ES2428161T3 - Elemento de sensor de batería de automóvil recubierto así como procedimiento para fabricar un elemento de sensor de batería de automóvil - Google Patents
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Abstract
Elemento de sensor de batería de automóvil con - un elemento (2) de resistencia, y - al menos dos contactos (16) eléctricos dispuestos sobre el elemento (2) de resistencia, separadosespacialmente entre sí, caracterizado porque - el elemento (2) de resistencia junto con los contactos (16) eléctricos está recubierto con un recubrimiento(8) metálico, de tal modo - que la tensión termoeléctrica entre los contactos (16) eléctricos y el elemento (2) de resistencia estácortocircuitada a través del recubrimiento (8).
Description
Elemento de sensor de batería de automóvil recubierto así como procedimiento para fabricar un elemento de sensor de batería de automóvil
Sector de la técnica
La solicitud se refiere a un elemento de sensor de batería de automóvil con un elemento de resistencia y al menos dos contactos dispuestos sobre el elemento de resistencia, separados espacialmente entre sí. La solicitud se refiere además a un procedimiento para fabricar un elemento de sensor de batería de automóvil de este tipo.
Objeto de la técnica
En los automóviles actuales el número de consumidores eléctricos crece constantemente. Además de las funciones de motor esenciales, que se abastecen eléctricamente, tal como por ejemplo la del motor de arranque, en los vehículos se encuentran un gran número de consumidores de confort, tales como por ejemplo climatizador, navegador, ordenador de a bordo, sistema electrónico de entretenimiento y similares. El gran número de los consumidores de confort lleva a una carga aumentada de la batería de automóvil. Incluso en reposo del automóvil se demanda energía de la batería. Esto lleva a que la batería ya no se use sólo para las tareas originales del abastecimiento del motor de arranque con corriente de arranque, sino que abastezca con energía a todo el sistema electrónico en el vehículo. Mediante la descarga de la batería en reposo puede suceder que en el caso de arranque no haya disponible corriente de arranque suficiente, lo que debe impedirse.
Por los motivos mencionados anteriormente es necesario poder determinar con seguridad el estado de una batería. Para ello en el pasado se han propuesto un gran número de sensores de batería de automóvil. Preferiblemente estos sensores de batería de automóvil están dispuestos directamente en los bornes de medición de batería.
Así se conoce por ejemplo por los documentos EP 0 990 167, DE 10 2004 007 851 un borne de medición de batería que a través de una resistencia (en derivación) mide, además de la corriente en el conductor de energía de la batería, también la tensión y/o la temperatura y por ejemplo mediante estos valores evalúa el estado de la batería. Para evaluar el estado de batería es necesario poder medir exactamente la tensión que cae en la derivación. La evaluación depende mucho de la calidad de la toma de tensión en la derivación. Por tanto para una medición exacta es importante cómo están dispuestos en la derivación los sensores de medición y las tomas de tensión.
En los elementos de resistencia conocidos hoy en día es necesario disponer una pieza de resistencia entre dos piezas de conexión. Así hoy en día por ejemplo se usa una aleación de CuMnl2Ni (manganina) como pieza de resistencia. La manganina se dispone entre dos piezas de conexión de metal no férreo, por ejemplo cobre. En la fabricación se sueldan por ejemplo las piezas de conexión formadas como partes planas con la pieza de resistencia formada como parte plana por medio de soldadura por haz de electrones. A este respecto la parte plana de manganina puede ser más delgada que las partes planas de las piezas de conexión, de modo que la pieza de resistencia configure una depresión de la superficie del elemento de resistencia. Sobre las piezas de conexión formadas por cobre se disponen consolas de conexión que igualmente son de cobre. Con las consolas de conexión se suelda por soldadura blanda un circuito integrado, con el que al menos pueden evaluarse las magnitudes físicas corriente, tensión y/o temperatura de la pieza de resistencia.
Sin embargo, en los documentos DE 10 2005 019 569, DE 10 2004 049 153, se ha reconocido que en la transición entre cobre y manganina se origina una tensión termoeléctrica. Esta tensión termoeléctrica lleva a influencias del resultado de medición del sistema electrónico de medición. De la tensión termoeléctrica es responsable, por ejemplo, el efecto Seebeck. Así se origina una corriente dentro de un conductor, cuando fluye calor. Para el caso de que las consolas de conexión estén dispuestas directamente sobre la manganina, se produce una tensión termoeléctrica que influye con variación de temperatura sobre el resultado de medición. La tensión termoeléctrica se conoce también como fuerza termoeléctrica y la causa un flujo de electrones dependiente de la temperatura. La tensión termoeléctrica puede determinarse a través de:
donde U: tensión, K: valor K del material, T1; T2: temperatura de los materiales en el punto de unión. El cobre tiene un valor K de 0,7 mV/100 K.
Objeto de la invención
De las desventajas mostradas anteriormente se desprende el problema de poner a disposición un elemento de resistencia para un sensor de batería de automóvil que sea esencialmente invariable frente a la temperatura.
El problema derivado y señalado anteriormente del estado de la técnica se soluciona mediante las características de la reivindicación 1. El elemento de resistencia está recubierto junto con los contactos eléctricos con un recubrimiento metálico.
5 Se ha observado que mediante un recubrimiento metálico sin costuras del elemento de resistencia junto con los contactos eléctricos puede reducirse, preferiblemente eliminarse, la influencia de la tensión termoeléctrica entre el elemento de resistencia y los contactos eléctricos sobre el resultado de medición.
Si entre los contactos eléctricos y el elemento de resistencia existe una tensión termoeléctrica, ésta puede
10 cortocircuitarse mediante el recubrimiento. Los contactos eléctricos pueden estar aplicados por ejemplo directamente sobre la derivación, con lo que se origina una tensión termoeléctrica dependiente de la temperatura entre la derivación y los contactos. Para compensar esta tensión de transición se prevé el recubrimiento metálico. El recubrimiento metálico puede cortocircuitar eléctricamente la tensión termoeléctrica y por tanto compensar su influencia sobre el resultado de medición. La toma eléctrica del sensor se produce a través de los contactos. En la
15 toma eléctrica la tensión termoeléctrica entre la resistencia y los contactos eléctricos está esencialmente compensada.
El recubrimiento metálico representa en el esquema equivalente eléctrico una resistencia dispuesta en paralelo a los sensores de medición, que se encuentra en paralelo a la resistencia de medición. La influencia de la resistencia del
20 recubrimiento metálico se encuentra por ejemplo en el intervalo de entre el 1 y el 3% de la resistencia total de la resistencia de medición.
Se ha mostrado que un recubrimiento de estaño (SN) presenta las propiedades necesarias. Mediante el recubrimiento metálico se consigue además una protección superficial de los contactos y del elemento de
25 resistencia. Se conoce que los contactos eléctricos pueden oxidarse y por tanto en la toma a través de los contactos eléctricos aparece una resistencia de paso aumentada. Mediante el uso del recubrimiento de estaño puede reducirse una oxidación de los contactos eléctricos.
La tensión termoeléctrica entre los contactos eléctricos y el elemento de resistencia o entre las piezas de conexión y
30 la pieza de resistencia del elemento de resistencia puede encontrarse entre 0,1
VK
VK
μμ
. Éste es el caso por ejemplo en el uso de manganina como pieza de resistencia del y 10 , preferiblemente
VK
μμ
elemento de resistencia y de cobre como contacto eléctrico o pieza de conexión.
VK
Se prefiere un espesor de capa del recubrimiento de desde 1 μm hasta 10 μm, preferiblemente de 5 μm a 8 μm. Un
35 recubrimiento de este tipo, en el caso de una separación entre los contactos eléctricos de aproximadamente 10 mm, lleva a una resistencia del recubrimiento entre los contactos eléctricos de aproximadamente 8000 μΩ. Para el caso de que la resistencia de la pieza de resistencia, por ejemplo de la derivación, sea de 110 μΩ, del montaje en paralelo de estas dos resistencias se obtiene una resistencia total de 108,6 μΩ.
40 Para poder reducir influencias de temperatura sobre el resultado de medición se propone que la resistencia dependiente de la temperatura del recubrimiento esté esencialmente compensada mediante la resistencia dependiente de la temperatura del elemento de resistencia. En caso de usar estaño puede falsearse el resultado de medición por ejemplo por la modificación dependiente de la temperatura de la resistencia (coeficiente de temperatura) del recubrimiento. Sin embargo esto es desventajoso en el caso de una resistencia de medición de
45 precisión. Por tanto la modificación dependiente de la temperatura de la resistencia del recubrimiento puede contrarrestarse mediante una elección adecuada del elemento de resistencia. Por ejemplo, el elemento de resistencia puede elegirse de tal modo que la resistencia total del montaje en paralelo entre el recubrimiento y el elemento de resistencia sea esencialmente dependiente de la temperatura.
50 Por ejemplo, el coeficiente de temperatura α20 del recubrimiento puede encontrarse en el intervalo de desde 1·10-3 hasta 9·10-3l/K, preferiblemente 6·10-3 l/K. El coeficiente de temperatura α20 del elemento de resistencia puede ser por ejemplo inverso a éste. El coeficiente de temperatura α20 del elemento de resistencia también puede encontrarse en 10·10-6 l/K.
55 Los contactos eléctricos pueden estar dispuestos directamente sobre una pieza de resistencia del elemento de resistencia que está formada por ejemplo por manganina. En el caso de modificaciones de temperatura, las resistencias se modifican de manera correspondiente en función del coeficiente de temperatura:
entre 0,4
y 0,8 10
donde R: resistencia, T: temperatura, T0: temperatura inicial, preferiblemente 20ºC, αT0: coeficiente de temperatura a la temperatura inicial.
Según un ejemplo de realización ventajoso, los contactos eléctricos están formados por un metal no férreo, por ejemplo cobre. Los contactos de cobre posibilitan un buen contacto con sensores de medición para medir la corriente de batería y/o la temperatura.
Según un ejemplo de realización ventajoso, el elemento de resistencia puede estar formado por dos partes planas unidas entre sí por unión de material. Por ejemplo, una pieza de resistencia puede estar formada por manganina y una pieza de conexión estar formada por cobre.
Según un ejemplo de realización ventajoso, la primera parte plana es una pieza de resistencia formada como resistencia de medición y una segunda parte plana es una pieza de conexión formada por metal no férreo.
Mediante la aplicación de los contactos de manera extendida sobre la superficie del elemento de resistencia, los contactos sirven directamente como separadores para un circuito integrado, de modo que puede evitarse un contacto entre el circuito integrado y el elemento de resistencia fuera de los contactos. Dado que el elemento de resistencia está formado como parte plana, los contactos pueden estar dispuestos de manera extendida a lo largo de la superficie del elemento de resistencia.
Se prefiere el uso de los materiales NiCu30Fe, CuMnl2Ni, CuNi30Mn, NiFe30, CuNi23Mn, CuMn7Sn, CuNi15, CuNi10, CuMn3, CuNi6, Ni99,6, Ni99,4Fe, Ni99,98, CuNi2, CuNi1, E-Cu57 o W. Estas aleaciones o materiales son adecuados de manera especial como elemento de resistencia, ya que permiten una determinación exacta de la tensión y de la corriente.
Para poder medir directamente la temperatura de la batería se propone que el elemento de resistencia esté unido por unión de material con un borne de polo de batería. En este caso el borne de polo de batería puede conectarse directamente a un polo de batería y la temperatura del polo de batería se transmite al elemento de resistencia.
Para poder abastecer a los consumidores eléctricos del automóvil con la corriente de batería se propone que el elemento de resistencia esté unido por unión de material con un conductor de energía que conduce a los consumidores.
Según un ejemplo de realización ventajoso, se propone que los contactos estén formados por conductores eléctricos planos o redondos dispuestos de manera extendida sobre la superficie del elemento de resistencia. Por ejemplo es posible disponer un hilo redondo a lo largo de la superficie de la parte plana y unirlo eléctricamente con el elemento de resistencia. Si los contactos se encuentran a una separación definida entre sí, entonces es posible determinar el flujo de corriente en el elemento de resistencia a través de la tensión medida entre los contactos. Mediante una superficie de apoyo grande entre los contactos y el elemento de resistencia es posible garantizar una detección de temperatura exacta en un circuito integrado unido con los contactos. También es posible que se pongan en contacto perfiles planos como conductores con el elemento de resistencia para formar los contactos.
También se propone que los contactos estén dispuestos sobre la superficie del elemento de resistencia de manera esencialmente ortogonal a la dirección de propagación de corriente en el elemento de resistencia. La disposición extendida de los contactos sobre el elemento de resistencia puede producirse esencialmente a lo largo de una línea. Una disposición extendida de los contactos sobre el elemento de resistencia, a diferencia de una disposición puntual, ofrece además de una resistencia de paso reducida y una buena conductividad térmica también una función de apoyo para un circuito integrado aplicado sobre los contactos.
Para establecer un buen contacto eléctrico entre el elemento de resistencia y el contacto, se propone que los contactos estén unidos por unión de material con el elemento de resistencia.
Una unión por unión de material de este tipo puede establecerse por ejemplo por medio de soldadura ultrasónica. En la soldadura ultrasónica se evita que se proyecten salpicaduras de material sobre el elemento de resistencia y por tanto que eventualmente se falseen los resultados de medición. Se consigue un buen contacto eléctrico y una capacidad de carga mecánica elevada de los contactos para un circuito integrado porque los contactos están unidos esencialmente de manera extendida a lo largo de su dirección de propagación con el elemento de resistencia.
No es necesario que los contactos colocados de manera extendida sobre la parte plana a lo largo de toda la superficie de apoyo se pongan en contacto eléctrico con el elemento de resistencia. También es posible que los contactos se unan por unión de material con el elemento de resistencia únicamente de manera puntual.
Se garantiza una superficie de apoyo lo más grande posible entre los contactos y los elementos de resistencia porque los contactos están dispuestos sobre la superficie ancha del elemento de resistencia formado como parte plana.
Se garantiza un contacto especialmente sencillo de un circuito integrado con los contactos porque los contactos están curvados en sus dos extremos de tal modo que clavijas de contacto sobresalen de manera esencialmente ortogonal del plano de superficie del elemento de resistencia. Por ejemplo, durante la fabricación es posible dejar que los contactos sobresalgan más allá de los bordes del elemento de resistencia. Así es posible por ejemplo cortar 5 los contactos, que por ejemplo están formados como hilos, de tal modo que su longitud sea ligeramente más grande que la anchura del elemento de resistencia. Los extremos de los hilos sobresalen tras la unión por unión de material con el elemento de resistencia más allá de los bordes del elemento de resistencia. En una etapa de producción adicional puede comprimirse el elemento de resistencia unido con los contactos por ejemplo en una matriz de conformación, que empuja las partes de los contactos que sobresalen más allá de los bordes fuera del plano de la
10 superficie del elemento de resistencia. Las clavijas de contacto así formadas sobresalen hacia fuera del plano del elemento de resistencia y son adecuadas de manera especial para un contacto eléctrico con un circuito integrado.
Los contactos sirven para la puesta en contacto con un circuito integrado, de modo que con ayuda del circuito integrado puede evaluarse al menos la tensión eléctrica entre los contactos.
15 Mediante la aplicación extendida de los contactos sobre el elemento de resistencia los contactos forman un separador natural. Los contactos protegen un circuito integrado aplicado sobre las clavijas de contacto frente a un contacto mecánico con el elemento de resistencia. En la zona de los contactos el circuito integrado puede estar formado de tal modo que el lado dirigido hacia los contactos esté libre de puntos de soldadura blanda, de modo que
20 únicamente la pletina del circuito integrado se apoya sobre los contactos y por tanto se evita un contacto eléctrico con elementos del circuito integrado.
Los contactos eléctricos tienen preferiblemente una separación de desde 1 hasta 50 mm, preferiblemente de 510 mm. De esta manera puede determinarse bien la corriente de batería.
25 También es posible que el elemento de resistencia esté formado por al menos dos piezas de conexión eléctricas y una pieza de resistencia. Las piezas de conexión eléctricas pueden estar formadas por ejemplo por un metal no férreo, por ejemplo cobre o aluminio o aleación de los mismos. Al disponer las piezas de conexión eventualmente es más fácil poner a disposición una transición eléctrica con el conductor de energía de la red de a bordo, ya que con
30 ayuda de las piezas de conexión puede crearse un terminal de cable u otro alojamiento para el conductor de energía.
Según un ejemplo de realización ventajoso, los contactos pueden estar dispuestos o bien en la zona de la pieza de resistencia en sí, sobre las transiciones entre la pieza de resistencia y las piezas de conexión o sobre las piezas de 35 conexión.
Se garantiza una fabricación favorable del elemento de resistencia porque el elemento de resistencia está formado por partes planas troqueladas o cortadas de barras. Si los elementos de resistencia se fabrican a partir de productos en barra, entonces se omite un templado (relajación) ya que de lo contrario, si el material de los elementos de
40 resistencia se desenrollase de una bobina, se originarían tensiones en el elemento de resistencia.
Para el caso de que el material de los elementos de resistencia se procese de una bobina, según un ejemplo de realización ventajoso, se propone que el elemento de resistencia esté formado por una parte plana en primer lugar desenrollada de una bobina, después troquelada o cortada y finalmente templada.
45 Un objeto adicional de la solicitud es un procedimiento para fabricar un elemento de sensor de batería de automóvil de este tipo según la reivindicación 12.
El procedimiento presenta las etapas de disponer dos contactos eléctricos separados espacialmente entre sí sobre
50 un elemento de resistencia. Además, los contactos eléctricos se unen eléctricamente con el elemento de resistencia. Finalmente, los contactos eléctricos se recubren con metal junto con el elemento de resistencia. El recubrimiento metálico puede ser por ejemplo de estaño.
Descripción de las figuras
55 A continuación se explica en más detalle el objeto de la solicitud mediante un dibujo que muestra ejemplos de realización. En el dibujo muestran:
la figura 1a, una vista de un elemento de resistencia convencional; 60 la figura 1b, una vista en corte de un elemento de resistencia convencional;
la figura 2, una vista en corte de un elemento de resistencia según la solicitud;
65 la figura 3, una vista desde arriba de un elemento de resistencia según la solicitud;
- la figura 4,
- una vista en corte de un elemento de resistencia con un circuito integrado.
- la figura 5,
- un esquema equivalente eléctrico de una disposición según la figura 4;
- la figura 6,
- una evolución esquemática de las resistencias en función de la temperatura.
Descripción detallada de la invención
La figura 1 muestra un elemento (2) de resistencia con dos piezas (4a, 4b) de conexión y una pieza (6) de resistencia. Las piezas (4a, 4b) de conexión pueden estar formadas por ejemplo por cobre o aleaciones del mismo. La pieza (6) de resistencia puede estar formada por un material de resistencia, por ejemplo manganina, wolframio, Zeranin o similares. Entre las piezas (4a, 4b) de conexión y la pieza (6) de resistencia existe una unión por unión de material. La pieza (6) de resistencia está formada de tal modo que forma un escalón con la superficie de las piezas (4a, 4b) de conexión. Esto puede ocurrir por ejemplo porque una pieza (6) de resistencia con menor grosor que las piezas (4a, 4b) de conexión se une por unión de material con las piezas (4a, 4b) de conexión. Las piezas (4a, 4b) de conexión pueden presentar alojamientos (8) para conductores de energía. Las piezas (4a, 4b) de conexión pueden estar conformadas de tal modo que formen un borne de batería y posibiliten una conexión a un conductor de energía en un automóvil.
El escalón formado por la pieza (6) de resistencia en la superficie (10) del elemento (2) de resistencia se usa, tal como se muestra en la figura 1b, para garantizar una separación suficiente entre un circuito (12) integrado y la pieza
(6) de resistencia. El circuito (12) integrado se pone en contacto eléctrico con las piezas (4a, 4b) de conexión por medio de contactos, tal como se muestra en la figura 1b. Los contactos (16) están dispuestos de manera puntual sobre la superficie (10) del elemento (2) de resistencia. A través de los contactos (16) puede medirse la tensión que cae en la pieza (6) de resistencia. Los contactos (16) también permiten tomar la temperatura de las piezas (4a, 4b) de conexión, que se evalúa junto con otras magnitudes físicas en el circuito (12) integrado. En las transiciones eléctricas entre las piezas (4a, 4b) de conexión y la pieza (6) de resistencia se origina una tensión termoeléctrica que influye sobre la tensión tomada en los contactos (16). Se pretende que el circuito (12) integrado mida a través de los contactos (16) la corriente de batería que fluye a lo largo de la pieza (4a) de conexión, la pieza (6) de resistencia y la pieza (4b) de conexión. Esta corriente de batería provoca una caída de tensión en la pieza (6) de resistencia, que se mide mediante el circuito (12) integrado. Mediante la tensión termoeléctrica que se origina en las transiciones entre las piezas (4a, 4b) de conexión y la pieza (6) de resistencia se mide, además de la tensión real provocada por la corriente de batería, una tensión adicional en la pieza (6) de resistencia. Sin embargo, la tensión termoeléctrica varía con la temperatura, de modo que con la misma corriente de batería a diferentes temperaturas se miden tensiones diferentes en el circuito (12) integrado. Esto lleva a un resultado de medición falseado. Dado que, tal como se ha señalado anteriormente, la medición de la corriente de batería desempeña un papel importante para el funcionamiento de un automóvil, imprecisiones provocadas por tensiones termoeléctricas pueden llevar a defectos en el resultado de medición.
La figura 2 muestra una vista en corte de un elemento (2) de resistencia, en el que no aparecen los problemas mencionados anteriormente. La figura 2 muestra piezas (4a, 4b) de conexión que están unidas por unión de material con la pieza (6) de resistencia. Se advierte de que el uso de las piezas (4) de conexión es meramente ilustrativo. Un elemento de resistencia también puede estar formado sólo por la pieza (6) de resistencia o la pieza (6) de resistencia y una pieza (4) de conexión. Sobre la pieza (6) de resistencia están dispuestos los contactos (16) eléctricos. En la forma de realización mostrada, las piezas (4a, 4b) de conexión están formadas por cobre y los elementos (16) de contacto están formados igualmente por cobre. La pieza (6) de resistencia está formada como derivación y puede ser por ejemplo de manganina. Entre el cobre y la manganina se origina una tensión termoeléctrica debido a los valores K diferentes. Esto significa que con modificaciones de temperatura se modifica la tensión de transición entre las piezas (4a, 4b) de conexión y la pieza (6) de resistencia o la pieza (6) de resistencia y los elementos (16) de contacto. En el caso de corriente constante a través de la pieza (6) de resistencia se mide una tensión modificada en los elementos (16) de contacto en caso de modificaciones de temperatura. Para compensar esta varianza de temperatura se propone prever un recubrimiento (8) metálico que puede estar formado por ejemplo por estaño. El recubrimiento (8) metálico encierra el elemento (2) de resistencia y de igual manera los elementos (16) de contacto sin costura. Mediante un recubrimiento (8) adecuado puede cortocircuitarse esencialmente la tensión termoeléctrica de la transición de la pieza (6) de resistencia a los elementos (16) de contacto o piezas (4) de conexión.
La figura 3 muestra un elemento (2) de resistencia según un ejemplo de realización. Se observa que los contactos
(16) están dispuestos sobre la superficie (10) del elemento (2) de resistencia, que según el ejemplo de realización mostrado está formado como pieza (6) de resistencia única. Mediante las flechas (18) se indican los dos posibles sentidos de flujo de corriente en el elemento (2) de resistencia. La corriente fluye a través del elemento (2) de resistencia en el sentido de la flecha (18a) o en el sentido de la flecha (18b). Se observa que los contactos (16) dispuestos de manera extendida sobre el elemento (2) de resistencia están dispuestos sobre la superficie (10) del elemento (2) de resistencia de manera ortogonal a la dirección de flujo de corriente. Los contactos (16) están aplicados preferiblemente por medio de soldadura ultrasónica sobre la superficie (10) del elemento (2) de resistencia. Los contactos (16) están formados preferiblemente como hilos, sin embargo también pueden estar formados como conductores de perfil con una sección transversal rectangular o cuadrada. Tal como se observa, los
contactos (16) están preferiblemente a ras de los bordes del elemento (2) de resistencia. Los contactos (16) están dispuestos sobre la superficie (10) que es la superficie ancha del elemento (2) de resistencia. A lo largo de su dirección de propagación los contactos (16) están unidos con la superficie (10) del elemento (2) de resistencia. A través de los contactos (16) puede unirse un circuito (12) integrado con el elemento (2) de resistencia.
Un contacto especialmente bueno de un circuito (12) integrado con el elemento (2) de resistencia es posible por ejemplo cuando los contactos (16), tal como se muestra en la figura 3, están curvados en los bordes del elemento
(2) de resistencia, de tal modo que los extremos de los contactos (16) sobresalen hacia fuera del plano de la superficie (10) del elemento (2) de resistencia.
En la figura 3 se observa igualmente que todo el elemento de resistencia junto con los contactos (16) está recubierto con el recubrimiento (8). Mediante el recubrimiento (8) se consigue que modificaciones de temperatura si acaso sólo tengan influencia reducida sobre el resultado de medición de la corriente de batería.
La figura 4 muestra una vista lateral de un elemento (2) de resistencia con un circuito (12) integrado. El elemento (2) de resistencia está en contacto con el circuito (12) integrado a través de los contactos (16). Los contactos (16) están unidos con el circuito (12) integrado a través de puntos (22) de soldadura blanda. Los contactos (16) están curvados en sus extremos, de modo que se originan clavijas de contacto a través de las que el circuito (12) integrado está unido eléctricamente con el elemento (2) de resistencia. Dado que las clavijas de contacto de los contactos (16) sobresalen hacia fuera del plano (10) del elemento (2) de resistencia, pueden compensarse fuerzas (24), que actúan sobre el circuito (12) integrado o el elemento (2) de resistencia, entre el elemento (2) de resistencia y el circuito (12) integrado. Por tanto, las clavijas de contacto sirven como elementos de resorte que pueden recibir fuerzas. Tal como se observa, la separación (26) entre el circuito (12) integrado y el elemento (2) de resistencia está determinada por el diámetro de los hilos de los contactos (16). Por tanto, los hilos de los contactos (16) sirven como separadores entre el elemento (2) de resistencia y el circuito (12) integrado.
Según la forma de realización ventajosa, el contacto del circuito (12) integrado a través de los puntos (22) de soldadura blanda no presenta tensión de temperatura. Los puntos (22) de soldadura blanda están formados preferiblemente por estaño, así como el recubrimiento (8) sobre la superficie (10) del elemento (2) de resistencia. El recubrimiento (8) está previsto igualmente sobre los contactos (16), de modo que los puntos (22) de soldadura blanda están dispuestos sobre una superficie de estaño. En la medición de la corriente mediante el elemento (2) de resistencia se toma una tensión entre los contactos (16). Esta tensión se obtiene de la corriente a través del elemento (2) de resistencia y la resistencia entre los contactos (16) del elemento (2) de resistencia. De manera convencional la resistencia está en el intervalo de desde 50 hasta 500 μΩ, preferiblemente 110 μΩ. En la transición entre la pieza (2) de resistencia y los contactos (16) se origina una tensión termoeléctrica. Para suprimir esta tensión termoeléctrica está previsto el recubrimiento (8). Mediante el recubrimiento (8) se cortocircuita esencialmente la tensión termoeléctrica entre los contactos (16) y el elemento (2) de resistencia.
La figura 5 muestra un esquema equivalente eléctrico de una disposición de circuito según la figura 4. Se muestra una resistencia de medición (RMn), que es la resistencia del elemento (2) de resistencia entre los contactos (16). Además se muestra una resistencia (RSn), que es la resistencia del recubrimiento (8) entre los puntos (22) de soldadura blanda. En serie con la resistencia de medición (RMess) se representan las tensiones termoeléctricas (UMnCu). La tensión termoeléctrica (UMnCu) depende de la temperatura y se obtiene de los diferentes valores K del elemento (2) de resistencia formado por manganina y de los contactos (16) formados por cobre así como de una posible diferencia de temperatura. En la medición de la tensión en la resistencia de medición (RMess) con ayuda del circuito (12) integrado la tensión termoeléctrica (UMnCu) origina efectos parásitos.
Mediante la supresión de la tensión (UMnCu) indicada por una línea de puntos mediante el recubrimiento (8) se minimizan o eliminan estos efectos.
Las resistencias (RMn y RSn) dependen igualmente de la temperatura. Esta dependencia se determina mediante su coeficiente de temperatura α. Para compensar también esta dependencia de temperatura se propone elegir el recubrimiento (8) y la pieza de resistencia con coeficientes de temperatura correspondientes, para que las modificaciones de las resistencias en función de la temperatura se compensen lo máximo posible.
La figura 6 muestra de manera meramente ilustrativa y esquemática la evolución de temperatura de la resistencia (RMn) así como la evolución de temperatura de la resistencia (RSn). La representación únicamente pretende expresar que los coeficientes de temperatura de las dos resistencias se eligen esencialmente de tal modo que las evoluciones dependientes de la temperatura de las resistencias (RMn y RSn) sean esencialmente contrarias, de modo que en un montaje en paralelo de las resistencias (RMn y RSn) la resistencia total se mantenga esencialmente constante.
Mediante el recubrimiento mostrado del elemento de resistencia se excluyen o reducen los errores de medición condicionados por la temperatura, de modo que se aumenta la exactitud de medición de un elemento de sensor de batería de automóvil.
Claims (14)
- REIVINDICACIONES1. Elemento de sensor de batería de automóvil con5 - un elemento (2) de resistencia, y
- -
- al menos dos contactos (16) eléctricos dispuestos sobre el elemento (2) de resistencia, separados espacialmente entre sí,
caracterizado porque- -
- el elemento (2) de resistencia junto con los contactos (16) eléctricos está recubierto con un recubrimiento
(8) metálico, de tal modo15 - que la tensión termoeléctrica entre los contactos (16) eléctricos y el elemento (2) de resistencia está cortocircuitada a través del recubrimiento (8). -
- 2.
- Elemento de sensor de batería de automóvil según la reivindicación 1, caracterizado porque el recubrimiento (8) es de estaño, y/o porque el recubrimiento (8) tiene un espesor de desde 1 μm hasta 10 μm.
-
- 3.
- Elemento de sensor de batería de automóvil según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la tensión termoeléctrica entre los contactos (16) eléctricos y el elemento (2) de resistencia se encuentra entre 0,1 μV/K y 1 μV/K, y/o porque el elemento (6) de resistencia en el intervalo de temperatura de desde 20ºC
25 hasta 50ºC tiene un coeficiente de temperatura en el intervalo de 10·10-6, y/o porque el elemento (2) de resistencia tiene un coeficiente de temperatura que compensa el coeficiente de temperatura del recubrimiento (8), de tal modo que la influencia del coeficiente de temperatura del recubrimiento sobre la resistencia total está esencialmente compensada. -
- 4.
- Elemento de sensor de batería de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los contactos (16) eléctricos están formados por un metal no férreo, en particular cobre.
-
- 5.
- Elemento de sensor de batería de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento (2) de resistencia está formado por dos partes (4, 6) planas unidas entre sí por unión de
35 material, y/o porque una primera parte plana es una pieza (6) de resistencia formada como resistencia de medición y una segunda parte plana es una pieza (4a, 4b) de conexión formada por metal no férreo. -
- 6.
- Elemento de sensor de batería de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento (2) de resistencia está formado al menos parcialmente por NiCu30Fe, CuMn12Ni, Cu, Ni30Mn, NiFe30, CuNi23Mn, CuMn7Sn, CuNi15, CuNi10, CuMn3, CuNi6, Ni99,6, Ni99,4Fe, Ni99,98, CuNi2, CuNi1, E-Cu57 o W.
-
- 7.
- Elemento de sensor de batería de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento (2) de resistencia está unido por unión de material con un borne de polo de batería, y/o
45 porque el elemento (2) de resistencia está unido por unión de material con un conductor de energía que conduce a los consumidores. -
- 8.
- Elemento de sensor de batería de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los contactos (16) eléctricos están formados por conductores planos o redondos dispuestos de manera extendida sobre la superficie del elemento (2) de resistencia, y/o porque los contactos (16) eléctricos están dispuestos sobre la superficie (10) del elemento (2) de resistencia de manera esencialmente ortogonal a la dirección de propagación de corriente en el elemento (2) de resistencia.
-
- 9.
- Elemento de sensor de batería de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
55 porque los extremos de los contactos (16) eléctricos están formados para alojar un circuito (12) integrado que evalúa al menos la tensión eléctrica entre los contactos, y/o porque los contactos (16) eléctricos están soldados por soldadura blanda con el circuito (12) integrado. -
- 10.
- Elemento de sensor de batería de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los contactos (16) eléctricos tienen una separación de 1 mm-50 mm, preferiblemente de 5 mm-10 mm.
-
- 11.
- Elemento de sensor de batería de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los contactos (16) eléctricos están dispuestos
65 A) en la zona de la pieza (6) de resistencia, B) sobre las transiciones entre la pieza (6) de resistencia y las piezas (4a, 4b) de conexión, oC) sobre las piezas (4a, 4b) de conexión. 5 - 12. Procedimiento para fabricar un elemento de sensor de batería de automóvil, en particular según la reivindicación 1, que comprende:
- -
- disponer dos contactos (16) eléctricos separados espacialmente entre sí sobre un elemento (2) de 10 resistencia;
- unir eléctricamente los contactos (16) con el elemento (2) de resistencia,- -
- recubrir con metal los contactos (16) junto con el elemento (2) de resistencia, de tal modo 15
- -
- que la tensión termoeléctrica entre los contactos (16) eléctricos y el elemento (2) de resistencia está cortocircuitada a través del recubrimiento (8).
- 13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por estañar los contactos (16) eléctricos junto con 20 el elemento (2) de resistencia.
- 14. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por recubrir con metal los contactos (16) eléctricos junto con el elemento (2) de resistencia mediante inmersión, galvanizado, recubrimiento con polvo.
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