DE20320473U1 - Electrical resistor assembly used to measure current from battery or generator for road vehicle electrical network has separate flat contact tags - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Widerstandsanordnung, insbesondere zur Strommessung in einem Kfz-Bordnetz, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Messschaltung mit einer derartigen Widerstandsanordnung gemäß Anspruch 13.The invention relates to a resistor arrangement, in particular for current measurement in a vehicle electrical system, according to the preamble of claim 1 and a measuring circuit with such a resistor arrangement according to claim 13th
Aus
Nachteilig an dieser bekannten Widerstandsanordnung ist jedoch die Tatsache, dass zur Messung mehrerer Ströme eine entsprechend große Anzahl von Widerstandsanordnungen erforderlich ist.A disadvantage of this known resistor arrangement However, the fact is that to measure multiple currents one correspondingly large number of resistor arrangements is required.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den Aufwand zur Messung mehrerer unterschiedlicher elektrischer Ströme zu verringern.The object of the invention is therefore based on the effort of measuring several different electrical streams to reduce.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs beschriebenen bekannten Widerstandsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und durch eine Messschaltung gemäß Anspruch 13 gelöst.This task is based on the known resistor arrangement described above according to the preamble of claim 1, by the characterizing features of the claim 1 and solved by a measuring circuit according to claim 13.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, die eingangs beschriebene bekannte Widerstandsanordnung dahingehend zu verbessern, dass mehrere unterschiedlich elektrische Ströme gemessen werden können, indem mehrere voneinander getrennte Widerstandselemente vorgesehen sind, die jeweils einen elektrischen Strom führen können.The invention encompasses the general technical teaching, the known resistor arrangement described above to improve that several different electrical streams can be measured by providing several separate resistance elements, which can each carry an electrical current.
In den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung weist die erfindungsgemäße Widerstandsordnung zwei voneinander getrennte Widerstandselemente auf, so dass gleichzeitig zwei elektrische Ströme gemessen werden können.In the preferred embodiments of the Invention has the inventive resistance order two separate resistance elements, so that at the same time two electrical currents can be measured.
Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass die Widerstandsanordnung mehr als zwei (z.b. vier) voneinander getrennte Widerstandselemente aufweist, um eine entsprechend größere Anzahl elektrischer Ströme messen zu können.However, it is within the scope of the invention also possible, that the resistor arrangement is more than two (e.g. four) apart has separate resistance elements by a correspondingly larger number electrical currents to be able to measure.
Die einzelnen Widerstandselemente können auch eine unterschiedliche Breite und/oder Dicke in Bezug auf die Stromflussrichtung aufweisen, um der jeweiligen Strombelastung gerecht zu werden.The individual resistance elements can also a different width and / or thickness with respect to the direction of current flow to meet the current load.
Vorzugsweise sind die einzelnen Widerstandselemente hierbei unabhängig von der Anzahl der Widerstandselemente sternförmig miteinander verbunden und werden durch ein gemeinsames Anschlusselement elektrisch kontaktiert, während die weitere elektrische Kontaktierung der einzelnen Widerstandselemente durch jeweils ein separates Anschlusselement erfolgt.The individual resistance elements are preferably independent here connected in a star shape by the number of resistance elements and are electrically contacted by a common connection element, while the further electrical contacting of the individual resistance elements by means of a separate connection element in each case.
Die eigentliche Messung der über den einzelnen Widerstandselementen abfallenden elektrischen Spannung erfolgt vorzugsweise entsprechend der bekannten Vierleitertechnik durch Messanschlüsse, die elektrisch und mechanisch mit den einzelnen Anschlusselementen verbunden sind.The actual measurement of the over the individual resistance elements dropping electrical voltage is preferably carried out according to the known four-wire technology through measuring connections that electrically and mechanically connected to the individual connection elements are.
Vorzugsweise sind die einzelnen Messanschlüsse hierbei jeweils unmittelbar an den Grenzen zu den Widerstandselementen angeordnet, damit die Spannungsmessung nicht durch die innerhalb der Anschlusselemente abfallende elektrische Spannung verfälscht wird.The individual measurement connections are preferably here each arranged directly at the limits of the resistance elements, so that the voltage measurement is not due to the inside of the connection elements falling electrical voltage is falsified.
Darüber hinaus grenzen die Messanschlüsse innerhalb der Anschlusselemente der erfindungsgemäßen Widerstandsanordnung vorzugsweise unmittelbar an die Seitenkanten der Anschlusselemente an, was ebenfalls messtechnisch vorteilhaft ist.In addition, the measurement connections limit within the connection elements of the resistor arrangement according to the invention preferably directly to the side edges of the connection elements, which is also is technically advantageous.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zusätzlich eine Platine mit einer Messschaltung vorgesehen, wobei die Platine mit ihrer Hauptebene parallel zu den Hauptflächen der plattenförmigen Widerstandselementen angeordnet und mit diesen mechanisch und/oder elektrisch verbunden ist. Die erfindungsgemäße Widerstandsanordnung bildet hierbei also mit der Platine mit der Messschaltung eine bauliche Einheit, wobei der Einfluss von elektromagnetischen Einstreuungen und Thermospannungen durch einen geringen Abstand zwischen der Widerstandsanordnung und der Platine minimiert wird.In a preferred embodiment of the Invention is additional a circuit board with a measuring circuit is provided, the circuit board with its main plane parallel to the main surfaces of the plate-shaped resistance elements arranged and mechanically and / or electrically connected to them is. The resistor arrangement according to the invention thus forms a structural with the circuit board with the measuring circuit Unit, being the influence of electromagnetic interference and thermal voltages due to a small distance between the resistor arrangement and the board is minimized.
Die mechanische Verbindung der Platine mit der Widerstandsanordnung kann beispielsweise durch die Messanschlüsse erfolgen, indem die Platine mittels eines Lötverfahrens mit der Widerstandsanordnung verbunden wird.The mechanical connection of the board with the resistor arrangement, for example, through the measuring connections, by soldering the circuit board to the resistor assembly is connected.
Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die Platine durch einen Abstandshalter mechanisch mit der Widerstandsanordnung verbunden wird, wobei der Abstandshalter einen Ausgleich mechanisch-thermischer Dehnungen ermöglicht.However, it is alternatively also possible that the Circuit board through a spacer mechanically with the resistor assembly is connected, the spacer balancing mechanical-thermal Allows stretching.
Darüber hinaus ist in dem gemeinsamen Anschlusselement der einzelnen Widerstandselemente vorzugsweise ein Durchbruch angeordnet, um die Stromverteilung in dem gemeinsamen Anschlusselement gezielt zu beeinflussen.It is also in the common Connection element of the individual resistance elements preferably a breakthrough arranged the current distribution in the common To influence the connection element in a targeted manner.
Bei dem Durchbruch kann es sich beispielsweise um eine rechteckige Aussparung handeln, wobei der Durchbruch vorzugsweise unmittelbar an den Messanschluss in dem gemeinsamen Anschlusselement angrenzt.The breakthrough can be, for example act as a rectangular recess, the opening being preferred directly to the measurement connection in the common connection element borders.
Bei einer gabelförmigen Gestaltung der erfindungsgemäßen Widerstandsanordnung wird der Durchbruch zur Beeinflussung der Stromverteilung vorzugsweise mittig zwischen den beiden Widerstandselementen angeordnet.With a fork-shaped design of the resistor arrangement according to the invention the breakthrough to influence the current distribution is preferred arranged in the middle between the two resistance elements.
Die mechanische Verbindung zwischen den Anschlusselementen und den Widerstandselementen erfolgt vorzugsweise durch eine Verschweißung, jedoch ist die Erfindung hinsichtlich der Verbindung zwischen den Anschlusselementen und den Widerstandselementen auch mit anderen stoffschlüssigen Fügeverfahren realisierbar, wie beispielsweise durch hartlöten.The mechanical connection between the connection elements and the resistance elements are preferably made through a weld, however is the invention with regard to the connection between the connection elements and the resistance elements with other cohesive joining processes realizable, such as by brazing.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Anschlusselemente zur Stromeinspeisung bzw. Stromabführung vorzugsweise aus Kupfer oder einer ähnlich leitfähigen Kupferverbindung bestehen, während die niederohmigen Widerstandselemente vorzugsweise aus einer CuMnNi-Verbindung (z.B. Manganin®) bestehen.It should also be mentioned that the connection elements for current supply or current dissipation preferably consist of copper or a similarly conductive copper connection, while the low-resistance elements preferably consist of a CuMnNi connection (eg Manganin ® ).
Zur niederohmigen Strommessung eignen sich vorzugsweise Widerstände, die im Bereich zwischen 1μΩ und 1mΩ liegen. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Widerstandswertes der Widerstandselemente nicht auf den vorstehend genannten Wertebereich beschränkt.Are suitable for low-resistance current measurement preferably resistors, which are in the range between 1μΩ and 1mΩ. However, the invention is in terms of resistance Resistance elements not on the above-mentioned value range limited.
Schließlich umfasst die Erfindung auch eine Messschaltung mit mindestens einer erfindungsgemäßen Widerstandsanordnung, wobei sich diese Messschaltung insbesondere zur Strommessung in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz eignet.Finally, the invention encompasses also a measuring circuit with at least one resistor arrangement according to the invention, this measuring circuit is particularly suitable for current measurement in one Motor vehicle electrical system is suitable.
Die erfindungsgemäße Widerstandsanordnung kann hierbei wahlweise masseseitig ("low side") oder spannungsseitig ("high side") geschaltet sein, jedoch ist es auch möglich, sowohl masseseitig als auch spannungsseitig jeweils eine Widerstandsanordnung vorzusehen.The resistor arrangement according to the invention can either ground side ("low side ") or voltage side ("high side") switched, however is it also possible a resistor arrangement each on the ground side and on the voltage side provided.
Bei einem Einsatz der erfindungsgemäßen Widerstandsanordnung zur Strommessung in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz kann ein Widerstandselement beispielsweise in einem Batteriestromkreis angeordnet sein, während ein anderes Widerstandselement beispielsweise in einem Generatorstromkreis angeordnet sein kann. Auf diese Weise kann sowohl der Batteriestrom als auch der Generatorstrom direkt gemessen werden, während der Fahrzeugstrom aus den beiden Messwerten abgeleitet werden kann.When using the resistor arrangement according to the invention A resistance element can be used to measure current in a motor vehicle electrical system for example, be arranged in a battery circuit while a another resistance element arranged for example in a generator circuit can be. In this way, both the battery power as well the generator current can be measured directly, while the vehicle current from the both measured values can be derived.
Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass ein Widerstandselement in dem Batteriestromkreis des Kraftfahrzeug-Bordnetzes angeordnet ist, während das andere Widerstandselement den Fahrzeugstrom misst und mit den einzelnen Verbrauchern verbunden ist. In diesem Fall ermöglicht die erfindungsgemäße Widerstandsanordnung eine direkte Messung des Batteriestroms und des Fahrzeugstroms, während der Generatorstrom aus diesen beiden Messwerten abgeleitet werden kann.However, it is alternatively also possible for a Resistance element in the battery circuit of the motor vehicle electrical system is arranged while the other resistance element measures the vehicle current and with the is connected to individual consumers. In this case, the resistance arrangement according to the invention a direct measurement of the battery current and the vehicle current, while the generator current can be derived from these two measured values can.
In jedem Fall ermöglicht die Erfindung auf einfache Weise eine zuverlässige Messwerterfassung für kombiniertes elektronisches Batterie- und Powermanagement, das zur Sicherstellung der Stromversorgung in Bordnetzen insbesondere von Kraftfahrzeugen mit ständig zunehmender Zahl elektrischer Verbraucher immer wichtiger wird.In any case, the invention enables simple Way a reliable Measured value acquisition for Combined electronic battery and power management, which for Ensuring the power supply in vehicle electrical systems, in particular of motor vehicles with constantly increasing number of electrical consumers is becoming increasingly important.
Statt in der beschriebenen Weise aus elektronenstrahlgeschweißtem Verbundmaterial kann die Widerstandsanordnung auch auf andere Weise hergestellt werden. Beispielsweise ist es denkbar, zwei aus der Widerstandslegierung bzw. aus Kupfer bestehende Bänder in bekannter Weise durch Walzplattierung zu verbinden und die Widerstandselemente durch partielles Ent fernen, insbesondere Abfräsen, der Kupferschicht zu erzeugen. Die Formgebung und das Vereinzeln der gewünschten Widerstandsanordnungen können auch hier zum Beispiel durch Stanzen erfolgen.Instead of the way described made of electron beam welded The resistor arrangement can also be made of composite material in other ways getting produced. For example, two from the Resistance alloy or strips made of copper in to connect in a known manner by roll plating and by the resistance elements Partial removal, in particular milling, of the copper layer. The shaping and the separation of the desired resistor arrangements can also here, for example, by punching.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:Other advantageous developments the invention are characterized in the dependent claims or are Below, along with the description of the preferred embodiments of FIG Invention with reference to the figures explained. Show it:
Die Aufsichtsdarstellung in
Hierzu weist die Widerstandsanordnung
Die beiden Widerstandselemente
Weiterhin sind die beiden Widerstandselemente
Zur Kontaktierung der Anschlusselemente
Die eigentliche Strommessung erfolgt
hierbei entsprechend der an sich bekannten Vierleitertechnik durch
Messanschlüsse
Die Messanschlüsse
Darüber hinaus sind die Messanschlüsse
Ferner weist die Widerstandsanordnung
Das in
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass das gemeinsame Anschlusselement
Aus der Seitenansicht in
Die mechanische und elektrische Verbindung
der Platine
Bei der Herstellung der Widerstandsanordnungen
Nach dem Zusammenschweißen der
Bänder
Darüber hinaus werden in den einzelnen
Widerstandsanordnungen
Ferner werden noch Durchbrüche
Schließlich werden die einzelnen
Widerstandsanordnungen dann entlang vorgegebener Trennlinien
Die Widerstandsanordnung
Die andere Widerstandsanordnung
Die an den beiden Widerstandsanordnungen
Ferner ist noch ein Anlasser
Die erfindungsgemäßen Widerstandsanordnungen
Das Schaltbild in
Das Widerstandselement
Das andere Widerstandselement
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Widerstandsanordnung
An dem gemeinsamen Anschlusselement der
erfindungsgemäßen Widerstandsanordnung
Die eigentliche Strommessung erfolgt
hierbei durch eine integrierte Schaltung
Es ist jedoch zu erwähnen, dass
die integrierte Schaltung
Weiterhin weist die integrierte Schaltung
Die beiden anderen Anschlusselemente
der Widerstandsanordnung
Schließlich zeigen die
Hierbei wird ebenfalls eine erfindungsgemäße Widerstandsanordnung
Das Widerstandselement
An das gemeinsame Anschlusselement
der Widerstandsanordnung
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Widerstandsanordnung
Das in
Das andere Widerstandselement
In diesem Ausführungsbeispiel können also der Batteriestrom und der Generatorstrom direkt gemessen werden, während der Fahrzeugstrom aus diesen beiden Messwerten abgeleitet wird.In this embodiment, the Battery current and generator current can be measured directly during the Vehicle current is derived from these two measurements.
An dem gemeinsamen Anschluss der
erfindungsgemäßen Widerstandsanordnung
Die Ausführungsbeispiele in den
Eine Besonderheit des Ausführungsbeispiels gemäß
Eine der beiden getrennten Anschlusselementen
der Widerstandsanordnung
Das andere Anschlusselement der beiden getrennten
Anschlusselemente der Widerstandsanordnung
Bei dem Ausführungsbeispiels gemäß
Die beiden getrennten Anschlusselemente der
Widerstandsanordnung
Schließlich zeigt
Eine Besonderheit der Widerstandsanordnung
In jedem der vier Anschlusselemente
Schließlich ist auch an jedem der
Anschlusselemente
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.The invention is not based on the above described preferred embodiments limited. Rather, a variety of variations and modifications are possible also make use of the inventive idea and therefore in fall within the protection zone.
Claims (23)
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DE20320473U DE20320473U1 (en) | 2003-06-26 | 2003-06-26 | Electrical resistor assembly used to measure current from battery or generator for road vehicle electrical network has separate flat contact tags |
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- 2003-06-26 DE DE20320473U patent/DE20320473U1/en not_active Expired - Lifetime
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R150 | Term of protection extended to 6 years |
Effective date: 20060901 |
|
R151 | Term of protection extended to 8 years |
Effective date: 20090903 |
|
R152 | Term of protection extended to 10 years |
Effective date: 20111117 |
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R071 | Expiry of right |