DE102004002449B3 - Battery sensor arrangement for vehicle battery has measurement element with first of two end regions connected to end of earth line, second end region with attachment device for fixing sensor to vehicle - Google Patents

Battery sensor arrangement for vehicle battery has measurement element with first of two end regions connected to end of earth line, second end region with attachment device for fixing sensor to vehicle Download PDF

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Abstract

The arrangement has an earth line with one end connected to the battery and sensor (10) with a measurement element (14) with the first of two end regions (15,16) connected to the other end of the earth line and a second end region with an attachment device (18) for fixing the sensor to the vehicle. A bore (18) in the measurement element is for connection to a welded bolt mounted in the vehicle.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Batteriesensoranordnung, die zum Erfassen eines Batteriezustands einer Batterie, insbesondere einer Fahrzeugbatterie, verwendet wird. Der Batteriezustand betrifft dabei unterschiedliche batterieeigene Parameter, wie z.B. die Batteriespannung, die Stromstärke oder die noch vorhandene Gesamtkapazität der Batterie.The The invention relates to a battery sensor arrangement suitable for Detecting a battery state of a battery, in particular a Vehicle battery, is used. The battery condition is affected different battery-inherent parameters, e.g. the battery voltage, the current strength or the remaining total capacity of the battery.

Insbesondere in Kraftfahrzeugen aber auch bei anderen Fahrzeugen oder Geräten werden Batterien als Energiequellen oder als Hilfsenergiequellen zum Starten eines Hauptmotors oder als Speicherelemente verwendet. Dabei ist der Ladezustand sowohl bei der Ladung als auch der Entladung der Batterie von Interesse, damit durch ein geeignetes Steuerungs- oder Regelungssystem einerseits Fehler im Stromkreis des Fahrzeugs oder Geräts erfasst werden können und andererseits rechtzeitig vor einer zu tiefen Batteriespannung oder einem zu schlechten Ladezustand gewarnt werden kann, ehe ein Versagen des Geräts bzw. des Fahrzeugs auftritt. Somit kann die Lebensdauer bzw. der Lebenszyklus der Batterie überwacht werden und die Restlebensdauer abgeschätzt werden.Especially in motor vehicles but also in other vehicles or devices Batteries as energy sources or as auxiliary power sources for starting a main motor or used as storage elements. It is the state of charge in both the charge and the discharge of Battery of interest, so by a suitable control or Control system on the one hand fault in the circuit of the vehicle or equipment can be detected and on the other hand in time for too low a battery voltage or a too low state of charge can be warned, before a Failure of the device or the vehicle occurs. Thus, the life or the Life cycle of the battery monitors and the remaining lifespan will be estimated.

Um diese Größen zu erfassen, werden Sensoren eingesetzt, die mit der Batterie verbunden sind und mittels derer z.B. der Batteriestrom gemessen werden kann.Around to capture these quantities Sensors are used which are connected to the battery and by means of which e.g. the battery current can be measured.

In der WO 99/54744 ist beispielsweise eine Batteriemessklemme beschrieben, die mittels einer Befestigungsmanschette aus Metall mit einem der beiden Anschlusspole einer herkömmlichen Batterie fest verbunden werden kann. Die Befestigungsmanschette geht über in eine Verdickung des gleichen, elektrisch leitenden Materialstücks, welche im Inneren einen Hohlraum enthält. Nach diesem Hohlraum verjüngt sich die Befestigungsmanschette wieder und geht dort in ein Batteriekabel über. In ei ner zweiten Variante der in der WO 99/54744 beschriebenen Batteriemessklemme ist die Befestigungsmanschette mit einer Seite eines Sensorgehäuses fest verbunden und ragt teilweise in dieses hinein. Auf der anderen Seite des Gehäuses führen drei elektrische Leitungen weg, welche mit dem Gehäuse fest verbunden sind, nämlich ein Batteriekabel, ein zweites Batteriekabel, das mit dem anderen, freien Anschlusspol der Batterie verbunden ist, sowie eine Datenleitung. Der Sensor ist über die Befestigungsmanschette mit dem Pol der Batterie verklemmt.In WO 99/54744, for example, a battery terminal is described, by means of a metal fastening sleeve with one of the two Connecting poles of a conventional Battery can be firmly connected. The fastening cuff goes over in a thickening of the same, electrically conductive material piece, which contains a cavity inside. Rejuvenated after this cavity The mounting sleeve again and goes there in a battery cable. In egg ner second variant of the battery measuring terminal described in WO 99/54744 the mounting collar is fixed to one side of a sensor housing connected and partially protrudes into this. On the other hand of the housing to lead three electrical lines away, which fixed to the case are connected, namely a battery cable, a second battery cable with the other, free terminal pole of the battery is connected, as well as a data line. Of the Sensor is over the fixing collar is jammed with the pole of the battery.

Auch in der DE 35 32 044 A1 bzw. der DE 199 61 311 sind Batteriesensorvorrichtungen beschrieben, die eine direkt an einen Pol einer Kraftfahrzeugbatterie anschließbare Befestigungseinrichtung aufweisen.Also in the DE 35 32 044 A1 or the DE 199 61 311 Battery sensor devices are described which have a directly connectable to a pole of a motor vehicle battery fastening device.

Aus der DE 198 28 927 A1 ist eine Einrichtung zum Messen der Klemmenspannung einer Fahrzeugbatterie bekannt, bei welcher eine separate Masseleitung einerseits mit dem Minuspol der Fahrzeugbatterie und andererseits mit der Messeinrichtung verbunden ist.From the DE 198 28 927 A1 a device for measuring the terminal voltage of a vehicle battery is known in which a separate ground line is connected on the one hand to the negative terminal of the vehicle battery and on the other hand to the measuring device.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Batteriesensoranordnung insbesondere für eine Fahrzeugbatterie vorzusehen, mit welcher der Sensor in flexibler Position am Fahrzeug angebracht werden kann.It An object of the invention is in particular a battery sensor arrangement for one Vehicle battery provide, with which the sensor in more flexible Position can be attached to the vehicle.

Diese Aufgabe wird mit einer Batteriesensoranordnung für eine Fahrzeugbatterie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die abhängigen Ansprüche angegeben.These Task is with a battery sensor assembly for a vehicle battery with the features of claim 1 solved. Preferred embodiments are dependent Claims specified.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Sensor und die Batterie räumlich zu trennen, so dass der Sensor in seiner Größe und Gestaltung unabhängig von Batteriepolnischen oder anderen Befestigungsorten an der Batterie wird. Dies wird dadurch erreicht, dass der Sensor am freien Ende, d.h. dem nicht mit der Batterie verbundenen Ende, der einzigen Masse leitung angebracht wird. Mehrere Masseleitungen sind ungünstig, zumindest solange der durch sie fließende Strom nicht abgeschätzt werden kann, da dadurch das Messergebnis verfälscht wird. Dabei wird z.B. ein gewöhnlich als Messstrecke des Sensors verwendeter Messwiderstand direkt mit der Masseleitung verbunden, wobei eine elektrisch leitende Verbindung zur Masseleitung hergestellt wird. Wenn das freie Ende der Messstrecke die Befestigungseinrichtung zur Befestigung des Sensors am Fahrzeug aufweist, kann gleichzeitig eine elektrische Leitung durch die Messstrecke erzeugt werden und der Sensor am Fahrzeug angebracht werden. Gesonderte Befestigungsmittel sind dann nicht erforderlich. Aufgrund der räumlichen Trennung des Sensors von der Batterie, d.h. dadurch, dass der Sensor nicht an einem Batteriepol festgeklemmt werden muss, kann der Sensor je nach Länge des Massekabels und Position des Sensors an praktisch jedem beliebigen Ort angebracht werden. Unter „Fahrzeug" sind dabei verschiedene Komponenten des Fahrzeugs zu verstehen, einschließlich beliebiger Verbraucher.Of the Invention is based on the idea, the sensor and the battery spatial separate, so that the sensor in its size and design regardless of Battery poles or other locations on the battery becomes. This is achieved by the sensor at the free end, i.e. the not connected to the battery end, the only ground line is attached. Several ground lines are unfavorable, at least as long as the flowing through them Electricity not estimated can be, as this falsifies the measurement result. In doing so, e.g. usually Measuring resistor used as the measuring path of the sensor directly with the Ground line connected to an electrically conductive connection is made to the ground line. If the free end of the test section the fastening device for fastening the sensor to the vehicle has, at the same time an electrical line through the measuring section be generated and the sensor attached to the vehicle. separate Fasteners are then not required. Due to the spatial Separation of the sensor from the battery, i. in that the sensor is not must be clamped to a battery pole, the sensor can ever by length of the ground cable and position of the sensor at virtually any one Place to be attached. Under "vehicle" are different Components of the vehicle, including any Consumer.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben, in denenfollowing the invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings described in which

1 eine Draufsicht auf einen Sensor mit einer Messstrecke für eine Batteriesensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; 1 a top view of a sensor with a measuring path for a battery sensor assembly according to the present invention shows;

2 eine Seitenansicht des Sensors aus 1 ist; und 2 a side view of the sensor 1 is; and

3 eine schematische Darstellung der Gesamtanordnung ist. 3 a schematic representation of the overall arrangement is.

1 und 2 zeigen einen Sensor 10, der für eine Batteriesensoranordnung für eine Fahrzeugbatterie verwendet werden kann und beispielsweise zur Erfassung des Ladezustands der Fahrzeugbatterie dient. Die Batteriesensoranordnung 50 ist insgesamt in 3 dargestellt. Dort sind neben dem Sensor 10 schematisch die daran angeschlossene Masseleitung 25, die wiederum mit der Batterie 30 verbunden ist, sowie Verbraucher 40 gezeigt. Die Zahl der Verbraucher 40 ist dabei nach Bedarf frei wählbar. Der Sensor 10 enthält ein Sensorgehäuse 12 sowie eine in oder an dem Sensorgehäuse 12 angebrachte Messstrecke 14. 1 and 2 show a sensor 10 , which can be used for a battery sensor arrangement for a vehicle battery and serves, for example, for detecting the state of charge of the vehicle battery. The battery sensor arrangement 50 is total in 3 shown. There are next to the sensor 10 schematically the ground line connected thereto 25 , in turn, with the battery 30 connected as well as consumers 40 shown. The number of consumers 40 is freely selectable as needed. The sensor 10 contains a sensor housing 12 and one in or on the sensor housing 12 attached measuring section 14 ,

Das Sensorgehäuse kann je nach Bedarf geschlossen sein, als Stützplatte für die Messstrecke gestaltet sein oder aber lediglich die Anschlüsse für Datenleitungen etc. an eine in sich formstabil ausgebildete Messstrecke vorsehen. Die Messstrecke 14 ist dabei bezüglich des Sensorgehäuses 12 derart angeordnet, dass sie zwei frei zugängliche, d.h. außerhalb des Sensorgehäuses 12 liegende, Endbereiche 15, 16 aufweist. Dabei bezieht sich der Ausdruck „Endbereich" jeweils auf die Richtung, in der Strom durch die Messstrecke 14 geführt wird, so dass ein Endbereich 15 derjenige Bereich der Messstrecke ist, in die der Strom eingeleitet wird, und der zweite Endbereich 16 derjenige Teil der Messstrecke ist, in dem der Strom aus der Messstrecke ausgeleitet wird. Als Messstrecke wird jede zum Leiten von Strom und gleichzeitigem Abgreifen von für den Batteriezustand charakteristischen Parametern geeignete Einrichtung bezeichnet.The sensor housing can be closed as needed, be designed as a support plate for the measuring section or provide only the connections for data lines, etc. to a trained dimensionally stable measuring section. The measuring section 14 is with respect to the sensor housing 12 arranged so that they two freely accessible, ie outside the sensor housing 12 lying, end areas 15 . 16 having. In this case, the term "end region" always refers to the direction in which current flows through the measuring path 14 is guided, leaving an end area 15 that portion of the measuring path into which the current is introduced and the second end region 16 that part of the measuring section is in which the current is discharged from the measuring section. The measuring path is defined as any device suitable for conducting electricity and at the same time picking up characteristic parameters of the battery state.

Die Messstrecke 14 ist in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform als Präzisionswiderstand ausgeführt, so dass mittels des Stromflusses durch den Messwiderstand der Spannungs- und Ladezustand der Fahrzeugbatterie ermittelt werden kann.The measuring section 14 is in the 1 and 2 illustrated embodiment designed as a precision resistor, so that by means of the current flow through the measuring resistor of the voltage and state of charge of the vehicle battery can be determined.

Die Fahrzeugbatterie wird an dem ersten Endbereich 15 der Messstrecke angeschlossen, indem eine (in 1 nicht dargestellte) Masseleitung mit dem ersten Endbereich 15 verbunden wird. Das andere Ende der Masseleitung ist mit der (in 1 nicht dargestellten) Batterie verbunden. Zwischen der Masseleitung und dem ersten Endbereich 15 der Messstrecke kann die mechanische Verbindung sowie die elektrisch leitfähige Verbindung beispielsweise durch Verschweißen des Endbereichs 15 mit der Masseleitung, z.B. unter Verwendung eines Kabelschuhs, hergestellt werden. Andere Verbindungsverfahren sind ebenfalls einsetzbar.The vehicle battery will be at the first end area 15 connected to the measuring section by a (in 1 not shown) ground line to the first end 15 is connected. The other end of the ground line is connected to the (in 1 not shown) battery connected. Between the ground line and the first end area 15 the measuring path, the mechanical connection and the electrically conductive connection, for example, by welding the end portion 15 be made with the ground line, eg using a cable lug. Other connection methods can also be used.

Der zweite Endbereich 16 der Messstrecke 14 ist mit einer Bohrung 18 versehen. Die Bohrung 18 dient dazu, die Messstrecke 14 und mit ihr den gesamten Sensor 10 an einem Fahrzeug anzubringen. Die Bohrung 18 wirkt dabei als Befestigungseinrichtung, mit der die Messstrecke 14 und das daran angebrachte Sensorgehäuse 12 auf beispielsweise einen im Fahrzeug angeord neten Schweißbolzen aufgesetzt werden können. Statt einer Bohrung 18 können andere geeignete Befestigungsmittel vorgesehen werden, die wiederum eine elektrische Leitung zwischen der Messstrecke 14 und dem Fahrzeug (Masseleitung) ermöglichen.The second end area 16 the measuring section 14 is with a hole 18 Mistake. The hole 18 serves to the measuring section 14 and with it the whole sensor 10 to be attached to a vehicle. The hole 18 acts as a fastening device, with the measuring section 14 and the sensor housing attached thereto 12 can be placed on, for example, a angeord Neten welding stud in the vehicle. Instead of a hole 18 For example, other suitable fastening means may be provided, which in turn provide an electrical line between the measuring section 14 and the vehicle (ground line).

Zusätzlich können am Fahrzeug und/oder am Sensorgehäuse 12 bzw. der Messstrecke 14 (nicht dargestellte) Verdrehsicherungselemente für den Anschluss der Messstrecke 14 und des Sensors vorgesehen werden. Dies kann beispielsweise durch geeignete Formgebung der Befestigungseinrichtung 18 und einer fahrzeugseitigen Aufnahme geschehen. Außerdem können beispielsweise Anschläge am Fahrzeug vorgesehen werden.In addition, on the vehicle and / or on the sensor housing 12 or the measuring section 14 (not shown) anti-rotation elements for connecting the measuring section 14 and the sensor can be provided. This can be done, for example, by suitable shaping of the fastening device 18 and a vehicle-side recording done. In addition, for example, stops on the vehicle can be provided.

Das Sensorgehäuse 12 weist ferner einen Anschluss 20 für Datenleitungen zu einer (nicht dargestellten) Steuerungs- und Regelungseinheit im Fahrzeug auf, die aus dem ermittelten Ladezustand der Batterie auf beispielsweise einem Display darzustellende Information bestimmt oder andere Maßnahmen je nach dem ermittelten Ladezustandswert oder anderen Parametern der Batterie ergreift.The sensor housing 12 also has a connection 20 for data lines to a (not shown) control and regulation unit in the vehicle, which determines from the determined state of charge of the battery on, for example, a display information to be displayed or other measures depending on the determined state of charge value or other parameters of the battery.

Der Sensor 10 kann an sich verschiedene Messkomponenten und Komponenten elektrischer und elektronischer Logik enthalten.The sensor 10 can in itself contain different measuring components and components of electrical and electronic logic.

Der wesentliche Aspekt der Erfindung liegt darin, den Sensor bzw. das Sensorgehäuse sowie die damit verbundene Messstrecke statt am Batteriepol einer Batterie an einer Masseleitung anzuschließen, wodurch die geometrische Gestaltung des Sensors sowie die geometrische Gestaltung der Batteriepolnische voneinander unabhängig werden.Of the essential aspect of the invention is the sensor or the sensor housing as well as the associated measuring section instead of the battery pole Battery to connect to a ground line, reducing the geometric Design of the sensor and the geometric design of the battery Polish independent from each other become.

Claims (5)

Batteriesensoranordnung (50) für eine Fahrzeugbatterie (30), enthaltend eine Masseleitung (25), wobei ein Ende der Masseleitung mit der Batterie verbunden ist, und einen Sensor (10) mit einem Messelement (14), das zwei einander abgewandte Endbereiche (15, 16) aufweist, wobei der erste Endbereich (15) mit dem anderen Ende der Masseleitung verbunden ist, und der zweite Endbereich (16) eine Befestigungseinrichtung (18) zur Befestigung des Sensors (10) am Fahrzeug aufweist, die eine in das Messelement eingebrachte Bohrung (18) enthält, die mit einem im Fahrzeug angebrachten Schweißbolzen verbindbar ist.Battery sensor arrangement ( 50 ) for a vehicle battery ( 30 ) containing a ground line ( 25 ), wherein one end of the ground line is connected to the battery, and a sensor ( 10 ) with a measuring element ( 14 ), the two opposite end portions ( 15 . 16 ), wherein the first end region ( 15 ) is connected to the other end of the ground line, and the second end region ( 16 ) a fastener generating device ( 18 ) for mounting the sensor ( 10 ) on the vehicle, which has a bore introduced into the measuring element ( 18 ), which is connectable to a welding stud mounted in the vehicle. Batteriesensoranordnung (50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement als Messstrecke (14) mit zwei Anschlüssen gebildet ist, wobei der eine Anschluss (15) mit dem batteriefernen Bereich der Masseleitung (25) und der andere Anschluss (16) mit dem Fahrzeug verbunden ist.Battery sensor arrangement ( 50 ) according to claim 1, characterized in that the measuring element as a measuring path ( 14 ) is formed with two terminals, wherein one terminal ( 15 ) with the battery remote area of the ground line ( 25 ) and the other connection ( 16 ) is connected to the vehicle. Batteriesensoranordnung (50) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (14) ein Messwiderstand, insbesondere ein Präzisionswiderstand, ist.Battery sensor arrangement ( 50 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring element ( 14 ) is a measuring resistor, in particular a precision resistor. Batteriesensoranordnung (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (14) mit der Masseleitung durch eine Schweißverbindung verbunden ist.Battery sensor arrangement ( 50 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring element ( 14 ) is connected to the ground line by a welded joint. Batteriesensoranordnung (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (10) ein Gehäuse (12) enthält, aus dem der/die Endbereich(e) des Messelements (15, 16) vorsteht/vorstehen.Battery sensor arrangement ( 50 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 10 ) a housing ( 12 ) from which the end region (s) of the measuring element ( 15 . 16 ).
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