DE102018201093A1

DE102018201093A1 - Kraftentlasteter Stromsensor

Info

Publication number: DE102018201093A1
Application number: DE102018201093.5A
Authority: DE
Inventors: Christine Spörl; Daniel Jungtäubl; Henryk Frenzel
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2018-01-24
Publication date: 2019-07-25

Abstract

Stromsensor (1), umfassend:
- eine Polklemme (2), die einen Ringabschnitt (3) zur Kontaktierung eines Fahrzeugbatteriepols aufweist,
- ein elektrisches Widerstandselement (5), welches in Reihe zwischen der Polklemme (2) und einem Anschlusselement (6) für ein elektrisches Kabel verschaltet ist;
- eine Signalverarbeitungsschaltung; und
- ein Gehäuse (7), wobei das Gehäuse (7) das elektrische Widerstandselement (5) und/oder die Signalverarbeitungsschaltung zumindest teilweise, insbesondere die Signalverarbeitungsschaltung vollständig und das elektrische Widerstandselement (5) teilweise, umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) ein erstes Befestigungselement(10) aufweist und die Polklemme (2) ein zweites Befestigungselement (20) aufweist, welche miteinander formschlüssig verbindbar und/oder verbunden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromsensor gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Polklemme gemäß Oberbegriff von Anspruch 15.
Gemäß dem Stand ermöglichen Batteriepolklemmen eine elektrische leitfähige Kontaktierung mit dem Pol einer Batterie, insbesondere einer Fahrzeugbatterie.
Beispielsweise stellt die Druckschrift EP 2713444 A1 eine Batteriepolklemme in Stanz-Biege-Ausführung mit 90°-Verschraubung vor. Bei dieser Polklemme ist eine Schraube parallel zur Achse des Batteriepols angeordnet. Beim Festziehen der Schraube schließt ein translatorisch bewegter Keil die Polklemme und befestigt diese dadurch am Batteriepol. Beim Lösen der Schraube öffnet der in entgegengesetzter, translatorisch bewegter Keil die Polklemme wieder.
Gemäß dem Stand der Technik wird ein Strommessaufnehmer in Reihe zwischen der Polklemme und einem Anschlusselement für ein elektrisches Kabel verschaltet und/oder befestigt. Bei der Montage des elektrischen Kabels wirken Drehmomente und andere Kräfte. Im regulären Fahrzeugbetrieb wirken des Weiteren ebenfalls größere Kräfte aufgrund des relativ schweren Kabels sowie durch die im Fahrzeugbetrieb auftretenden Vibrationen.
Ferner weist der Strommessaufnehmer des Stromsensors gemäß dem Stand der Technik eine elektrische Kontaktierung, beispielsweise eine Hartlötstelle, mit dem Anschlusselement und der Polklemme auf.
Gemäß dem Stand der Technik werden diese Hartlötstellen durch ein Befestigungselement unterstützt, welches an Polklemme und Anschlusselement eingeklipst ist. Dadurch wird eine Bewegung des Anschlusselements aufgrund der wirkenden Drehmomente beim Anschrauben der Massekabel verhindert. Solche Befestigungselemente zum Klipsen benötigen aber ein zusätzliches Bauteil.
Aufgabe der Erfindung ist es einen Stromsensor zur Verbesserung der Stabilität und/oder der Robustheit und/oder der Kraft/Momentenentlastung vorzuschlagen, der günstig herzustellen ist. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung eine entsprechende Polklemme vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Stromsensor gemäß Anspruch 1 und eine Polklemme gemäß Anspruch 15. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung betrifft alternativ vorzugsweise einen Stromsensor, welcher eine Polklemme umfasst, die einen Ringabschnitt oder Ring zur elektrischen und kraftschlüssigen Kontaktierung eines Fahrzeugbatteriepols aufweist. Die Polklemme weist dabei eine Klemmvorrichtung auf, welche derart ausgebildet ist und mit dem Ringabschnitt derart zusammenwirkt, dass der Innendurchmesser des Ringabschnitts veränderbar ist. Der Stromsensor umfasst dabei ein elektrisches Widerstandselement, welches in Reihe zwischen der Polklemme und einem Anschlusselement für ein elektrisches Kabel verschaltet ist. Der Stromsensor umfasst dabei eine Signalverarbeitungsschaltung und ein Gehäuse, welches das elektrisches Widerstandselement und/oder die Signalverarbeitungsschaltung zumindest teilweise, insbesondere vollständig, umschließt und/oder einbettet. Das Gehäuse weist dabei vorzugsweise eine Tasche als erstes Befestigungselement auf und an der Polklemme ist ein Pin als zweites Befestigungselement derart ausgebildet, dass der Pin und die Tasche formschlüssig verbindbar und/oder verbunden sind.
Bevorzugt umschließt das Gehäuse die Signalverarbeitungsschaltung vollständig und das elektrische Widerstandselement teilweise.
Bevorzugt ist am Gehäuse eine Tasche ausgebildet.
Bevorzugt sei unter Tasche eine Ausnehmung und/oder Kavität zu verstehen, welche insbesondere am Gehäuse angeordnet bzw. ausgebildet oder im Gehäuse eingelassen ist.
Bevorzugt wird unter dem Pin ein Zapfen und/oder ein Steg und/oder ein Finger und/oder eine Lasche verstanden.
Bevorzugt ist die Polklemme eine Stanz-Biege-Polklemme.
Bevorzugt ist die Polklemme eine Schmiede-Polklemme.
Alternativ vorzugsweise betrifft die Erfindung auch einen Stromsensor, welcher so ausgebildet ist, dass er eine Tasche aufweisende Polklemme und einen an dem Gehäuse ausgebildeten Pin, als erstes und zweites Befestigungselement umfasst.
Bevorzugt dient die Polklemme zum Halten eines elektrischen Kabels an einem Pol einer Fahrzeugbatterie.
Unter dem Begriff Stromsensor wird bevorzugt eine Stromsensoranordnung verstanden.
Zweckmäßigerweise ist der Ringabschnitt oder Ring konisch ausgebildet.
Das elektrische Widerstandselement ist bevorzugt als Shunt bzw. als Leistungswiderstand ausgebildet und insbesondere mit der Polklemme und dem Anschlusselement einstückig, besonders bevorzugt monolithisch einstückig, verbunden.
Es ist bevorzugt, dass die formschlüssige Verbindung in eine erste Formschlussrichtung und entgegen der ersten Formschlussrichtung wirkt.
Es ist bevorzugt, dass die formschlüssige Verbindung in eine zweite Formschlussrichtung und/oder entgegen der zweiten Formschlussrichtung wirkt, wobei die erste Formschlussrichtung und die zweite Formschlussrichtung orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
Es ist bevorzugt, dass die formschlüssige Verbindung in eine dritte Formschlussrichtung wirkt, wobei die erste Formschlussrichtung, die zweite Formschlussrichtung, und die dritte Formschlussrichtung orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
Es ist bevorzugt, dass der Pin wenigstens eine, insbesondere zwei, Verjüngungen aufweist.
Es ist bevorzugt, dass der Pin direkt an dem Ringabschnitt ausgebildet ist.
Es ist bevorzugt, dass der Pin von einer Oberkante des Ringabschnitts im Wesentlichen vertikal nach oben ragt.
Es ist bevorzugt, dass der Pin von einer äußeren Mantelfläche des Ringabschnitts, insbesondere geschwungen oder gebogen ausgebildet, im Wesentlichen vertikal nach oben oder seitlich abragt.
Es ist bevorzugt, dass der Pin und der Ringabschnitt einstückig ausgebildet sind, insbesondere einstückig verschweißt oder einstückig ausgestanzt sind. Besonders bevorzugt sind der Pin und der Ringabschnitt monolithisch einstückig ausgebildet.
Es ist bevorzugt, dass an dem Pin ein Rastelement und an der Tasche ein Rastgegenelement derart ausgebildet sind, das der Pin in der Tasche einrastbar und/oder eingerastet ist.
Es ist bevorzugt, dass die Tasche an einer Außenseite des Gehäuses ausgebildet ist.
Es ist bevorzugt, dass die Tasche an einer Oberseite und/oder an einer Unterseite eine Öffnung aufweist.
Es ist bevorzugt, dass eine Vorderseite der Tasche eine Ausnehmung aufweist, insbesondere in einem unteren Teilbereich eine trapezförmige Ausnehmung aufweist, und/oder wenigstens eine seitliche Seite eine Ausnehmung aufweist.
Es ist bevorzugt, dass das Gehäuse und die Tasche einstückig ausgebildet sind.
Es ist bevorzugt, dass der Pin und/oder die Tasche klammerförmig ausgebildet sind.
Die Tasche ist bevorzugt so ausgebildet, dass sie eine mehrstufige Ausnehmung aufweist, welche Teil der Öffnung an der Unterseite ist. Besonders bevorzugt weist wenigstens eine der Ausnehmungsstufen eine trapezförmige Form auf.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Polklemme. Die Polklemme weist einen Ringabschnitt zur elektrischen und kraftschlüssigen Kontaktierung eines Fahrzeugbatteriepols auf. Die Polklemme weist eine Klemmvorrichtung auf. Die Klemmvorrichtung ist derart ausgebildet und wirkt mit dem Ringabschnitt derart zusammen, dass der Innendurchmesser des Ringabschnitts veränderbar ist. An der Polklemme, insbesondere direkt an dem Ringabschnitt, ist ein Pin derart ausgebildet ist, dass der Pin mit einer Tasche formschlüssig verbindbar ist.
Bevorzugt dient die Polklemme zum Halten eines elektrischen Kabels an einem Pol einer Fahrzeugbatterie.
Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung des Stromsensors in Kraftfahrzeugen.
Bevorzugt weist der Stromsensor Mittel zur Messung einer Spannung auf.
Der Stromsensor weist bevorzugt eine elektronische Steuerungsvorrichtung auf, welche dazu konfiguriert ist, ein Verfahren auszuführen.
Die elektronische Steuerungsvorrichtung kann insbesondere Prozessormittel und Speichermittel aufweisen, wobei in den Speichermitteln Programmcode gespeichert ist, bei dessen Ausführung die Prozessormittel ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführen bzw. sich entsprechend verhalten.
Zweckmäßigerweise ist der Stromsensor so ausgebildet, dass die Signalverarbeitungsschaltung eine Spannung über dem elektrischen Widerstandselement abgreift bzw. erfasst und daraus einen Strom bzw. Stromwert berechnet und an einem Ausgang des Stromsensors ein entsprechendes Stromsensorausgangssignal bereitstellt.
Einige besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand von Figuren.
In schematischer Darstellung zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Stromsensors,
2 ein Ausführungsbeispiel eines Gehäuses,
3 ein Ausführungsbeispiel einer Polklemme, und
4 ein Ausführungsbeispiele einer Ausbildung eines Pins an einem Ringabschnitt.

Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stromsensors 1.
Der Stromsensor 1 weist eine Polklemme 2 auf. Die Polklemme weist einen Ringabschnitt 3 zur elektrischen und kraftschlüssigen Kontaktierung eines Batteriepols auf. Die Polklemme 2 weist eine Klemmvorrichtung 4 auf. Die Klemmvorrichtung 4 und der Ringabschnitt 3 sind derart ausgebildet und wirken derart zusammen, dass der Innendurchmesser des Ringabschnitts veränderbar ist. Der Ringabschnitt 3 ist in Axialrichtung konisch ausgebildet. An der Oberkante 9 weist der Ringabschnitt 3 einen geringeren Innendurchmesser auf, als an der Unterkante. Die Klemmvorrichtung 4 weist eine Schraube und eine Mutter auf. Die Schraube wirkt insbesondere als Klemmelement. Bei einem Schraubvorgang in Schließrichtung wird das Klemmelement in vertikale Richtung, insbesondere nach oben, zur Oberkante 9 des Ringabschnitts 3 gezogen. Dadurch werden nach vorne ragende Teilbereiche des Ringabschnitts 3 zusammengedrückt, wodurch sich der Innendurchmesser des Ringabschnitts 3 verringert.
Der Stromsensor 1 weist ein elektrisches Widerstandselement 5 auf. Das elektrische Widerstandselement 5 ist in Reihe zwischen der Polklemme 2 und einem Anschlusselement 6 für ein elektrisches Kabel verschaltet bzw. befestigt. Der Stromsensor 1 weist eine Signalverarbeitungsschaltung auf. Das elektrische Widerstandselement 5 und die Signalverarbeitungsschaltung werden von einem Gehäuse 7 zumindest teilweise umschlossen. Ferner weist der Stromsensor einen Stecker 8 auf. Mittels des Steckers 8 können beispielsweise über eine Datenschnittstelle Daten empfangen und/oder versendet werden.
Das Gehäuse 7 weist ein erstes als Tasche ausgebildetes Befestigungselement 10 auf. Die Tasche 10 ist insbesondere ein Hohlkörper. Die Tasche weist an einer Vorderseite eine trapezförmige Ausnehmung 11 auf. Ferner weist die Tasche an einer Oberseite und an einer Unterseite eine Öffnung 13,14 auf. Insbesondere ist die Öffnung 14 auf der Unterseite größer als die Öffnung an der Oberseite 13. In die Öffnung an der Unterseite 14 ist der Pin 20 einführbar. Zudem weist die Tasche an einer seitlichen Seite eine Ausnehmung auf 12.
An der Polklemme 2 ist ein als Pin ausgebildetes zweites Befestigungselement 20 direkt an der Oberkante 9 des Ringabschnitts 3 ausgebildet. Der Pin 20 ragt von der Oberkante vertikal nach oben. Der Pin 20 weist eine erste Verjüngung 21 und eine zweite Verjüngung 22 auf. Ferner ist der Pin 20 trapezförmig ausgebildet.
Im verbundenen Zustand weist der Pin 20 und die Tasche 10 eine formschlüssige Verbindung in eine erste Formschlussrichtung 40 und entgegen der ersten Formschlussrichtung 41, in eine zweite Formschlussrichtung 42 und entgegen der zweiten Formschlussrichtung 43, sowie in eine dritte Formschlussrichtung 44, auf.
2 bzw. 3 zeigt das Gehäuse 7 bzw. die Polklemme 2 des Stromsensors 1 vereinzelt.
4 zeigt den Ringabschnitt 3 einer Polklemme 2. Der Pin 20 ragt von der äußeren Mantelfläche des Ringabschnitts 3 geschwungen vertikal nach oben. Der Pin 20 kann an einer Unterkante, einer Oberkante oder zwischen Oberkante und Unterkante an dem Ringabschnitt 3 ausgebildet sein.
Sofern sich im Laufe des Verfahrens herausstellt, dass ein Merkmal oder eine Gruppe von Merkmalen nicht zwingend nötig ist, so wird anmelderseitig bereits jetzt eine Formulierung zumindest eines unabhängigen Anspruchs angestrebt, welcher das Merkmal oder die Gruppe von Merkmalen nicht mehr aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs oder um eine durch weitere Merkmale eingeschränkte Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs handeln. Derartige neu zu formulierende Ansprüche oder Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass Ausgestaltungen, Merkmale und Varianten der Erfindung, welche in den verschiedenen Ausführungen oder Ausführungsbeispielen beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigt sind, beliebig untereinander kombinierbar sind. Einzelne oder mehrere Merkmale sind beliebig gegeneinander austauschbar. Hieraus entstehende Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.
Rückbezüge in abhängigen Ansprüchen sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Diese Merkmale können auch beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden.
Merkmale, die lediglich in der Beschreibung offenbart sind oder Merkmale, welche in der Beschreibung oder in einem Anspruch nur in Verbindung mit anderen Merkmalen offenbart sind, können grundsätzlich von eigenständiger erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Sie können deshalb auch einzeln zur Abgrenzung vom Stand der Technik in Ansprüche aufgenommen werden.
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

EP 2713444 A1 [0003]

Claims

Stromsensor (1), umfassend: - eine Polklemme (2), die einen Ringabschnitt (3) zur Kontaktierung eines Fahrzeugbatteriepols aufweist, - ein elektrisches Widerstandselement (5), welches in Reihe zwischen der Polklemme (2) und einem Anschlusselement (6) für ein elektrisches Kabel verschaltet ist; - eine Signalverarbeitungsschaltung; und - ein Gehäuse (7), wobei das Gehäuse (7) das elektrische Widerstandselement (5) und/oder die Signalverarbeitungsschaltung zumindest teilweise, insbesondere die Signalverarbeitungsschaltung vollständig und das elektrische Widerstandselement (5) teilweise, umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) ein erstes Befestigungselement(10) aufweist und die Polklemme (2) ein zweites Befestigungselement (20) aufweist, welche miteinander formschlüssig verbindbar und/oder verbunden sind.
Stromsensor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Befestigungselement (10) als Tasche ausgebildet ist und das zweite Befestigungselement (20) als Pin ausgebildet ist und der Pin in die Tasche einsteckbar oder eingesteckt ist.
Stromsensor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung in eine erste Formschlussrichtung (40) und entgegen der ersten Formschlussrichtung (41) wirkt.
Stromsensor (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung in eine zweite Formschlussrichtung (42) und/oder entgegen der zweiten Formschlussrichtung (43) wirkt, wobei die erste Formschlussrichtung (40) und die zweite Formschlussrichtung (42) orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
Stromsensor (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pin (20) wenigstens eine, insbesondere zwei, Verjüngungen (21, 22) aufweist.
Stromsensor (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pin (20) direkt an dem Ringabschnitt (3) ausgebildet ist.
Stromsensor (1) nach wenigstens einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pin (20) von einer Oberkante (9) des Ringabschnitts (3) im Wesentlichen vertikal nach oben ragt.
Stromsensor (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Pin (20) von einer äußeren Mantelfläche des Ringabschnitts (3), insbesondere geschwungen oder gebogen ausgebildet, im Wesentlichen vertikal nach oben oder seitlich abragt.
Stromsensor (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pin (20) und der Ringabschnitt (3) einstückig ausgebildet sind, insbesondere einstückig verschweißt oder einstückig ausgestanzt sind.
Stromsensor (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Pin (20) ein Rastelement und an der Tasche (10) ein Rastgegenelement derart ausgebildet sind, das der Pin (20) in der Tasche (10) einrastbar und/oder eingerastet ist.
Stromsensor (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tasche (10) an einer Außenseite des Gehäuses (7) ausgebildet ist.
Stromsensor (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tasche (10) an einer Oberseite und/oder an einer Unterseite eine Öffnung (13,14) aufweist.
Stromsensor (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorderseite der Tasche (10) eine Ausnehmung (11) aufweist, insbesondere in einem unteren Teilbereich eine trapezförmige Ausnehmung (11) aufweist, und/oder wenigstens eine seitliche Seite eine Ausnehmung (12) aufweist.
Stromsensor (1) nach wenigstens einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pin (20) und/oder die Tasche (10) klammerförmig ausgebildet sind.
Polklemme (2), aufweisend: einen Ringabschnitt (3) zur elektrischen und kraftschlüssigen Kontaktierung eines Fahrzeugbatteriepols, und eine Klemmvorrichtung (4) die derart ausgebildet ist und mit dem Ringabschnitt (3) zusammenwirkt, dass der Innendurchmesser des Ringabschnitts (3) veränderbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass an der Polklemme (2), insbesondere direkt an dem Ringabschnitt (3), ein Pin (20) derart ausgebildet ist, dass der Pin (20) mit einer Tasche (10) formschlüssig verbindbar ist.