EP3335054A1 - Battery sensor unit having a high mechanical robustness - Google Patents

Battery sensor unit having a high mechanical robustness

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Publication number
EP3335054A1
EP3335054A1 EP16701435.6A EP16701435A EP3335054A1 EP 3335054 A1 EP3335054 A1 EP 3335054A1 EP 16701435 A EP16701435 A EP 16701435A EP 3335054 A1 EP3335054 A1 EP 3335054A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor unit
battery sensor
resistance element
webs
fastening device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16701435.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Schindler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Publication of EP3335054A1 publication Critical patent/EP3335054A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/20—Modifications of basic electric elements for use in electric measuring instruments; Structural combinations of such elements with such instruments
    • G01R1/203—Resistors used for electric measuring, e.g. decade resistors standards, resistors for comparators, series resistors, shunts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/364—Battery terminal connectors with integrated measuring arrangements

Definitions

  • the invention relates to a battery sensor unit according to the preamble of the independent claim.
  • FIG. 1 shows a battery sensor unit 1 known from the prior art, as frequently used for monitoring a battery condition, for example in a vehicle. It has a first fastening device 2, a resistance element 3, a second fastening device 4 and a housing 5 and an evaluation electronics, not shown.
  • the battery sensor unit 1 is connected to a battery, not shown, of a motor vehicle, on the one hand to detect the current or the voltage of the battery. On the other hand, a detection of the temperature is possible.
  • the first fastening device 2 is designed so that it can be tightened by means of the clamping screw 21.
  • the first fastening device 2 consists in this embodiment of a copper-containing electrically conductive material.
  • Other components of the Ma terials ⁇ could be, for example, iron, phosphorus and / or zinc.
  • the first fastening device 2 is followed by a first electrical connection via a welded connection
  • the voltage drop across the resistance element 3 voltage is detected at measuring points not shown here with the aid of electrical lines of the evaluation and converted into a current based on the defined ohmic resistance.
  • the second fastening device 4 electrically as well as mechanically connected in series. It comprises a bolt 41, via which the battery sensor unit 1 is electrically connected to ground.
  • a bolt 41 via which the battery sensor unit 1 is electrically connected to ground.
  • the bolt 41 instead of the bolt 41, other interfaces for connection to ground would be conceivable.
  • said electrically connected in series components for example, in each case a plug connection, a brazed joint, a welded connection or an integrated design in question. It would also be conceivable to omit the first and / or the second connecting piece 38, 39 in the arrangement. Due to different materials and many components, the battery sensor unit 1 described falls out of space, complicated or bulky.
  • a support element 6 which mechanically supports the second fastening device 4. This captures a portion of the forces occurring and derives them via the first fastening device 2. So that it does not come to falsified measurements, the support element 6 is made of an insulating material, in this case plastic.
  • the object is achieved according to a first aspect of the invention by means of a battery sensor unit 1 according to the preamble of claim 1, wherein the resistance element forms or has a plurality of parallel current paths.
  • the resistance element has a plurality of webs. By means of webs can be achieved compared to a full part, under material savings, a good strength. In addition, this corresponds to the principle of a small cross section to achieve a high ohmic resistance.
  • the webs are formed such that they each form a current path.
  • the mechanically anyway useful webs are also used electrically efficient.
  • the webs are attached to the first and second fastening ⁇ supply device.
  • the lever arm can be kept short, for example when the second fastening device is loaded.
  • the ohmic resistance of the first current path is substantially equal to the ohmic resistance of the second current path.
  • a symmetrical current load is made possible and the handling, manufacture and mechanical design of the battery sensor unit are simplified.
  • the webs are arranged symmetrically and / or formed. This is advantageous for mechanical strength and manufacturing.
  • the webs are arcuate. As a result, their length is increased, which causes a higher ohmic resistance.
  • the webs are arrow-shaped and / or arranged as the sides of a triangle. This is a power flow-oriented design of the resistor element.
  • the resistance element comprises a central web with a gap.
  • measuring points between the outermost webs are arranged in particular on both sides of the gap on the central web.
  • the current paths get a large length and thus a sufficiently high associated measuring resistance.
  • the measuring points can also be very close to each other in the sense of compactness at the gap.
  • a possible temperature measurement at the measuring points by this arrangement is not falsified by the heating of the continuous webs, since there is air in between.
  • the second connection piece is integrated in the resistance element. This simplifies the production.
  • first fastening device the resistance element and the second fastening device largely consist of the same material.
  • evaluation electronics are designed to detect one of the variables voltage, current, temperature at measuring points of the resistance element.
  • the resistance element comprises a material whose ohmic resistance almost independent of temperature and almost constant over the lifetime.
  • the battery sensor unit stampings according to the invention insbeson ⁇ particular bent stampings and / or milled parts.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a battery sensor unit according to the invention in an external view
  • FIG 3 shows the structure of the resistive element according to the first embodiment from an electronic view
  • FIG. 4 shows a second embodiment of a battery sensor unit according to the invention with a compact design of the second fastening device in a plan view
  • FIG. 5 shows a third embodiment of a battery sensor unit according to the invention with a triangular design in a plan view.
  • FIG. 2 shows schematically an external view of a first embodiment of a battery sensor unit 1 according to the invention, comprising a first fastening device 2, a resistance element 3 and a second fastening device 4 and an evaluation electronics (not shown).
  • the first fastening device 2 is designed as a pole terminal with clamping screw 21 and in its function in Essence with the initially described and shown in FIG. 1 identical. But it can also be any other kind a first fastening device 2, which is suitable for attachment to a vehicle battery can be used.
  • the resistance element 3 is integrated at a peripheral portion of the first fastening device 2 and formed integrally therewith. It should be noted that here also a weld, braze, screw or plug connection would be conceivable.
  • the resistance element 3 has two webs 31, 32 and two corresponding current paths 31a, 32a, or is designed as a body with a continuous opening, wherein the opening is formed ⁇ from that two separate elongated compounds two sides of the resistor element 3, a in Direction of the first fastening device 2, the other in the direction of the second fastening means 4, electrically and mechanically connect with each other.
  • the connection or the webs 31, 32 are dimensioned in their thickness so that they can withstand the maximum occurring in a Bat ⁇ teriesensor 1 loads.
  • the webs 31, 32 are therefore arcuate, in particular circular arc, formed, so that the ohmic resistance is higher due to the greater length than in a rectilinear design.
  • the webs 31, 32 not only ensure a sufficiently high resistance value, but also increase the strength or robustness of the resistance element 3 and thus of the entire battery sensor unit 1.
  • the shape of the resistance element 3 follows a symmetrical structure in all three spatial planes , It should be noted, however, that an asymmetrical structure in each of Embodiments is conceivable and does not conflict with the inventive concept.
  • a central web 35 In the middle of the opening extends a central web 35. It is divided by a gap 36 into two electrically and mechanically separate areas. Instead of a mechanical separation, ie an insulation by air, but also a separation by an insulating piece would be conceivable.
  • the second fastening device 4 is connected via a ground bar 42 in an integrated form with the resistance element 3. However, the aforementioned connection alternatives would also be possible.
  • the second fastening device 4 comprises a screw bolt 41 for connecting the battery sensor unit 1 to ground.
  • the first fastening device 2, the resistance element 3 and the second fastening device 4 consist in this embodiment of the same material.
  • an embodiment of individual components made of a different material, such as webs 31, 32 or a whole resistance element 3 made of a special resistance material, are also within the scope of the invention.
  • the battery sensor unit this Embodiment designed as a milled part, a forging, stamping or punching-bending solution is conceivable.
  • FIG. 4 shows a second embodiment in which all the above-described features of the first embodiment with respect to the first fastening device 2 and the resistance element 3 apply.
  • the second Befest Trentsein ⁇ device 4 is here, however, in the resistive element 3 inte ⁇ grated or formed in direct connection to the central web 35 from ⁇ .
  • the second fastening device 4 is attached as a bead-shaped extension to a second end of the resistance element 3.
  • the ohmic total resistance of the battery sensor unit 1 is very low overall due to the short current path.
  • a third embodiment is shown in FIG.
  • the shape of the resistance element 3 is here adapted to an approximately triangular force flow, represented by the force triangle 37 (shown in dashed lines).
  • the webs 31, 32 extend in an arrow shape straight or like the sides of a triangle and run in the longitudinal axis of the bolt 41 towards each other.
  • the central web 36 extends centrally to the two webs 31, 32, similar to an axis of symmetry of the triangle 37.
  • the cross section of the webs 31, 32 and the central web are formed differently here.
  • a force acting on the bolt 41 force is transmitted through the webs 31, 32 so that it is distributed over the entire width of the first fastening device 2. Further features of this embodiment are identical to those already described and will therefore not be repeated.

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Abstract

The invention relates to a battery sensor unit (1) having a first fastening device (2) which can be connected to a terminal of a battery, in particular a pole terminal, a resistance element (3), in particular a measuring shunt, a second fastening device (4) which can be connected to a second terminal, in particular a vehicle earth outlet or cable outlet, wherein the first fastening device (2) is electrically conductively connected to the resistance element (3) and the resistance element (3) is electrically conductively connected to the second fastening device (4), characterized in that the resistance element forms a plurality of parallel current paths (31a, 32a).

Description

Beschreibung / Description Description / Description
Batteriesensoreinheit mit hoher mechanischer Robustheit Die Erfindung betrifft eine Batteriesensoreinheit nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs. The invention relates to a battery sensor unit according to the preamble of the independent claim.
Die Fig. 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Batteriesensoreinheit 1, wie sie häufig zum Überwachen eines Batteriezustands, beispielsweise in einem Fahrzeug, zum Einsatz kommt. Sie weist eine erste Befestigungseinrichtung 2, ein Widerstandselement 3, eine zweite Befestigungseinrichtung 4 und ein Gehäuse 5 sowie eine nicht dargestellte Auswerteelektronik auf . FIG. 1 shows a battery sensor unit 1 known from the prior art, as frequently used for monitoring a battery condition, for example in a vehicle. It has a first fastening device 2, a resistance element 3, a second fastening device 4 and a housing 5 and an evaluation electronics, not shown.
Die Batteriesensoreinheit 1 ist an eine nicht gezeigte Batterie eines Kraftfahrzeugs angeschlossen, um einerseits den Strom bzw. die Spannung der Batterie zu erfassen. Andererseits ist auch eine Erfassung der Temperatur möglich. Der Anschluss an die Batterie erfolgt über die erste Befestigungseinrichtung 2 in Form einer Polklemme, welche zu diesem Zweck hülsenartig mit einer In¬ nenkontur ausgeformt ist, die zum Pol einer Batterie passt. Um einen festen Anschluss an den Pol zu gewährleisten, ist die erste Befestigungseinrichtung 2 so ausgebildet, dass sie mit Hilfe der Klemmschraube 21 angezogen werden kann. Dabei werden zwei Schenkel 22 der ersten Befestigungseinrichtung 2 mit Hilfe des Gewindes der Klemmschraube 21 zusammengezogen, was dazu führt, dass die Innenkontur der ersten Befestigungseinrichtung 2 fest am Pol der Batterie anliegt. Die erste Befestigungseinrichtung 2 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem kupferhaltigen elektrisch leitenden Material. Weitere Bestandteile des Ma¬ terials könnten beispielsweise Eisen, Phosphor und/oder Zink sein . ^ The battery sensor unit 1 is connected to a battery, not shown, of a motor vehicle, on the one hand to detect the current or the voltage of the battery. On the other hand, a detection of the temperature is possible. The connection to the battery via the first fastening device 2 in the form of a pole terminal, which is sleeve-like shaped for this purpose with a In ¬ nenkontur that fits the pole of a battery. In order to ensure a firm connection to the pole, the first fastening device 2 is designed so that it can be tightened by means of the clamping screw 21. In this case, two legs 22 of the first fastening device 2 are pulled together by means of the thread of the clamping screw 21, which results in that the inner contour of the first fastening device 2 bears firmly against the pole of the battery. The first fastening device 2 consists in this embodiment of a copper-containing electrically conductive material. Other components of the Ma terials ¬ could be, for example, iron, phosphorus and / or zinc. ^
An die erste Befestigungseinrichtung 2 schließt sich über eine Schweißverbindung elektrisch leitend ein erstes Anschluss-stückThe first fastening device 2 is followed by a first electrical connection via a welded connection
38 an, welches in der Darstellung durch das Gehäuse 5 verdeckt wird. Elektrisch in einer Reihe folgt das Wider-standselement 3, welches ebenfalls durch das Gehäuse 5 verdeckt wird. Es ist hinsichtlich seines Werkstoffs so ausgelegt, dass sein ohmscher Widerstand temperaturunabhängig mit sehr geringen Toleranzen präzise bestimmbar und über die Lebensdauer nahezu konstant ist. 38, which is hidden by the housing 5 in the illustration. Electrically in a row follows the resistance element 3, which is also covered by the housing 5. With regard to its material, it is designed in such a way that its ohmic resistance can be precisely determined with very little tolerance regardless of temperature and is almost constant over the service life.
Die über dem Widerstandselement 3 abfallende Spannung wird an hier nicht gezeigten Messpunkten mit Hilfe elektrischer Leitungen der Auswerteelektronik erfasst und auf Grundlage des definierten ohmschen Widerstands in eine Stromstärke umge-rechnet . The voltage drop across the resistance element 3 voltage is detected at measuring points not shown here with the aid of electrical lines of the evaluation and converted into a current based on the defined ohmic resistance.
Mit dem Widerstandselement 3 ist über ein zweites AnschlussstückWith the resistance element 3 is via a second connector
39 die zweite Befestigungseinrichtung 4 elektrisch wie auch mechanisch in Reihe geschaltet. Er umfasst einen Schraubbolzen 41, über den die Batteriesensoreinheit 1 elektrisch mit Masse verbunden ist. Hierzu kann, hier nicht dargestellt, ein an das Chassis des Kraftfahrzeugs ange-schlossenes elektrisch lei¬ tendes Kabel verwendet werden. Statt des Schraubbolzens 41 wären auch andere Schnittstellen zum Anschluss an Masse denkbar. Für die Verbindung der genannten elektrisch in Reihe geschalteten Komponenten kommt beispielsweise jeweils eine Steckverbindung, eine Hartlötverbindung, eine Schweißverbindung oder eine integrierte Ausführung in Frage. Es wäre auch denkbar das erste und/oder das zweite Anschlussstück 38, 39 in der Anordnung auszulassen. Aufgrund unterschiedlicher Werkstoffe und vieler Komponenten fällt die beschriebene Batteriesensoreinheit 1 sehr raumgreifend, kompliziert bzw. sperrig aus. Bei Belastungen der zweiten Befestigungseinrichtung 4 liegt ein großer Hebelarm vor, der ungewünschte Verformungen oder die Zerstörung des Bauteils begünstigt. Aus diesem Grund ist ein Unterstützungselement 6 vorgesehen, welches die zweite Befestigungseinrichtung 4 mechanisch unterstützt. Dieses fängt einen Teil der auftretenden Kräfte ab und leitet sie über die erste Befestigungseinrichtung 2 ab . Damit es nicht zu verfälschten Messungen kommt, ist das Unterstützungselement 6 aus einem isolierenden Material, in diesem Fall Kunststoff, ausgebildet. 39, the second fastening device 4 electrically as well as mechanically connected in series. It comprises a bolt 41, via which the battery sensor unit 1 is electrically connected to ground. For this purpose, with a pre-connected to the chassis of the vehicle electrically lei ¬ tendes cable can not shown here, can be used. Instead of the bolt 41, other interfaces for connection to ground would be conceivable. For the connection of said electrically connected in series components, for example, in each case a plug connection, a brazed joint, a welded connection or an integrated design in question. It would also be conceivable to omit the first and / or the second connecting piece 38, 39 in the arrangement. Due to different materials and many components, the battery sensor unit 1 described falls out of space, complicated or bulky. When loading the second fastening device 4 is a large lever arm, the unwanted deformations or the destruction of the component favored. For this reason, a support element 6 is provided which mechanically supports the second fastening device 4. This captures a portion of the forces occurring and derives them via the first fastening device 2. So that it does not come to falsified measurements, the support element 6 is made of an insulating material, in this case plastic.
Aus den somit eingeschränkten Grenzen der Materialauswahl ergibt sich der Nachteil einer geringen Festigkeit und Steifigkeit sowie einer geringen Temperaturverträglichkeit des Unterstützungs¬ elements 6. Zu den durch das Unterstützungselement 6 hervor¬ gerufenen Nachteilen gehört außerdem die erhöhte räumliche Ausdehnung und Zahl der Komponenten sowie erhöhte Herstel- lungskosten und ein erhöhtes Gewicht der Batteriesensoreinheit 1. From the thus limited limits of material selection results in the disadvantage of low strength and rigidity and a low temperature compatibility of the support ¬ element 6. Among the disadvantages caused by the support element 6 ¬ also includes the increased spatial extent and number of components and increased production Cost and increased weight of the battery sensor unit. 1
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Batteriesensoreinheit 1 bereitzustellen, die robust und kostengünstig ist und die genannten Nachteile beseitigt. It is therefore an object of the invention to provide a battery sensor unit 1, which is robust and inexpensive and eliminates the disadvantages mentioned.
Die Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung mittels einer Batteriesensoreinheit 1 gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 gelöst, bei der das Widerstandselement mehrere parallele Strompfade bildet bzw. aufweist. The object is achieved according to a first aspect of the invention by means of a battery sensor unit 1 according to the preamble of claim 1, wherein the resistance element forms or has a plurality of parallel current paths.
Unter parallelen Strompfaden wird hier bevorzugt verstanden, dass Strompfade, also zum Leiten elektrischen Stroms ausge¬ bildete Pfade, die zumindest teilweise elektrisch voneinander getrennt verlaufen, im Sinne einer elektrischen Schaltung parallel geschaltet sind. Under parallel current paths is preferably understood to mean that current paths, so for conducting electrical current being formed ¬ paths that extend at least partially electrically separated from each other, are connected in parallel in the sense of an electrical circuit.
Dies ermöglicht eine robuste mechanische Auslegung des Wi-derstandselements , ohne dabei einen für die präzise Erfassung „ This allows for a robust mechanical design of the resistance element, without sacrificing precision "
eines Batteriestroms notwendigen ohmschen Widerstandswert zu unterschreiten oder auf kostenintensive Materialien und/oder Herstellungsverfahren zurückzugreifen . In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Wi- der-standselement mehrere Stege auf. Durch Stege lässt sich, verglichen mit einem Vollteil, unter Materialeinsparung eine gute Festigkeit erzielen. Darüber hinaus entspricht dies dem Prinzip eines kleinen Querschnitts zum Erreichen eines hohen ohmschen Widerstands. to fall below a required battery resistance ohmic resistance value or to resort to costly materials and / or manufacturing processes. In an advantageous embodiment, the resistance element has a plurality of webs. By means of webs can be achieved compared to a full part, under material savings, a good strength. In addition, this corresponds to the principle of a small cross section to achieve a high ohmic resistance.
Vorzugsweise sind die Stege derart ausgebildet, dass sie jeweils einen Strompfad bilden. Somit werden die mechanisch ohnehin sinnvollen Stege auch elektrisch effizient genutzt. Preferably, the webs are formed such that they each form a current path. Thus, the mechanically anyway useful webs are also used electrically efficient.
Vorzugsweise sind die Stege an die erste und zweite Befesti¬ gungseinrichtung angegliedert. Dadurch lässt sich der Hebelarm, beispielsweise bei Belastungen der zweiten Befestigungseinrichtung, kurz halten. Preferably, the webs are attached to the first and second fastening ¬ supply device. As a result, the lever arm can be kept short, for example when the second fastening device is loaded.
Es ist bevorzugt, dass der ohmsche Widerstand des ersten Strompfades im Wesentlichen gleich dem ohmschen Widerstand des zweiten Strompfades ist. Eine symmetrische Strombelastung wird ermöglicht und die Handhabung, Herstellung und mechanische Auslegung der Batteriesensoreinheit vereinfacht sich. It is preferred that the ohmic resistance of the first current path is substantially equal to the ohmic resistance of the second current path. A symmetrical current load is made possible and the handling, manufacture and mechanical design of the battery sensor unit are simplified.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Stege symmetrisch angeordnet und/oder ausgebildet. Dies ist für die mechanische Belastbarkeit und die Herstellung vorteilhaft. In a further advantageous embodiment, the webs are arranged symmetrically and / or formed. This is advantageous for mechanical strength and manufacturing.
In einer zusätzlichen vorteilhaften Ausführungsform sind die Stege bogenförmig ausgebildet. Dadurch wird deren Länge erhöht, was einen höheren ohmschen Widerstand bewirkt. In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung sind die Stege pfeilförmig und/oder wie die Seiten eines Dreiecks angeordnet. Dabei handelt es sich um eine kraftflussgerechte Ausgestaltung des Widerstandselements. In an additional advantageous embodiment, the webs are arcuate. As a result, their length is increased, which causes a higher ohmic resistance. In another advantageous embodiment, the webs are arrow-shaped and / or arranged as the sides of a triangle. This is a power flow-oriented design of the resistor element.
Es ist bevorzugt, dass das Widerstandselement einen Mittelsteg mit einem Spalt umfasst. It is preferred that the resistance element comprises a central web with a gap.
Vorteilhafterweise sind Messpunkte zwischen den äußersten Stegen insbesondere auf beiden Seiten des Spalts auf dem Mittelsteg angeordnet. So bekommen die Strompfade eine große Länge und damit einen ausreichend hohen zugeordneten Messwiderstand. Die Messpunkte können außerdem im Sinn der Kompaktheit an dem Spalt sehr eng beieinander liegen. Als zusätzlicher Vorteil wird eine mögliche Temperaturmessung an den Messpunkten durch diese Anordnung nicht durch die Erwärmung der durchgängigen Stege verfälscht, da dazwischen Luft liegt. Advantageously, measuring points between the outermost webs are arranged in particular on both sides of the gap on the central web. Thus, the current paths get a large length and thus a sufficiently high associated measuring resistance. The measuring points can also be very close to each other in the sense of compactness at the gap. As an additional advantage, a possible temperature measurement at the measuring points by this arrangement is not falsified by the heating of the continuous webs, since there is air in between.
Vorzugsweise ist das zweite Anschlussstück in das Wi- der-standselement integriert ausgebildet. Dies vereinfacht die Herstellung . Preferably, the second connection piece is integrated in the resistance element. This simplifies the production.
Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform bei der die erste Befestigungseinrichtung, das Widerstandselement und die zweite Befestigungseinrichtung weitestgehend aus dem gleichen Material bestehen . Particularly preferred is an embodiment in which the first fastening device, the resistance element and the second fastening device largely consist of the same material.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Auswerteelektronik dazu ausgebildet, an Messpunkten des Wi- derstandselements eine der Größen Spannung, Strom, Tem-peratur zu erfassen. In a further advantageous embodiment, evaluation electronics are designed to detect one of the variables voltage, current, temperature at measuring points of the resistance element.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Wi- der-standselement ein Material, dessen ohmscher Widerstand nahezu temperaturunabhängig und über die Lebensdauer nahezu konstant ist. In an advantageous embodiment, the resistance element comprises a material whose ohmic resistance almost independent of temperature and almost constant over the lifetime.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Batteriesensoreinheit Stanzteile, insbeson¬ dere gebogene Stanzteile und/oder Frästeile. In a further advantageous embodiment, the battery sensor unit stampings according to the invention, insbeson ¬ particular bent stampings and / or milled parts.
In schematischer Form zeigen: In schematic form show:
Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriesensoreinheit in einer Außenansicht, 2 shows a first embodiment of a battery sensor unit according to the invention in an external view,
Fig. 3 den Aufbau des Widerstandselements gemäß der ersten Ausführungsform aus elektronischer Sicht, 3 shows the structure of the resistive element according to the first embodiment from an electronic view,
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriesensoreinheit mit kompakter Ausführung der zweiten Befestigungseinrichtung in einer Draufsicht, 4 shows a second embodiment of a battery sensor unit according to the invention with a compact design of the second fastening device in a plan view,
Fig. 5 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriesensoreinheit mit Dreieck-Design in einer Draufsicht . 5 shows a third embodiment of a battery sensor unit according to the invention with a triangular design in a plan view.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Außenansicht einer ersten Aus¬ führungsform einer erfindungsgemäßen Batteriesensoreinheit 1, umfassend eine erste Befestigungseinrichtung 2, ein Widerstandselement 3 und eine zweite Befestigungseinrichtung 4 sowie eine nicht dargestellte Auswerteelektronik. 2 shows schematically an external view of a first embodiment of a battery sensor unit 1 according to the invention, comprising a first fastening device 2, a resistance element 3 and a second fastening device 4 and an evaluation electronics (not shown).
Die erste Befestigungseinrichtung 2 ist als Polklemme mit Klemmschraube 21 ausgebildet und in ihrer Funktion im We-sentlichen mit der eingangs beschriebenen und in Fig. 1 dargestellten identisch. Es kann jedoch auch jede andere Art einer ersten Befestigungseinrichtung 2, die zur Befestigung an einer Fahrzeugbatterie geeignet ist, verwendet werden. The first fastening device 2 is designed as a pole terminal with clamping screw 21 and in its function in Essence with the initially described and shown in FIG. 1 identical. But it can also be any other kind a first fastening device 2, which is suitable for attachment to a vehicle battery can be used.
Das Widerstandselement 3 ist an einem Umfangsteilbereich der ersten Befestigungseinrichtung 2 integriert und einstückig mit diesem ausgebildet. Es sei darauf hingewiesen, dass hier auch eine Schweiß-, Hartlot-, Schraub- oder Steckverbindung denkbar wäre. Das Widerstandselement 3 weist zwei Stege 31, 32 und zwei entsprechende Strompfade 31a, 32a auf, bzw. ist als Körper mit durchgängiger Öffnung ausgeführt, wobei die Öffnung so aus¬ gebildet ist, dass zwei getrennte längliche Verbindungen zwei Seiten des Widerstandselements 3, eine in Richtung der ersten Befestigungseinrichtung 2, die andere in Richtung der zweiten Befestigungseinrichtung 4, elektrisch und mechanisch mitei- nander verbinden. Die Verbindung bzw. die Stege 31, 32 sind dabei in ihrer Dicke so dimensioniert, dass sie den bei einem Bat¬ teriesensor 1 höchstens auftretenden Belastungen Stand halten können . Der ohmsche Widerstand des Widerstandselements 3 muss, um eine ausreichende Genauigkeit der Messung zu ermöglichen, einen bestimmten Mindestwert haben, was beispielsweise durch einen kleinen Widerstandsquerschnitt und/oder eine große Wi- der-standslänge erreicht werden kann. Die Stege 31, 32 sind daher bogenförmig, insbesondere kreisbogenförmig, ausgebildet, so dass der ohmsche Widerstand in Folge der größeren Länge höher ist als bei einer geradlinigen Ausführung. Die Stege 31, 32 sorgen dabei nicht nur für einen ausreichend hohen Widerstandswert, sondern erhöhen auch die Festigkeit bzw. Robustheit des Wi- derstandselements 3 und damit der gesamten Batteriesensoreinheit 1. Im Wesentlichen folgt die Form des Widerstandselements 3 in allen drei Raumebenen einem symmetrischen Aufbau. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass ein unsymmetrischer Aufbau in jedem der Ausführungsbeispiele denkbar ist und dem Erfindungsgedanken nicht entgegensteht. The resistance element 3 is integrated at a peripheral portion of the first fastening device 2 and formed integrally therewith. It should be noted that here also a weld, braze, screw or plug connection would be conceivable. The resistance element 3 has two webs 31, 32 and two corresponding current paths 31a, 32a, or is designed as a body with a continuous opening, wherein the opening is formed ¬ from that two separate elongated compounds two sides of the resistor element 3, a in Direction of the first fastening device 2, the other in the direction of the second fastening means 4, electrically and mechanically connect with each other. The connection or the webs 31, 32 are dimensioned in their thickness so that they can withstand the maximum occurring in a Bat ¬ teriesensor 1 loads. The ohmic resistance of the resistive element 3, in order to allow a sufficient accuracy of the measurement, must have a certain minimum value, which can be achieved for example by a small resistance cross-section and / or a large resistance length. The webs 31, 32 are therefore arcuate, in particular circular arc, formed, so that the ohmic resistance is higher due to the greater length than in a rectilinear design. The webs 31, 32 not only ensure a sufficiently high resistance value, but also increase the strength or robustness of the resistance element 3 and thus of the entire battery sensor unit 1. Essentially, the shape of the resistance element 3 follows a symmetrical structure in all three spatial planes , It should be noted, however, that an asymmetrical structure in each of Embodiments is conceivable and does not conflict with the inventive concept.
In der Mitte der Öffnung verläuft ein Mittelsteg 35. Er ist durch einen Spalt 36 in zwei elektrisch und mechanisch getrennte Bereiche unterteilt. Anstelle einer mechanischen Trennung, also einer Isolierung durch Luft, wäre jedoch auch eine Trennung durch ein Isolierstück denkbar. Auf beiden Seiten des Mittelstegs 35 befinden sich Messpunkte 33a, 33b, 34a, 34b. An ihnen wird die Spannung über dem Widerstandselement 3 abgegriffen und in der Auswerteelektronik ausgewertet bzw. eine Stromstärke aus ihr berechnet. Durch die so positionierten Messpunkte 33a, 33b, 34a, 34b ist gewähr- leistet, dass an ihnen auch die Temperatur der Fahrzeugbatterie genau gemessen werden kann, da die Erwärmung des Widerstandselements 3 so nur wenig Einfluss auf die Temperaturmessung nehmen kann. Die zweite Befestigungseinrichtung 4 ist über einen Massesteg 42 in integrierter Form mit dem Widerstandselement 3 verbunden. Die zuvor genannten Verbindungsalternativen wären jedoch ebenfalls möglich. In Verlängerung des Mittelstegs 35 des Widerstandselements 3 umfasst die zweite Befestigungsein- richtung 4 einen Schraubbolzen 41 zum Anschluss der Batteriesensoreinheit 1 an Masse. In the middle of the opening extends a central web 35. It is divided by a gap 36 into two electrically and mechanically separate areas. Instead of a mechanical separation, ie an insulation by air, but also a separation by an insulating piece would be conceivable. On both sides of the central web 35 are measuring points 33a, 33b, 34a, 34b. At them, the voltage across the resistor element 3 is tapped and evaluated in the evaluation or calculated a current from it. The thus positioned measuring points 33a, 33b, 34a, 34b ensure that the temperature of the vehicle battery can also be accurately measured on them, since the heating of the resistance element 3 can thus have little influence on the temperature measurement. The second fastening device 4 is connected via a ground bar 42 in an integrated form with the resistance element 3. However, the aforementioned connection alternatives would also be possible. In extension of the central web 35 of the resistance element 3, the second fastening device 4 comprises a screw bolt 41 for connecting the battery sensor unit 1 to ground.
Die erste Befestigungseinrichtung 2, das Widerstandselement 3 und die zweite Befestigungseinrichtung 4 bestehen in diesem Ausführungsbeispiel aus dem gleichen Material. Eine Ausführung einzelner Komponenten aus einem anderen Material, beispielsweise Stege 31, 32 oder ein geamtes Widerstandselement 3 aus einem speziellen Widerstandsmaterial, fallen jedoch ebenfalls unter den Erfindungsgedanken. Obwohl die Batteriesensoreinheit dieses Ausführungsbeispiels als Frästeil ausgebildet ist, ist auch eine Schmiede-, Stanz- oder Stanz-Biege-Lösung denkbar. The first fastening device 2, the resistance element 3 and the second fastening device 4 consist in this embodiment of the same material. However, an embodiment of individual components made of a different material, such as webs 31, 32 or a whole resistance element 3 made of a special resistance material, are also within the scope of the invention. Although the battery sensor unit this Embodiment designed as a milled part, a forging, stamping or punching-bending solution is conceivable.
Der in Fig. 3 gezeigte Ausschnitt eines elektrischen Schaltplans verdeutlicht bei der ersten Ausführungsform aus Fig. 1 die parallele Anordnung des Widerstands Rl, der dem Steg 31 zu¬ geordnet ist und des Widerstands R2, der dem Steg 32 zugeordnet ist. Entsprechend lassen sich die Strompfade 31a, 32a unter¬ scheiden. Aufgrund dieser Parallelschaltung 7 der Strompfade 31a, 32a ergibt sich mit dem Gesamtstrom I für die Stromstärken II = R1/R1+R2*I und 12 = R2/R1+R2*I. Da in dieser Ausführungsform beide Stege 31, 32 aus dem gleichen Material bestehen und die gleiche Form aufweisen gilt für die Widerstände Rl = R2, so dass II = 12 = 1/2*1 gilt. Die Strombelastung der beiden Stege 31, 32 sind daher gleich groß. Ebenso verhält es sich bei Ausfüh¬ rungsformen mit mehr als zwei Stegen 31, 32. Die Strombelastung verteilt sich dann gleichmäßig auf die Stege. Jedoch ist eine unsymmetrische Auslegung, bei der sich die Strombelastung entsprechend unterschiedlicher jeweiliger Widerstände auf die Stege verteilt, bei dieser wie auch bei allen anderen Aus-führungsformen ebenso denkbar. The section of an electrical circuit diagram shown in Fig. 3 illustrates in the first embodiment of FIG. 1, the parallel arrangement of the resistor Rl, which is the web 31 to ¬ ordered and the resistance R2, which is associated with the web 32. Accordingly, the current paths 31a can be eliminated under 32 ¬. Because of this parallel circuit 7 of the current paths 31a, 32a, the total current I results in the currents II = R1 / R1 + R2 * I and 12 = R2 / R1 + R2 * I. Since, in this embodiment, both webs 31, 32 are made of the same material and have the same shape, the following applies to the resistors R1 = R2, so that II = 12 = 1/2 * 1. The current load of the two webs 31, 32 are therefore the same size. The same is true for exporting ¬ approximately forms having more than two webs 31, 32. The current load will then be distributed evenly on the lands. However, an asymmetrical design, in which the current load distributed according to different resistors on the webs, in this as well as in all other embodiments Aus- forms also conceivable.
In Fig. 4 ist eine zweite Ausführungsform zu sehen, bei der alle zuvor beschriebenen Merkmale der ersten Ausführungsform hin- sichtlich der ersten Befestigungseinrichtung 2 und des Widerstandselements 3 zutreffen. Die zweite Befestigungsein¬ richtung 4 ist hier jedoch in das Widerstandselement 3 inte¬ griert, bzw. im direkten Anschluss an den Mittelsteg 35 aus¬ gebildet. Die zweite Befestigungseinrichtung 4 ist als eine wulstförmige Erweiterung an einem zweiten Ende des Widerstandselements 3 angegliedert. Der ohmsche Gesamtwiderstand der Batteriesensoreinheit 1 ist insgesamt aufgrund des kurzen Stromweges sehr gering. Gleiches gilt auch für die mechanische Hebelwirkung bei mechanischer Belastung, da die Batteriesen- soreinheit 1 von der ersten Befestigungseinrichtung 2 zur zweiten Befesti-gungseinrichtung 4 und damit der mechanische Hebel sehr kurz ausfällt. Beispielsweise bei Biegebelastung durch Krafteinwirkung am Schraubbolzen 41 entsteht somit nur ein kleines Biegemoment. FIG. 4 shows a second embodiment in which all the above-described features of the first embodiment with respect to the first fastening device 2 and the resistance element 3 apply. The second Befestigungsein ¬ device 4 is here, however, in the resistive element 3 inte ¬ grated or formed in direct connection to the central web 35 from ¬. The second fastening device 4 is attached as a bead-shaped extension to a second end of the resistance element 3. The ohmic total resistance of the battery sensor unit 1 is very low overall due to the short current path. The same applies to the mechanical leverage under mechanical stress, since the battery Soreinheit 1 of the first fastening device 2 to the second fastening-supply device 4 and thus the mechanical lever is very short. For example, at bending load by force on the bolt 41 thus only a small bending moment.
Eine dritte Ausführungsform ist in Fig. 5 gezeigt. Die Form des Widerstandselements 3 ist hier an einen näherungsweise drei- eckförmigen Kraftfluss, dargestellt durch das Kraft-Dreieck 37 (gestrichelt dargestellt) , angepasst. Die Stege 31, 32 verlaufen pfeilförmig gerade bzw. wie die Seiten eines Dreiecks und laufen in der Längsachse des Schraubbolzens 41 aufeinander zu. Der Mittelsteg 36 verläuft mittig zu den zwei Stegen 31, 32, ähnlich wie eine Symmetrieachse des Dreiecks 37. Der Querschnitt der Stege 31, 32 sowie des Mittelstegs sind hier unterschiedlich ausgebildet. Eine am Schraubbolzen 41 wirkende Kraft wird durch die Stege 31, 32 so übertragen, dass sie sich auf die ganze Breite der ersten Befestigungseinrichtung 2 verteilt. Weitere Merkmale dieser Ausführungsform sind mit bereits beschriebenen identisch und werden daher nicht wiederholt. A third embodiment is shown in FIG. The shape of the resistance element 3 is here adapted to an approximately triangular force flow, represented by the force triangle 37 (shown in dashed lines). The webs 31, 32 extend in an arrow shape straight or like the sides of a triangle and run in the longitudinal axis of the bolt 41 towards each other. The central web 36 extends centrally to the two webs 31, 32, similar to an axis of symmetry of the triangle 37. The cross section of the webs 31, 32 and the central web are formed differently here. A force acting on the bolt 41 force is transmitted through the webs 31, 32 so that it is distributed over the entire width of the first fastening device 2. Further features of this embodiment are identical to those already described and will therefore not be repeated.
Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren. All of the features explained and shown in connection with individual embodiments of the invention may be provided in different combinations in the article according to the invention in order to simultaneously realize their advantageous effects.
Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt. Bezugs zeichenliste The scope of the present invention is given by the claims and is not limited by the features illustrated in the specification or shown in the figures. Reference sign list
1 Batteriesensoreinheit 2 erste Befestigungseinrichtung1 battery sensor unit 2 first fastening device
21 Klemmschraube 21 clamping screw
22 Schenkel  22 thighs
3 Widerstandselement 3 resistance element
31, 32 Stege 31, 32 bars
31a, 32a Strompfade  31a, 32a current paths
33a, 33b, 34a, 34b Messpunkte  33a, 33b, 34a, 34b measuring points
35 Mittelsteg  35 middle bridge
36 Spalt  36 gap
37 Kraft-Dreieck 37 power triangle
38 erstes Anschlussstück  38 first connection piece
39 zweites Anschlussstück  39 second connector
4 zweite Befestigungseinrichtung4 second fastening device
41 Schraubbolzen 41 bolt
42 Massesteg  42 Massesteg
5 Gehäuse 5 housing
6 Unterstützungselement 6 support element
7 Parallelschaltung 7 parallel connection

Claims

Patentansprüche / Patent Claims Claims / Patent Claims
1. Batteriesensoreinheit (1) mit 1. Battery sensor unit (1) with
- einer an einen Pol einer Batterie anschließbaren ersten Befestigungseinrichtung (2), insbesondere einer Polklemme, a first fastening device (2) which can be connected to a pole of a battery, in particular a pole terminal,
- einem Widerstandselement (3) , insbesondere Mess-Shunt,a resistance element (3), in particular measuring shunt,
- einer an einen zweiten Pol anschließbaren zweiten Befestigungseinrichtung (4), insbesondere Fahrzeugmasseabgang oder Kabelabgang, a second fastening device (4) which can be connected to a second pole, in particular vehicle ground outlet or cable outlet,
wobei die erste Befestigungseinrichtung (2) elektrisch leitend mit dem Widerstandselement (3) und das Widerstandselement (3) elektrisch leitend mit der zweiten Befestigungseinrichtung (4) verbunden ist, wherein the first fastening device (2) is electrically conductively connected to the resistance element (3) and the resistance element (3) is electrically conductively connected to the second fastening device (4),
dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (3) mehrere parallele Strompfade (31a, 32a) bildet. characterized in that the resistance element (3) forms a plurality of parallel current paths (31a, 32a).
2. Batteriesensoreinheit (1) nach Anspruch 1, wobei 2. Battery sensor unit (1) according to claim 1, wherein
das Widerstandselement (3) mehrere Stege (31, 32) aufweist. the resistance element (3) has a plurality of webs (31, 32).
3. Batteriesensoreinheit (1) nach Anspruch 2, wobei die Stege (31, 32) derart ausgebildet sind, dass sie jeweils einen Strompfad (31a, 32a) bilden. 3. Battery sensor unit (1) according to claim 2, wherein the webs (31, 32) are formed such that they each form a current path (31 a, 32 a).
4. Batteriesensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei die Stege an die erste und zweite Befestigungseinrichtung4. Battery sensor unit (1) according to any one of claims 2 to 3, wherein the webs to the first and second fastening means
(2, 4) angegliedert sind. (2, 4) are affiliated.
5. Batteriesensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Stege (31, 32) derart ausgebildet sind, dass der ohmsche Widerstand des ersten Strompfades (31a) im We-sentlichen gleich dem ohmschen Widerstand des zweiten Strompfades (32a) ist. 5. Battery sensor unit (1) according to one of claims 2 to 4, wherein the webs (31, 32) are formed such that the ohmic resistance of the first current path (31 a) substantially equal to the ohmic resistance of the second current path (32 a) is.
6. Batteriesensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Stege (31, 32) symmetrisch angeordnet und/oder ausgebildet sind. 6. Battery sensor unit (1) according to any one of claims 2 to 5, wherein the webs (31, 32) are arranged symmetrically and / or formed.
7. Batteriesensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Stege (31, 32) bogenförmig ausgebildet sind. 7. Battery sensor unit (1) according to one of claims 2 to 6, wherein the webs (31, 32) are arcuate.
8. Batteriesensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Stege (31, 32) pfeilförmig und/oder wie die Seiten eines Dreiecks angeordnet sind. 8. Battery sensor unit (1) according to one of claims 2 to 7, wherein the webs (31, 32) arrow-shaped and / or as the sides of a triangle are arranged.
9. Batteriesensoreinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Widerstandselement (3) einen Mittel-steg (35) mit einem Spalt (36) umfasst. 9. battery sensor unit (1) according to any one of the preceding claims, wherein the resistance element (3) comprises a central web (35) with a gap (36).
10. Batteriesensoreinheit (1) nach Anspruch 9, wobei Mess-punkte (33a, 33b, 34a, 34b) zwischen den äußersten Stegen (31, 32), insbesondere auf beiden Seiten des Spalts (36) auf dem Mittelsteg (35) angeordnet sind. 10. Battery sensor unit (1) according to claim 9, wherein measuring points (33a, 33b, 34a, 34b) between the outermost webs (31, 32), in particular on both sides of the gap (36) on the central web (35) are arranged ,
11. Batteriesensoreinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Anschlussstück (4) in das Wider¬ standselement (3) integriert ausgebildet ist. 11. Battery sensor unit (1) according to one of the preceding claims, wherein the second connecting piece (4) in the counter ¬ stand element (3) is integrally formed.
12. Batteriesensoreinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Befestigungseinrichtung (2), das Widerstandselement (3) und die zweite Befestigungseinrichtung (4) weitestgehend aus dem gleichen Material bestehen. 12. Battery sensor unit (1) according to one of the preceding claims, wherein the first fastening means (2), the resistance element (3) and the second fastening means (4) consist largely of the same material.
13. Batteriesensoreinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Auswerteelektronik dazu ausgebildet ist, an Messpunkten (33a, 33b, 34a, 34b) des Widerstandselements (3) eine der Größen Spannung, Strom, Temperatur zu erfassen. 13. Battery sensor unit (1) according to one of the preceding claims, wherein an evaluation is designed to detect at measuring points (33a, 33b, 34a, 34b) of the resistance element (3) one of the variables voltage, current, temperature.
14. Batteriesensoreinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Widerstandselement ein Material umfasst, dessen ohmscher Widerstand nahezu temperaturunabhängig und über die Lebensdauer nahezu konstant ist. 14. Battery sensor unit (1) according to one of the preceding claims, wherein the resistance element comprises a material whose ohmic resistance is almost independent of temperature and almost constant over the life.
15. Batteriesensoreinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Stanzteile, insbesondere gebogene Stanzteile, und/oder Frästeile umfasst. 15. Battery sensor unit (1) according to one of the preceding claims, the stamped parts, in particular bent stampings, and / or milled parts.
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