WO2020074625A1 - Batteriesensor - Google Patents

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WO2020074625A1
WO2020074625A1 PCT/EP2019/077441 EP2019077441W WO2020074625A1 WO 2020074625 A1 WO2020074625 A1 WO 2020074625A1 EP 2019077441 W EP2019077441 W EP 2019077441W WO 2020074625 A1 WO2020074625 A1 WO 2020074625A1
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WO
WIPO (PCT)
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measuring resistor
battery sensor
line sections
battery
line
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/077441
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English (en)
French (fr)
Inventor
Henryk Frenzel
Martin Schramme
Andreas Aumer
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
Priority to CN201980066049.8A priority Critical patent/CN112805578A/zh
Publication of WO2020074625A1 publication Critical patent/WO2020074625A1/de

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    • 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
    • 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
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only

Definitions

  • the invention relates to a battery sensor, in particular for a vehicle battery, with two line sections, a measuring resistor arranged between the line sections and a voltage detection device for detecting a voltage drop across the measuring resistor, the measuring resistor being electrically conductively connected to the line sections at contact surfaces.
  • Battery sensors are used in vehicles to record battery parameters of the vehicle battery in order to be able to make statements about the state of charge and / or the state of health of the battery.
  • the battery parameters to be recorded are, for example, the battery voltage, the battery current and the temperature of the battery.
  • the battery voltage and the battery current ideally have to be permanently recorded in order, for example, to be able to make an exact statement about the state of charge of the battery.
  • the battery sensor is usually arranged on one of the battery poles and has, for example, a battery terminal for contacting the vehicle battery. Furthermore, the battery sensor has a connection for a cable, for example a ground cable.
  • a measuring resistor is provided in the current path of the load current, which electrically connects two line sections, which can be sections of the battery terminal and the connection. Furthermore, a voltage detection device is provided for detecting a voltage drop that drops across the measuring resistor. If the electrical resistance of the measuring resistor is known, the current flowing through the measuring resistor, that is to say the battery sensor, can be calculated from the detected voltage drop across the measuring resistor. Due to the installation situation in a vehicle, especially in the Polish of a vehicle battery, the battery sensor must be very compact.
  • the Polish are usually formed by essentially cuboid cutouts at the corners of the vehicle battery. The battery pole protrudes from a substantially rectangular base area of the cutout into the cutout perpendicular to this base area.
  • the object of the invention is to provide a battery sensor which has a very compact design and sufficient stability for the loads occurring in vehicle operation.
  • a battery sensor in particular for a vehicle battery, is provided with two line sections, a measuring resistor arranged between the line sections and a voltage detection device for detecting a voltage drop across the measuring resistor, the measuring resistor being electrically conductively connected to the measuring resistor at contact surfaces. that the longitudinal axes of the line sections are angled relative to the longitudinal axis of the measuring resistor.
  • the line section on which the connection for the ground cable is provided is often angled by 90 ° to the other line section on which the pole terminal is provided.
  • the 90 ° angle results in high load peaks in the area of the corner, which make it necessary to reinforce the battery sensor or to arrange additional support elements.
  • there is a concentration in the current flow in this corner because the shortest path between the pole terminal and the ground cable, i.e. the path with the lowest possible electrical resistance, leads over this corner.
  • both line sections are angled relative to the longitudinal axis of the measuring resistor.
  • the angles between the line sections and the measuring resistor are therefore significantly smaller.
  • the angle is selected so that there are no sharp corners between the measuring resistor and the respective line section, so that no or only minor load peaks of mechanical stress can occur in this area.
  • the use of additional reinforcement elements can thus largely be dispensed with, since the assembly comprising the line section and measuring resistor can absorb the loads that occur.
  • Another advantage is the more homogeneous current distribution over the cross-section of the line sections and the measuring resistor due to the straighter current path. Local heating or an uneven temperature distribution due to an inhomogeneous current distribution can thus be prevented. An inhomogeneous temperature distribution would make it difficult to determine the temperature of the measuring resistor and thus of the battery sensor.
  • the battery sensor described above thus enables a more precise temperature determination.
  • the measuring resistor is made, for example, of a material that has a low temperature dependency, for example of a copper-nickel-manganese alloy.
  • the measuring resistor can consist of any material that is suitable for such a measuring resistor, for example of copper or a copper alloy.
  • the line sections and the measuring resistor can be flat and run in one plane.
  • the plane can, for example, be perpendicular to a longitudinal axis of a pole receptacle formed on one of the line sections run so that the line sections and the measuring resistor in the assembled state on a battery pole of the vehicle battery run in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the battery pole.
  • the longitudinal axes of the line sections are preferably angled relative to the longitudinal axis of the measuring resistor at an angle of 28 ° to 60 °, in particular at an angle of 45 °. At these angles, load peaks in the corners between the line section and the measuring resistor can be reliably reduced or prevented.
  • the longitudinal axes of the line sections can form different angles with the longitudinal axis of the measuring resistor.
  • the angles can, for example, be adapted to the installation conditions.
  • the contact surfaces of the measuring resistor with the line sections preferably run in planes which are essentially parallel to one another.
  • the current path across the cross section of the measuring resistor is essentially the same length, so that the electrical resistance is constant or approximately constant over the entire cross section of the measuring resistor.
  • the measuring resistor preferably has a substantially identical cross-section and / or a constant cross-sectional area over the entire length.
  • the cross-sectional area of at least one line section in the region of a joining area of a line section lying against a contact area preferably corresponds to at least the cross-sectional area of the measuring resistor at the contact area.
  • the cross-sectional area of the line sections in the areas adjoining the contact areas thus corresponds at least to the size of the cross-sectional area of the contact areas or is larger than this.
  • the line sections are thereby connected flat to the contact surfaces of the measuring resistor. This increases the stability of the connection between the measuring resistor and the respective line section. This also improves the current flow within the battery sensor.
  • the line sections can be connected to the measuring resistor in any way, for example in order to provide the most compact possible structure of the battery sensor.
  • the joining surfaces of the line sections which bear against the contact surfaces can be inclined, for example, to the longitudinal axis of the line sections, in particular at an angle of 28 ° to 60 °, in particular at an angle of approximately 45 °.
  • the joining surface can each be inclined at different angles to the longitudinal axis of the respective line section.
  • the longitudinal axes of the line sections can be angled relative to one another, in particular at an angle of 90 °.
  • the battery sensor can additionally have a housing which encloses the measuring resistor, the voltage detection device and at least in sections the line sections.
  • the housing has a protective function for the measuring resistor and the voltage detection device.
  • the housing can also absorb mechanical loads to a certain extent, which act on the battery sensor, in particular on one of the line sections.
  • the housing is made of plastic, for example, and is in particular molded onto at least the line sections in order to produce a stable connection between the housing and the line sections.
  • the housing can additionally be connected in a material and / or form-fitting manner to at least the line sections in order to produce a stable connection between the housing and the line sections, in particular for absorbing tensile loads.
  • a holding section can be formed by a depression, an embossing and / or a recess into which a projection of the housing protrudes.
  • the protrusion is produced during the manufacture of the housing, in particular using an injection molding process.
  • FIG. 1 is a detailed view of the battery sensor of Figure 1
  • Figure 3 shows a battery sensor according to the present invention.
  • the battery sensor 10 for recording battery parameters.
  • the battery sensor 10 has a first line section 12' which is connected to a pole terminal 14 'and a second line section 16' which is connected to a connection 18 "for a cable, for example a ground cable.
  • the line sections 12 ′′, 16 ′′ are electrically connected to one another via a measuring resistor 20 ′′.
  • a housing 22 ' is provided which includes the measuring resistor 20' and at least in sections the line sections 12 ', 16'.
  • the measuring resistor 20 ′′ is electrically conductively connected to a contact surface 24a ′′, 24b ′′ with a joining surface 26a ′′, 26b ′′ of the line sections 12 ′′, 16 ′′.
  • the evaluation unit includes, for example, a voltage detection device for detecting a voltage drop across the measuring resistor 20 '.
  • the voltage detection device is contacted with contact points 28a ', 28b' in front of and behind the measuring resistor 20 '.
  • a plug connection 30 ' is provided on the housing for outputting a measurement signal, for example to a vehicle controller.
  • the electrical resistance of the measuring resistor 20 ' is known.
  • the current flowing via the measuring resistor 20 ', ie the battery sensor 10' can be determined from the known electrical resistance of the measuring resistor 20 'and the detected voltage drop.
  • the measuring resistor 20 ′′ can consist of a material with low temperature dependence, for example one
  • the evaluation unit can determine a correction value for the electrical resistance in order to correct a change in the electrical resistance, for example due to aging phenomena or temperature changes.
  • the longitudinal axis 32 'of the first line section 12' runs parallel to the longitudinal axis 34 'of the measuring resistor 20'.
  • the longitudinal axis 36 'of the second line section 16' is perpendicular to the longitudinal axis 34 'of the measuring resistor 20'.
  • the right-angled arrangement of the measuring resistor 20 ′′ and the second line section 16 ′′ results in an inside corner 38 ′′ on the battery sensor. If tensile forces 40 ′′ act on the cable that is connected to the second line section 16 ′′, this inner corner is heavily loaded, in particular by notch stresses. In the battery sensor 10 'shown in FIGS. 1 and 2, it is therefore necessary to reinforce the transition area from the measuring resistor 20' to the second line section 16 'in order to be able to absorb these voltage peaks.
  • the right-angled arrangement of the measuring resistor 20 'and the second line section 16' leads to an uneven current distribution within the measuring resistor 20 'and the second line section 16'.
  • the shortest path between the first line section 12 'and the connection 18' that is to say the current path with the lowest electrical resistance, leads directly via the areas adjacent to the inner corner 38 '. This leads to a higher current density in this area, which can lead, for example, to local heating of the measuring resistor 20 'and the second line section 16'.
  • the battery sensor 10 according to the invention shown in FIG. 3 essentially has the same components as the battery sensor 10 ′′ described above.
  • the measuring resistor 20 has essentially the same dimensions as the measuring resistor 20 ′′ described above.
  • another measuring resistor 20, in particular a measuring resistor 20 with different dimensions, can also be used.
  • the contact surfaces 24a, 24b are arranged parallel to one another. Furthermore, the longitudinal axes 32, 36 of the line sections 12, 16 are arranged essentially at right angles to one another, so that the orientation of the second line section 16 essentially corresponds to the orientation of the second line section 16 'of the battery sensor 10' shown in FIGS. 1 and 2 from the prior art Technology corresponds.
  • the battery sensor 10 differs from the battery sensor 10 ′′ described above in that the longitudinal axis 34 of the measuring resistor 20 is angled both to the longitudinal axis 32 of the first line section 12 and to the longitudinal axis 36 of the second line section 16.
  • the angle 42 between the longitudinal axis 32 of the first line section 12 and the longitudinal axis 34 of the measuring resistor 20 is approximately 145 ° in the embodiment shown here.
  • the angle 44 between the longitudinal axis 36 of the second line section 16 and the longitudinal axis 34 of the measuring resistor 20 is approximately 125 in ° in the embodiment shown here
  • the inner corner 38 Due to the bending between the second line section 16 and the measuring resistor 20, the inner corner 38 is designed to be significantly less strong, so that there are significantly lower tensions, in particular notch tensions, on the inner corner 38 due to tensile forces 40 which act on the second line section 16.
  • the current distribution over the Cross-section of the measuring resistor 20 due to the smaller angle between the second line section 16 and the measuring resistor 20 is substantially more homogeneous, so that local heating of the measuring resistor 20 and the second line section turn out to be significantly less or can even be avoided entirely.
  • the angle by which the longitudinal axis 34 of the measuring resistor 20 is angled to the longitudinal axis 32, 36 of the line sections 12, 16 is between 30 ° and 60 °, preferably approximately 45 °.
  • the contact surfaces 24a, 24b are parallel to one another, so that the current path across the measuring resistor 20 is essentially of equal length over the entire cross section of the measuring resistor 20.
  • the joining surfaces 26a, 26b are each inclined to the longitudinal axis 32, 36 of the line section 12, 16. The bending of the longitudinal axes 32, 36 of the line sections 12, 16 is thus achieved by the inclined joining surfaces 26a, 26b.
  • the joining surfaces 26a, 26b are preferably inclined at an angle 42, 44 of 30 ° to 60 °, in particular at an angle of approximately 45 °.
  • the angle between the longitudinal axes 32, 36 of the line sections 12, 16 is preferably 90 °, so that the battery sensor 10 described above can be used instead of the battery sensor 10 'described in FIGS. 1 and 2 without the installation situation on the vehicle battery, in particular the installation situation in a vehicle.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Batteriesensor (10), insbesondere für eine Fahrzeugbatterie, mit zwei Leitungsabschnitten (12, 16), einem zwischen den Leitungsabschnitten (12, 16) angeordneten Messwiderstand (20) und einer Spannungserfassungseinrichtung zur Erfassung eines Spannungsabfalls über den Messwiderstand (20), wobei der Messwiderstand (20) an Kontaktflächen (24a, 24b) elektrisch leitend mit den Leitungsabschnitten (12, 16) verbunden ist. Die Längsachsen (32, 36) der Leitungsabschnitte (12, 16) sind relativ zur Längsachse (34) des Messwiderstandes (20) abgewinkelt.

Description

Beschreibung
Batteriesensor
Die Erfindung betrifft einen Batteriesensor, insbesondere für eine Fahrzeugbatterie, mit zwei Leitungsabschnitten, einem zwischen den Leitungsabschnitten angeordneten Messwiderstand und einer Spannungserfassungseinrichtung zur Erfassung eines Spannungsabfalls über den Messwiderstand, wobei der Messwiderstand an Kontaktflächen elektrisch leitend mit den Leitungsabschnitten verbunden ist.
Batteriesensoren werden in Fahrzeugen zur Erfassung von Batterieparametern der Fahrzeugbatterie verwendet, um Aussagen über den Ladezustand und/oder den Gesundheitszustand der Batterie treffen zu können. Die zu erfassenden Batterieparametern sind beispielsweise die Batteriespannung, der Batteriestrom und die Temperatur der Batterie. Insbesondere die Batteriespannung und der Batteriestrom müssen idealerweise permanent erfasst werden, um beispielsweise eine exakte Aussage über den Ladezustand der Batterie treffen zu können.
Der Batteriesensor ist üblicherweise an einem der Batteriepole angeordnet und weist beispielsweise eine Batterieklemme zur Kontaktierung mit der Fahrzeugbatterie auf. Des Weiteren weist der Batteriesensor einen Anschluss für ein Kabel, beispielsweise ein Massekabel auf.
Zur Erfassung des Batteriestroms ist beispielsweise ein im Strompfad des Laststroms angeordneter Messwiderstand vorgesehen, der zwei Leitungsabschnitte, die Abschnitte der Batterieklemme und des Anschlusses sein können, elektrisch miteinander verbindet. Des Weiteren ist eine Spannungserfassungseinrichtung zur Erfassung eines über den Messwiderstand abfallenden Spannungsabfalls vorgesehen. Ist der elektrische Widerstand des Messwiderstandes bekannt, kann aus dem erfassten Spannungsabfall über den Messwiderstand der über den Messwiderstand, also den Batteriesensor fließende Strom berechnet werden. Aufgrund der Einbausituation in einem Fahrzeug, insbesondere in der Polnische einer Fahrzeugbatterie, muss der Batteriesensor sehr kompakt ausgebildet sein. Die Polnischen sind üblicherweise durch im Wesentlichen quaderförmige Aussparungen an den Ecken der Fahrzeugbatterie gebildet. Der Batteriepol ragt hierbei von einer im Wesentlichen rechteckigen Grundfläche der Aussparung senkrecht zu dieser Grundfläche in die Aussparung hinein.
Des Weiteren werden an den Batteriesensor hohe Anforderungen bezüglich der Stabilität gestellt. Insbesondere durch das am Anschluss des Batteriesensors angeschlossene Kabel wirken auf den Batteriesensor hohe Kräfte, insbesondere hohe Zugkräfte oder Vibrationen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Batteriesensor bereitzustellen, der eine sehr kompakte Bauform sowie eine ausreichende Stabilität für die im Fahrzeugbetrieb auftretenden Belastungen aufweist.
Zur Lösung der Aufgabe ist bei einem Batteriesensor, insbesondere für eine Fahrzeugbatterie, mit zwei Leitungsabschnitten, einem zwischen den Leitungsabschnitten angeordneten Messwiderstand und einer Spannungserfassungseinrichtung zur Erfassung eines Spannungsabfalls über den Messwiderstand, wobei der Messwiderstand an Kontaktflächen elektrisch leitend mit dem Messwiderstand verbunden ist, vorgesehen, dass die Längsachsen der Leitungsabschnitte relativ zur Längsachse des Messwiderstandes abgewinkelt sind.
Aufgrund des geringen Platzangebotes in der Polnische ist der Leitungsabschnitt, an dem der Anschluss für das Massekabel vorgesehen ist, häufig um 90° zum anderen Leitungsabschnitt, an dem die Polklemme vorgesehen ist, abgewinkelt. Durch den 90°-Winkel ergeben sich aber im Bereich der Ecke hohe Lastspitzen, die eine Verstärkung des Batteriesensors oder die Anordnung zusätzlicher Stützelemente erforderlich machen. Gleichzeitig ergibt sich in dieser Ecke eine Konzentration im Stromfluss da die kürzeste Strecke zwischen Polklemme und Massekabel, also die Strecke mit dem geringsten möglichen elektrischen Widerstand über diese Ecke führt.
Um die Belastungen zu verringern und gleichzeitig einen kompakten Batteriesensor bereitzustellen, sind beide Leitungsabschnitte relativ zur Längsachse des Messwiderstandes abgewinkelt. Die Winkel zwischen den Leitungsabschnitten und dem Messwiderstand sind somit deutlich kleiner. Der Winkel ist so gewählt, dass keine scharfen Ecken zwischen dem Messwiderstand und dem jeweiligen Leitungsabschnitt vorhanden sind, sodass in diesem Bereich keine oder nur geringere Lastspitzen einer mechanischen Belastung entstehen können. Auf den Einsatz zusätzlicher Verstärkungselemente kann somit weitestgehend verzichtet werden, da die Baugruppe bestehend aus Leitungsabschnitt und Messwiderstand die auftretenden Belastungen aufnehmen kann.
Ein weiterer Vorteil liegt in der aufgrund des geraderen Stromwegs homogeneren Stromverteilung über den Querschnitt der Leitungsabschnitte sowie des Messwiderstandes. Lokale Erwärmungen bzw. eine ungleichmäßige Temperaturverteilung aufgrund einer inhomogenen Stromverteilung können so verhindert werden. Eine inhomogene Temperaturverteilung würde die Temperaturbestimmung des Messwiderstandes und somit des Batteriesensors erschweren. Der vorstehend beschriebene Batteriesensor ermöglicht somit eine genauere Temperaturbestimmung.
Der Messwiderstand ist beispielsweise aus einem Material, das eine geringe Temperaturabhängigkeit aufweist, beispielsweise aus einer Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung. Alternativ kann der Messwiderstand aber aus jedem Material bestehen, dass für einen solchen Messwiderstand geeignet ist, beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung.
Die Leitungsabschnitte und der Messwiderstand können flächig ausgebildet sein und in einer Ebene verlaufen. Die Ebene kann beispielsweise senkrecht zu einer Längsachse einer an einem der Leitungsabschnitte ausgebildeten Polaufnahme verlaufen, so dass die Leitungsabschnitte und der Messwiderstand in montiertem Zustand an einem Batteriepol der Fahrzeugbatterie in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Batteriepols verlaufen.
Die Längsachsen der Leitungsabschnitte sind vorzugsweise relativ zur Längsachse des Messwiderstandes in einem Winkel von 28° bis 60°, insbesondere in einem Winkel von 45°, abgewinkelt. Bei diesen Winkeln können Lastspitzen in den Ecken zwischen den Leitungsabschnitt und dem Messwiderstand zuverlässig reduziert bzw. verhindert werden.
Insbesondere können die Längsachsen der Leitungsabschnitte mit der Längsachse des Messwiderstandes unterschiedliche Winkel einschließen. Die Winkel können beispielsweise an die Einbaubedingungen angepasst werden.
Vorzugsweise verlaufen die Kontaktflächen des Messwiderstandes mit den Leitungsabschnitten in im Wesentlichen zueinander parallelen Ebenen. Dadurch ist der im Stromweg über den Querschnitt des Messwiderstandes im Wesentlich gleich lang, sodass der elektrische Widerstand über den gesamten Querschnitt des Messwiderstandes konstant oder annähernd konstant ist. Vorzugsweise hat der Messwiderstand über die gesamte Länge einen im Wesentlichen gleichen Querschnitt und/oder eine betragsmäßig konstante Querschnittsfläche.
Vorzugsweise entspricht die Querschnittsfläche zumindest eines Leitungsabschnittes im Bereich einer an einer Kontaktfläche anliegenden Fügefläche eines Leitungsabschnittes zumindest der Querschnittsfläche des Messwiderstandes an der Kontaktfläche. Die Querschnittsfläche der Leitungsabschnitte in den an die Kontaktflächen angrenzenden Bereichen entspricht also zumindest der Größe der Querschnittsfläche der Kontaktflächen oder ist größer als diese. Die Leitungsabschnitte werden dadurch flächig mit den Kontaktflächen des Messwiderstandes verbunden. Dies erhöht die Stabilität der Verbindung zwischen dem Messwiderstand und dem jeweiligen Leitungsabschnitt. Des Weiteren wird dadurch der Stromfluss innerhalb des Batteriesensors verbessert. Die Leitungsabschnitte können auf beliebige Weise mit dem Messwiderstand verbunden werden, beispielsweise um einen möglichst kompakten Aufbau des Batteriesensors bereitzustellen.
Die an den Kontaktflächen anliegenden Fügeflächen der Leitungsabschnitte können beispielsweise zur Längsachse der Leitungsabschnitte geneigt sein, insbesondere in einem Winkel von 28° bis 60°, insbesondere in einem Winkel von ca. 45°. Die Fügefläche können jeweils in unterschiedlichen Winkel zur Längsachse des jeweiligen Leitungsabschnitts geneigt sein.
Um den Bauraum des Batteriesensors zu verkleinern, können die Längsachsen der Leitungsabschnitte zueinander abgewinkelt sein, insbesondere in einem Winkel von 90°.
Der Batteriesensor kann zusätzlich ein Gehäuse aufweisen, das den Messwiderstand, die Spannungserfassungseinrichtung und zumindest abschnittsweise die Leitungsabschnitte umschließt. Das Gehäuse hat eine Schutzfunktion für den Messwiderstand sowie die Spannungserfassungseinrichtung. Zusätzlich kann das Gehäuse auch in einem gewissen Maß mechanische Belastungen, die auf den Batteriesensor, insbesondere auf einen der Leitungsabschnitte, wirken, aufnehmen.
Das Gehäuse besteht beispielsweise aus Kunststoff und ist insbesondere an zumindest die Leitungsabschnitte angespritzt, um eine stabile Verbindung zwischen dem Gehäuse und den Leitungsabschnitten herzustellen.
Das Gehäuse kann zusätzlich Stoff- und/oder formschlüssig mit zumindest den Leitungsabschnitten verbunden sein, um eine stabile Verbindung zwischen dem Gehäuse und den Leitungsabschnitten, insbesondere zur Aufnahme von Zugbelastungen, herzustellen.
Beispielsweise kann ein Halteabschnitt durch eine Vertiefung, eine Prägung und/oder eine Aussparung gebildet sein, in die ein Vorsprung des Gehäuses hineinragt. Beispielsweise wird der Vorsprung bei der Herstellung des Gehäuses, insbesondere mit einem Spritzgiessverfahren, hergestellt.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesem zeigen:
Figur 1 einen Batteriesensor aus dem Stand der Technik;
Figur 2 eine Detailansicht des Batteriesensors aus Figur 1 , und
Figur 3 einen Batteriesensor gemäß der vorliegenden Erfindung.
In den Figuren 1 und 2 ist ein Batteriesensor 10‘ zur Erfassung von Batteriekennwerten gezeigt. Der Batteriesensor 10‘ hat einen ersten Leitungsabschnitt 12‘ der mit einer Polklemme 14‘verbunden ist sowie einen zweiten Leitungsabschnitt 16‘, der mit einem Anschluss 18‘ für ein Kabel, beispielsweise ein Massekabel, verbunden ist. Die Leitungsabschnitte 12‘, 16‘ sind über einen Messwiderstand 20‘ elektrisch miteinander verbunden. Des Weiteren ist ein Gehäuse 22‘ vorgesehen, das den Messwiderstand 20‘ sowie zumindest abschnittsweise die Leitungsabschnitte 12‘, 16‘ einschließt.
Der Messwiderstand 20‘ ist jeweils mit einer Kontaktfläche 24a‘, 24b‘ elektrisch leitend mit einer Fügefläche 26a‘, 26b‘ der Leitungsabschnitte 12‘, 16‘ verbunden.
Im Gehäuse 22‘ ist des Weiteren eine hier nicht im Detail dargestellte Auswerteeinheit zur Auswertung der mit dem Batteriesensor 10‘ erfassten Batteriewerte vorgesehen. Die Auswerteeinheit umfasst beispielsweise eine Spannungserfassungseinrichtung zur Erfassung eines Spannungsabfalls über den Messwiderstand 20‘. Die Spannungserfassungseinrichtung ist mit Kontaktstellen 28a‘, 28b‘ vor und hinter dem Messwiderstand 20‘ kontaktiert. Am Gehäuse ist ein Steckanschluss 30‘ zur Ausgabe eines Messsignals, beispielsweise an eine Fahrzeugsteuerung, vorgesehen. Der elektrische Widerstand des Messwiderstandes 20‘ ist bekannt. Aus dem bekannten elektrischen Widerstand des Messwiderstandes 20‘ und dem erfassten Spannungsabfall kann der über den Messwiderstand 20‘, also den Batteriesensor 10‘, fließende Strom bestimmt werden.
Der Messwiderstand 20‘ kann aus einem Material mit geringer Temperaturabhängigkeit bestehen, beispielsweise einer
Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung. Alternativ oder zusätzlich kann durch die Auswerteeinheit jeweils ein Korrekturwert für den elektrischen Widerstand bestimmt werden, um eine Änderung des elektrischen Widerstands, beispielsweise aufgrund von Alterungserscheinungen oder Temperaturänderungen, zu korrigieren.
Wie insbesondere in Figur 2 zu sehen ist, verläuft die Längsachse 32‘ des ersten Leitungsabschnittes 12‘ parallel zur Längsachse 34‘ des Messwiderstandes 20‘. Die Längsachse 36‘ des zweiten Leitungsabschnittes 16‘ verläuft rechtwinklig zur Längsachse 34‘ des Messwiderstandes 20‘. Dadurch ist der Batteriesensor 10‘ sehr kompakt, so dass diese beispielsweise in die Polnische einer Fahrzeugbatterie eingesetzt werden kann.
Durch die rechtwinklige Anordnung des Messwiderstandes 20‘ und des zweiten Leitungsabschnittes 16‘ ergibt sich am Batteriesensor eine Innenecke 38‘. Wirken auf das Kabel, das am zweiten Leitungsabschnitt 16‘ angeschlossen wird, Zugkräfte 40‘, wird diese Innenecke stark belastet, insbesondere durch Kerbspannungen. Bei dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Batteriesensor 10‘ ist deshalb eine Verstärkung des Übergangsbereiches vom Messwiderstand 20‘ zum zweiten Leitungsabschnitt 16‘ erforderlich, um diese Spannungsspitzen aufnehmen zu können.
Des Weiteren führt die rechtwinklige Anordnung des Messwiderstandes 20‘ und des zweiten Leitungsabschnittes 16‘ zu einer ungleichmäßigen Stromverteilung innerhalb des Messwiderstandes 20‘ bzw. des zweiten Leitungsabschnittes 16‘. Der kürzeste Weg zwischen dem ersten Leitungsabschnitt 12‘ und dem Anschluss 18‘, also der Strompfad mit dem geringsten elektrischen Widerstand führt direkt über die an die Innenecke 38‘ angrenzenden Bereiche. Dies führt zu einer höheren Stromdichte in diesem Bereich, die beispielsweise zu einer lokalen Erwärmung des Messwiderstandes 20‘ und des zweiten Leitungsabschnittes 16‘ führen kann.
Der in Figur 3 gezeigte erfindungsgemäße Batteriesensor 10 weist im Wesentlichen die gleichen Bauteile wie der vorstehend beschriebene Batteriesensor 10‘ auf. Insbesondere weist der Messwiderstand 20 im Wesentlichen die gleichen Abmessungen auf wie der vorstehend beschriebene Messwiderstand 20‘. Es kann aber auch ein anderer Messwiderstand 20, insbesondere ein Messwiderstand 20 mit anderen Abmessungen verwendet werden.
Wie insbesondere in Figur 3 zu sehen ist, sind die Kontaktflächen 24a, 24b parallel zueinander angeordnet. Des Weiteren sind die Längsachsen 32, 36 der Leitungsabschnitte 12, 16 im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet, sodass die Ausrichtung des zweiten Leitungsabschnitts 16 im Wesentlichen der Ausrichtung des zweiten Leitungsabschnitts 16‘ des in den Figuren 1 und 2 gezeigten Batteriesensors 10‘ aus dem Stand der Technik entspricht.
Der Batteriesensor 10 unterscheidet sich aber von dem vorstehend beschriebenen Batteriesensor 10‘ dadurch, dass die Längsachse 34 des Messwiderstandes 20 sowohl zur Längsachse 32 des ersten Leitungsabschnitt 12 wie auch zur Längsachse 36 des zweiten Leitungsabschnitt 16 abgewinkelt ist. Der Winkel 42 zwischen der Längsachse 32 des ersten Leitungsabschnitts 12 und der Längsachse 34 des Messwiderstandes 20 beträgt in der hier gezeigten Ausführungsform ca. 145°. Der Winkel 44 zwischen der Längsachse 36 des zweiten Leitungsabschnitts 16 und der Längsachse 34 des Messwiderstandes 20 beträgt in der hier gezeigten Ausführungsform ca. 125 in °
Durch die Abwinkelung zwischen dem zweiten Leitungsabschnitt 16 und dem Messwiderstandes 20 ist die Innenecke 38 deutlich weniger stark ausgebildet, sodass es an der Innenecke 38 zu deutlich geringeren Spannungen, insbesondere Kerbspannungen, aufgrund von Zugkräften 40, die auf den zweiten Leitungsabschnitt 16 wirken, kommt. Zudem ist die Stromverteilung über den Querschnitt des Messwiderstandes 20 aufgrund des geringeren Winkels zwischen dem zweiten Leitungsabschnitt 16 und dem Messwiderstandes 20 wesentlich homogener, sodass lokale Erwärmungen des Messwiderstandes 20 und des zweiten Leitungsabschnittes deutlich geringer ausfallen oder sogar ganz vermieden werden können.
Um eine möglichst hohe Stabilität des Batteriesensors 10 zu erzielen, beträgt der Winkel, um den die Längsachse 34 des Messwiderstandes 20 zur Längsachse 32, 36 der Leitungsabschnitte 12, 16 abgewinkelt ist, zwischen 30° und 60°, vorzugsweise ca. 45°.
Die Kontaktflächen 24a, 24b sind parallel zueinander, sodass der Strompfad über den Messwiderstand 20 über den gesamten Querschnitt des Messwiderstandes 20 im Wesentlichen betragsmäßig gleich lang ist. Die Fügeflächen 26a, 26b sind dagegen jeweils zur Längsachse 32,36 des Leitungsabschnitt 12, 16 geneigt. Die Abwinkelung der Längsachsen 32, 36 der Leitungsabschnitte 12, 16 wird also durch die geneigten Fügeflächen 26a, 26b erzielt. Vorzugsweise sind die Fügeflächen 26a, 26b in einem Winkel 42, 44 von 30° bis 60°, insbesondere in einem Winkel von ca. 45°, geneigt.
Der Winkel zwischen den Längsachsen 32, 36 der Leitungsabschnitte 12, 16 beträgt vorzugsweise 90°, sodass der vorstehend beschriebene Batteriesensor 10 anstelle des in den Figuren 1 und 2 beschriebenen Batteriesensors 10‘ verwendet werden kann ohne die Einbausituation an der Fahrzeugbatterie, insbesondere die Einbausituation in einem Fahrzeug, zu verändern. Bezugszeichenliste
10, 10‘ Batteriesensor
12, 12‘ erster Leitungsabschnitt
14, 14“ Polklemme
16, 16“ zweiter Leitungsabschnitt
18, 18“ Anschluss
20, 20“ Messwiderstand
22, 22“ Gehäuse
24a, 24a“ erste Kontaktfläche
24b, 24b“ zweite Kontaktfläche
26a, 26a“ erste Fügefläche
26b, 26b“ zweite Fügefläche
28a“, 28b“ Kontaktstellen
30“ Steckanschluss
32, 32“ Längsachse des ersten Leitungsabschnitts
34, 34“ Längsachse des Messwiderstandes
36, 36“ Längsachse des zweiten Leitungsabschnitts
38 Innenecke
40 Zugkräfte

Claims

Patentansprüche
1. Batteriesensor (10), insbesondere für eine Fahrzeugbatterie, mit zwei Leitungsabschnitten (12, 16), einem zwischen den Leitungsabschnitten (12, 16) angeordneten Messwiderstand (20) und einer Spannungserfassungseinrichtung zur Erfassung eines Spannungsabfalls über den Messwiderstand (20), wobei der Messwiderstand (20) an Kontaktflächen (24a, 24b) elektrisch leitend mit den Leitungsabschnitten (12, 16) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Längsachsen (32, 36) der Leitungsabschnitte (12, 16) relativ zur Längsachse (34) des Messwiderstandes (20) abgewinkelt sind.
2. Batteriesensor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen (32, 36) der Leitungsabschnitte (12, 16) jeweils relativ zur Längsachse (34) des Messwiderstandes (20) in einem Winkel von 120 ° bis 150°, insbesondere in einem Winkel von zumindest 135°, abgewinkelt sind.
3. Batteriesensor nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (24a, 24b) des
Messwiderstandes (20) in zueinander parallelen Ebenen verlaufen.
4. Batteriesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche zumindest eines
Leitungsabschnittes (12, 16) im Bereich einer an einer Kontaktfläche (24a, 24b) anliegenden Fügefläche (26a, 26b) eines Leitungsabschnittes (12, 16) zumindest der Querschnittsfläche des Messwiderstandes (20) an der jeweiligen Kontaktfläche (24a, 24b) entspricht.
5. Batteriesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügefläche (26a, 26b) zumindest eines Leitungsabschnittes (12, 16) in einem Winkel von 30° bis 60°, insbesondere in einem Winkel von 45° zur Längsachse (34) des Messwiderstandes (20) und/oder zur Längsachse des jeweiligen Leitungsabschnittes (12, 16) verläuft.
6. Batteriesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen (32, 36) der Leitungsabschnitte
(12, 16) zueinander abgewinkelt sind, insbesondere in einem Winkel von 90°.
7. Batteriesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwiderstand (20) und die Leitungsabschnitte
(12, 16) flächig ausgebildet sind und in einer gemeinsamen Ebene verlaufen.
8. Batteriesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Batteriesensor (10) ein Gehäuse (22) aufweist, das den Messwiderstand (20), die Spannungserfassungseinrichtung und zumindest abschnittsweise die Leitungsabschnitte (12, 16) umschließt.
9. Batteriesensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (22) aus einem Kunststoff besteht und insbesondere an zumindest die Leitungsabschnitte (12, 16) angespritzt ist.
10. Batteriesensor nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (22) Stoff- und/oder formschlüssig mit zumindest den Leitungsabschnitten (12, 16) verbunden ist.
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