CN114545230A - 电阻器组件和具有电阻器组件的电池传感器 - Google Patents

电阻器组件和具有电阻器组件的电池传感器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆中的电池传感器(10)的电阻器组件(18),该电阻器组件具有两个线路区段(20,22)和布置在这些线路区段(20,22)之间的测量电阻器(24),其中该测量电阻器(24)在接触面(28,30)上与这些线路区段(20,22)导电连接,其中这些接触面(28,30)相对于该电阻器组件(18)的纵向轴线(L)倾斜。本发明还涉及一种具有这种电阻器组件的电池传感器。

Description

电阻器组件和具有电阻器组件的电池传感器
技术领域
本发明涉及一种用于车辆中的电池传感器的电阻器组件,该电阻器组件具有两个线路区段、布置在这些线路区段之间的测量电阻器,其中该测量电阻器在接触面上与这些线路区段导电连接。本发明还涉及一种具有这种电阻器组件的电池传感器。
背景技术
在许多应用中,尤其是在车辆领域,需要非常精确地确定或测量出现的电流。例如,从现有技术中已知一些方法和电池传感器,其中电流强度通过布置在电流通路中的测量电阻器上的电压降来确定。测量电阻器的电阻是非常精确地已知或是可以确定的。根据检测到的电压降和已知的电阻,可以使用欧姆定律计算流过测量电阻器的电流,即电池电流。
通常,测量电阻器使用特殊合金,例如铜镍锰合金,其电阻温度系数较低,即对温度变化的敏感性较低,因此可以非常精确地确定电阻。
线路区段通常由低电阻的铜合金组成并且与测量电阻器焊接。
线路区段所使用的铜合金具有更高的电阻温度相关性,即高电阻温度系数。
测量触点通常布置在线路区段上,因此总电阻由测量电阻器的电阻和测量触点之间的线路区段的电阻组成。
由于线路区段的电阻具有较高的温度相关性,因此这些线路区段会影响到总电阻,并从而影响测量的准确性。
测量电阻器和线路区段在不同温度下的电阻特性是已知的,因此可以在已知温度下确定准确的电阻。但为了确定温度还需要额外的温度传感器。
但是,总体而言,希望总电阻具有较低的温度相关性,以便能够进行尽可能准确的测量。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种用于车辆中的电池传感器的电阻器组件,该电池传感器能够更精确地测量电池电流。本发明的目的还在于,提供一种具有这种电阻器组件的电池传感器。
为实现该目的,提供一种用于车辆中的电池传感器的电阻器组件,该电阻器组件具有两个线路区段、布置在这些线路区段之间的测量电阻器和用于检测该测量电阻器上的电压降的电压检测装置,其中该测量电阻器在接触面上与这些线路区段导电连接。这些接触面相对于该测量电阻器的纵向轴线倾斜。因此,通过这些倾斜的接触面,测量电阻器布置成相对于电阻器组件的主电流方向倾斜,该主电流方向由线路区段或电阻器组件的纵向轴线限定。由此,测量电阻器在主电流方向(其由测量电阻器的纵向方向和邻接的线路区段的纵向方向所限定)上的延伸距离大于其倾斜于主电流方向、尤其是垂直于任一接触面的延伸距离。这导致测量电阻器内部和邻接的线路区段区域内部的电流变化或等势线变化。由此,测量触点之间的电阻的温度相关性可以受到积极影响、尤其是可以降低,因为线路区段受到的与温度相关的影响较小。
尤其,这些接触面也可以相对于位于这些接触面区域内的这些线路区段的纵向轴线倾斜。
尤其,可以根据安装条件来选择线路区段或其纵向轴线。例如,该测量电阻器的纵向轴线可以与至少一个线路区段的纵向轴线重合。也就是说,该测量电阻器和这些线路区段形成一个易于制造的长形构件。
为了制造迄今为止已知的电阻器组件,通常提供平面的基材以用于线路区段,在该基材中包含有由电阻材料制成的条带。例如,这种基材可以预制为带材、卷材或以板材的形式供应。与纵向方向成直角地从这种基材上分割出条带,每个条带都形成一个电阻器组件。上述电阻器组件同样可以通过将切削刃设置为倾斜于带材纵向方向的方式从这种平面的基材上冲裁而成。因此不需要制造新的基材。只需要改变切削刃。
这些接触面优选基本上彼此平行地延伸,因此该测量电阻器基本上设计成平行四边形。这使得电阻器组件的制造变得简单。此外,可以简单地估计电流或等势线的特性。
优选地,在该第一线路区段上设置有至少一个第一接触点,并且在该第二线路区段上设置有配属于该第一接触点的至少一个第二接触点。因此,测量电阻器的整个宽度都可以用于测量。
可以不同地选择这些接触点的位置。优选这样选择这些位置,即,在这些接触点之间提供最佳的总电阻温度系数,即总电阻的尽可能低的温度相关性。为此,第一接触点和配属的第二接触点例如可以横向于该测量电阻器的纵向方向错开布置。例如,至少一个接触点可以布置成与电阻器组件的中心线或对称轴线间隔开。
此外,这些接触点与该测量电阻器的距离也可以不同,并且可以根据期望的总电阻温度系数进行选择。
尤其,该第一接触点和配属的该第二接触点可以横向于该测量电阻器的纵向方向布置,使得该测量电阻器和/或这些线路区段的与温度相关的电阻变化的影响降低和/或得以补偿。
也可以设置有多个第一接触点和分别配属的第二接触点。测量电阻器中和邻接的线路区段区域中的不相同的电流分布和不相同的等势线使得不同的成对的第一接触点和第二接触点的电阻不同。尤其,对电阻的与温度相关的影响可能会由于接触点的位置不同而有所变化。因此,与温度相关的电阻变化对第一接触点与分别配属的第二接触点之间的总电阻产生不同的影响。然而,由于对于所有总电阻而言,电阻器组件的温度相同,因此可以使用不同的总电阻来计算与温度相关的总电阻变化,并由此补偿该与温度相关的总电阻变化。
为了实现该目的,还提供了一种用于检测电池电流的电池传感器,其具有上述电阻器组件和检测装置,该检测装置用于检测该测量电阻器上的电压降、尤其在至少一个第一接触点与配属的第二接触点之间的电压降。
附图说明
结合附图从以下描述中得出其他优点和特征。在附图中:
图1示出了电池传感器;
图2示出了用于图1中的电池传感器的电阻器组件;
图3示出了图2中的电阻器组件的电流分布;并且
图4示出了由基材制造图2中的电阻器组件。
具体实施方式
在图1中示出了电池传感器10。电池传感器10具有连接组件12,该连接组件由电池电极接头14、电缆接头16和电阻器组件18组成,该电阻器组件将电池电极接头14与电缆接头16相互电连接。电阻器组件18由两个线路区段20、22组成,在这两个线路区段之间设置有测量电阻器24。
电池传感器10还具有电压检测装置26,该电压检测装置就电流方向而言在测量电阻器24的前方和后方与电阻器组件18电连接并且可以检测测量电阻器24上的电压降。根据检测到的测量电阻器24上的电压降和测量电阻器24的已知电阻,可以使用欧姆定律计算流过测量电阻器24,即流过电池传感器10的电流。
测量电阻器24通常由这样的材料构成,即,该材料在使用寿命内以及在不同的温度下都具有尽可能恒定的电阻。例如使用铜镍锰合金。电池电极接头14、电缆接头16和线路区段20、22由具有导电性非常好的材料制成,例如铜或铜合金。
然而,测量电阻器24所使用的材料(例如铜镍锰合金)的连接非常耗费。出于该原因,提供电阻器组件18,该电阻器组件除了测量电阻器24之外还具有由导电材料制成的两个线路区段20、22。这些线路区段20、22可以以简单的方式与电池电极接头14和电缆接头16相连接。尤其,线路区段20、22可以由与电池电极接头14和电缆接头16相同或相似的材料构成,使得它们可以以简单的方式相连接,例如通过钎焊或焊接相连接。
电阻器组件18在图2和图3中详细示出。从图2中可以看出,电阻器组件18基本上设计成长形的且矩形的,其中测量电阻器24基本上设计成平行四边形并且以接触面28、30分别与线路区段20、22相连接。由此,接触面28、30均设计成相对于测量电阻器24的纵向方向倾斜或倾斜于测量电阻器的纵向方向,该纵向方向对应于电阻器组件18的纵向方向L。
在第一线路区段20上设置有两个第一接触点32a、32b。在第二线路区段22上设置有两个第二接触点34a、34b,这两个第二接触点分别配属于第一接触点32a、32b。电压检测装置26被设计用于分别检测第一接触点32a或32b和与其配属的第二接触点34a或34b之间的电压降。
在此,第一接触点32a、32b与对应的第二接触点34a、34b之间的总电阻从线路区段20、22的部分电阻和位于第一接触点32a、32b与对应的第二接触点34a、34b之间的测量电阻器24的电阻得出。
接触点32a、32b、34a、34b横向于线路区段20、22或电阻器组件18的纵向方向的位置以及这些接触点与测量电阻器24的距离可以变动,下文将详细解释。
尤其是从图3中可以看出,与传统的矩形测量电阻器相比,线路区段20、22和测量电阻器24的不同电阻引起电流分布的改变。
线路区段20、22的较低电阻导致接触点32a或34b的等势线36集中。这也导致,等势线36不沿纵向方向L穿过测量电阻器24,或者电流不沿纵向方向L流过测量电阻器24,而是相对其倾斜。
由于电流通常会寻找电阻最小的路径,因此它在测量电阻器24内部将在很大程度上垂直于接触面28、30流动。这使得测量电阻器24的锐角区域中的电流密度降低,而接触面28、30的其余区域中的电流密度较高。平行于接触面28、30的分量因此被强加在电流向量上。如果线路区段20、22的电阻例如由于温度变化而增加,则平行于接触面28、30的电流向量的电阻增加,因此总电阻增加。因此,接受平行于接触面28、30的较长的路径对于电流是不利的。具有较长路径的电流通路、尤其是具有通过测量电阻器24的倾斜路径但为此在线路区段28、30内具有较短的区段的电流通路,可以因此具有较低的总电阻。当温度升高时,电流就可以“避开”线路区段不断增加的电阻,并且整个组件的温度系数变低。
此外,变化的等势线或变化的电流使得线路区段20、22的与温度相关的电阻变化的影响变得更小,从而能够总体上更精确地测量流过电池传感器或电阻器组件18的电流。
尤其,第一接触点32a、32b和对应的第二接触点34a、34b可以布置成使得线路区段20、22的与温度相关的电阻变化对第一接触点32a、32b与对应的第二接触点34a、34b之间的电压降的测量产生不同的影响。这例如可以这样实现,即,第一接触点32a、32b与对应的第二接触点34a、34b之间的测量段的长度不同和/或包含较大比例的线路区段20、22。作为替代或补充,这也可以通过接触点32a、32b、34a、34b的位置来实现。
通过不同的测量可以确定和/或校正测量结果的与温度相关的变化。
电阻器组件18例如由平面的基材38制成(图4)。该平面的基材38由三个区段组成:由导电材料制成的第一区段40、由导电材料制成的第二区段42和在第一区段40与第二区段42之间延伸的电阻区段44,该电阻区段由电阻材料制成、例如铜镍锰合金。
电阻区段44具有恒定的宽度B并且由两个相对的边缘46、48界定。因此,边缘46、48彼此平行地延伸。第一区段40在第一边缘46上、第二区段42在第二边缘48上与电阻区段44导电连接和机械连接。基材38例如可以作为连续材料供应,例如成卷供应。
通常,垂直于纵向方向从该基材38上分割出条带,其中第一区段形成第一线路区段12,第二区段30形成第二线路区段16,并且电阻区段32形成测量电阻器20。
为了制造电阻器组件18,现在倾斜于基材38的纵向方向分割出条带,从而得到长形的电阻器组件18,其具有倾斜置入的测量电阻器24,该测量电阻器与线路区段20、22的接触面被设计成倾斜的。电阻器组件18因此可以以简单的方式由迄今为止所使用的基材38制造。
在上述实施例中,测量电阻器由铜镍锰合金制成。然而,也可以使用其他材料、尤其是电阻的温度相关性更大的材料来制造测量电阻器。

Claims (10)

1.一种用于车辆中的电池传感器(10)的电阻器组件(18),该电阻器组件具有两个线路区段(20,22)和布置在这些线路区段(20,22)之间的测量电阻器(24),其中该测量电阻器(24)在接触面(28,30)上与这些线路区段(20,22)导电连接,其特征在于,这些接触面(28,30)相对于电阻器组件(18)的纵向轴线(L)倾斜。
2.根据权利要求1所述的电阻器组件,其特征在于,所述接触面(28,30)相对于所述线路区段(20,22)的纵向轴线倾斜。
3.根据权利要求1和2之一所述的电阻器组件,其特征在于,所述测量电阻器(24)的纵向轴线与至少一个线路区段(20,22)的纵向轴线重合。
4.根据前述权利要求之一所述的电阻器组件,其特征在于,所述接触面(28,30)基本上彼此平行地延伸。
5.根据前述权利要求之一所述的电阻器组件,其特征在于,在第一线路区段(20)上设置有至少一个第一接触点(32a,32b),并且在第二线路区段(22)上设置有配属于第一接触点(32a,32b)的至少一个第二接触点(34a,34b)。
6.根据权利要求5所述的电阻器组件,其特征在于,第一接触点(32a,32b)和配属于该第一接触点(32a,32b)的第二接触点(34a,34b)横向于电阻器组件(18)的纵向方向(L)错开布置。
7.根据权利要求5和6之一所述的电阻器组件,其特征在于,设置有至少两个第一接触点(32a,32b)和至少两个第二接触点(34a,34b),其中为每个第一接触点(32a,32b)配属一个第二接触点(34a,34b)。
8.根据权利要求7所述的电阻器组件,其特征在于,第一接触点(32a,32b)和/或第二接触点(34a,34b)横向于电阻器组件(18)的纵向轴线(L)的位置能够变动,和/或第一接触点(32a,32b)和/或第二接触点(34a,34b)与测量电阻器的距离能够变动。
9.根据权利要求5至8之一所述的电阻器组件,其特征在于,第一接触点(32a,32b)和配属的第二接触点(34a,34b)横向于电阻器组件(18)的纵向方向(L)布置,使得测量电阻器(24)和/或线路区段(20,22)的与温度相关的电阻变化的影响降低和/或得以补偿。
10.一种用于检测电池电流的电池传感器(10),其具有根据前述权利要求之一所述的电阻器组件(18)和用于检测测量电阻器上的电压降的检测装置(26)。
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