ES2222263T3 - Dispositivo sensor de bateria. - Google Patents

Dispositivo sensor de bateria.

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ES2222263T3 ES00987376T ES00987376T ES2222263T3 ES 2222263 T3 ES2222263 T3 ES 2222263T3 ES 00987376 T ES00987376 T ES 00987376T ES 00987376 T ES00987376 T ES 00987376T ES 2222263 T3 ES2222263 T3 ES 2222263T3
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Abstract

Dispositivo sensor de batería con un dispositivo de fijación conectable directamente a un polo de una batería de vehículo automóvil, en donde el sensor de batería (3, 4) y el dispositivo de fijación están agrupados formando una unidad constructiva integrada, el dispositivo de fijación se conecta solamente a un única polo, el dispositivo de fijación presenta una pinza (1, 2) usual para cables de acometida de batería en el vehículo automóvil y la unidad constructiva está adaptada en forma y tamaño a cubetas de polos de batería usuales, caracterizado porque el sensor de batería (3, 4) consiste en un shunt de medida plano (3) y una unidad electrónica (4), porque el shunt de medida (3) está construido como un elemento de resistencia (11) con dos terminales de resistencia (10a, 10b) formados como soportes mecánicos, porque la unidad electrónica (4) está fijada a los terminales de resistencia (10a, 10b) y porque el elemento de resistencia (11) está integrado en la unidad electrónica (4) por mediode técnicas de construcción de circuitos.

Description

Dispositivo sensor de batería.
La invención concierne a un dispositivo sensor de batería según el preámbulo de la reivindicación 1.
Un dispositivo sensor de batería de esta clase es conocido por el documento DE 35 32 044 A1.
Un dispositivo sensor de batería es conocido también, por ejemplo, por el documento US 5,939,861. En este dispositivo conocido el sensor de batería está dispuesto en una cavidad de la tapa de la batería prevista a propósito para éste y ha de ser fijado a ambos polos de la batería.
Para la vigilancia, control y regulación de una red a bordo de un vehículo automóvil, tal como distribución de energía, control de energía y especialmente balance de carga de las baterías, se conocen diversos dispositivos y procedimientos. Según el caso de aplicación, son necesarias usualmente al menos las magnitudes de medida consistentes en corriente de la batería, tensión de la batería y temperatura de la batería. Para captar la corriente de la batería se emplean usualmente sensores en la línea de conexión a la batería. La tensión de la batería y la temperatura de la batería se miden generalmente por medio de sensores separados directamente en los polos de la batería o a distancia de éstos. Por tanto, según el estado de la técnica, se emplean usualmente tres dispositivos completamente independientes para los cuales tiene que crearse un espacio de montaje por separado en cada vehículo y cuyas informaciones tienen que retransmitirse generalmente a aparatos de mando de rango superior para su elaboración posterior.
Se conoce por el documento WO 99/54744 A1 una pinza de medida de batería con un manguito de fijación mediante el cual dicha pinza está unida sólidamente de manera térmica y eléctricamente conductora con el polo de conexión positivo de una batería. Contiene en su interior unos sensores y unos medios para procesar las señales generadas por los sensores. Para el suministro de energía a los sensores y a los medios de procesamiento, la pinza de medida de la batería está unida también con el polo de conexión negativo de la batería a través de un cable de batería.
La invención se ocupa del problema de crear un sensor de batería más compacto.
Este problema se resuelve con las características de la reivindicación 1. Perfeccionamientos ventajosos de la invención son los objetos de las reivindicaciones subordinadas.
Mediante la invención se crea un sensor de batería integrado que puede ser incorporado en cada vehículo con sólo poco coste adicional, junto con solamente un reducido espacio de montaje necesario. Además, mediante la forma de construcción compacta y la integración de varios componentes necesarios se reduce la probabilidad de fallos.
En el dibujo se ha representado un ejemplo de ejecución de la invención. Muestran:
La Figura 1a, la vista en planta de una primera construcción posible de la unidad constructiva integrada según la invención constituida por un sensor de batería y un dispositivo de fijación, en representación bidimensional,
la Figura 1b, la sección B-B a través de la Figura 1a,
la Figura 2, la primera construcción posible de la unidad constructiva integrada según la invención constituida por un sensor de batería y un dispositivo de fijación, en representación tridimensional,
la Figura 3, una representación esquemática más exacta del sensor de batería constituido por el shunt de medida y la unidad electrónica,
la Figura 4, una representación esquemática más exacta de la unidad electrónica,
la Figura 5a, esquemáticamente, una segunda construcción posible de la unidad constructiva integrada según la invención constituida por un sensor de batería y un dispositivo de fijación, en representación bidimensional,
la Figura 5b, una construcción ligeramente modificada con respecto a la Figura 5a,
las Figuras 6a y 6b, otras posibilidades de fijación de la unidad electrónica sobre el shunt de medida,
la Figura 7a, una primera ejecución del shunt de medida y
la Figura 7b, una segunda ejecución del shunt de medida.
En la Figura 1a se representa el dispositivo de fijación del sensor de medida como una pinza de latón de batería preferiblemente usual constituido por un cuerpo de pinza 1 y un tornillo de apriete 2. El sensor de batería 3, 4 está constituido sustancialmente por un shunt de medida 3 y una unidad electrónica 4. En la Figura 1a se pueden ver únicamente los dos terminales de resistencia (10a, 10b; véase también la Figura 2) del shunt de medida 3 configurados como soportes mecánicos y un revestimiento inyectado de plástico de la unidad electrónica 4. El sensor de batería 3, 4 y el dispositivo de fijación 1, 2 están agrupados según la invención formando una unidad constructiva integrada. El dispositivo de fijación 1, 2 tiene que conectarse a un único polo de una batería, por ejemplo al polo negativo. La unidad constructiva, constituida por el dispositivo de fijación 1, 2 y el sensor de batería 3, 4, está adaptada en forma y tamaño a la cubeta de polos de batería conocida (no representada aquí intencionadamente) y especificada según la norma DIN polaca 72311 (pieza 15).
El primer terminal de resistencia 10a representado arriba en la Figura 1a está fijado en forma conductora al cuerpo de pinza 1 y el segundo terminal de resistencia 10b representado abajo en la Figura 1a está fijado de forma aislante a dicho cuerpo de pinza a través de una pieza aislante 6. En el segundo terminal de resistencia 10b puede conectarse el terminal de un cable de acometida usual, por ejemplo por medio de un tornillo 5 y una tuerca 7 empotrada en la pieza aislante 6 (véase la Figura 1b). En el presente ejemplo de ejecución, en el que el borne 1, 2 deberá conectarse al polo negativo de la batería, el cable de acometida (no representado aquí) une el terminal de resistencia 10b del lado de salida del shunt de medida 3 con la masa del vehículo automóvil.
En la Figura 2 se ha representado en forma tridimensional, para ilustrar la invención la unidad constructiva representada en las Figuras 1a y 1b. Los mismos componentes están provistos de iguales símbolos de referencia.
En la Figura 3 se representan sustancialmente los detalles del shunt de medida 3, disposiciones posibles del sensor de temperatura 13, 13a ó 13b y una posible unión de estos componentes con la unidad electrónica 4. El shunt de medida 3 consiste en un elemento de resistencia 11 y dos terminales de resistencia planos 10a y 10b. Los terminales de resistencia 10a y 10b son preferiblemente superficies de cobre de construcción estable. El material del elemento de resistencia 11 es preferiblemente manganina, ceranina o isaohmio. El cobre y manganina/ceranina/isaohmio presentan aproximadamente el mismo coeficiente de dilatación por temperatura que el material de pletina usual FR4 (material mixto con resina epoxídica como componente principal). Este material de pletina se emplea preferiblemente también para la pletina de soporte 12 de la unidad electrónica 4, que se representa en la Figura 3 sin revestimiento inyectado de plástico. Por tanto, la pletina de soporte 12 de la unidad electrónica 4 según la Figura 3 puede fijarse análogamente a la técnica SMD mediante simples sitios de soldadura 14 en los terminales de resistencia 10a y 10b. Como alternativa, la pletina de soporte 12 puede fijarse también al shunt de medida 3 en forma conductora a través de cortas líneas sensoras de los terminales de resistencia 10a y 10b dobladas en 90º hacia arriba. Los sitios de soldadura 14 o los terminales de las líneas sensoras están dispuestos lo más cerca posible del elemento de resistencia 11. El elemento de resistencia 11 se integra en la unidad electrónica 4 a través de los sitios de soldadura 14 de conformidad con las técnicas de construcción de circuitos.
La unidad electrónica 4 o la pletina de soporte 12 está unida en la Figura 3 con un sensor de temperatura 13 para medir la temperatura de la batería. Disposiciones alternativas del sensor de temperatura están representadas en líneas de trazos con los símbolos de referencia 13a y 13b. El sensor de temperatura 13 está dispuesto directamente en el cuerpo de pinza 1 en forma térmicamente conductora, por ejemplo por medio de un pegamento conductor del calor. Esta disposición hace posible una medición muy exacta de la temperatura, pero es algo más complicada que la disposición de los sensores de temperatura 13a y 13b, que están montados en el terminal de resistencia 10b en forma conductora del calor. El sensor de temperatura 13a está fijado en forma simplificada con la pletina de soporte 12 a través de alambres de conexión. El sensor de temperatura 13b está unido con la pletina de soporte 12, por ejemplo a través de sitios de soldadura, para impedir los alambres de conexión. Sin embargo, para el sensor de temperatura 13b es eventualmente necesaria una escotadura en la pletina de soporte 12.
La unidad electrónica 4 o la pletina de soporte 12 presenta un enchufe macho 16, por ejemplo bipolar. En la patilla 18 del enchufe macho 16 se puede conectar un cable de alimentación al otro polo de la batería, aquí al polo positivo. En la patilla 17 del enchufe macho 16 se puede conectar, por ejemplo, una línea de comunicación bidireccional para otros aparatos electrónicos del vehículo automóvil. Como alternativa, la línea de comunicación puede necesitar también dos patillas (por ejemplo, en caso de que se emplee un bus CAN). Sin embargo, en una tercera alternativa se puede realizar también la comunicación mediante transmisión por radio. En lugar de una unión a través de un enchufe macho 16, se puede prever también, por motivos de ahorro de espacio, una unión directa de las líneas de conexión con la pletina (por ejemplo, por soldadura de aporte, pegado o soldadura autógena). (No se han representado aquí las alternativas.)
Por último, en la Figura 3 y en la Figura 4 se muestra una primera toma de tensión 15 para la medición de la tensión U_{bat} de la batería, la cual está unida en forma eléctricamente conductora con el terminal de resistencia 10a del lado de un polo de la batería (por ejemplo, para el polo negativo). La segunda toma de tensión para medir la tensión U_{bat} de la batería está formada por la patilla 18 (por ejemplo, para el polo positivo de la batería).
En la Figura 4 se representan más detalles de la pletina de soporte 12 o de la unidad electrónica 4. La pletina de soporte 12 o la unidad electrónica 4 presenta una unidad de medida, evaluación y mando 20. La unidad 20 capta la tensión U_{bat} de la batería, la tensión U entre los dos sitios de soldadura 14 y la temperatura de la batería. A partir de la tensión U puede calcularse la intensidad de corriente (I) de la batería. A este fin, se ha almacenado en la unidad 20, por ejemplo, el valor óhmico (R) del elemento de resistencia 11. La unidad 20 presenta preferiblemente un microprocesador y una memoria. La unidad 20 puede contener también amplificadores y conversores A/D usuales para el tratamiento preliminar de las mediciones. La unidad 20 puede calcular otras magnitudes indicadoras de cualquier tipo de la batería, tales como, por ejemplo, el estado de carga o el estado de envejecimiento. Asimismo, la unidad 20 puede a su vez no sólo transmitir informaciones a través de la línea de comunicación, sino también recibir otras informaciones de otros aparatos de mando y procesar éstas adicionalmente con las magnitudes de la batería. La línea de comunicación y la línea de alimentación al enchufe macho 16 se han representado agrupadas como un mazo de cables 21.
Dependiendo de las informaciones que se presenten a la unidad 20, ésta puede activar un interruptor de potencia 19 que puede cerrar o abrir una interrupción presente en el terminal de resistencia 10b. Por ejemplo, en casos de emergencia, se puede desconectar la alimentación de la batería al vehículo automóvil. Como alternativa, se puede integrar para ello también el interruptor de potencia 19 en uno de los dos cables de acometida al polo positivo o al polo negativo de la batería, y dicho interruptor puede ser activado por la unidad 20.
En la Figura 5a se representa de forma complementaria, tan sólo esquemáticamente, una segunda construcción posible de la unidad constructiva integrada según la invención constituida por un sensor de batería y un dispositivo de fijación. Se indica aquí con la línea de puntos y trazos el taladro para el tornillo de apriete 2. Esta construcción se diferencia de la primera construcción solamente en que el sensor de batería 3, 4 ha sido asentado localmente con más fuerza por el tornillo de apriete 2 y, por tanto, está desacoplado de posibles tensiones de deformación durante una fijación del cuerpo de apriete 1.
La Figura 5b muestra una construcción muy semejante a la de la Figura 5a, pero en la que está previsto un estrechamiento entre el cuerpo de apriete 1 y el shunt de medida 3 para evitar tensiones en el material del cuerpo de apriete 1.
En las Figuras 6a a 7b se han representado otras posibilidades de ejecución del shunt de medida 3 constituido por el elemento de resistencia 11 y los dos terminales de resistencia 10a, 10b, así como de la fijación de la unidad electrónica 4 o su pletina de soporte 12. Los terminales de resistencia 10a y 10b son preferiblemente superficies de cobre de construcción plana (como ocurre también en la Figura 3). El material del elemento de resistencia 11, preferiblemente manganina o ceranina, está dispuesto, al igual que ocurre también en la Figura 3, entre los elementos de resistencia 10a y 10b.
En las Figuras 6a a 7b la pletina de soporte 12 de la unidad electrónica 4 está fijada a los terminales de resistencia 10a y 10b a través de sitios de soldadura 14 (también análogamente a la técnica SMD). En la Figura 6a (y en la Figura 7a, vista lateral de la Figura 6a) los sitios de soldadura 14 forman una línea trazada a lo largo del canto de la pletina de soporte 12. A este fin, están previstas preferiblemente en los cantos de las pletinas de soporte unas pistas conductoras abiertas al menos en parte para los sitios de soldadura. Las líneas de soldadura 14 pueden estar también interrumpidas o pueden componerse igualmente de puntos distanciados. La ejecución según la Figura 6a (o la Figura 7a) presupone que la anchura de la pletina de soporte 12 no sea mucho mayor que la anchura del elemento de resistencia 11, ya que la soldadura ha de preverse lo más cerca posible del elemento de resistencia 11. Preferiblemente, la construcción del shunt de medida es aquí tal según la Figura 7a que resulte una cavidad entre el elemento de resistencia 11 y la pletina de soporte 12. Por tanto, el espesor del elemento de resistencia 11 es menor que el de los terminales de resistencia 10a y 10b. Mediante esta cavidad es posible equipar la pletina de soporte 12 por ambos lados en caso de que sea necesario.
Como alternativa, según la Figura 6b (y la Figura 7b, alzado lateral de la Figura 6b) la pletina de soporte 12 puede estar unida también por sitios de soldadura 14 en el lado inferior de dicha pletina 12 con los terminales de resistencia 10a y 10b en una posición lo más próxima posible al elemento de resistencia 11 (análogamente a la Figura 3). A diferencia de la Figura 3, se prevé aquí para la estabilización mecánica (como en la Figura 6a) una línea de soldadura continua (Figura 6b a la izquierda) o una línea de soldadura interrumpida (Figura 6b a la derecha). El elemento de resistencia 11 se sigue integrando también en la unidad electrónica 4 a través de los sitios de soldadura 14 con arreglo a técnicas de construcción de circuitos. La ejecución según la Figura 6b puede combinarse con la construcción del shunt de medida según la Figura 7a o la Figura 7b. Cuando no es necesario equipar el lado inferior de la pletina de soporte 12, es posible una construcción según la Figura 7b, en la que no está prevista ninguna cavidad entre el elemento de resistencia 11 y la pletina de soporte 12. En una ejecución según la Figura 6b y la Figura 7b la anchura de la pletina de soporte 12 puede ser también mayor que la anchura del elemento de resistencia 11.
En cualquier ejecución pueden preverse también, en lugar de sitios de soldadura (14), sitios de pegadura (14), por ejemplo por medio de un pegamento conductor de la electricidad y del calor.
Por consiguiente, en principio, la unidad electrónica 4 o la pletina de soporte 12 de la unidad electrónica 4 es fijada según la invención a los terminales de resistencia planos 10a y 10b por medio de un material eléctricamente conductor 14 (por ejemplo, soldadura o pegamento). Los sitios de soldadura o de pegadura 14 sirven así tanto para la integración eléctrica o con técnicas de construcción de circuitos del shunt de medida o del elemento de resistencia 11 en la unidad electrónica 4 como para la fijación mecánica de la unidad electrónica 4 o su pletina de soporte 12 al shunt de medida o a sus terminales de resistencia 10a y 10b.

Claims (8)

1. Dispositivo sensor de batería con un dispositivo de fijación conectable directamente a un polo de una batería de vehículo automóvil, en donde el sensor de batería (3, 4) y el dispositivo de fijación están agrupados formando una unidad constructiva integrada, el dispositivo de fijación se conecta solamente a un única polo, el dispositivo de fijación presenta una pinza (1, 2) usual para cables de acometida de batería en el vehículo automóvil y la unidad constructiva está adaptada en forma y tamaño a cubetas de polos de batería usuales, caracterizado porque el sensor de batería (3, 4) consiste en un shunt de medida plano (3) y una unidad electrónica (4), porque el shunt de medida (3) está construido como un elemento de resistencia (11) con dos terminales de resistencia (10a, 10b) formados como soportes mecánicos, porque la unidad electrónica (4) está fijada a los terminales de resistencia (10a, 10b) y porque el elemento de resistencia (11) está integrado en la unidad electrónica (4) por medio de técnicas de construcción de circuitos.
2. Dispositivo sensor de batería según la reivindicación 1, caracterizado porque el sensor de batería (3, 4) consiste en un shunt de medida plano (3) y una unidad electrónica (4), porque el shunt de medida (3) está construido como un elemento de resistencia (11) con dos terminales de resistencia (10a, 10b) formados como soportes mecánicos, y porque la unidad electrónica (4) o la pletina de soporte (12) de la unidad electrónica (4) está fijada a los terminales de resistencia planos (10a, 10b) por medio de un material eléctricamente conductor (14).
3. Dispositivo sensor de batería según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el sensor de batería (3, 4) está fijado al cuerpo de pinza (1) en forma conductora a través de un primer terminal de resistencia (10a) y en forma aislante a través del segundo terminal de resistencia (10b), y porque en el segundo terminal de resistencia (10b) puede conectarse el cable de acometida para la alimentación del vehículo automóvil asociado a un polo de la batería.
4. Dispositivo sensor de batería según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la unidad electrónica (4) está unida con un sensor de temperatura (13; 13a; 13b) que está dispuesto de forma conductora del calor en un terminal de resistencia (10a, 10b) o bien directamente en el cuerpo de pinza (1).
5. Dispositivo sensor de batería según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la unidad electrónica (4) presenta un enchufe macho (16) al que puede conectarse al menos un cable de alimentación para el otro polo de la batería.
6. Dispositivo sensor de batería según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la unidad electrónica (4) presenta un enchufe macho (16) al que puede conectarse al menos una línea de comunicación para otros aparatos electrónicos del vehículo automóvil.
7. Dispositivo sensor de batería según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la unidad electrónica (4) presenta una unidad de medida, evaluación y/o mando (20) que calcula la tensión (U_{bat}) de la batería, la intensidad de corriente de la batería, la temperatura de la batería y/u otras magnitudes indicadoras de la batería.
8. Dispositivo sensor de batería según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque un terminal de resistencia (10b) presenta una interrupción que puede ser cerrada por medio de un interruptor de potencia (19), y porque el interruptor de potencia (19) puede ser activado por la unidad de medida, evaluación y/o mando (20).
ES00987376T 1999-12-18 2000-12-09 Dispositivo sensor de bateria. Expired - Lifetime ES2222263T3 (es)

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DE19961311A DE19961311A1 (de) 1999-12-18 1999-12-18 Batteriesensorvorrichtung
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