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    • 专利摘要:
    Die Erfindung richtet sich auf eine Anschlussvorrichtung für eine Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie, die zur elektrischen Verbindung von einem Batteriepol mit zumindest einem elektrischen Leiter dient. Da diese Anschlussvorrichtung aber auch den von der Batterie abgegebenen Strom erfassen soll, weist sie zu diesem Zweck ein Strommessmodul mit zumindest einem Messwiderstand und einer Messschaltung auf. Diese Messschaltung misst zumindest die anliegende Spannung am zugehörigen Messwiderstand. Da die Größe des Messwiderstandes bekannt ist, kann durch die anliegende Spannung und die vorbekannte Größe des Messwiderstandes der durchfließende Strom bestimmt werden, der sich nach der Gleichung I = U/R (I IDENTICAL Strom; U IDENTICAL Spannung; R IDENTICAL Widerstand) berechnet. Die von der Messschaltung erfassten Messdaten werden in analoger oder digitaler Form an einer Auswerte- bzw. Steuereinheit weitergeleitet. Um eine einfache und kostengünstige Anschlussvorrichtung zu erhalten, bei der nicht das Strommessmodul durch einen zusätzlichen Fertigungsschritt im Stromkreis im Bereich der Batterieklemme angeordnet werden muss, wird vorgeschlagen, dass der Messwiderstand in der Anschlussvorrichtung integriert ist, so dass die beiden Elemente einteilig ausgestaltet sind, wobei die Anschlussvorrichtung zwei vordefinierte Kontaktstellen aufweist, zwischen denen der Messwiderstand liegt und durch die die Messschaltung elektrisch anschließbar ist. DOLLAR A Ebenfalls umfasst die Erfindung auch ein Verfahren ...
    公开号:DE102004007851A1
    申请号:DE102004007851
    申请日:2004-02-17
    公开日:2005-09-08
    发明作者:Arthur Kurz；Klaus Wagner
    申请人:Kromberg and Schubert GmbH and Co KG；
    IPC主号:G01R1-06
    专利说明:
    [0001] DieErfindung richtet sich auf eine Anschlussvorrichtung für eine Batterie,insbesondere eine Fahrzeugbatterie, die zur elektrischen Verbindungvon einem Batteriepol mit zumindest einem elektrischen Leiter dient,gemäß dem Oberbegriffdes Anspruchs 1 angegebenen Art. Derartige Anschlussvorrichtungen(auch Polklemmen genannt) sind in verschiedensten Ausführungsformenvielfach bekannt. Im Gegensatz zu früheren Anschlussvorrichtungenverfügendiese Anschlussvorrichtungen nunmehr über ein Strommessmodul, womitder durchfließendeStrom aus der Batterie erfasst werden kann. Über weitere Messgrößen wiez.B. die Spannung der Batterie und die Temperatur der Batterie lassensich dann Rückschlüsse aufdie Kapazitätder Batterie schließen.Somit handelt es sich im Grunde genommen um eine intelligente Anschlussvorrichtung,da es nicht nur darum geht, den Strom aus der Batterie in ein Kabelzu leiten, sondern dabei auch die entsprechenden Messdaten zu erfassen.Anhand der erfassten Messdaten der Anschlussvorrichtung kann sichergestelltwerden, dass die Kapazitätder Batterie immer noch ausreicht, um das Fahrzeug auch nach einemlängerenRuhestand noch einmal Starten zu können.
    [0002] Ebenfallsrichtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zur elektrischen Strommessungin Fahrzeugen, gemäß des Anspruchs22.
    [0003] Ausder Patentschrift DE195 10 662 C2 ist ein aktives optisches Strommeßsystembekannt, welches den durchfließendenStrom in einem Hochspannungsversorgungsnetzwerk erfassen soll. Beidiesem Strommeßsystemwerden besonders hohe Anforderungen an die Isolationsfestigkeitder verwendeten Strom- und Spannungswandler gestellt. Da die zuvorgenannten Probleme im Kraftfahrzeugbereich nicht derartig auftreten,ist aus diesem Grund eine teilweise elektrische Trennung der Messschaltung vondem übrigenSpannungsnetz durch ein optische Übertragungsstrecke nicht notwendig.Folglich stellt das erfindungsgemäße aktive optische Strommeßsystemaus der Patentschrift DE195 10 662 C2 nur einen allgemeinen Stand der Technik da.
    [0004] Einweiteres Verfahren zur Strommessung ist aus der Offenlegungsschrift DE 199 06 276 A1 bekannt.Ebenfalls offenbart die Patentschrift DE 195 07 959 C1 eine Vorrichtungzur Strommessung an einer Hauptstromleitung eines Fahrzeug-Bordnetzes. Wie bereitserwähnt,gewinnt zunehmend die Notwendigkeit einer Messung des tatsächlich fließenden Batteriestromesim Fahrzeug und dessen Überwachungund Auswertung währenddes Fahrzeugbetriebs an Bedeutung. Grund dafür ist im wesentlichen die starkeZunahme an elektrischen Verbrauchern in Fahrzeugen. Aus diesem Grundwird bei dem zuvor erwähntenStand der Technik eine zusätzlicheStrommessschaltung im Bereich der Polklemme angebracht. Diese Strommessschaltungmuss in Reihe zum fließendenBatteriestrom geschaltet werden. Aus diesem Grund wird die notwendigeMessschaltung bzw. der Messwiderstand entweder zwischen zwei Teileder Batterieklemme geschaltet oder zwischen Batterieklemme und denabgehenden Leitungen. Auf jeden Fall wird das Strommessmodul alszusätzlichesTeil in den Stromkreis nahe der Batteriepole angeordnet. Den Stromnämlichdirekt an der Batterieklemme zu messen, bietet den Vorteil, dass ebenfallsdie Temperatur der Batterie erfasst werden kann, die sich wesentlichauf die temporäreKapazität derBatterie auswirkt. Nachteilig bei dem zuvor genannten Stand derTechnik ist jedoch, dass das Strommessmodul als zusätzlichesTeil im Batteriestromkreis angeordnet werden muss. Somit erhöhen sich dieFertigungskosten eines Fahrzeuges, da das zusätzliche Strommessmodul in einemweiteren Fertigungsschritt an der Batterieklemme angeschlossen werdenmuss.
    [0005] DerErfindung liegt damit die Aufgabe zu Grunde eine Anschlussvorrichtungfür eineBatterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie der im Oberbegriffdes Anspruchs 1 genannten Art zu entwickeln, bei der das gewünschte Strommessmodulnicht durch einen zusätzlichenFertigungsschritt im Stromkreis im Bereich der Batterieklemme angeordnetwerden muss. Des Weiteren sollen durch die Erfindung die Fertigungskosteneiner solchen Anschlussvorrichtung reduziert werden. Ebenfalls liegtder Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur elektrischenStrommessung in Fahrzeugen durch die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtungzur Verfügungzu stellen. Dieses Strommessverfahren soll mit möglichst wenig Aufwand einfachund unkompliziert zu Handhaben sein. Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durchdie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angeführten Maßnahmenerreicht, denen folgende besondere Bedeutung zukommt. Das Verfahrenzur elektrischen Strommessung in Fahrzeugen wird durch die erfindungsgemäß Anschlussvorrichtungin Anspruch 22 beschrieben.
    [0006] Erfindungsgemäß dientdie Anschlussvorrichtung füreine Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie, um eine elektrischeVerbindung zwischen einem Batteriepol und zumindest einem elektrischenLeiter herzustellen. Ebenfalls soll diese Anschlussvorrichtung aberauch den von der Batterie abgegebenen Strom erfassen, wozu die Anschlussvorrichtungein Strommessmodul mit zumindest einem Messwiderstand und einerMessschaltung aufweist. Diese Messschaltung misst zumindest dieanliegende Spannung am zugehörigenMesswiderstand. Da die Größe des Messwiderstandesbekannt ist, kann durch die anliegende Spannung und die vorbekannteGröße des Messwiderstandesder durchfließendeStrom bestimmt werden, der sich nach der Gleichung I = U/R (I ≡ Strom;U ≡ Spannung;R ≡ Widerstand)berechnet. Die von der Messschaltung erfassten Messdaten werdenin analoger oder digitaler Form an einer Auswerte- bzw. Steuereinheitweitergeleitet. Erfindungsgemäß ist derMesswiderstand in der Anschlussvorrichtung derartig integriert,dass die beiden zuvor genannten Elemente einteilig ausgestaltetsind. Folglich ist der Messwiderstand unlösbar in der Anschlussvorrichtungangeordnet. Die Anschlussvorrichtung weist dabei zwei vordefinierte Kontaktstellenauf, zwischen denen der Messwiderstand liegt, durch die die Messschaltungelektrisch anschließbarist. Genau zwischen diesen beiden vordefinierten Kontaktstellenist die Größe des Messwiderstandesvorbekannt. Somit ist es möglich,den von der Batterie abgegebenen Strom, der durch die Anschlussvorrichtungfließt,exakt zu bestimmen. Dabei versteht es sich von selbst, dass dergesamte Strom, der von der Batterie abgegeben wird, durch den Messwiderstandin der Anschlussvorrichtung fließen muss. Da der Messwiderstandin der Anschlussvorrichtung integriert ist, entfällt eine spätere Montage des Messwiderstands.Hierdurch lassen sich, wie gewünscht,die Fertigungskosten deutlich reduzieren.
    [0007] VorzugsweiseWeitergestaltungen der Anschlussvorrichtungen sind in den Ansprüchen 2 bis 21beschreiben. In dem Anspruch 22 wird das Verfahren zur elektrischenStrommessung in Fahrzeugen durch die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtungoffenbart.
    [0008] Eineerste grundlegende Ausführungsform derAnschlussvorrichtung geht aus den Unteransprüchen 2 bis 4 hervor. Bei derersten grundlegenden Ausführungsform(gemäß Anspruch2) ist der Messwiderstand durch eine Schweißverbindung in der Anschlussvorrichtungintegriert. Zu diesem Zweck ist die Anschlussvorrichtung zuerstzweiteilig aufgebaut, wobei der Messwiderstand als elektrischesund mechanisches Bindeglied zwischen den beiden Teilen der Anschlussvorrichtungdient. Hierzu wird der Messwiderstand mit seiner linken Seite andem linken Teil der Anschlussvorrichtung festgeschweißt und mitseiner rechten Seite an dem rechten Teil der Anschlussvorrichtungverschweißt.Um eine einfache und kostengünstigeSchweißverbindungzu ermöglichen,ist es vorgesehen, dass der Messwiderstand über zwei parallele Flächen verfügt, an denener links- und rechtsseitig mit den entsprechenden Teilen der Anschlussvorrichtungverschweißtwird. Aus diesem Grund eignet sich ein quaderförmiger Messwiderstand besonders.Selbstverständlichkann der Messwiderstand aber auch zylinderförmig oder andersartig ausgestaltetsein.
    [0009] Beieiner besonderen Ausführungsformder Anschlussvorrichtung ist die Schweißverbindung zwischen Messwiderstandund Anschlussvorrichtung bzw. Anschlussvorrichtung und Messwiderstand durchein Elektronenstrahl- Schweißverfahrenhergestellt. Das Elektronenstrahl-Schweißverfahren erzeugt nur einesehr lokal begrenzte Erwärmungdes Werkstückesim Bereich der Schweißverbindung.Solange jedoch noch keine weiteren Bauteile des Strommessmodulsan der Anschlussvorrichtung vorhanden sind, kann auch eine erhöhte Erwärmung der Anschlussvorrichtunghingenommen werden.
    [0010] Ebenfallsist es bei einer weiteren Ausführungsformdenkbar, den Messwiderstand durch eine Lötverbindung in der Anschlussvorrichtungzu integrieren. Genau wie die Schweißverbindung stellt die Lötverbindungeinen elektrischen Kontakt zwischen der Anschlussvorrichtung unddem Messwiderstand her. Ebenfalls kann eine derartige Anschlussvorrichtungmit einem integrierten Messwiderstand auch mechanischen Belastungenausgesetzt werden. Selbstverständlichkann der Messwiderstand auch durch andere Verbindungsverfahren inder Anschlussvorrichtung integriert werden.
    [0011] Beider zweiten grundlegenden Ausführungsformder Anschlussvorrichtung besteht die gesamte Anschlussvorrichtungaus einem niederohmigen Material, so dass sie selbst den Messwiderstand bildet.Die Größe (gemessenin der Einheit Ohm) des Messwiderstands ist anhand der zwei vordefinierten Kontaktstelleneindeutig bekannt. Folglich ist die so konzipierte Anschlussvorrichtungnicht nur einteilig ausgestaltet, sondern auch materialeinheitlich.Bei dieser Ausgestaltung kann natürlich auch auf eine entsprechendeSchweißverbindungoder Lötverbindungzwischen Messwiderstand und der übrigenAnschlussvorrichtung verzichtet werden. Die Größe des Messwiderstands kanndurch die beiden vordefinierten Kontaktstellen gemessen werden.Sofern eine bestimmte Größe des Messwiderstandsvorgegeben werden soll, ist dieses durch eine Verjüngung oder Erweiterungder Anschlussvorrichtung im Bereich zwischen den beiden vordefiniertenKontaktstellen möglich.Ist beispielsweise die Größe des Messwiderstandszu gering, so kann die Anschlussvorrichtung im Bereich zwischenden beiden vordefinierten Kontaktstellen durch Ausfräsungen oderBohrungen entsprechend verjüngtwerden, bis die entsprechende Größe des Widerstandswerteserreicht ist. Umgekehrt kann z.B. durch Auftragsschweißen derBereich zwischen den beiden vordefinierten Kontaktstellen erweitertwerden, wodurch sich die Größe des Messwiderstandsverringern lässt.Auf jeden Fall ist nach jedem Bearbeitungsgang (ob Fräsen, Bohrenoder Auftragsschweißen),der Widerstand zwischen den beiden vordefinierten Kontaktstellenzu messen.
    [0012] Eineweitere Variante der Anschlussvorrichtung sieht vor, dass das Strommessmodulzumindest an den beiden vordefinierten Kontaktstellen direkt durcheine Lötverbindungmit der Anschlussvorrichtung verbunden ist. So kann beispielsweiseeine Leiterplatte des Strommessmoduls mit entsprechenden Gegenkontaktstellendirekt auf die Kontaktstellen der Anschlussvorrichtung gelötet werden.Durch diese elektrische Verbindung des Strommessmoduls mit den entsprechendenKontaktstellen könnenmögliche Störgrößen weitestgehendeliminiert werden. Zusätzlichkann durch diese Maßnahmedas Strommessmodul auch mechanisch mit der Anschlussvorrichtungverbunden werden. Selbstverständlichkönnen auchnoch zusätzlicheBefestigungselemente vorgesehen sein.
    [0013] Beieiner gegensätzlichenAusführungsvarianteder Anschlussvorrichtung ist das Strommessmodul an den beiden vordefiniertenKontaktstellen indirekt durch Kontaktleitungen mit der Anschlussvorrichtungverbunden. Hierdurch ist es möglich,das Strommessmodul örtlichgetrennt von der Anschlussvorrichtung anzuordnen. Außerdem istdie Verbindung zwischen Kontaktleitung und Anschlussvorrichtungeinfacher herzustellen, da kein spezielles Lötverfahren verwendet werdenmuss. Allerdings ist diese Ausführungsvarianteempfindlich gegenübervorhandenen Steuergrößen.
    [0014] Gemäß einerzusätzlichenAusführungsvarianteder Anschlussvorrichtung kann das Strommessmodul durch eine mechanischeBefestigung am Messwiderstand oder an der Anschlussvorrichtung vorgesehensein. Dabei kann das Strommessmodul z.B. geklebt oder verschraubtwerden. Selbstverständlichsind auch andere mechanische Befestigungen denkbar.
    [0015] Beieiner zusätzlichenVariante der Anschlussvorrichtung ist es vorgesehen, dass die Messschaltungdie erfassten Messdaten überzumindest eine elektrische oder optische Signalleitung an die Auswerte-bzw. Steuereinheit weiterleitet. Über diese zusätzlicheSignalleitung bzw. Signalleitungen kann ein Austausch der Messdatenoder anderer Steuerungsdaten erfolgen. Sofern eine komplette elektrische Entkopplungzwischen der Messschaltung und der nachgeordneten Auswerte- bzw.Steuereinheit gewünschtwird, sollte eine optische Datenübertragungfür dieerfassten Messdaten bzw. Signale eingesetzt werden.
    [0016] Ebenfallskann bei einer erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtungvorgesehen sein, dass die Messschaltung wenigstens einen integriertenSchaltkreis enthält.Somit könnenauch komplexe Steuerungs- und Regelungsaufgaben durch die zuvorbeschriebene Schaltung realisiert werden. Außerdem kann in der Regel aufstandardisierte Bauteile (IC) zurückgegriffen werden, die bereits über diegewünschtenFunktionen der Messschaltung verfügen.
    [0017] Fernerkann bei einer besonderen Ausführungsformder Erfindung die Messschaltung die Temperatur als weiteren Messwerterfassen. Dabei ist es zweckmäßig, dassdas Strommessmodul eine wärmeleitendeVerbindung zur Oberflächedes Messwiderstands oder der Anschlussvorrichtung aufweist, um soexakt die Temperatur der Anschlussvorrichtung zu erfassen. Diesegibt nämlicheinen genauen Aufschluss überdie vorhandene Batterietemperatur. Da temporäre Kapazität der Batterie im Wesentlichen vonderen Temperatur abhängt,spielt die Ermittlung der exakten Batterietemperatur eine wichtigeRolle. Als wärmeleitendeVerbindung kann, wie bei den vordefinierten Kontaktstellen, eineLötverbindungvorgesehen sein. Ebenfalls kann ein Temperatursensor der Messschaltungdurch eine Temperaturleitpaste mit der Anschlussvorrichtung verbundensein. Da der Messschaltung nunmehr auch die ermittelte Temperaturals Messwert vorliegt, kann eine Temperaturkorrektur der erfassten,temperaturabhängigenMesswerte anhand der ermittelten Temperatur vorgenommen werden.Folglich ist es möglich,die erfassten Messwerte möglichstexakt zu bestimmen, indem die Temperatur als Einflussgröße herausgerechnetwird.
    [0018] Vorzugsweisekann bei einer besonderen Ausführungsformder Anschlussvorrichtung die Größe des Messwiderstandsals Kalibrierwert in der Messschaltung gespeichert werden. Durchdiese Maßnahmeist es möglich,die Fertigungstolleranzen des Messwiderstands, die sich in der unterschiedlichenGröße des Messwiderstandswiederspiegeln, zu berücksichtigen.Ebenfalls können Übergangswiderstände zwischenAnschlussvorrichtung und integrierten Messwiderstand erfasst werden.Nur bei einer genauen Bestimmung der Größe des Messwiderstands zwischenden beiden vordefinierten Kontaktstellen kann eine exakte Berechnungdes durchfließendenStroms stattfinden. Von daher muss jede Messschaltung auf den vorliegendenMesswiderstand eingerichtet werden. Folglich ist ein sogenannter „Off-Set" Abgleich bezüglich desvorhandenen Messwiderstands möglich.
    [0019] Zudiesem Zweck ist bei einer weiteren Form der Anschlussvorrichtungvorgesehen, dass die Messschaltung über einer nicht-flüchtigenSpeicher verfügt,in dem Daten, insbesondere Kalibrierwerte, Temperaturkompensationswerte,historische Messwerte und/oder Programme gespeichert sind. Durch dieVerwendung eines nicht-flüchtigenSpeichers kann sichergestellt werden, dass die gespeicherten Datenin der Messschaltung auch erhalten bleiben, sofern die Batterieeinmal ausgetauscht werden muss oder über längere Zeitspanne keinen Stromgeliefert hat.
    [0020] Zusätzlich kannbei der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtungvorgesehen sein, dass die Messschaltung externe Daten, Programmeoder Steuerungs- bzw. Reglungsbefehle von anderen Geräten empfängt undweiterverarbeitet. Somit ist es möglich, auch auf extern zurVerfügungstehende Daten zurückzugreifen.
    [0021] Beieiner besonderen Variante der Anschlussvorrichtung besteht der Messwiderstandim Wesentlichen aus CuMn12Ni (einer sogenannten Kupfer-Mangan-Nickel-Legierung). DieseKupferlegierung zeichnet sich dadurch aus, dass die Temperatur keinenbzw. nur einen geringen Einfluss auf den Widerstandswert hat.
    [0022] EinezusätzlicheAusführungsformder Anschlussvorrichtung sieht vor, dass zumindest ein Teil derOberflächeder Anschlussvorrichtung mit Zinn versehen ist. Durch das verzinnender Oberfläche kanndie Anschlussvorrichtung gegenüberUmwelteinflüssengeschütztwerden. Allerdings ist dabei zu beachten, dass der Bereich zwischenden beiden vordefinierten Kontaktstellen auf keinen Fall mit Zinn zuversehen ist.
    [0023] Vorzugsweisekann bei einer anderen Form der Anschlussvorrichtung zumindest dasgesamte Strommessmodul einschließlich des Messwiderstands miteinem Kunststoffmantel umhülltwerden, wobei der Kunststoffmantel das Strommessmodul gegen mechanischeund andere äußere Störeinflüsse, insbesondereFeuchtigkeit schützt.Ebenfalls kann zusätzlichzum Strommessmodul und dem Messwiderstand auch die abgehenden Leitersowie die Signalleitungen mit dem Kunststoffmantel umhüllt werden.Durch diese Maßnahmeist gleichzeitig eine mechanische Zugentlastung der Leiter sowieder Signalleitungen möglich.Außerdemkann das Strommessmodul zusätzlichdurch den Kunststoffmantel mechanisch an der Anschlussvorrichtungbefestigt werden.
    [0024] Dieerfindungsgemäße Anschlussvorrichtunggemäß der Ansprüche 1 bis21 dient auch zur Durchführungdes Verfahrens zur elektrischen Strommessung in Fahrzeugen.
    [0025] Nachstehendwird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutern, diedie erfindungsgemäße Anschlussvorrichtungin mehreren Ausführungsbeispielendarstellen.
    [0026] Eszeigen:
    [0027] 1 inSeitenansicht, eine Anschlussvorrichtung, insbesondere für eine Fahrzeugbatterieaus dem Stand der Technik mit einem zusätzlichen Strommessmodul, und
    [0028] 2 inSeitenansicht, eine erste grundlegende Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtungmit einem integrierten Messwiderstand und
    [0029] 3 inSeitenansicht, eine zweite grundlegende Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung,wobei die gesamte Anschlussvorrichtung aus einem niederohmigen Materialbesteht, und
    [0030] 4 inperspektivischer Darstellung auf eine komplette Anschlussvorrichtungmit einem integrierten Messwiderstand und einem Strommessmodul,umhülltmit einem Kunststoffmantel.
    [0031] In 1 isteine Anschlussvorrichtung 10' ausdem Stand der Technik dargestellt. Dabei ist deutlich zu erkennen,dass diese Anschlussvorrichtung 10' zweiteilig ausgestaltet ist. Dererste Teil der Anschlussvorrichtung 10' besteht aus dem Polbereich 10a', der zum Anschlussan die Fahrzeugbatterie dient. Der zweite Teil der Anschlussvorrichtung 10' besteht ausdem Leiterbereich 10b',an dem die entsprechenden Stromleiter 11 angeschlossensind. Zwischen diesen beiden Teilen der Anschlussvorrichtung 10' ist ein Messwiderstand 13 inReihe geschaltet. Zu diesem Zweck ist das gesamte Strommessmodul(also einschließlichdes Messwiderstands 13) linksseitig mit dem Polbereich 10a' und rechtsseitig mitdem Leiterbereich 10b' verbunden,wobei zusätzlicheBefestigungselemente 10d' vorgesehensind. In der Regel wird das Strommessmodul 12 mit seinen entsprechendenAnschlussschienen 10c' durchdie Befestigungselemente 10d' anden beiden Teilen der Anschlussvorrichtung 10' angeordnet.Die Befestigungselemente 10d' bestehendabei aus Muttern und Schrauben. Die Größe des Messwiderstands 13 isteindeutig durch die vordefinierten Kontaktstellen 17 gegeben.An diesen Kontaktstellen 17 ist auch die Messschaltung 16 elektrischangeordnet. Folglich kann der durch den Messwiderstand 13 durchfließende Batteriestromeindeutig bestimmt werden, da die Größe des Messwiderstands bekanntist und die Spannung, die am Messwiderstand 13 anliegt,gemessen werden kann. Durch die zusätzliche Montage des Strommessmoduls 12 ander Anschlussvorrichtung 10' erhöhen sichinsgesamt die Herstellungskosten deutlich. Außerdem bilden die Verbindungsstellenzwischen den Anschlussschienen 10c' und der Anschlussvorrichtung 10' einen kritischen Bereich,da die elektrische Leitfähigkeitdurch die äußeren Umwelteinflüsse nachlängereZeit stark beeinflusst wird.
    [0032] Die 2 zeigteine erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung 10 inder ersten grundlegenden Ausführungsformgemäß der Unteransprüche 2 bis 4. DieAnschlussvorrichtung 10 ist dabei einteilig ausgestaltet,indem der Messwiderstand 13 als ein fester Bestandteilbzw. ein Bindeglied in der Anschlussvorrichtung 10 integriertist. Der Messwiderstand 13 (auch als Shunt bezeichnet)ist in Reihe zwischen einem Batteriepol (nicht dargestellt) undden davon abgehenden Leitern 11 geschaltet. Die Anschlussvorrichtung 10 kannsowohl beim Pluspol als auch beim Minuspol der Batterie eingesetztwerden. Im vorliegenden Ausführungsbeispielist der Messwiderstand 13 mittig in der Anschlussvorrichtung 10 angeordnet, wobeier durch eine Schweiß-oder Lötverbindungeinerseits mit dem Polbereich 10a und andererseits mit demLeiterbereich 10b der Anschlussvorrichtung 10 verbundenist. Ohne den zwischen geschalteten Messwiderstand 13 wäre die Anschlussvorrichtung 10 (aus 2)zweiteilig durch den Polbereich 10a und Leiterbereich 10b aufgebaut.
    [0033] DerPolbereich 10a weist einen Klemmbereich auf, der zur Herstellungeiner elektrischen Verbindung mit dem Batteriepol dient. Wie in 4 ersichtbarist, ist der Klemmebereich ringförmigausgestaltet, wobei er einen Schlitz 23 enthält, derdurch ein reversibles Befestigungselement, vorzugsweise eine Schrauben-Mutter-Verbindung 24, 25,verkleinert werden kann. Eine feste Verbindung (sowohl aus elektrischerals auch aus mechanischer Sicht) ist zwischen einem zylindrischausgestalteten Batteriepol und der Anschlussvorrichtung 10 erreichbar,indem die Mutter 24 auf der drehfest angeordneten Schraube 25 angezogenwird. Durch den vierkantartigen Kopf der Mutter 25 istdiese drehfest an der Anschlussvorrichtung 10 angeordnet.Am anderen Ende der Anschlussvorrichtung 10 ist der Leiterbereich 10b angeordnet,von dem die elektrischen Leiter 11 abgehen, die die Stromversorgungdes Fahrzeuges sicherstellen. Diese Leiter 11 sind in derRegel durch eine Crimp-Verbindungmit der Anschlussvorrichtung 10 verbunden.
    [0034] Derin den 1, 2 und 4 dargestellteMesswiderstand 13 ist quaderförmig ausgestaltet, wobei erjeweils mit seiner schmalen Stirnfläche mit der restlichen Anschlussvorrichtung 10 verbundenist. Oberhalb des Messwiderstand 13 ist der restliche Teildes Strommessmoduls 12 vorgesehen. Die elektrische Verbindungzwischen den vordefinierten Kontaktstellen 17 und dem Strommessmodul 12 bzw.der Messschaltung 16 wird durch eine Lötverbindung realisiert. Diesekann durch ein IR-Lötverfahrenoder ein Ofenlötverfahrenerzielt werden. Zusätzlichzu den dargestellten Kontaktstellen 17 kann auch ein Temperatursensormit dem Messwiderstand 13 oder einem anderen Bereich derAnschlussvorrichtung 10 verbunden sein, um möglichstgenau die jeweilige Batterietemperatur erfassen zu können. Da dieGröße des Messwiderstands 13 anden vordefinierten Kontaktstellen 17 messbar und damiteindeutig bekannt ist, kann der durch den Messwiderstand 13 fließende Batteriestromexakt bestimmt werden.
    [0035] Die 3 zeigtdie zweite grundlegende Ausführungsformder Anschlussvorrichtung 10, gemäß der Ansprüche 5 und 6. Dabei bestehtdie gesamte Anschlussvorrichtung 10 aus einem niederohmigenMaterial. Vorzugsweise kann es sich hierbei um eine Kupfer-Mangan-Nickel-Legierung (CuMn12Ni)handeln. Sofern eine bestimmte Größe für den Messwiderstand 13 gewünscht wird,kann der Bereich 14 zwischen den vordefinierten Kontaktstellen 17 verjüngt odererweitert werden, indem Material abgetragen oder aufgetragen wird.So kann beispielsweise die Verjüngung 14 weiterausgefräst werden.Um eine exakte Widerstandsgröße zu erzielen, kanndieser Bereich zusätzlichmit einem Laser bearbeitet werden. Diese Bearbeitung der Anschlussvorrichtung 10 istallerdings sehr aufwendig, weshalb es wesentlich einfacher ist,die Größe des Messwiderstands 13 zwischenden vordefinierten Kontaktstellen 17 auszumessen, und alsKalibrierungswert in der Messschaltung 16 zu hinterlegenbzw. speichern.
    [0036] Eineperspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung 10 gehtaus der 4 hervor. Auch in dieser Figurist zu erkennen, dass ein integrierter Messwiderstand 13 Anwendungfindet. Direkt überdem Messwiderstand 13 bzw. der Verjüngung 14 ist das Strommessmodul 12 angeordnet.Dieses ist mit der Leiterplatte 18 an den vordefiniertenKontaktstellen 17 mit der Anschlussvorrichtung 10 verbunden.Der Messwiderstand 13, die Leiterplatte 18, dieelektrischen Bauteile 19 auf der Leiterplatte 18 undder integrierte Schaltkreis 20 sowie die abgehenden Signalleitungen 21 bildendie Messschaltung 16 des Strommessmoduls 12. Das gesamteStrommessmodul 12 ist mit einem Kunststoffmantel 22 odereinem Gießharzumhüllt.Wie deutlich zu erkennen ist, sind die Leiter 11 sowiedie Signalleitungen 21 ebenfalls teilweise von dem Kunststoffmantel 22 bzw.dem Gießharzumhüllt.Damit ist einerseits eine Zugentlastung der Leiter 11 sowieder Signalleitungen 21 möglich und anderseits sind dieelektrischen Übergangeder Leitungen 11, 21 zur Anschlussvorrichtung 10 bzw.Strommessmodul 12 gegen Feuchtigkeit und dgl. geschützt.
    [0037] Esversteht sich von selbst, dass auch weitere IC's 20 und andere elektrische/elektronischeBauteile 19 auf der Leiterplatte 18 vorgesehensein können.Vorzugsweise handelt es sich bei diesen Bauteilen 19 umsogenannte SMD's,die ohne Anschlussdrähteauskommen. Die Form der Leiterplatte 18 ist nicht auf einen rechteckigenQuerschnitt beschränkt, sondernkann beliebig ausgestaltet sein. So kann die Leiterplatte 18 zumBeispiel auch einen bogen- oder wellenförmigen Verlauf innehaben.
    [0038] Abschließend bleibtnoch zu bemerken, dass die hier dargestellten Ausführungsformender Anschlussvorrichtung 10 nur beispielhafte Verwirklichungender Erfindung sind. Diese ist jedoch nicht auf die dargestelltenKombinationen beschränkt.Es versteht sich, dass die dargestellten Bauteile und deren Anordnungenauch in anderen Ausführungsformenund Konstruktionen bzw. Schaltungen vorhanden sein können, die über ähnlicheEigenschaften verfügen,wie diejenigen die hier beschrieben und beansprucht worden sind.
    Stand der Technik 10' ZweiteiligeAnschlussvorrichtung aus dem Stand der Technik 10a' Polbereichder Anschlussvorrichtung von 10' 10b' Leiterbereichder Anschlussvorrichtung von 10' 10c' Anschlussschienen 10d' Befestigungselement
    Erfindung 10 Anschlussvorrichtung(einteilig) 10a Polbereichder Anschlussvorrichtung von 10 10b Leiterbereichder Anschlussvorrichtung von 10 11 Leiter 12 Strommessmodul 13 Messwiderstand(Shunt) 14 Verjüngung für 13 15 Verbindungsstellezwischen 10 und 13 (Schweißnaht) 16 Messschaltung 17 VordefinierteKontaktstellen 18 Leiterplatte 19 Elektrische/elektronischeBauteile 20 IntegrierterSchaltkreis (IC) 21 Signalleitungen 22 Kunststoffmantel/-umhüllung 23 Schlitzim ringförmigenPolbereich 24 Mutter 25 Schraube(mit vierkantigem Kopf)
    权利要求:
    Claims (22)
    [1] Anschlussvorrichtung (10) für eine Batterie, insbesondereeine Fahrzeugbatterie, die zur elektrischen Verbindung von einemBatteriepol mit zumindest einem elektrischen Leiter (11)dient, mit einem Strommessmodul (12), das zumindesteinen Messwiderstand (13) und eine Messschaltung (16)enthält, wobeidie Messschaltung (16) zumindest die anliegende Spannungam Messwiderstand (13) erfasst und über die vorbekannte Größe des Messwiderstand(13) den durchfließendenStrom bestimmt, und die erfassten Messdaten in analoger oderdigitalen Form an eine Auswerte- bzw. Steuereinheit weiterleitet, dadurchgekennzeichnet, dass der Messwiderstand (13) inder Anschlussvorrichtung (10) integriert ist, so dass diebeiden Elemente einteilig ausgestaltet sind, und die Anschlussvorrichtung(10) zwei vordefinierten Kontaktstellen (17),zwischen denen der Messwiderstand (13) liegt, aufweist,durch die die Messschaltung (16) elektrisch anschließbar ist.
    [2] Anschlussvorrichtung (10) nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwiderstand (13)durch eine Schweißverbindungin der Anschlussvorrichtung (10) integriert ist.
    [3] Anschlussvorrichtung (10) nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung durch ein Elektronenstrahl-Schweißverfahren hergestelltist.
    [4] Anschlussvorrichtung (10) nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwiderstand (13)durch eine Lötverbindungin der Anschlussvorrichtung (10) integriert ist.
    [5] Anschlussvorrichtung (10) nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Anschlussvorrichtung(10) aus einem niederohmigen Material besteht und somitselbst den Messwiderstand (13) bildet, wobei die Größe des Messwiderstand(13) anhand der zwei vordefinierten Kontaktstellen (17)eindeutig bekannt ist.
    [6] Anschlussvorrichtung (10) nach Anspruch5, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Messwiderstand (13)durch eine Verjüngung(14) oder Erweiterung der Anschlussvorrichtung (10)im Bereich zwischen den beiden vordefinierten Kontaktstellen (17)festlegbar ist.
    [7] Anschlussvorrichtung (10) nach einem derAnsprüche1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Strommessmodul (12)zumindest an den beiden vordefinierten Kontaktstellen (17)direkt durch eine Lötverbindungmit der Anschlussvorrichtung (10) verbunden ist.
    [8] Anschlussvorrichtung (10) nach einem derAnsprüche1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Strommessmodul (12)an den beiden vordefinierten Kontaktstellen (17) indirektdurch Kontaktleitungen mit der Anschlussvorrichtung (10)verbunden ist.
    [9] Anschlussvorrichtung (10) nach einem derAnsprüche1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Strommessmodul (12)mechanisch befestigt am Messwiderstand (13) oder der Anschlussvorrichtung (10)vorgesehen ist.
    [10] Anschlussvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (16)die erfassten Messdaten über zumindesteine elektrische oder optische Signalleitung (21) an dieAuswerte- bzw. Steuereinheit weiterleitet.
    [11] Anschlussvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (16)wenigstens einen integrierten Schaltkreis enthält.
    [12] Anschlussvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis11, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (16)zusätzlichdie Temperatur als Messwert erfasst.
    [13] Anschlussvorrichtung (10) nach Anspruch 12,dadurch gekennzeichnet, dass das Strommessmodul (12) einewärmeleitendeVerbindung zur Oberflächedes Messwiderstands (13) oder der Anschlussvorrichtung(10) aufweist.
    [14] Anschlussvorrichtung (10) nach Anspruch12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (16)eine Temperaturkorrektur der erfassten, temperaturabhängigen Messwerteanhand der ermittelten Temperatur vornimmt.
    [15] Anschlussvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis14, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Messwiderstand (13)als ein Kalibrierwert in der Messschaltung (16) gespeichertist.
    [16] Anschlussvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis15, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (16) über einennicht-flüchtigen Speicherverfügt,in dem Daten, insbesondere Kalibrierwerte, Temperaturkompensationswerte,historische Messwerte und/oder Programme gespeichert sind.
    [17] Anschlussvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis16, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (16)externe Daten, Programme oder Steuerungs- bzw. Regelungsbefehlevon anderen Gerätenempfängtund weiterverarbeitet.
    [18] Anschlussvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis17, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwiderstand (13)im wesentlichen aus CuMn12Ni (Kupfer-Mangan-Nickel-Legierung) besteht.
    [19] Anschlussvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Oberfläche derAnschlussvorrichtung (10) mit Zinn versehen ist.
    [20] Anschlussvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das gesamte Strommessmodul(12) mit dem Messwiderstand (13) mit einem Kunststoffmantel(22) umhüllt,wobei der Kunststoffmantel (22) das Strommessmodul (12)gegen mechanische und anderer äußere Störeinflüsse, insbesondereFeuchtigkeit schützt.
    [21] Anschlussvorrichtung (10) nach Anspruch 20,dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlichzum Strommessmodul (12) und dem Messwiderstand (13) auchdie Leiter (11) sowie die Signalleitungen (21)mit einem Kunststoffmantel (22) umhüllt sind.
    [22] Verfahren zur elektrischen Strommessung in Fahrzeugendurch eine Anschlussvorrichtung (10) gemäß der Ansprüche 1 bis21.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004007851B4|2006-03-16|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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