DE102013208381A1 - Stromsensor für eine Fahrzeugbatterie - Google Patents
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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 Kabels2 an einer Fahrzeugbatterie4 über einen Stromsensor6 zeigt. - Wie in
1 zu sehen, kann das Kabel2 für einen stabilen Halt unmittelbar an der Fahrzeugbatterie4 befestigt werden. Der Stromsensor6 kann über entsprechende elektrische und gleichzeitig mechanische Verbindungen, wie beispielweise elektrische Lötstellen8 elektrisch in Reihe zwischen das Kabel2 und die Fahrzeugbatterie4 verschalten werden. Hierzu ist es jedoch notwendig, die Befestigung des Kabels2 an der Fahrzeugbatterie4 über eine Isolation10 elektrisch zu trennen, da der in Reihe zwischen dem Kabel2 und der Fahrzeugbatterie4 verschaltete Stromsensor6 sonst kurzgeschlossen werden würde. - Um diese Isolation
10 zu vermeiden kann am Stromsensor6 gemäß2 ein mechanisches Halteelement12 zum Verstärken des mechanischen Halts des Stromsensors6 zumindest in einer Zugrichtung des Kabels2 angeordnet werden. Dann reicht der mechanische Halt des Stromsensors6 an der Fahrzeugbatterie4 aus, so dass die direkte mechanische Verbindung des Kabels2 mit der Fahrzeugbatterie4 und damit die Isolation10 obsolet sind. Die Verbindung14 zwischen dem Stromsensor6 und dem Kabel2 kann dann völlig frei ausgelegt werden. - Der Stromsensor
6 kann wie in3 beispielhaft gezeigt, eine Gehäuse16 und einen elektrischen Kabelanschluss18 zum Anschluss des Kabels2 aufweisen. Dabei kann das Gehäuse16 in der vorliegenden Ausführung vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff gefertigt sein. Am Gehäuse16 kann ein Formelement20 ausgebildet sein über das in einer noch zu beschreibenden Weise ein Formschluss mit der Fahrzeugbatterie4 hergestellt werden kann. Schließlich kann der Stromsensor6 noch eine Schnittstelle22 aufweisen, über die Messdaten an eine nicht weiter dargestellte Auswerteeinrichtung gesendet werden können. - Der Stromsensor
6 kann in der vorliegenden Ausführung mit einer Polklemme24 verbunden werden, die beispielsweise als Teil der Fahrzeugbatterie4 in einer an sich bekannten Weise über eine Feststellschraubverbindung25 an einem nicht weiter dargestellten aber an sich bekannten Pol der Fahrzeugbatterie4 befestigt werden kann. Zur Befestigung des Stromsensors6 an der Polklemme24 weist die Polklemme24 eine Lötfläche26 auf, auf der die oben genannte Lötverbindung8 realisiert werden kann. Ferner weist die Polklemme24 einen Haken28 auf, der beispielsweise in Stanzbiegetechnik hergestellt werden kann. - Nach dem Verlöten des Stromsensors
6 auf der Lötfläche26 der Polklemme24 kann der Haken28 gegen das Formelement20 gebogen werden, so dass der Haken28 zusammen mit dem Formelement20 einen Formschluss in eine Zugrichtung30 des Kabels6 ausbildet und somit als oben genanntes mechanisches Halteelement12 dient. In alle anderen Richtungen, die vom Formschluss aus dem Haken28 und dem Formelement20 nicht abgedeckt werden, reicht der mechanische Halt der Lötverbindung8 auf der Lötfläche26 zum Halten des Stromsensors6 an der Polklemme24 aus. - Der mit der Polklemme
24 verbundene Stromsensor6 ist in4 mit dem zusätzlich angeschlossenen Kabel2 gezeigt.
Claims (10)
- 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.
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