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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sensorvorrichtung für eine Starterbatterie
in einem Kraftfahrzeug zum Messen einer Spannung und/oder Stromstärke der
Starterbatterie.
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Obwohl
auf beliebige Batterien und mit diesen in Verbindung stehenden Systemen
anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde
liegende Problematik in Bezug auf eine Starterbatterie in einem
Kraftfahrzeug näher
erläutert.
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Für die Überwachung
von Starterbatterien in Kraftfahrzeugen sowie für ein effektives Energiemanagement
ist eine genaue Messung der Spannung, der Lade- bzw. Entladestromstärke sowie
der Temperatur der Starterbatterie erforderlich. Zur genauen Messung
der Spannung sowie der Lade- bzw. Entladestromstärke können Sensorvorrichtungen, welche ein
Shunt-Element aufweisen,
verwendet werden. Bei dieser Lösung
wird ein erster Anschluss des Shunt-Elements mit einem Polanschluss
der Starterbatterie und ein zweiter Anschluss des Shunt-Elements
mit elektrischen Verbrauchern verbunden. Die an dem Shunt-Element
abfallende Spannung wird mittels einer genauen Messeinrichtung gemessen, und
eine Auswerteeinrichtung ermittelt unter Verwendung des bekannten
Widerstandes des Shunt-Elements die Stromstärke des durch das Shunt-Element fließenden Stroms.
Die Temperaturmessung erfolgt beispielsweise mittels externer Sensoren.
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Neben
einer genauen Messung der oben erwähnten Kenngrößen gibt
es weitere Zielsetzungen bei diesen Sensorvorrichtungen.
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Eine
dieser Zielsetzungen besteht darin, eine Verlustleistung der Sensorvorrichtung
möglichst weit
zu reduzieren. Die Verlustleistung der Sensorvorrichtung ergibt
sich aus stromdurchflossenen Übergangswiderständen, die
unter Anderem an Verbindungen zwischen Komponenten der Sensorvorrichtung
auftreten. Besonders bei hohen Stromstärken, beispielsweise beim einem
Motorstart des Kraftfahrzeugs, kann daher eine erhebliche Verlustleistung
in der Sensoreinrichtung auftreten, wodurch die den Verbrauchern
zur Verfügung
stehende effektive Leistung deutlich reduziert wird.
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Weiterhin
ist eine solche Sensorvorrichtung typischerweise im Motorraum angeordnet,
wo sie Fahrzeug- und insbesondere Motorvibrationen ausgesetzt ist.
Daher wirken hohe mechanische Dauerbelastungen auf die Sensorvorrichtung.
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Ein
allgemein bekannter Ansatz zur Vermeidung von Verlustleistung und
zur Reduzierung der mechanischen Belastbarkeit bei einer solchen
Sensorvorrichtung ist es, einen Anschlussteil eines Shunts mit einer
Polklemme mittels Elektronenstrahlschweißen zu verbinden. Die Polklemme
besteht im Allgemeinen aus Messing und der Anschlussteil des Shunts
aus Kupfer. Da sich Messing und Kupfer jedoch nicht direkt mittels
Schweißen
stoffschlüssig miteinander
verbinden lassen, wird daher zunächst ein
Kupferplättchen
auf die Polklemme gelötet.
Anschließend
wird das Anschlussteil des Shunts auf das mit der Polklemme verlötete Kupferplättchen geschweißt. Zusätzlich,
um den mechanischen Dauerbelastungen Stand zu halten, muss der Shunt
noch mit der Polklemme verschraubt werden.
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Ein
solcher Herstellungsprozess ist sehr zeitaufwändig und zudem schwierig zu
automatisieren. Insgesamt ergeben sich damit vergleichsweise hohe Kosten
für so
hergestellte Sensorvorrichtungen.
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Aus
der
DE 10 2004
007 851 A1 ist eine Sensorvorrichtung für eine Starterbatterie in einem
Kraftfahrzeug zur Strom- und oder Spannungsmessung bekannt. Die
Sensorvorrichtung umfasst ein Polklemmenelement und ein Shunt-Element,
das als Messwiderstand dient. Der Messwiderstand wird über Verbindungsstellen
mit der Anschlussvorrichtung des Polklemmenelements derart verbunden,
dass es mit den elektrischen Verbrauchern des Kraftfahrzeugs verbunden
ist. Diese Verbindungen sind beispielsweise als Schweiß- oder
Lötverbindungen
ausgeführt.
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Aus
der
DE 199 61 311
A1 ist eine Batteriesensorvorrichtung bekannt, wobei der
Batteriesensor und eine zugehörige
Befestigungsvorrichtung als integrierte Baueinheit ausgeführt sind.
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Aus
der
DE 10 2005
019 569 A1 ist ein Batteriesensor mit einem Messwiderstand,
d. h. einem Shunt bekannt. Die Verbindung zwischen einem Anschlusselement
und dem Widerstand erfolgt hier mittels einer Hartlötverbindung.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zu Grunde, eine bessere und insbesondere einfach und kostengünstig herstellbare
Sensorvorrichtung bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1, durch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Sensorvorrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 sowie durch eine Batterieanordnung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst.
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Demgemäß umfasst
die Sensorvorrichtung für
eine Starterbatterie in einem Kraftfahrzeug zum Messen einer Spannung
und/oder Stromstärke
der Starterbatterie ein Polklemmenelement, welches an einen Polanschluss
der Starterbatterie anklemmbar ist, ein Ausgangselement, welches
mit wenigstens einem elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeugs verbindbar
ist, ein Shunt-Element zum niederohmigen Verbinden des Polklemmenelements
mit dem Ausgangselement,
wobei das Shunt-Element mittels einer
ersten Hartlotverbindung direkt an dem Polklemmenelement und/oder
mittels einer zweiten Hartlotverbindung direkt an dem Ausgangselement
elektrisch leitend befestigt ist.
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Das
Shunt-Element ist an dem Polklemmenelement zusätzlich mittels eines Isolationselementes elektrisch
isolierend befestigt. Dadurch kann die Verbindung zwischen dem Shunt-Element und dem Polklemmenelement
weiter verstärkt
werden und auf diese Weise die erste Hartlotverbindung entlastet werden.
Durch die isolierende Wirkung des Isolationselementes wird ein ungewolltes
Fließen
eines Stroms von dem Shunt-Element zu dem Polklemmenelement zuverlässig verhindert.
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Dabei
befestigen das Isolationselement und die erste Hartlotverbindung
das Shunt-Element an gegenüberliegenden
Randbereichen des Polklemmenelementes. Biegemomente in dem Shunt-Element oder in dem
Polklemmenelement können
somit besser aufgenommen werden und erhöhen damit die Belastbar- und Haltbarkeit
der Sensorvorrichtung. Ferner können
Biegespannungen an der ersten Hartlotverbindung minimiert werden.
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Die
Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Herstellen einer Sensorvorrichtung
für eine
Starterbatterie in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung
mit den folgenden Schritten gelöst:
Bereitstellen eines Polklemmenelements und eines Shunt-Elements,
Positionieren des Polklemmenelements und des Shunt-Elements und/oder
des Ausgangselements und des Shunt-Elements derart, dass sie eine
Lötfuge
oder einen Lötspalt
in dem Bereich, in welchem sie miteinander verbunden werden sollen,
zwischen sich ausbilden, Hartlöten
des Shunt-Elements an das Polklemmenelement und/oder Hartlöten des
Ausgangselements an das Shunt-Element im Bereich der Lötfuge oder
des Lötspalts.
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Ferner
ist erfindungsgemäß eine Starterbatterieanordnung
vorgesehen, die ein Gehäuse,
welches eine oder mehrere galvanische Zellen umfasst, die wenigstens
einen aus dem Gehäuse
herausragenden Polanschluss, mit einer mit dem wenigstens einen
Polanschluss verbundenen Sensorvorrichtung umfasst.
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Somit
weist die vorliegende Erfindung gegenüber den genannten bekannten
Ansätzen
den Vorteil auf, dass mittels der Hartlotverbindungen zwischen dem
Shunt und dem Polklemmenelement und/oder dem Shunt und dem Ausgangselement sehr
feste, leicht herstellbare, stoffschlüssige und daher sehr leitfähige Verbindungen
erzeugt werden können.
Die Verbindungen können
daher den geforderten hohen mechanischen Dauerbelastungen standhalten
und weisen daher eine verbesserte Haltbarkeit auf. Ferner weisen
sie sehr geringe Übergangswiderstände auf,
wodurch die Verlustleistung signifikant reduziert ist.
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Der
Herstellungsprozess gestaltet sich zudem stark vereinfacht, weil
lediglich ein Element direkt an ein anderes Element hartgelötet werden kann.
Auf ein Vakuum, wie es beim Elektronenstrahlschweißen notwendig
ist, kann ebenfalls verzichtet werden, was die Ausgestaltung von
Fertigungsanlagen vereinfacht und die Prozesszeit zur Herstellung der
Sensorvorrichtung verkürzt.
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Weiterhin
lassen sich beim Hartlöten
relativ breite Verbindungsnähte
gegenüber
solchen beim Elektronenstrahlschweißen erzeugen. Eine verbreiterte
Verbindungsnaht führt
folglich zu einer stabileren Verbindung zwischen dem Shunt-Element
und dem Polklemmenelement bzw. zwischen dem Shunt-Element und dem
Ausgangselement.
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In
den Unteransprüchen
sowie in der Beschreibung in Zusammenschau mit den Zeichnungen finden
sich vorteilhafte Aus gestaltungen, Weiterbildungen und Verbesserungen
der Erfindung.
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Vorzugsweise
bestehen das Polklemmenelement und/oder das Shunt-Element aus Kupfer und/oder
aus Messing.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist das Shunt-Element an dem Polklemmenelement
zusätzlich
mittels eines Isolationselementes elektrisch isolierend befestigt.
Dadurch kann die Verbindung zwischen dem Shunt-Element und dem Polklemmenelement
weiter verstärkt
werden und auf diese Weise die erste Hartlotverbindung entlastet
werden. Durch die isolierende Wirkung des Isolationselementes wird ein
ungewolltes Fließen
eines Stroms von dem Shunt-Element zu dem Polklemmenelement zuverlässig verhindert.
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Vorzugsweise
befestigen das Isolationselement und die erste Hartlotverbindung
das Shunt-Element an gegenüberliegenden
Randbereichen des Polklemmenelementes. Biegemomente in dem Shunt-Element
oder in dem Polklemmenelement können
somit besser aufgenommen werden und erhöhen damit die Belastbar- und
Haltbarkeit der Sensorvorrichtung. Ferner können Biegespannungen an der
ersten Hartlotverbindung minimiert werden.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist ein Gehäuse
zur Aufnahme einer Auswertelektronik und des Shunt-Elements vorgesehen. Ein
solches Gehäuse
schützt
die Auswertelektronik und das Shunt-Element vor mechanischen äußeren Einwirkungen
und schädlichen
Umwelteinflüssen, wie
beispielsweise Feuchtigkeit und Batteriesäure. Vorzugsweise umfasst das
Gehäuse
einen Kunststoff, insbesondere ein Thermoplastmaterial. Ein solcher
lässt sich
einfach und automatisiert verarbeiten.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist die Sensorvorrichtung wenigstens teilweise
von einem weiteren Gehäuse
umgeben. Das weitere Gehäuse
umfasst vorzugsweise einen Kunst stoff, insbesondere ein Thermoplastmaterial.
Ein solcher zeichnet sich durch eine sehr gute Verarbeitbarkeit
und Automatisierbarkeit, beispielsweise in einem Spritzgussverfahren,
aus.
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Bei
einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die
Sensorvorrichtung einen Temperatursensor, welcher eine Temperatur
der Starterbatterie misst. Dies erlaubt die Ermittlung einer weiteren
Kenngröße der Batterie,
welche eine wichtige Eingangsgröße für ein effizientes
Energiemanagementsystem ist. Beispielsweise kann die Batterie vor
einer Beschädigung
geschützt
werden, falls sie zu heiß wird.
Die Anordnung des Temperatursensors innerhalb der Sensorvorrichtung
weist weiterhin den Vorteil auf, dass der Temperatursensor vor mechanischen
Einwirkungen geschützt
ist.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Hartlotverbindung
eine Silber-Phosphor-Legierung auf. Solche Legierungen weisen eine sehr
hohe Zugfestigkeit bei guter Verarbeitbarkeit auf.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Shunt-Element
und eine Auswertelektronik nach räumlicher Anordnung in der Sensorvorrichtung
mit einem Kunststoffmaterial umspritzt. Ein solches Verfahren lässt sich
effizient automatisieren, was insbesondere hinsichtlich der Herstellkosten
von Vorteil ist.
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Gemäß einer
weiterbevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Sensorvorrichtung wenigstens teilweise mit einem Kunststoffmaterial
umspritzt. Auch hier steht eine einfache Automatisierbarkeit und
damit Kostenvorteile im Vordergrund.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung wird das Shunt-Element mit dem Polklemmenelement
mittels eines Isolationselementes verbunden. Vorzugsweise wird das
Isolationselement mittels Warmstemmen, Ultraschallspeisen und/oder
Verschnappen formschlüssig
mit dem Polklemmenelement und dem Shunt-Element verbunden. Solche Fügeverfahren
weisen den Vorteil auf, dass sie eine sehr kurze Prozesszeit erfordern
und keine zusätzlichen
Verfahrensschritte benötigen,
wie dies beispielsweise bei Schraubverfahren der Fall ist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es
zeigen dabei:
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1 eine
Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung;
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2 eine
Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung;
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3A eine
Explosionsansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung;
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3B eine
perspektivische Ansicht der zusammengesetzten erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung
aus 3A.
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In
allen Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente – sofern
nichts Anderes angegeben ist – mit
jeweils denselben Bezugszeichen versehen worden.
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1 zeigt
einen Schnitt eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 1.
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Ein
Polklemmenelement 2 ist an einen Polanschluss einer Starterbatterie
(nicht dargestellt) anklemmbar. Die Starterbatterie ist typischerweise
eine Gleichstrombatterie, mit beispielsweise 12 V, 24 V oder 48
V Spannung. Das Polklemmen element 2 umfasst einen mittleren
Abschnitt 2a, an dessen Enden entgegengesetzt angeordnete
erste und zweite L-förmige
Abschnitte 2b, 2c angeformt sind. Das Polklemmenelement
besteht bevorzugt aus Messing oder aus einer Messinglegierung. Der
erste L-förmige
Abschnitt 2b des Polklemmenelement 2 ist mittels
einer ersten Hartlotverbindung 5a mit einem Shunt-Element 4 verbunden.
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Das
Shunt-Element unterteilt sich in Längsrichtung in drei Bereiche 4a, 4b, 4c,
wobei die äußeren Bereiche 4a und 4c jeweils
Kupfer oder eine Kupferlegierung aufweisen und der mittlere Bereich 4b aus
Manganin besteht. Der erste L-förmige Anschnitt 2b des
Polklemmenelements 2 ist in dem Bereich 4a des
Shunt-Elements 4 an diesem direkt mittels der ersten Hartlotverbindung 5a angelötet.
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Der
zweite L-förmige
Abschnitt 2c, welcher der ersten Hartlotverbindung 5a gegenüberliegt, weist
eine Ausnehmung 2d zum Aufnehmen eines Endes 6a eines
Isolationselementes 6 auf. Das Isolationselement 6 verbindet
die Polklemme 2 mechanisch mit dem Shunt-Element 4.
Das Isolationselement 6 ist dabei aus einem Material, beispielsweise einem
Kunststoff, insbesondere einem Thermoplast, ausgebildet.
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Das
Shunt-Element 4 weist eine Ausnehmung 4d zur Aufnahme
des anderen Endes 6b des Isolationselementes 6 auf.
Das Isolationselement 6 ist so ausgebildet, dass die beiden,
vorzugsweise kopfförmigen
Enden 6a und 6b des Isolationselements 6 jeweils
außenliegende
Flächen 2e, 4e des Polklemmenelementes 2 und
des Shunt-Elements 4 hinterhaken. Ein zwischen dem Polklemmenelement 2 und
dem Shunt-Element 4 angeordneter Abschnitt 6c des
Isolationselements 6 ist scheibenförmig ausgebildet und hintergreift
innenliegende Flächen 2f, 4g des
Polklemmenelements 2 und des Shunt-Elements 4.
Dabei beabstandet der scheibenförmige Abschnitt 6c das
Polklemmenelement 2 von dem Shunt-Element 4. Das
Shunt-Element 4 und das Polklemmenelement 2 sind
somit elektrisch vonein ander isoliert. Vorzugsweise sind die Ausnehmungen 2d, 4d in
dem Polklemmenelement 2 bzw. Shunt-Element 4 als
Durchgangsbohrungen ausgebildet.
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Weiterhin
ist das Shunt-Element 4 mit einem Ausgangselement 3 verbunden.
Das Ausgangselement 3 ist mit elektrischen Verbrauchern
des Kraftfahrzeuges, beispielsweise dem Lichtsystem, verbindbar.
Die Verbindung zwischen dem Shunt-Element 4 und dem Ausgangselement 3 erfolgt
mittels einer zweiten Hartlotverbindung 5b. Mittels der
zweiten Hartlotverbindung 5b ist das Shunt-Element 4 direkt
an dem Ausgangselement 3 elektrisch leitend befestigt.
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Die
erste und die zweite Hartlotverbindung 5a, 5b weisen
bevorzugt eine Silber-Phosphor-Legierung auf, allerdings sind auch
andere Hartlötmaterialien
denkbar.
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In
dem Raum zwischen dem mittleren Abschnitt 2a des Polklemmenelementes 2 und
dem Shunt-Element 4 ist auf dem Shunt-Element 4 eine Auswerteelektronik 7 angeordnet.
Ein Strom fließt beim
Laden bzw. Entladen der Starterbatterie von einem Polanschluss der
Batterie (nicht dargestellt) in das Polklemmenelement 2,
von diesem durch das Shunt-Element 4, in das Ausgangselement 3 und
in angeschlossene elektrische Verbraucher (nicht dargestellt). Ein
Stromfluss in die umgekehrte Richtung ist selbstverständlich auch
möglich,
beispielsweise bei einem Ladevorgang der Batterie. Dabei wird die Spannung
und Stromstärke,
welche an dem mittleren Bereich 4b des Shunt-Elements 4 abfällt bzw.
den mittleren Bereich 4b durchfließt, gemessen und ausgewertet.
Ein digitales Signal der gemessenen Spannung oder Stromstärke wird
an einem Stecker 8 der Auswerteelektronik 7 ausgegeben.
Der Stecker 8 dient zum Anschließen eines Kabels 3a einer
Steuerung, insbesondere eines Energiemanagementsystems, des Fahrzeugs.
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Ein
Gehäuse 9 umgibt
die Auswerteelektronik sowie den mittleren Bereich 4b des
Shunt-Elements 4. Weiterhin ist innerhalb der Sensorvorrichtung
ein Temperatursensor 11 angeordnet. Der Temperatursensor 11 kann
die Batterietemperatur direkt oder indirekt, z. B. anhand des Lade-
bzw. Entladestroms der Batterie, messen. Beispielsweise weist dieser
ein Material auf, das seinen Widerstand in Abhängigkeit von der Batterietemperatur
verändert.
Bei einer indirekten Messung kann die eigentliche Temperatur der
Batterie mittels der Auswerteelektronik 7 berechnet werden.
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Im
Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung der Sensorvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben.
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Zunächst werden
das Polklemmenelement 2, das Ausgangselement 3 und
das Shunt-Element 4 bereitgestellt.
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Dann
wird die Auswerteelektronik 7 auf dem Shunt-Element 4 angeordnet
und mit einem Kunststoffmaterial umspritzt. Der dabei entstehende
Kunststoffverguss 9 dichtet die Auswerteelektronik 7 sowie den
mittleren Bereich 4b des Shunt-Elements 4 gegenüber Umwelteinflüssen ab.
Alternativ kann auch ein Gehäuse 9,
welches separat hergestellt wird, als Alternative zum Kunststoffverguss 9 vorgesehen sein.
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Anschließend wird
das Polklemmenelement 2 zu dem Shunt-Element derart positioniert, dass eine
Lötfuge
zwischen einer Anlagefläche
des L-förmigen
Abschnitts 2b des Polklemmenelements 2 und dem
Bereich 4a des Shunt-Elements 4 ausgebildet wird.
Zuvor oder anschließend
wird Hartlot in die Lötfuge,
vorzugsweise automatisiert, eingebracht. Gleichzeitig oder vor oder
im Anschluss an den vorherigen Verfahrensschritt wird das Ausgangselement 3 derart
an dem Shunt-Element
angeordnet, dass die beiden Elemente eine Lötfuge, in dem Bereich, in dem
sie verbunden werden sollen, zwischen sich ausbilden. Zuvor oder
Anschließend
wird Hartlot zum Ausbilden der zweiten Hartlotverbindung, insbesondere
automatisiert in die Lotfuge eingebracht.
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Das
Isolationselement 6 wird zunächst durch die Durchgangsbohrungen 2a, 4a in
dem Polklemmenelement 2 und dem Shunt-Element 4 gesteckt. Dabei stehen
die Enden 6a und 6b des Isolationselements 6 jeweils über Außenflächen 2e, 4e des
Polklemmenelements 2 bzw. Shunt-Elements 4 über.
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In
einem weiteren Verfahrensschritt wird ein oberseitiges und ein unterseitiges
Werkzeug einer Verstemmmaschine, insbesondere einer Schlagspindelmaschine,
auf die Enden 6a und 6b verfahren. Dabei verformen
sich die Enden 6a und 6b des Isolationselements 6 vorzugsweise
kopfförmig
und hinterhaken die Flächen 2e, 4e.
Zusätzlich
kann Wärme eingebracht
werden, um eine Verformung des beispielsweise als Kunststoffelement
ausgebildeten Isolationselements 6 zu erleichtern. Während des
Verstemmens wird der Kunststoff in einen Spalt zwischen dem Polklemmenelement 2 und
dem Shunt-Element 4 gepresst und bildet das Scheibenelement 6c aus.
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Alternativ
kann auch vorgesehen sein, dass das Isolationselement 6 bereits
mit einem Kopf versehen durch die Durchgangslöcher 2d, 4d gesteckt wird
und auf der dem Kopf gegenüberliegenden
Seite ein zweiter Kopf mittels Ultraschallschweißens aufgeschweißt wird.
Hierzu kann weiterhin ein Scheibenelement 6c mit einer
Durchgangsbohrung vor dem Hartlöten
der Hartlotverbindung 5a zwischen dem Shunt-Element 4 und
dem Polklemmenelement 2 angebracht werden.
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Weiterhin
alternativ kann ein Isolationselement 6, welches auf einer
Seite 6a einen Kopf aufweist und auf der anderen Seite 6b mit
Eingriffsmitteln vorgesehen ist, nach dem Einstecken des Isolationselements 6 durch
die Durchgangslöcher 2a, 4a mit
einem Gegenstück,
welches einen zweiten Kopf aufweist, in Eingriff gebracht wird.
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Weiterhin
alternativ kann das Isolationselement auch vor dem Hartlöten der
Hartlotverbindungen 5a, 5b in die Durchgangslöcher 2d, 4d eingesetzt
und befestigt werden. Dabei besteht das Isolationselement 6 bereits
aus dem Scheibenelement 6c und den Enden 6a und 6b.
Die Enden 6a und 6b stehen nach dem Einsetzen über die
Außenflächen 2e, 4e heraus.
Vor oder nach dem Hartlöten
des Shunts mit der Polklemme werden die überstehenden Enden 6a und 6b wie
oben beschrieben kopfförmig
verformt, so dass sie die Außenflächen 2e, 4e hinterhaken.
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2 zeigt
einen Schnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 1.
Im Unterschied zu 1 zeigt 2 ein Gehäuse 10,
welches die Polklemme 2 und das Shunt-Element 4 umgibt
und lediglich den Anschluss für
das Ausgangselement 3 des Shunt-Elements 4 freilässt. Bei
dieser Ausführungsform
kann auf das Isolationselement 6 verzichtet werden. Das
Gehäuse 10 stellt
bei dieser Ausführungsform
die notwendige zusätzliche
Stabilisierung zusätzlich
zu der Hartlotverbindung 5a des Polklemmenelementes sicher. Vorteilhaft
bei dieser Ausführungsform
ist, dass ein weiteres Bauteil, nämlich das Isolationselement 6, nicht
mehr benötigt
wird. Weiterhin vorteilhaft ist, dass bei dieser Ausführungsform
ein größerer Teil der
Sensorvorrichtung vor äußeren Einflüssen geschützt ist,
als es bei dem ersten Ausführungsbeispiel
der Fall ist.
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Bei
einem Verfahren zum Herstellen einer Sensorvorrichtung 1 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
kann auf das Einbringen von Durchgangslöchern 2d, 4d und
ein Einfügen
des Isolationselementes 6, sowie auf dessen Befestigung
verzichtet werden. Anstelle erfolgt eine Kunststoffumspritzung,
insbesondere mit einem Thermoplastmaterial, der Sensorvorrichtung 1.
Diese Umspritzung kann am Ende des Verfahrens zur Herstellung der
Sensorvorrichtung 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel erfolgen.
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3a und 3b zeigen
eine Explosionsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines dritten
Ausführungsbeispiels
gemäß der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 1.
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Das
Polklemmenelement 2 weist einen angeformten hinteren Bereich 21 auf,
welcher mit einer Öffnung 23 zum
Aufnehmen eines Polanschlusses einer Starterbatterie (nicht dargestellt)
ausgebildet ist. Mittels der Klemmeinrichtung 22 lässt sich
das Polklemmenelement 2 an dem Polanschluss festklemmen
oder von diesem lösen.
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Weiterhin
ist im Unterschied zu 1 eine Isolationseinrichtung 13 gezeigt.
Die Isolationseinrichtung 13 weist eine beispielsweise
aus Stahl gefertigte Schraube 13a und isolierende Beilegscheiben 13c und 13d auf.
Die Beilegscheibe 13b steht mit dem Schraubenkopf der Schraube 13a im
Eingriff und ist deshalb aus einem härteren Material, insbesondere
Stahl, ausgebildet. Die Beilegscheiben 13c und 13d sind
vorzugsweise aus einem isolierenden Kunststoff ausgebildet. Die
Schraube 13a wird in ein Gewinde 4f in dem Shunt-Element 4 geschraubt
und verbindet damit das Polklemmenelement 2 fest mit dem
Shunt-Element 4.
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Ein
Kunststoffgehäuse 10 ist
zum Aufnehmen des Shunt-Elements 4 sowie
des Polklemmenelements 2 (ohne den hinteren Bereich 21)
vorgesehen. Das Kunststoffgehäuse 10 unterteilt
sich in ein Unterteil 10a und ein Oberteil 10b.
Das Oberteil 10b kann auf das Unterteil 10a geclipst
werden. In dem eingeclipsten Zustand bildet das Gehäuse 10 einen Schutz
vor äußeren Einflüssen. Zusätzlich oder
alternativ können
auch andere Arten der Befestigung des Oberteils 10b an
dem Unterteil 10a, beispielsweise mittels Schrauben, vorgesehen
sein.
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Das
Ausgangselement 3 ist mit einem Kabel 3a zum Verbinden
mit elektrischen Verbrauchern des Fahrzeugs vorgesehen. Ein Gehäuse 9,
welches den Stecker 8 aufweist, umgibt den mittleren Bereich 4b des
Shunt-Elements 4 und die Auswerteelekt ronik 7 abdichtend.
Folglich ist die Auswerteelektronik sowie der mittlere Bereich 4b des
Shunts 4 bei diesem dritten Ausführungsbeispiel sowohl durch
das Gehäuse 9 als
auch durch das Gehäuse 10 vor äußeren Einflüssen geschützt.
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Die
Erfindung ist nicht auf den in den vorstehenden Figuren dargestellten,
speziellen Aufbau einer Sensorvorrichtung beschränkt.
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So
ist beispielsweise der vorliegende Erfindungsgedanke auch auf Motorboote,
Schiffe oder Flugzeuge anwendbar.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Batterie nicht
als Starterbatterie, sondern als eine Batterie für ein anderes System, in welchem relativ
hohe Stromstärken
mittels einer Batterie bereitgestellt werden, also beispielsweise
bei mobilen Schweißgeräten, ausgebildet.
Ferner kann die Sensorvorrichtung auch bei Stromquellen, welche
einen Wechselstrom bereitstellen, verwendet werden.
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Ferner
ist die Geometrie der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung auf vielfältige Art
modifizierbar. Beispielsweise kann das Polklemmenelement zur Anbindung
an anders geformte Polanschlüsse
einer Batterie ausgebildet sein.
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Weiterhin
können
bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung andere
oder zusätzliche
Materialien verwendet werden. Beispielsweise kann eine geeignete
Beschichtung der Polklemme vorgesehen sein, um Korrosion vorzubeugen.
Alternativ kann die Polklemme selbst aus einem anderen Material,
beispielsweise Aluminium gefertigt sein.