DE102013208381A1

DE102013208381A1 - Stromsensor für eine Fahrzeugbatterie

Info

Publication number: DE102013208381A1
Application number: DE102013208381.5A
Authority: DE
Inventors: Martin Haverkamp; Manfred Goll
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2014-11-13
Also published as: WO2014180815A1; KR102107269B1; CN105143900B; CN105143900A; KR20160007501A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stromsensor (6) zum Überwachen einer Fahrzeugbatterie (4) umfassend: – ein elektrisches Kontaktelement (8) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einem Pol (24) der Fahrzeugbatterie (4) und – ein vom elektrischen Kontaktelement (8) verschieden ausgebildetes mechanisches Halteelement (12, 20) zum Halten des Stromsensors (6) in wenigstens einer Richtung (30) an der Fahrzeugbatterie (4).

Description

Die Erfindung betrifft einen Stromsensor für eine Fahrzeugbatterie, eine Polklemme für eine Fahrzeugbatterie und eine Fahrzeugbatterie mit dem Stromsensor und der Polklemme.
Aus der Zeitschrift „elektronik industrie“, Ausgabe Juli 2005 ist ein intelligenter Batteriesensor, IBS genannt bekannt. Dabei handelt es sich um einen Stromsensor, der eingerichtet ist, einen Ladestand einer Fahrzeugbatterie basierend auf der Batteriespannung, dem Batteriestrom und einer Temperatur der Batterie zu bestimmen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung den bekannten Stromsensor für eine Fahrzeugbatterie zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Stromsensor zum Überwachen einer Fahrzeugbatterie ein elektrisches Kontaktelement zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einem Pol der Fahrzeugbatterie und ein vom elektrischen Kontaktelement verschieden ausgebildetes mechanisches Halteelement zum Halten des Stromsensors in wenigstens einer Richtung an der Fahrzeugbatterie.
Dem angegebenen, insbesondere als IBS ausgebildeten Stromsensor liegt die Überlegung zugrunde, dass ein Stromsensor in Reihe zwischen einer elektrischen Energiequelle und einer Last angeschlossen werden muss, damit der Strom gemessen werden kann. Ferner liegt dem angegebenen Stromsensor die Überlegung zugrunde, dass insbesondere in Hochstromanwendungen, wie im Bereich der Fahrzeugtechnik, entsprechend massereiche Kabel zur elektrischen Anbindung der elektrischen Last an die elektrische Energiequelle notwendig sind. Aufgrund der Anbindung des Stromsensors zwischen der elektrischen Last und der Fahrzeugbatterie in Reihe stellt sich hier jedoch das Problem, dass der Stromsensor das zuvor genannte Kabels tragen muss.
Diese Überlegungen zugrunde gelegt, wird im Rahmen des angegebenen Stromsensors erkannt, dass in dem bekannten Stromsensor das zuvor erläuterte Problem dadurch löst, dass an die Fahrzeugbatterie mechanisch nicht nur der Stromsensor sondern auch das Kabel angeschlossen wird. Mechanisch gesehen liegt der herkömmliche Stromsensor daher parallel zur Verbindung zwischen der Fahrzeugbatterie und dem Stromsensor. Elektrisch gesehen muss der Stromsensor jedoch wie bereits erwähnt in Reihe zwischen die Fahrzeugbatterie und dem Kabel verschaltet werden, was durch die einzelne mechanische Verbindung jedoch zu einem elektrischen Kurzschluss führen würde, wenn die mechanische Verbindung nicht elektrisch isoliert wäre. Diese notwendige elektrische Isolation stellt einen Mehraufwand dar.
Hier greift der angegebene Stromsensor an, im Rahmen dessen erkannt wird, dass der elektrische Kurzschluss dadurch vermieden werden kann, wenn der in Reihe angeschlossene Stromsensor nicht nur den elektrischen Strom leitet, sondern auch den mechanischen Halt des Kabels an der Fahrzeugbatterie übernimmt. Hierzu ist die elektrische Verbindung jedoch in der Regel mechanisch zu schwach, so dass sich der Stromsensor von der Fahrzeugbatterie lösen könnte, wenn er allein den mechanischen Halt übernehmen muss. Um den mechanischen Halt dennoch bereitzustellen, wird daher das mechanische Halteelement als eine Art Verstärkungselement am Stromsensor angeordnet, dass den mechanischen Halt des nun das Kabel haltenden Stromsensors an der Fahrzeugbatterie sicherstellt. Wird der Stromsensor über das mechanisches Halteelement am Pol der Fahrzeugbatterie gehalten, dann braucht das Kabel nicht zusätzlich an der Fahrzeugbatterie mechanisch gehalten werden, so dass auf die zuvor genannte elektrische Isolation verzichtet werden kann.
In einer Weiterbildung des angegebenen Stromsensors ist das elektrische Kontaktelement an einer Stelle des Stromsensors angeordnet ist, die außerhalb eines Haltewirkungsbereichs des mechanischen Halteelements liegt. Das heißt, dass das elektrische Kontaktelement zwar gemeinsam mit dem elektrischen Halteelement ausgebildet werden könnte, jedoch kann durch die getrennte Ausbildung beider Elemente voneinander das elektrische Kontaktelement optimal auf seine elektrische Kontaktwirkung angepasst werden, während das mechanische Halteelement optimal auf seine mechanische Haltewirkung ausgelegt werden kann.
In einer bevorzugten Weiterbildung des angegebenen Stromsensors ist eine Richtung einer Wirkung des Formschlusselementes von einer Kraftflussrichtung abhängig, in die ein über den Stromsensors an die Fahrzeugbatterie anschließbares Kabel auf den Stromsensor wirkt. Das heißt, dass das mechanische Halteelement nur in Richtungen, in die das eingangs genannte Kabel wirkt, und die somit von der Reihenschaltung des Stromsensors zwischen der elektrischen Energiequelle und dem Kabel abhängig sind, wirken muss, da in die anderen Richtungen keine hohen mechanischen Belastungen durch das Kabel auftreten und so auch kein hoher mechanischer Halt notwendig ist.
In einer besonderen Weiterbildung des angegebenen Stromsensors umfasst das Halteelement wenigstens ein Formschlusselement zur formschlüssigen Verbindung mit der Fahrzeugbatterie. Auf diese Weise kann der Stromsensor in einfacher Weise beispielsweise durch Einhängen an der Fahrzeugbatterie mit dieser mechanisch verbunden werden. Ein Formschluss ist besonders einfach herzustellen und kann genau in die Richtung ausgelegt werden, in die das mechanische Halteelement in der zuvor erläuterten Weise wirken muss, um der durch das Kabel aufgebrachten erhöhten mechanischen Belastung gerecht zu werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Polklemme für eine Fahrzeugbatterie ein elektrisches Kontaktelement zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einem an die Fahrzeugbatterie anschließbaren Stromsensor und ein vom elektrischen Kontaktelement verschieden ausgebildetes mechanisches Halteelement zum Halten des Stromsensors in wenigstens einer Richtung an der Fahrzeugbatterie.
An diese Polklemme kann dann der eingangs genannte Stromsensor mit den eingangs genannten Vorteilen angeschlossen werden.
In einer Weiterbildung der angegebenen Polklemme ist das elektrische Kontaktelement an einer Stelle der Polklemme angeordnet, die außerhalb eines Haltewirkungsbereichs des mechanischen Halteelements liegt.
In einer besonderen Weiterbildung der angegebenen Polklemme umfasst das Halteelement wenigstens ein Formschlusselement zur formschlüssigen Verbindung mit dem Stromsensor.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist eine Richtung einer Wirkung des Formschlusselementes von einer Kraftflussrichtung abhängig, in die ein über den Stromsensors an die Fahrzeugbatterie anschließbares Kabel auf die Polklemme wirkt.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des angegebenen Stromsensors ist das Formschlusselement ein Stanzbiegeelement, das besonders kostengünstig an der angegebenen Polklemme angebracht werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Fahrzeugbatterie zum Abgeben oder Aufnehmen eines elektrischen Stromes für ein Bordnetz eines Fahrzeuges eine der angegebenen Polklemmen zum Abgeben oder Aufnehmen des elektrischen Stromes und einen der angegebenen Stromsensoren, der über das mechanische Halteelement an der Polklemme gehalten und über das elektrische Kontaktelement mit der Polklemme elektrisch verbunden ist.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei:
1 ein Schaubild zur Verdeutlichung der grundsätzlichen Wirkungsweise einer möglichen Befestigung eines Kabels an einer Fahrzeugbatterie über einen Stromsensor;
2 ein Schaubild zur Verdeutlichung der grundsätzlichen Wirkungsweise einer alternativen Befestigung eines Kabels an einer Fahrzeugbatterie über einen Stromsensor;
3 eine perspektivische Einzelteilansicht einer Polklemme und eines Stromsensors; und
4 eine perspektivische Ansicht einer Polklemme und eines Stromsensors in einem zusammengesetzten Zustand zeigen.
In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.
Es wird auf 1 Bezug genommen, die ein Schaubild zur Verdeutlichung der grundsätzlichen Wirkungsweise der Befestigung eines Kabels 2 an einer Fahrzeugbatterie 4 über einen Stromsensor 6 zeigt.
Wie in 1 zu sehen, kann das Kabel 2 für einen stabilen Halt unmittelbar an der Fahrzeugbatterie 4 befestigt werden. Der Stromsensor 6 kann über entsprechende elektrische und gleichzeitig mechanische Verbindungen, wie beispielweise elektrische Lötstellen 8 elektrisch in Reihe zwischen das Kabel 2 und die Fahrzeugbatterie 4 verschalten werden. Hierzu ist es jedoch notwendig, die Befestigung des Kabels 2 an der Fahrzeugbatterie 4 über eine Isolation 10 elektrisch zu trennen, da der in Reihe zwischen dem Kabel 2 und der Fahrzeugbatterie 4 verschaltete Stromsensor 6 sonst kurzgeschlossen werden würde.
Um diese Isolation 10 zu vermeiden kann am Stromsensor 6 gemäß 2 ein mechanisches Halteelement 12 zum Verstärken des mechanischen Halts des Stromsensors 6 zumindest in einer Zugrichtung des Kabels 2 angeordnet werden. Dann reicht der mechanische Halt des Stromsensors 6 an der Fahrzeugbatterie 4 aus, so dass die direkte mechanische Verbindung des Kabels 2 mit der Fahrzeugbatterie 4 und damit die Isolation 10 obsolet sind. Die Verbindung 14 zwischen dem Stromsensor 6 und dem Kabel 2 kann dann völlig frei ausgelegt werden.
Der Stromsensor 6 kann wie in 3 beispielhaft gezeigt, eine Gehäuse 16 und einen elektrischen Kabelanschluss 18 zum Anschluss des Kabels 2 aufweisen. Dabei kann das Gehäuse 16 in der vorliegenden Ausführung vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff gefertigt sein. Am Gehäuse 16 kann ein Formelement 20 ausgebildet sein über das in einer noch zu beschreibenden Weise ein Formschluss mit der Fahrzeugbatterie 4 hergestellt werden kann. Schließlich kann der Stromsensor 6 noch eine Schnittstelle 22 aufweisen, über die Messdaten an eine nicht weiter dargestellte Auswerteeinrichtung gesendet werden können.
Der Stromsensor 6 kann in der vorliegenden Ausführung mit einer Polklemme 24 verbunden werden, die beispielsweise als Teil der Fahrzeugbatterie 4 in einer an sich bekannten Weise über eine Feststellschraubverbindung 25 an einem nicht weiter dargestellten aber an sich bekannten Pol der Fahrzeugbatterie 4 befestigt werden kann. Zur Befestigung des Stromsensors 6 an der Polklemme 24 weist die Polklemme 24 eine Lötfläche 26 auf, auf der die oben genannte Lötverbindung 8 realisiert werden kann. Ferner weist die Polklemme 24 einen Haken 28 auf, der beispielsweise in Stanzbiegetechnik hergestellt werden kann.
Nach dem Verlöten des Stromsensors 6 auf der Lötfläche 26 der Polklemme 24 kann der Haken 28 gegen das Formelement 20 gebogen werden, so dass der Haken 28 zusammen mit dem Formelement 20 einen Formschluss in eine Zugrichtung 30 des Kabels 6 ausbildet und somit als oben genanntes mechanisches Halteelement 12 dient. In alle anderen Richtungen, die vom Formschluss aus dem Haken 28 und dem Formelement 20 nicht abgedeckt werden, reicht der mechanische Halt der Lötverbindung 8 auf der Lötfläche 26 zum Halten des Stromsensors 6 an der Polklemme 24 aus.
Der mit der Polklemme 24 verbundene Stromsensor 6 ist in 4 mit dem zusätzlich angeschlossenen Kabel 2 gezeigt.

Claims

Stromsensor (6) zum Überwachen einer Fahrzeugbatterie (4) umfassend – ein elektrisches Kontaktelement (8) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einem Pol (24) der Fahrzeugbatterie (4) und – ein vom elektrischen Kontaktelement (8) verschieden ausgebildetes mechanisches Halteelement (12, 20) zum Halten des Stromsensors (6) in wenigstens einer Richtung (30) an der Fahrzeugbatterie (4).
Stromsensor (6) nach Anspruch 1, wobei das elektrische Kontaktelement (8) an einer Stelle des Stromsensors (6) angeordnet ist, die außerhalb eines Haltewirkungsbereichs des mechanischen Halteelements (12, 20) liegt.
Stromsensor (6) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Halteelement (12, 20) wenigstens ein Formschlusselement (20) zur formschlüssigen Verbindung (20, 28) mit der Fahrzeugbatterie (4) umfasst.
Stromsensor (6) nach Anspruch 4, wobei eine Richtung (30) einer Wirkung des Formschlusselementes (20) von einer Kraftflussrichtung abhängig ist, in die ein über den Stromsensors (6) an die Fahrzeugbatterie (4) anschließbares Kabel (2) auf den Stromsensor (6) wirkt.
Polklemme (24) für eine Fahrzeugbatterie (4) umfassend: – ein elektrisches Kontaktelement (26) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung (8) mit einem an die Fahrzeugbatterie (4) anschließbaren Stromsensor (6) und – ein vom elektrischen Kontaktelement (26) verschieden ausgebildetes mechanisches Halteelement (28) zum Halten des Stromsensors (6) in wenigstens einer Richtung (30) an der Fahrzeugbatterie (4).
Polklemme (24) nach Anspruch 5, wobei das elektrische Kontaktelement (26) an einer Stelle der Polklemme (24) angeordnet ist, die außerhalb eines Haltewirkungsbereichs des mechanischen Halteelements (28) liegt.
Polklemme (24) nach Anspruch 5 oder 6, wobei das mechanische Halteelement (28) wenigstens ein Formschlusselement (28) zur formschlüssigen Verbindung (20, 28) mit dem Stromsensor (6) umfasst.
Polklemme (24) nach Anspruch 7, wobei eine Richtung (30) einer Wirkung des Formschlusselementes (28) von einer Kraftflussrichtung abhängig ist, in die ein über den Stromsensors (6) an die Fahrzeugbatterie (4) anschließbares Kabel (2) auf die Polklemme (24) wirkt.
Polklemme (24) nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Formschlusselement (28) ein Stanzbiegeelement ist.
Fahrzeugbatterie (4) zum Abgeben oder Aufnehmen eines elektrischen Stromes für ein Bordnetz eines Fahrzeuges umfassend: – eine Polklemme (24) nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 9 zum Abgeben oder Aufnehmen des elektrischen Stromes, und – einen Stromsensor (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der über das mechanische Halteelement (12, 20) an der Polklemme (24) gehalten und über das elektrische Kontaktelement (8) mit der Polklemme (24) elektrisch verbunden ist.