronik industrie“, Ausgabe Juli 2005 ist ein intelligenter Batteriesensor, IBS genannt bekannt. Dabei handelt es sich um einen Stromsensor, der eingerichtet ist, einen Ladestand einer Fahrzeugbatterie basierend auf der Batteriespannung, dem Batteriestrom und einer Temperatur der Batterie zu bestimmen.From the magazine "elektronik industrie", July 2005 issue is known an intelligent battery sensor, called IBS. This is a current sensor configured to determine a state of charge of a vehicle battery based on the battery voltage, the battery current, and a temperature of the battery.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung den bekannten Stromsensor für eine Fahrzeugbatterie zu verbessern.It is an object of the present invention to improve the known current sensor for a vehicle battery.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is solved by the features of the independent claims. Preferred developments are the subject of the dependent claims.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Stromsensor zum Überwachen einer Fahrzeugbatterie ein elektrisches Kontaktelement zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einem Pol der Fahrzeugbatterie und ein vom elektrischen Kontaktelement verschieden ausgebildetes mechanisches Halteelement zum Halten des Stromsensors in wenigstens einer Richtung an der Fahrzeugbatterie.According to one aspect of the invention, a current sensor for monitoring a vehicle battery comprises an electrical contact element for establishing an electrical connection with a pole of the vehicle battery and a mechanical holding element differently designed by the electrical contact element for holding the current sensor in at least one direction on the vehicle battery.
Dem angegebenen, insbesondere als IBS ausgebildeten Stromsensor liegt die Überlegung zugrunde, dass ein Stromsensor in Reihe zwischen einer elektrischen Energiequelle und einer Last angeschlossen werden muss, damit der Strom gemessen werden kann. Ferner liegt dem angegebenen Stromsensor die Überlegung zugrunde, dass insbesondere in Hochstromanwendungen, wie im Bereich der Fahrzeugtechnik, entsprechend massereiche Kabel zur elektrischen Anbindung der elektrischen Last an die elektrische Energiequelle notwendig sind. Aufgrund der Anbindung des Stromsensors zwischen der elektrischen Last und der Fahrzeugbatterie in Reihe stellt sich hier jedoch das Problem, dass der Stromsensor das zuvor genannte Kabels tragen muss.The specified, in particular designed as IBS current sensor is based on the consideration that a current sensor must be connected in series between an electrical energy source and a load, so that the current can be measured. Furthermore, the specified current sensor is based on the consideration that, in particular in high-current applications, such as in the field of vehicle technology, correspondingly massive cables are necessary for electrical connection of the electrical load to the electrical energy source. Due to the connection of the current sensor between the electrical load and the vehicle battery in series, however, the problem arises here that the current sensor must carry the aforementioned cable.
Diese Überlegungen zugrunde gelegt, wird im Rahmen des angegebenen Stromsensors erkannt, dass in dem bekannten Stromsensor das zuvor erläuterte Problem dadurch löst, dass an die Fahrzeugbatterie mechanisch nicht nur der Stromsensor sondern auch das Kabel angeschlossen wird. Mechanisch gesehen liegt der herkömmliche Stromsensor daher parallel zur Verbindung zwischen der Fahrzeugbatterie und dem Stromsensor. Elektrisch gesehen muss der Stromsensor jedoch wie bereits erwähnt in Reihe zwischen die Fahrzeugbatterie und dem Kabel verschaltet werden, was durch die einzelne mechanische Verbindung jedoch zu einem elektrischen Kurzschluss führen würde, wenn die mechanische Verbindung nicht elektrisch isoliert wäre. Diese notwendige elektrische Isolation stellt einen Mehraufwand dar.Based on these considerations, it is recognized in the context of the specified current sensor that in the known current sensor solves the previously described problem in that not only the current sensor but also the cable is mechanically connected to the vehicle battery. Mechanically, therefore, the conventional current sensor is parallel to the connection between the vehicle battery and the current sensor. However, electrically speaking, as already mentioned, the current sensor must be connected in series between the vehicle battery and the cable, which, however, would lead to an electrical short circuit due to the individual mechanical connection if the mechanical connection were not electrically insulated. This necessary electrical insulation represents an additional effort.
Hier greift der angegebene Stromsensor an, im Rahmen dessen erkannt wird, dass der elektrische Kurzschluss dadurch vermieden werden kann, wenn der in Reihe angeschlossene Stromsensor nicht nur den elektrischen Strom leitet, sondern auch den mechanischen Halt des Kabels an der Fahrzeugbatterie übernimmt. Hierzu ist die elektrische Verbindung jedoch in der Regel mechanisch zu schwach, so dass sich der Stromsensor von der Fahrzeugbatterie lösen könnte, wenn er allein den mechanischen Halt übernehmen muss. Um den mechanischen Halt dennoch bereitzustellen, wird daher das mechanische Halteelement als eine Art Verstärkungselement am Stromsensor angeordnet, dass den mechanischen Halt des nun das Kabel haltenden Stromsensors an der Fahrzeugbatterie sicherstellt. Wird der Stromsensor über das mechanisches Halteelement am Pol der Fahrzeugbatterie gehalten, dann braucht das Kabel nicht zusätzlich an der Fahrzeugbatterie mechanisch gehalten werden, so dass auf die zuvor genannte elektrische Isolation verzichtet werden kann.Here, the specified current sensor attacks, in the context of which it is recognized that the electrical short circuit can be avoided if the series-connected current sensor not only conducts the electrical current, but also takes over the mechanical hold of the cable to the vehicle battery. For this purpose, however, the electrical connection is usually mechanically too weak, so that the current sensor could be detached from the vehicle battery, if he alone has to take over the mechanical support. In order nevertheless to provide the mechanical hold, the mechanical holding element is therefore arranged as a type of reinforcing element on the current sensor, which ensures the mechanical hold of the current sensor, which now holds the cable, on the vehicle battery. If the current sensor is held by the mechanical holding element at the pole of the vehicle battery, then the cable need not be mechanically held in addition to the vehicle battery, so that can be dispensed with the aforementioned electrical insulation.
In einer Weiterbildung des angegebenen Stromsensors ist das elektrische Kontaktelement an einer Stelle des Stromsensors angeordnet ist, die außerhalb eines Haltewirkungsbereichs des mechanischen Halteelements liegt. Das heißt, dass das elektrische Kontaktelement zwar gemeinsam mit dem elektrischen Halteelement ausgebildet werden könnte, jedoch kann durch die getrennte Ausbildung beider Elemente voneinander das elektrische Kontaktelement optimal auf seine elektrische Kontaktwirkung angepasst werden, während das mechanische Halteelement optimal auf seine mechanische Haltewirkung ausgelegt werden kann.In a further development of the specified current sensor, the electrical contact element is arranged at a position of the current sensor, which lies outside of a holding effect region of the mechanical holding element. This means that the electrical contact element could indeed be formed together with the electrical support member, however, can be optimally adapted to its electrical contact effect by the separate formation of both elements from each other, while the mechanical support member can be optimally designed for its mechanical holding action.
In einer bevorzugten Weiterbildung des angegebenen Stromsensors ist eine Richtung einer Wirkung des Formschlusselementes von einer Kraftflussrichtung abhängig, in die ein über den Stromsensors an die Fahrzeugbatterie anschließbares Kabel auf den Stromsensor wirkt. Das heißt, dass das mechanische Halteelement nur in Richtungen, in die das eingangs genannte Kabel wirkt, und die somit von der Reihenschaltung des Stromsensors zwischen der elektrischen Energiequelle und dem Kabel abhängig sind, wirken muss, da in die anderen Richtungen keine hohen mechanischen Belastungen durch das Kabel auftreten und so auch kein hoher mechanischer Halt notwendig ist. In a preferred development of the specified current sensor, one direction of an action of the positive-locking element depends on a direction of force flow into which a cable which can be connected to the vehicle battery via the current sensor acts on the current sensor. This means that the mechanical holding element only in directions in which the aforementioned cable acts, and thus are dependent on the series connection of the current sensor between the electrical energy source and the cable, must act, as in the other directions no high mechanical loads the cable occur and so no high mechanical support is necessary.
In einer besonderen Weiterbildung des angegebenen Stromsensors umfasst das Halteelement wenigstens ein Formschlusselement zur formschlüssigen Verbindung mit der Fahrzeugbatterie. Auf diese Weise kann der Stromsensor in einfacher Weise beispielsweise durch Einhängen an der Fahrzeugbatterie mit dieser mechanisch verbunden werden. Ein Formschluss ist besonders einfach herzustellen und kann genau in die Richtung ausgelegt werden, in die das mechanische Halteelement in der zuvor erläuterten Weise wirken muss, um der durch das Kabel aufgebrachten erhöhten mechanischen Belastung gerecht zu werden.In a particular embodiment of the specified current sensor, the holding element comprises at least one positive locking element for positive connection with the vehicle battery. In this way, the current sensor can be connected in a simple manner, for example, by hanging on the vehicle battery with this mechanically. A form fit is particularly easy to manufacture and can be designed exactly in the direction in which the mechanical support member must act in the manner previously explained in order to meet the increased mechanical stress applied by the cable.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Polklemme für eine Fahrzeugbatterie ein elektrisches Kontaktelement zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einem an die Fahrzeugbatterie anschließbaren Stromsensor und ein vom elektrischen Kontaktelement verschieden ausgebildetes mechanisches Halteelement zum Halten des Stromsensors in wenigstens einer Richtung an der Fahrzeugbatterie.According to a further aspect of the invention, a pole terminal for a vehicle battery comprises an electrical contact element for establishing an electrical connection with a current sensor connectable to the vehicle battery and a mechanical holding element differently designed by the electrical contact element for holding the current sensor in at least one direction on the vehicle battery.
An diese Polklemme kann dann der eingangs genannte Stromsensor mit den eingangs genannten Vorteilen angeschlossen werden.At this pole terminal of the above-mentioned current sensor can be connected with the advantages mentioned above.
In einer Weiterbildung der angegebenen Polklemme ist das elektrische Kontaktelement an einer Stelle der Polklemme angeordnet, die außerhalb eines Haltewirkungsbereichs des mechanischen Halteelements liegt.In a further development of the specified pole terminal, the electrical contact element is arranged at a location of the pole terminal, which is outside of a holding effect region of the mechanical holding element.
In einer besonderen Weiterbildung der angegebenen Polklemme umfasst das Halteelement wenigstens ein Formschlusselement zur formschlüssigen Verbindung mit dem Stromsensor.In a particular embodiment of the specified pole terminal, the holding element comprises at least one positive locking element for positive connection with the current sensor.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist eine Richtung einer Wirkung des Formschlusselementes von einer Kraftflussrichtung abhängig, in die ein über den Stromsensors an die Fahrzeugbatterie anschließbares Kabel auf die Polklemme wirkt.In a preferred embodiment, one direction of an effect of the positive-locking element is dependent on a direction of force flow into which a cable which can be connected to the vehicle battery via the current sensor acts on the pole terminal.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des angegebenen Stromsensors ist das Formschlusselement ein Stanzbiegeelement, das besonders kostengünstig an der angegebenen Polklemme angebracht werden kann.In a particularly preferred development of the specified current sensor, the positive-locking element is a stamped-bent element which can be attached to the specified pole terminal in a particularly cost-effective manner.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Fahrzeugbatterie zum Abgeben oder Aufnehmen eines elektrischen Stromes für ein Bordnetz eines Fahrzeuges eine der angegebenen Polklemmen zum Abgeben oder Aufnehmen des elektrischen Stromes und einen der angegebenen Stromsensoren, der über das mechanische Halteelement an der Polklemme gehalten und über das elektrische Kontaktelement mit der Polklemme elektrisch verbunden ist.According to a further aspect of the invention, a vehicle battery for delivering or receiving an electric current for a vehicle electrical system comprises one of the specified pole terminals for discharging or receiving the electric current and one of the specified current sensors, which is held on the pole terminal via the mechanical holding element and via the electrical contact element is electrically connected to the pole terminal.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei:The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in conjunction with the drawings, in which:
In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.In the figures, the same technical elements are provided with the same reference numerals and described only once.
Es wird auf
Wie in
Um diese Isolation
Der Stromsensor
Der Stromsensor
Nach dem Verlöten des Stromsensors
Der mit der Polklemme
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