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Die Erfindung betrifft einen Stromsensor, ein Gehäuse für einen Stromsensor sowie eine Stromsensorbaugruppe mit einem Stromsensor.
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In vielen Anwendungen ist es erforderlich, die auftretenden Ströme sehr exakt zu ermitteln bzw. zu messen. Insbesondere im Fahrzeugbereich ist es erforderlich, die auftretenden Batterieströme der Fahrzeugbatterie, sowohl die Ladeströme wie auch die Entladeströme, sehr genau zu messen. Aus dem Stand der Technik sind Stromsensoren bekannt, die im Strompfad, vorzugsweise unmittelbar an einem der Batteriepole, angeordnet sind, sodass der gesamte Lade- und Entladestrom der Fahrzeugbatterie über den Stromsensor fließt und somit von diesem gemessen werden kann.
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Der Batteriesensor hat dazu üblicherweise zwei elektrische Anschlüsse, um den Stromsensor mit dem Stromkreis zu kontaktieren. Des Weiteren weist der Batteriesensor ein Gehäuse auf, um die Messschaltung des Stromsensors vor äußeren Einflüssen und Beschädigungen zu schützen. Des Weiteren hat das Gehäuse die Funktion, den Stromsensor zuverlässig mechanisch im Fahrzeug zu befestigen. Im regulären Fahrzeugbetrieb sollen die elektrischen Anschlüsse und die Messschaltung zuverlässig vor mechanischer Belastung geschützt sein. Des Weiteren ist eine einfache Installation des Stromsensors im Fahrzeug gewünscht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stromsensor, ein Gehäuse für einen Stromsensor sowie eine Stromsensorbaugruppe mit einem solchen Stromsensor bereitzustellen, die eine einfache Montage im Fahrzeug ermöglichen und eine hohe mechanische Stabilität aufweisen.
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Zur Lösung der Aufgabe ist ein Stromsensor vorgesehen, insbesondere für eine Fahrzeugbatterie in einem Fahrzeug, wobei der Stromsensor einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss zur Kontaktierung mit einem Stromkreis des Fahrzeugs sowie eine Messchaltung zur Erfassung zumindest eines Batterieparameters aufweist. Der Stromsensor weist ein Gehäuse auf, in dem zumindest die Messschaltung aufgenommen ist, wobei das Gehäuse Befestigungselemente zur mechanischen Fixierung des Stromsensor aufweist. Der erste Anschluss und der zweite Anschluss sind in die Befestigungselemente integriert, so dass mit der mechanischen Fixierung des Stromsensors eine elektrische Kontaktierung des ersten Anschlusses und des zweiten Anschlusses mit dem Stromkreis erfolgen kann.
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Die Anschlüsse sind jeweils so in eines der Befestigungselemente integriert, dass bei der Montage des Stromsensors im Fahrzeug gleichzeitig eine elektrische Kontaktierung erfolgen kann. Es sind somit nicht zwei verschiedene Arbeitsschritte zur mechanischen Fixierung und zur elektrischen Kontaktierung erforderlich. Des Weiteren sind die elektrischen Kontakte durch die Befestigungselemente bzw. die mechanischen Befestigungsmittel zuverlässig fixiert, sodass mechanische Belastungen zuverlässig vom restlichen Gehäuse bzw. der Messschaltung ferngehalten werden können.
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Beispielsweise weist der Stromsensor einen elektrischen Leiter mit einem ersten Anschlusselement und einem zweiten Anschlusselement auf, wobei der erste Anschluss auf dem ersten Anschlusselement und der zweite Anschluss auf dem zweite Anschlusselement vorgesehen ist. Dadurch könne die Anschlüsse separat und zuverlässig mit dem Stromkreis kontaktiert werden. Beispielsweise kann das Gehäuse so ausgebildet sein, dass eine Montage nur in einer Ausrichtung möglich ist und somit eine Fehlmontage der Befestigungselemente und eine Fehlkontaktierung der Anschlüsse konstruktiv ausgeschlossen sind.
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Der elektrische Leiter weist vorzugsweise zumindest einen zwischen dem ersten Anschlusselement und dem zweiten Anschlusselement angeordneten Messwiderstand auf, wobei die Messschaltung einen Spannungsabfall über eine zumindest durch den Messwiderstand gebildeten Messstrecke erfassen kann. Aus dem erfassten Spannungsabfall sowie dem bekannten elektrischen Widerstand des Meßwiderstandes bzw. der Messstrecke kann über das ohmsche Gesetz der über den Messwiderstand fließende Strom, also der Lade- bzw. Entladestrom, berechnet werden.
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Beispielsweise besteht der Messwiderstand aus einer speziellen Legierung, beispielsweise einer Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung, die einen geringeren Widerstands-Temperaturkoeffizienten, also eine geringe Empfindlichkeit des elektrischen Widerstandes bei Temperaturänderungen, sowie geringe Alterungseigenschaften aufweist.
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Vorzugsweise sind die Befestigungselemente durch abstehende Abschnitte des Gehäuses gebildet, wobei sich das erste Anschlusselement und das zweite Anschlusselement jeweils in einen abstehenden Abschnitt erstreckt. Beispielsweise sind die Orientierung und die Form der Befestigungselemente an die Geometrie des elektrischen Leiters angepasst. Die abstehenden Befestigungselemente erleichtern die Montage des Gehäuses und somit des Stromsensors im Fahrzeug, da diese einfacher für Befestigungsmittel und entsprechende Werkzeuge zugänglich sind.
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Beispielsweise sind die Befestigungselemente gegenüberliegend ausgebildet bzw. erstrecken sich in entgegengesetzte Richtungen, sodass die beiden Anschlüsse eines geraden elektrischen Leiters sich jeweils in eines der Befestigungselemente erstrecken können. Durch eine solche Ausführungsform ist eine besonders gute Fixierung des gesamten Stromsensors im Fahrzeug möglich.
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Das Gehäuse ist vorzugsweise ein Kunststoffgehäuse, dass die Messschaltung zuverlässig vor äußeren Einflüssen, beispielsweise Feuchtigkeit, Staub oder mechanischen Belastungen, schützt. Das Gehäuse kann zudem den elektrischen Leiter, insbesondere den Messwiderstand sowie das erste Anschlusselemente und/oder das zweite Anschlusselemente zumindest abschnittsweise umschließen und diese schützen. Insbesondere sind die Befestigungselemente einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet. Beispielsweise ist das Gehäuse in einem Spritzgussverfahren hergestellt, wobei die Befestigungselemente um die jeweiligen Anschlüsse bzw. an dieser angespritzt werden.
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Die Befestigungselemente weisen beispielsweise Aufnahmen für ein Befestigungsmittel auf, wobei sich der erste Anschluss und der zweite Anschluss jeweils in eine Aufnahme hinein erstrecken. die Aufnahmen sind hierbei so ausgebildet, dass ein Befestigungsmittel bei einer Montage des Stromsensors mit einem Anschluss in Kontakt gelangen und den Anschluss mit einem Stromkreis des Fahrzeugs kontaktieren kann. Insbesondere kann der Anschluss beispielsweise federnd in die Aufnahme ragen, sodass zuverlässig ein Kontakt mit dem Befestigungsmittel sichergestellt ist.
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Optional können die Anschlüsse auch so ausgebildet sein, dass diese bei einer Montage des Stromsensors nicht mit dem Befestigungsmittel kontaktiert werden, sondern gegen einen fahrzeugseitigen elektrischen Leiter bzw. einen Kontakt des Stromkreises gedrückt werden.
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Beispielsweise sind die Aufnahmen durch eine Aussparung oder eine Bohrung gebildet.
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Die Aussparung oder die Bohrung können sich jeweils durch den ersten Anschluss und/oder den zweiten Anschluss, insbesondere durch das erste Anschlusselementen und/oder das zweite Anschlusselement erstrecken.
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Zu Lösung der Aufgabe ist des Weiteren ein Gehäuse für einen solchen Stromsensor vorgesehen, wobei das Gehäuse Befestigungselemente zur mechanischen Fixierung des Stromsensors aufweist, und wobei ein erster Anschluss und ein zweiter Anschluss zur elektrischen Kontaktierung in die Befestigungselemente integriert sind, sodass mit der mechanischen Fixierung des Stromsensors eine elektrische Kontaktierung des ersten Anschlusses und des zweiten Anschlusses mit dem Stromkreis erfolgen kann.
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Zur Lösung der Aufgabe ist des Weiteren eine Stromsensorbaugruppe mit einem solchen Stromsensor und mit zumindest einem Befestigungsmittel zur mechanischen Fixierung des Stromsensors vorgesehen, wobei das Befestigungsmittel elektrisch leitend ausgebildet ist und eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Anschluss und/oder dem zweiten Anschluss und einem Stromkreis herstellen kann.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Stromsensors,
- 2 eine Seitenansicht des Stromsensors aus 1,
- 3 eine Draufsicht auf den Stromsensor aus 1; und
- 4 eine Schnittansicht durch den Stromsensor aus 1.
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In den 1 bis 4 ist ein Stromsensor 10 für eine Fahrzeugbatterie gezeigt. Der Stromsensor wird elektrisch in Reihe mit zumindest einem elektrischen Verbraucher in einem Stromkreis des Fahrzeugs angeordnet, sodass der Stromsensor 10 mit den beiden Batteriepolen der Fahrzeugbatterie verbunden ist. Der Stromsensor 10 wird dabei so angeordnet, dass der gesamte Batteriestrom, also sowohl der Ladewie auch der Entladestrom über den Stromsensor 10 fließt und von diesen gemessen werden kann.
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Der Stromsensor 10 hat einen elektrischen Leiter 12 mit einem ersten Anschlusselement 14 und einem zweiten Anschlusselement 16. Auf dem ersten Anschlusselement 14 ist ein erster Anschluss 15 zur Kontaktierung mit dem Stromkreis des Fahrzeugs vorgesehen. Auf dem zweiten Anschlusselement 16 ist ein zweiter Anschluss 17 zur Kontaktierung mit dem Stromkreis des Fahrzeugs vorgesehen. Zwischen dem ersten Anschlusselement 14 und dem zweiten Anschlusselement 16 ist ein Messwiderstand 18 vorgesehen. Der Stromsensor 10 weist des Weiteren eine Meßschaltung 20 auf, die vor und hinter dem Messwiderstand 18 mit dem elektrischen Leiter 12, also dem ersten Anschlusselement 14 und dem zweiten Anschlusselement 16 elektrisch verbunden ist.
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Die Messschaltung 20 kann jeweils ein Spannungspotential vor und hinter dem Messwiderstand 18 erfassen und somit einen Spannungsabfall über den Messwiderstand 18 erfassen. Aus dem bekannten elektrischen Widerstand des Meßwiderstandes 18 bzw. der zwischen den Spannungsabgriffspunkten gebildeten Messstrecke sowie dem gemessenen Spannungsabfall kann über das ohmsche Gesetz der über den elektrischen Leiter 12 und somit den Stromkreis des Fahrzeugs fließende Strom berechnet werden.
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Der Stromsensor 10 hat des Weiteren ein Gehäuse 22, dass die Meßschaltung 20 vor äußeren Einflüssen und mechanischen Belastungen schützt. Das Gehäuse 22 ist beispielsweise aus Kunststoff und mit einem Spritzgussverfahren hergestellt.
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Am Gehäuse 22 sind ein erstes Befestigungselement 24 und ein zweites Befestigungselement 26 zur mechanischen Fixierung des Gehäuses 22 und somit des Stromsensors 10 im Fahrzeug vorgesehen. Die Befestigungselemente 24, 26 weisen jeweils eine Aufnahme 28, 30 auf, durch die sich ein Befestigungsmittel, beispielsweise eine Schraube oder ein Bolzen, erstrecken kann. Wie in den 1 bis 4 zu sehen ist, sind die Befestigungselemente 24, 26 an entgegengesetzten Enden des Gehäuses 22 vorgesehen.
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Wie insbesondere in 4 zu sehen ist, ist der elektrische Leiter 12 geradlinig ausgebildet und erstreckt sich das erste Anschlusselement 14 in das erste Befestigungselement 24. Das zweite Anschlusselement 16 erstreckt sich das zweite Befestigungselement 26. Die Anschlusselemente 14, 16 weisen jeweils eine Bohrung 32, 34 auf, die die Anschlüsse 15, 17 bilden, und durch die sich das Befestigungsmittel erstrecken kann. In den Aufnahmen 28, 30 sind des Weiteren Verstärkungselemente 34, 36 vorgesehen. Wie insbesondere in 3 zu sehen ist, sind die Anschlusselemente 14, 16 teilweise von den Befestigungselementen 24, 26, also dem Gehäuse 22 umschlossen.
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Zur Montage des Stromsensors 10 wird dieser im Fahrzeug positioniert. Anschließend werden Befestigungsmittel durch die Bohrungen 32, 34 bzw. durch die Aufnahmen 28, 30 geführt und im Fahrzeug, insbesondere an fahrzeugseitigen Kontaktstellen, befestigt. Da die Anschlüsse 15, 17 in die Aufnahmen 28, 30 ragen, wenn diese bei der Montage des Stromsensors 10 mit dem Befestigungsmittel kontaktiert. Die Befestigungsmittel sind beispielsweise so ausgebildet, dass diese eine Kontakt mit dem Stromkreis herstellen, sodass bei der Montage des Stromsensors 10 mit den Befestigungsmittel mit der mechanischen Fixierung auch eine elektrische Kontaktierung erfolgt.
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Alternativ können die Anschlüsse 15, 17 auch so in die Aufnahmen 28, 30 integriert sein, dass diese zu den Befestigungsmittel isoliert sind, aber bei der Montage des Stromsensors 10 gegen entsprechende fahrzeugseitige Kontakte gedrängt werden.
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Grundsätzlich sind also die Anschlüsse 15,17 so in die Befestigungselemente integriert, dass bei der mechanischen Fixierung des Stromsensors 10 automatisch auch eine elektrische Kontaktierung des Stromsensors 10 mit dem Stromkreis des Fahrzeugs erfolgt, wobei ausschließlich eine Kontaktierung mit dem Stromkreis erfolgt und der Stromsensor ansonsten gegen das Fahrzeug und andere Teile des Fahrzeugs elektrisch isoliert ist, also der Stromkreis gemeinsam mit dem Stromsensor elektrisch gegenüber dem übrigen Fahrzeug isoliert ist. Dadurch werden zusätzliche Arbeitsschritte zur elektrischen Kontaktierung des Stromsensors 10 vermieden. Des Weiteren sind durch die mechanische Fixierung des Stromsensors 10 an den Befestigungselementen 24, 26 auch die Anschlüsse 15, 17 bzw. die Anschlusselemente 14, 16 zuverlässig fixiert, sodass eine mechanische Belastung des Messwiderstandes 18 sowie der Messschaltung 20 durch mechanische Kräfte, beispielsweise Zugkräfte auf die Anschlusselemente 14, 16 ausgeschlossen verhindert werden kann.