DE112018007828T5 - An electrical sensor arrangement comprising a shunt resistance element - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Sensoranordnung, umfassend ein Shuntwiderstandselement (2) mit einem ersten leitenden Teil (4) und einem zweiten leitenden Teil (6), verbunden mit dem Shuntwiderstandselement (2), eine Messeinheit zum Messen eines elektronischen Stroms, der durch das Shuntwiderstandselement (2) fließt, und/oder einer elektrischen Spannung zwischen einer ersten Seite (2.1) und einer zweiten Seite (2.2) des Shuntwiderstandselements (2), wobei die Messeinheit mechanisch und elektrisch mit dem ersten leitenden Teil (4) mit mindestens einem ersten Shuntanschluss (8) und mit dem zweiten leitenden Teil (6) mit mindestens einem zweiten Shuntanschluss (10) verbunden ist.Um die Qualität von Messung des durch das Shuntwiderstandselement (2) fließenden elektrischen Stroms und/oder der elektrischen Spannung zwischen der ersten Seite (2.1) und der zweiten Seite (2.2) des Shuntwiderstandselements (2) zu verbessern, ist das Shuntwiderstandselement (2) im Vergleich zu dem ersten und zweiten leitenden Teil (4, 6) aus einem anderen Material hergestellt, und der mindestens eine erste Shuntanschluss (8) ist mechanisch und elektrisch mit dem ersten leitenden Teil (4) verbunden, und der mindestens eine zweite Shuntanschluss (10) ist mechanisch und elektrisch mit dem zweiten leitenden Teil (6) verbunden, über Ultraschallschweißen.Ferner betrifft die Erfindung ein Batteriemanagementsystem und ein Motorfahrzeug.The invention relates to an electrical sensor arrangement, comprising a shunt resistance element (2) with a first conductive part (4) and a second conductive part (6) connected to the shunt resistance element (2), a measuring unit for measuring an electronic current flowing through the shunt resistance element (2) flows, and / or an electrical voltage between a first side (2.1) and a second side (2.2) of the shunt resistance element (2), the measuring unit mechanically and electrically connected to the first conductive part (4) with at least one first shunt connection (8) and is connected to the second conductive part (6) with at least one second shunt connection (10). In order to improve the quality of the measurement of the electrical current flowing through the shunt resistance element (2) and / or the electrical voltage between the first side (2.1 ) and the second side (2.2) of the shunt resistance element (2) is to improve the shunt resistance element (2) compared to the first and second conductive part (4, 6) made of a different material, and the at least one first shunt connection (8) is mechanically and electrically connected to the first conductive part (4), and the at least one second shunt connection (10) is mechanical and electrically connected to the second conductive part (6) by ultrasonic welding. The invention also relates to a battery management system and a motor vehicle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Sensoranordnung nach der Präambel von Anspruch 1, ein Batteriemanagementsystem nach der Präambel von Anspruch 9 und ein Motorfahrzeug nach der Präambel von Anspruch 10.The present invention relates to an electrical sensor arrangement according to the preamble of claim 1, a battery management system according to the preamble of claim 9 and a motor vehicle according to the preamble of claim 10.

Solche elektrischen Sensoranordnungen, Batteriemanagementsysteme und Motorfahrzeuge sind bereits in verschiedenen Ausführungsformen bekannt.Such electrical sensor arrangements, battery management systems and motor vehicles are already known in various embodiments.

Aus der US 9,746,499 B2 ist eine Hybridstromsensoranordnung bekannt, die einen Leiter, einen Hallkern, einen Hallsensor, einen Shuntanschluss und einen Mikroprozessor aufweist. Der Leiter weist ein erstes abschließendes Ende, ein zweites abschließendes Ende und einen Shuntwiderstand, ausgebildet als ein integraler Teil des Leiters, auf. Der Hallkern erzeugt aus Stromfluss im Leiter ein Magnetfeld. Der Hallsensor misst eine Potenzialdifferenz zwischen dem ersten abschließenden Ende und dem zweiten abschließenden Ende des Leiters basierend auf dem auf den Hallkern angewendeten Magnetfeld. Ein Shuntanschluss des Shunts, namentlich des Shuntwiderstands, ist an einem zentralen Abschnitt des Leiters positioniert. Der Mikroprozessor ist mit dem Shuntanschluss verbunden, um den Stromfluss im Leiter zu messen.From the US 9,746,499 B2 a hybrid current sensor arrangement is known which has a conductor, a Hall core, a Hall sensor, a shunt connection and a microprocessor. The conductor has a first terminating end, a second terminating end and a shunt resistor formed as an integral part of the conductor. The Hall core generates a magnetic field from the flow of current in the conductor. The Hall sensor measures a potential difference between the first terminating end and the second terminating end of the conductor based on the magnetic field applied to the Hall core. A shunt connection of the shunt, namely the shunt resistor, is positioned on a central section of the conductor. The microprocessor is connected to the shunt connection to measure the current flow in the conductor.

Folglich ist eine elektrische Sensoranordnung bekannt, umfassend: ein Shuntwiderstandselement mit einem ersten leitenden Teil, mechanisch und elektrisch verbunden mit einer ersten Seite des Shuntwiderstandselements, und einem zweiten leitenden Teil, mechanisch und elektrisch verbunden mit einer zweiten Seite des Shuntwiderstandselements, wobei die zweite Seite des Shuntwiderstandselements mit dem zweiten leitenden Teil gegenüber der ersten Seite des Shuntwiderstandselements mit dem ersten leitenden Teil positioniert ist, eine Messeinheit zum Messen eines elektrischen Stroms, der durch das Shuntwiderstandselement fließt, und/oder einer elektrischen Spannung zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite des Shuntwiderstandselements, wobei die Messeinheit mit dem ersten leitenden Teil mit mindestens einem ersten Shuntanschluss und mit dem zweiten leitenden Teil mit mindestens einem zweiten Shuntanschluss mechanisch und elektrisch verbunden ist.Accordingly, an electrical sensor arrangement is known, comprising: a shunt resistance element having a first conductive part, mechanically and electrically connected to a first side of the shunt resistance element, and a second conductive part, mechanically and electrically connected to a second side of the shunt resistance element, the second side of the Shunt resistance element with the second conductive part is positioned opposite the first side of the shunt resistance element with the first conductive part, a measuring unit for measuring an electrical current flowing through the shunt resistance element, and / or an electrical voltage between the first side and the second side of the shunt resistance element wherein the measuring unit is mechanically and electrically connected to the first conductive part with at least one first shunt connection and with the second conductive part with at least one second shunt connection.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Qualität von Messung des elektrischen Stroms, der durch das Shuntwiderstandselement fließt, und/oder der elektrischen Spannung zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite des Shuntwiderstandselements zu verbessern.It is an object of the invention to improve the quality of measurement of the electrical current flowing through the shunt resistance element and / or the electrical voltage between the first side and the second side of the shunt resistance element.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Sensoranordnung nach Anspruch 1, wobei das Shuntwiderstandselement im Vergleich zu dem ersten und zweiten leitenden Teil aus einem anderen Material hergestellt ist und der mindestens eine erste Shuntanschluss mechanisch und elektrisch mit dem ersten leitenden Teil verbunden ist und der mindestens eine zweite Shuntanschluss mechanisch und elektrisch mit dem zweiten leitenden Teil verbunden ist, über Ultraschallschweißen. Ferner wird diese Aufgabe gelöst durch ein Batteriemanagementsystem für ein Motorfahrzeug, umfassend eine elektrische Sensoranordnung nach Anspruch 9, und ein Motorfahrzeug mit einem Batteriemanagementsystem nach Anspruch 10.This object is achieved by an electrical sensor arrangement according to claim 1, wherein the shunt resistance element is made of a different material compared to the first and second conductive parts and the at least one first shunt connection is mechanically and electrically connected to the first conductive part and the at least one second shunt connection is mechanically and electrically connected to the second conductive part, via ultrasonic welding. This object is further achieved by a battery management system for a motor vehicle, comprising an electrical sensor arrangement according to claim 9, and a motor vehicle with a battery management system according to claim 10.

Ein Hauptvorteil der elektrischen Sensoranordnung nach Anspruch 1, eines Batteriemanagementsystems nach Anspruch 9 und eines Motorfahrzeugs nach Anspruch 10 ist, dass die Genauigkeit von Messung des elektrischen Stromes, der durch das Shuntwiderstandselement fließt, und/oder der elektrischen Spannung zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite des Shuntwiderstandselements verbessert ist. Aufgrund des, verglichen mit dem ersten und zweiten leitenden Teil, unterschiedlichen Materials des Shuntwiderstandselements, und da der mindestens eine erste Shuntanschluss mechanisch und elektrisch mit dem ersten leitenden Teil verbunden ist und da der mindestens eine zweite Shuntanschluss mechanisch und elektrisch mit dem zweiten leitenden Teil verbunden ist, über Ultraschallschweißen, ist es möglich, die Abstände des mindestens einen ersten Shuntanschlusses und des mindestens einen zweiten Shuntanschlusses vom Shuntwiderstandselement zu reduzieren, während der mindestens eine erste Shuntanschluss und der mindestens eine zweite Shuntanschluss in einer festen und stabilen Weise mechanisch und elektrisch mit dem ersten und zweiten leitenden Teil verbunden sind.A main advantage of the electrical sensor arrangement according to claim 1, a battery management system according to claim 9 and a motor vehicle according to claim 10 is that the accuracy of measurement of the electrical current flowing through the shunt resistance element and / or the electrical voltage between the first side and the second Side of the shunt resistance element is improved. Because of the different material of the shunt resistance element compared to the first and second conductive parts, and because the at least one first shunt connection is mechanically and electrically connected to the first conductive part and because the at least one second shunt connection is mechanically and electrically connected to the second conductive part is, via ultrasonic welding, it is possible to reduce the distances of the at least one first shunt connection and the at least one second shunt connection from the shunt resistance element, while the at least one first shunt connection and the at least one second shunt connection in a firm and stable manner mechanically and electrically with the first and second conductive parts are connected.

Durch Verwendung von Ultraschweißen für mechanisches und elektrisches Verbinden des mindestens einen ersten Shuntanschlusses mit dem ersten leitenden Teil und des mindestens einen zweiten Shuntanschlusses mit dem zweiten leitenden Teil wird, verglichen mit z. B. Laserschweißen, in den Schweißzonen wesentlich weniger Wärme erzeugt. Im Vergleich zum Löten gibt es keine Rückstände, welche die Funktion der elektrischen Sensoranordnung, eines Batteriemanagementsystems mit der elektrischen Sensoranordnung oder eines Motorfahrzeugs mit einem solchen Batteriemanagementsystem beeinflussen könnten. Aufgrund der, verglichen mit dem Shuntwiderstandselement der elektrischen Sensoranordnung, unterschiedlichen Materialien des ersten und zweiten leitenden Elements können das Batteriemanagementsystem und das Motorfahrzeug gemäß der Erfindung in einer kostensparenden Weise realisiert werden. Ferner können das erste und das zweite leitende Element den Erfordernissen ihrer Funktion angepasst werden. Gleiches gilt für das Shuntwiderstandselement.By using ultrasonic welding for mechanical and electrical connection of the at least one first shunt connection to the first conductive part and the at least one second shunt connection to the second conductive part, compared with e.g. B. laser welding, generates significantly less heat in the welding zones. In comparison to soldering, there are no residues which could influence the function of the electrical sensor arrangement, of a battery management system with the electrical sensor arrangement or of a motor vehicle with such a battery management system. Due to the different materials of the first and second conductive elements compared to the shunt resistance element of the electrical sensor arrangement, the battery management system and the motor vehicle according to the invention can be implemented in a cost-saving manner. Furthermore, the first and the second conductive element can be adapted to the requirements of their function. The same applies to the shunt resistance element.

Eine besonders vorteilhafte Entwicklung der erfindungsgemäßen elektrischen Sensoranordnung ist, dass der mindestens eine erste Shuntanschluss und der mindestens eine zweite Shuntanschluss jeweils dem Shuntwiderstandselement direkt benachbart positioniert sind. Auf diese Weise können die elektrischen Widerstände des ersten leitenden Teils und des zweiten leitenden Teils minimiert werden.A particularly advantageous development of the electrical sensor arrangement according to the invention is that the at least one first shunt connection and the at least one second shunt connection are each positioned directly adjacent to the shunt resistor element. In this way, the electrical resistances of the first conductive part and the second conductive part can be minimized.

Im Grunde kann die Konstruktion des mindestens einen ersten und des mindestens einen zweiten Shuntanschlusses von jede/m/r nützlichen und anwendbaren Typ, Material, Abmessung, Form und Anordnung sein. Vorteilhafterweise sind der mindestens eine erste Shuntanschluss und der mindestens eine zweite Shuntanschluss jeweils als ein Teil eines gemeinsamen Rahmenelements gebaut, bis zum Ende des Ultraschallschweißens des mindestens einen ersten Shuntanschlusses und des mindestens einen zweiten Shuntanschlusses. Hierbei ist die Handhabung des mindestens einen ersten und des mindestens einen zweiten Shuntanschlusses vereinfacht. Ferner kann wegen des gemeinsamen Rahmenelements das Ultraschallschweißen des mindestens einen ersten und des mindestens einen zweiten Shuntanschlusses wesentlich leichter ausgeführt werden.Basically, the construction of the at least one first and the at least one second shunt terminal can be of any useful and applicable type, material, dimension, shape and arrangement. The at least one first shunt connection and the at least one second shunt connection are advantageously each built as part of a common frame element until the end of the ultrasonic welding of the at least one first shunt connection and the at least one second shunt connection. The handling of the at least one first and the at least one second shunt connection is simplified here. Furthermore, because of the common frame element, the ultrasonic welding of the at least one first and the at least one second shunt connection can be carried out much more easily.

Eine vorteilhafte Entwicklung der vorgenannten Ausführungsform ist, dass der mindestens eine erste Shuntanschluss und der mindestens eine zweite Shuntanschluss jeweils als trennbare Teile des gemeinsamen Rahmenelements gebaut sind. Auf diese Weise kann die elektrische Isolation des mindestens einen ersten Shuntanschlusses von dem mindestens einen zweiten Shuntanschluss recht einfach erreicht werden. Selbstverständlich wäre es möglich, dass der mindestens eine erste Shuntanschluss und der mindestens eine zweite Shuntanschluss durch Verwendung eines gemeinsamen Rahmenelements, umfassend elektrisch isolierendes Material, elektrisch voneinander isoliert sind. Ferner kann durch Verwendung eines gemeinsamen Rahmenelements die Positionierung des mindestens einen ersten Shuntanschlusses und des mindestens einen zweiten Shuntanschlusses verbessert werden. Folglich können Toleranzen signifikant reduziert werden.An advantageous development of the aforementioned embodiment is that the at least one first shunt connection and the at least one second shunt connection are each constructed as separable parts of the common frame element. In this way, the electrical insulation of the at least one first shunt connection from the at least one second shunt connection can be achieved quite easily. It would of course be possible for the at least one first shunt connection and the at least one second shunt connection to be electrically insulated from one another by using a common frame element comprising electrically insulating material. Furthermore, the positioning of the at least one first shunt connection and the at least one second shunt connection can be improved by using a common frame element. As a result, tolerances can be reduced significantly.

Eine besonders vorteilhafte Entwicklung der elektrischen Sensoranordnung gemäß der zuletzt erwähnten Ausführungsform ist, dass die trennbaren Teile über spanlose Formung gebaut werden. Spanlose Formung könnte beispielsweise ausschussfreies Stanzen oder Scheren sein. Hierbei gibt es keine Rückstände, namentlich Teile des gemeinsamen Rahmens des mindestens einen ersten Shuntanschlusses und des mindestens einen zweiten Shuntanschlusses, die die Funktion der elektrischen Sensoranordnung beeinflussen könnten.A particularly advantageous development of the electrical sensor arrangement according to the last-mentioned embodiment is that the separable parts are built using non-cutting shaping. Chipless forming could be, for example, scrap-free punching or shearing. There are no residues here, namely parts of the common frame of the at least one first shunt connection and of the at least one second shunt connection, which could influence the function of the electrical sensor arrangement.

Im Allgemeinen kann das Shuntwiderstandselement von jede/m/r nützlichen und anwendbaren Typ, Material, Abmessung, Form und Anordnung sein. Vorteilhafterweise zeigt das Shuntwiderstandselement unter Arbeitsbedingungen der elektrischen Sensoranordnung über alle möglichen Temperaturen im Wesentlichen den gleichen elektrischen Widerstand. Folglich zeigt das Material des Shuntwiderstandselements unter den Arbeitsbedingungen des Shuntwiderstandselements über alle möglichen Temperaturen im Wesentlichen den gleichen elektrischen Widerstand. Das Material des Shuntwiderstandselements weist eine hohe Temperaturstabilität auf. Auf diese Weise kann die Genauigkeit von Messung des elektrischen Stroms, der durch das Shuntwiderstandselement fließt, und/oder der elektrischen Spannung zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite des Shuntwiderstandselements weiter verbessert werden.In general, the shunt resistance element can be of any useful and applicable type, material, dimension, shape and arrangement. The shunt resistance element advantageously exhibits essentially the same electrical resistance over all possible temperatures under operating conditions of the electrical sensor arrangement. Consequently, the material of the shunt resistance element exhibits essentially the same electrical resistance under the working conditions of the shunt resistance element over all possible temperatures. The material of the shunt resistance element has a high temperature stability. In this way, the accuracy of measuring the electrical current flowing through the shunt resistance element and / or the electrical voltage between the first side and the second side of the shunt resistance element can be further improved.

Eine weitere vorteilhafte Entwicklung der erfindungsgemäßen elektrischen Sensoranordnung ist, dass das erste leitende Teil und das zweite leitende Teil jeweils aus einem Material hergestellt sind, das nicht über alle möglichen Temperaturen unter Arbeitsbedingungen der elektrischen Sensoranordnung im Wesentlichen den gleichen elektrischen Widerstand zeigt. Hierbei kann die elektrische Sensoranordnung mit weniger Kosten realisiert werden. Materialien mit einer hohen Temperaturstabilität sind recht teuer.Another advantageous development of the electrical sensor arrangement according to the invention is that the first conductive part and the second conductive part are each made of a material that does not exhibit essentially the same electrical resistance over all possible temperatures under operating conditions of the electrical sensor arrangement. Here, the electrical sensor arrangement can be implemented at lower cost. Materials with a high temperature stability are quite expensive.

Eine weitere vorteilhafte Entwicklung der erfindungsgemäßen elektrischen Sensoranordnung ist, dass sich der mindestens eine erste Shuntanschluss und der mindestens eine zweite Shuntanschluss zu insgesamt mindestens drei Shuntanschlüssen summieren. Auf diese Weise kann die mechanische Stabilität der erfindungsgemäßen elektrischen Sensoranordnung verbessert werden.A further advantageous development of the electrical sensor arrangement according to the invention is that the at least one first shunt connection and the at least one second shunt connection add up to a total of at least three shunt connections. In this way, the mechanical stability of the electrical sensor arrangement according to the invention can be improved.

Die Figuren sind schematische Veranschaulichungen von Beispielen erfindungsgemäßer elektrischer Sensoranordnungen. Die elektrischen Sensoranordnungen werden jeweils für ein Batteriemanagementsystem eines Motorfahrzeugs verwendet. Nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Einzelheiten werden gezeigt.The figures are schematic illustrations of examples of electrical sensor arrangements according to the invention. The electrical sensor arrangements are each used for a battery management system of a motor vehicle. Only the details necessary for an understanding of the invention are shown.

Gezeigt wird durch:

  • 1 eine perspektivische Zeichnung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Sensoranordnung in einer Teilansicht, und
  • 2 eine perspektivische Zeichnung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Sensoranordnung in einer Teilansicht.
Is shown by:
  • 1 a perspective drawing of a first embodiment of an electrical sensor arrangement according to the invention in a partial view, and
  • 2 a perspective drawing of a second embodiment of an electrical sensor arrangement according to the invention in a partial view.

1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Sensoranordnung. Die elektrische Sensoranordnung umfasst ein Shuntwiderstandselement 2 mit einem ersten leitenden Teil 4, das mechanisch und elektrisch mit einer ersten Seite 2.1 des Shuntwiderstandselements 2 verbunden ist, und einem zweiten leitenden Teil 6, das mechanisch und elektrisch mit einer zweiten Seite 2.2 des Shuntwiderstandselements 2 verbunden ist. Die zweite Seite 2.2 des Shuntwiderstandselements 2 mit dem zweiten leitenden Teil 6 ist gegenüber der ersten Seite 2.1 des Shuntwiderstandselements 2 mit dem ersten leitenden Teil 4 positioniert. Das Shuntwiderstandselement 2 ist aus einer Legierung hergestellt, die Kupfer, Nickel und Mangan umfasst. Solche Legierungen sind zum Messen von elektrischem Strom und/oder elektrischer Spannung besonders geeignet. Das Shuntwiderstandselement 2 zeigt unter den Arbeitsbedingungen der elektrischen Sensoranordnung und folglich des Shuntwiderstandselements 2 über alle möglichen Temperaturen im Wesentlichen den gleichen elektrischen Widerstand. 1 shows a first embodiment of an electrical sensor arrangement according to the invention. The electrical sensor arrangement comprises a shunt resistance element 2 with a first leading part 4th that mechanically and electrically with a first side 2.1 of the shunt resistance element 2 is connected, and a second conductive part 6th that mechanically and electrically with a second side 2.2 of the shunt resistance element 2 connected is. The second side 2.2 of the shunt resistance element 2 with the second conductive part 6th is opposite the first page 2.1 of the shunt resistance element 2 with the first leading part 4th positioned. The shunt resistance element 2 is made from an alloy that includes copper, nickel, and manganese. Such alloys are particularly suitable for measuring electrical current and / or electrical voltage. The shunt resistance element 2 shows under the working conditions of the electrical sensor arrangement and consequently of the shunt resistance element 2 The electrical resistance is essentially the same over all possible temperatures.

Das erste leitende Teil 4 und das zweite leitende Teil 6 sind aus einem kupferbasierten Material hergestellt, das für Schweißaktion besonders geeignet ist. Ferner sind das erste leitende Teil 4 und das zweite leitende Teil 6 jeweils aus einem Material hergestellt, das über alle möglichen Temperaturen unter den Arbeitsbedingungen der elektrischen Sensoranordnung und damit des Shuntwiderstandselements 2 nicht im Wesentlichen den gleichen elektrischen Widerstand zeigt. Das für das erste und zweite leitende Teil 4, 6 verwendete Material ist wesentlich billiger als das für das Shuntwiderstandselement 2 verwendete Material. Das erste leitende Teil 4 und das zweite leitende Teil 6 werden über Elektronenstrahlschweißen oder Ultraschallschwei-ßen mit dem Shuntwiderstandselement 2 verbunden.The first leading part 4th and the second conductive part 6th are made of a copper-based material that is particularly suitable for welding action. Furthermore, the first are conductive part 4th and the second conductive part 6th each made of a material that can withstand all possible temperatures under the working conditions of the electrical sensor arrangement and thus of the shunt resistance element 2 does not exhibit substantially the same electrical resistance. That for the first and second conductive part 4th , 6th The material used is much cheaper than that for the shunt resistor element 2 used material. The first leading part 4th and the second conductive part 6th are made using electron beam welding or ultrasonic welding with the shunt resistor element 2 connected.

Ferner umfasst die elektrische Sensoranordnung der ersten Ausführungsform eine Messeinheit zum Messen eines elektrischen Stroms, der durch das Shuntwiderstandselement 2 fließt, und/oder einer elektrischen Spannung zwischen der ersten Seite 2.1 und der zweiten Seite 2.2 des Shuntwiderstandselements 2, wobei die Messeinheit mechanisch und elektrisch mit dem ersten leitenden Teil 4 mit zwei ersten Shuntanschlüssen 8 und mit dem zweiten leitenden Teil 6 mit zwei zweiten Shuntanschlüssen 10 verbunden ist. Die Messeinheit umfasst einen Mikroprozessor und ist so gebaut, wie vom Stand der Technik bereits bekannt. Die Messeinheit ist in 1 nicht gezeigt.Furthermore, the electrical sensor arrangement of the first embodiment comprises a measuring unit for measuring an electrical current flowing through the shunt resistance element 2 flows, and / or an electrical voltage between the first side 2.1 and the second page 2.2 of the shunt resistance element 2 , wherein the measuring unit is mechanically and electrically connected to the first conductive part 4th with two first shunt connections 8th and with the second conductive part 6th with two second shunt connections 10 connected is. The measuring unit comprises a microprocessor and is constructed as is already known from the prior art. The unit of measurement is in 1 Not shown.

Die ersten Shuntanschlüsse 8 und die zweiten Shuntanschlüsse 10 sind jeweils als ein Teil eines gemeinsamen Rahmenelements 12 gebaut, bis zum Ende einer Ultraschallschweißaktion, die das gemeinsame Rahmenelement 12 mit den zwei ersten Shuntanschlüssen 8 und den zwei zweiten Shuntanschlüssen 10 mit dem ersten und zweiten leitenden Teil 4, 6 verbindet. Folglich sind die ersten Shuntanschlüsse 8 und die zweiten Shuntanschlüsse 10 als trennbare Teile des gemeinsamen Rahmenelements 12 gebaut. Nach dem Ultraschallschweißen des gemeinsamen Rahmenelements 12 an das erste und zweite leitende Teil 4, 6 wird das gemeinsame Rahmenelement 12 in zwei Teile geteilt, namentlich in ein erstes Teil 12.1 mit den zwei ersten Shuntanschlüssen 8 und in ein zweites Teil 12.2 mit den zwei zweiten Shuntanschlüssen 10. Dies wird durch einen Scherprozess erreicht. Auf diese Weise werden Rückstände, die die Funktion der elektrischen Sensoranordnung gemäß der ersten Ausführungsform beeinträchtigen könnten, vermieden. Die trennbaren Teile, namentlich das erste Teil 12.1 und das zweite Teil 12.2 des gemeinsamen Rahmenelements 12, werden über spanlose Formung gebaut.The first shunt connections 8th and the second shunt connections 10 are each as part of a common frame element 12th built, until the end of an ultrasonic welding operation, which the common frame element 12th with the first two shunt connections 8th and the two second shunt connections 10 with the first and second conductive part 4th , 6th connects. Consequently, the first are shunt connections 8th and the second shunt connections 10 as separable parts of the common frame element 12th built. After ultrasonic welding of the common frame element 12th to the first and second conductive parts 4th , 6th becomes the common frame element 12th divided into two parts, namely a first part 12.1 with the first two shunt connections 8th and in a second part 12.2 with the two second shunt connections 10 . This is achieved through a shear process. In this way, residues which could impair the function of the electrical sensor arrangement according to the first embodiment are avoided. The separable parts, namely the first part 12.1 and the second part 12.2 of the common frame element 12th , are built using non-cutting forming.

Wie aus 1 gesehen werden kann, ist das erste Teil 12.1 des gemeinsamen Rahmenelements 12 mit den ersten Shuntanschlüssen 8 direkt benachbart zu dem Shuntwiderstandselement 2, namentlich der ersten Seite 2.1 des Shuntwiderstandselements 2, positioniert. Gleiches gilt für das zweite Teil 12.2 des gemeinsamen Rahmenelements 12 mit den zweiten Shuntanschlüssen 10, das ebenfalls direkt benachbart zu dem Shuntwiderstandselement 2, namentlich der zweiten Seite 2.2 des Shuntwiderstandselements 2, positioniert ist. Freie Enden 8.1 der ersten Shuntanschlüsse 8 und freie Enden 10.1 der zweiten Shuntanschlüsse 10 sind für ein Löten des ersten und zweiten Shuntanschlusses 8, 10 an die vorher erwähnte Messeinheit ausgelegt. Der Mikroprozessor der Messeinheit ist mit dem ersten und zweiten Shuntanschluss 8, 10 elektrisch verbunden, um einen elektrischen Strom zu messen, der durch das Shuntwiderstandselement 2 fließt, und/oder eine elektrische Spannung zwischen der ersten Seite 2.1 und der zweiten Seite 2.2 des Shuntwiderstandselements 2.How out 1 can be seen is the first part 12.1 of the common frame element 12th with the first shunt connections 8th directly adjacent to the shunt resistance element 2 , namely the first page 2.1 of the shunt resistance element 2 , positioned. The same applies to the second part 12.2 of the common frame element 12th with the second shunt connections 10 , which is also directly adjacent to the shunt resistor element 2 , namely the second page 2.2 of the shunt resistance element 2 , is positioned. Free ends 8.1 the first shunt connections 8th and free ends 10.1 the second shunt connections 10 are for soldering the first and second shunt connection 8th , 10 designed for the aforementioned measuring unit. The microprocessor of the measuring unit is connected to the first and second shunt connection 8th , 10 electrically connected to measure an electrical current passing through the shunt resistor element 2 flows, and / or an electrical voltage between the first side 2.1 and the second page 2.2 of the shunt resistance element 2 .

Die elektrische Sensoranordnung gemäß der ersten Ausführungsform, teilweise in 1 gezeigt, gehört zu einem Batteriemanagementsystem für ein Motorfahrzeug. Das Batteriemanagementsystem und das Motorfahrzeug sind nicht gezeigt. Die Funktion der elektrischen Sensoranordnung und des Batteriemanagementsystems, in das die elektrische Sensoranordnung integriert ist, ist aus dem Stand der Technik bereits bekannt.The electrical sensor arrangement according to the first embodiment, partly in FIG 1 is part of a battery management system for a motor vehicle. The battery management system and the motor vehicle are not shown. The function of the electrical sensor arrangement and of the battery management system into which the electrical sensor arrangement is integrated is already known from the prior art.

In 2 wird eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Sensoranordnung gezeigt. Nachfolgend werden nur die Unterschiede der zweiten Ausführungsform im Vergleich zur ersten Ausführungsform gemäß 1 diskutiert. Ähnliche oder gleiche Teile sind in den 1 und 2 mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In 2 is a second embodiment of an electrical according to the invention Sensor arrangement shown. Only the differences between the second embodiment and the first embodiment according to FIG 1 discussed. Similar or identical parts are in the 1 and 2 marked with the same reference numerals.

Im Vergleich zur ersten Ausführungsform weist die zweite Ausführungsform gemäß 2 andere erste Shuntanschlüsse 8 und andere zweite Shuntanschlüsse 10 auf. Die freien Enden 8.1, 10.1 der ersten und zweiten Shuntanschlüsse 8, 10 sind jeweils als Einpresskontakte ausgebildet. Folglich ist kein Löten erforderlich. Darüber hinaus werden die trennbaren Teile, namentlich das erste Teil 12.1 des gemeinsamen Rahmenelements 12 mit den ersten Shuntanschlüssen 8 und das zweite Teil 12.2 des gemeinsamen Rahmenelements 12 mit den zweiten Shuntanschlüssen 10, der zweiten Ausführungsform nach dem Ultraschallschweißen des gemeinsamen Rahmenelements 12 über ausschussfreies Stanzen getrennt. Folglich werden Rückstände, die die Funktion der elektrischen Sensoranordnung gemäß der zweiten Ausführungsform beeinträchtigen könnten, ebenfalls vermieden.In comparison to the first embodiment, the second embodiment according to FIG 2 other first shunt connections 8th and other second shunt connections 10 on. The free ends 8.1 , 10.1 of the first and second shunt connections 8th , 10 are each designed as press-fit contacts. As a result, no soldering is required. In addition, the separable parts, namely the first part 12.1 of the common frame element 12th with the first shunt connections 8th and the second part 12.2 of the common frame element 12th with the second shunt connections 10 , the second embodiment after ultrasonic welding of the common frame member 12th separated by blank punching. Consequently, residues which could impair the function of the electrical sensor arrangement according to the second embodiment are also avoided.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend diskutierten beispielhaften Ausführungsformen begrenzt.The invention is not limited to the exemplary embodiments discussed above.

Die erfindungsgemäße elektrische Sensoranordnung kann von jede/m/r nützlichen und anwendbaren Typ, Material, Abmessung, Form und Anordnung sein. Folglich muss die elektrische Sensoranordnung nicht in ein Batteriemanagementsystem integriert sein, sondern kann für eine Vielzahl anderer Anwendungen genutzt werden. Ferner ist die Erfindung nicht auf das Gebiet von Motorfahrzeugen begrenzt. Die elektrische Sensoranordnung kann zum Messen eines elektrischen Stromflusses und einer elektrischen Spannung verwendet werden, doch sie kann auf das Messen allein eines elektrischen Stromflusses oder allein einer elektrischen Spannung begrenzt werden. Sie kann auch zum Messen anderer elektrischer Variablen genutzt werden. Die elektrischen Variablen wie elektrischer Stromfluss oder elektrische Spannung können direkt oder indirekt gemessen werden. Jede andere nützliche und geeignete Anzahl von mindestens einem ersten Shuntanschluss und mindestens einem zweiten Shuntanschluss ist ebenfalls möglich. Auch die Methoden der spanlosen Formung sind nur beispielhaft.The electrical sensor assembly of the present invention can be of any useful and applicable type, material, dimension, shape, and arrangement. Consequently, the electrical sensor arrangement does not have to be integrated into a battery management system, but can be used for a large number of other applications. Furthermore, the invention is not limited to the field of motor vehicles. The electrical sensor arrangement can be used to measure an electrical current flow and an electrical voltage, but it can be limited to measuring an electrical current flow only or an electrical voltage alone. It can also be used to measure other electrical variables. The electrical variables such as electrical current flow or electrical voltage can be measured directly or indirectly. Any other useful and suitable number of at least one first shunt connection and at least one second shunt connection is also possible. The methods of non-cutting shaping are also only exemplary.

Selbstverständlich wäre es möglich, dass der mindestens eine erste Shuntanschluss und der mindestens eine zweite Shuntanschluss durch Verwendung eines gemeinsamen Rahmenelements, umfassend elektrisch isolierendes Material, elektrisch voneinander isoliert sind.It would of course be possible for the at least one first shunt connection and the at least one second shunt connection to be electrically insulated from one another by using a common frame element comprising electrically insulating material.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22
ShuntwiderstandselementShunt resistance element
2.12.1
Erste Seite von Shuntwiderstandselement 2 First page of shunt resistor element 2
2.22.2
Zweite Seite von Shuntwiderstandselement 2 Second side of shunt resistance element 2
44th
Erstes leitendes TeilFirst leading part
66th
Zweites leitendes TeilSecond leading part
88th
Erster ShuntanschlussFirst shunt connection
8.18.1
Freies Ende des ersten Shuntanschlusses 8 Free end of the first shunt connection 8th
1010
Zweiter ShuntanschlussSecond shunt connection
10.110.1
Freies Ende des zweiten Shuntanschlusses 10 Free end of the second shunt connection 10
1212th
Gemeinsames RahmenelementCommon frame element
12.112.1
Erstes Teil des gemeinsamen Rahmenelements 12 First part of the common frame element 12th
12.212.2
Zweites Teil des gemeinsamen Rahmenelements 12 Second part of the common frame element 12th

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 9746499 B2 [0003]US 9746499 B2 [0003]

Claims (10)

Elektrische Sensoranordnung, umfassend ein Shuntwiderstandselement (2) mit einem ersten leitenden Teil (4), mechanisch und elektrisch verbunden mit einer ersten Seite (2.1) des Shuntwiderstandselements (2), und einem zweiten leitenden Teil (6), mechanisch und elektrisch verbunden mit einer zweiten Seite (2.2) des Shuntwiderstandselements (2), wobei die zweite Seite (2.2) des Shuntwiderstandselements (2) mit dem zweiten leitenden Teil (6) gegenüber der ersten Seite (2.1) des Shuntwiderstandselements (2) mit dem ersten leitenden Teil (4) positioniert ist, eine Messeinheit zum Messen eines elektrischen Stroms, der durch das Shuntwiderstandselement (2) fließt, und/oder einer elektrischen Spannung zwischen der ersten Seite (2.1) und der zweiten Seite (2.2) des Shuntwiderstandselements (2), wobei die Messeinheit mit dem ersten leitenden Teil (4) mit mindestens einem ersten Shuntanschluss (8) und mit dem zweiten leitenden Teil (6) mit mindestens einem zweiten Shuntanschluss (10) mechanisch und elektrisch verbunden ist, wobei das Shuntwiderstandselement (2) im Vergleich zu dem ersten und zweiten leitenden Teil (4, 6) aus einem anderen Material hergestellt ist und der mindestens eine erste Shuntanschluss (8) mechanisch und elektrisch mit dem ersten leitenden Teil (4) verbunden ist und der mindestens eine zweite Shuntanschluss (10) mechanisch und elektrisch mit dem zweiten leitenden Teil (6) verbunden ist, über Ultraschallschweißen.Electrical sensor arrangement, comprising a shunt resistance element (2) with a first conductive part (4), mechanically and electrically connected to a first side (2.1) of the shunt resistance element (2), and a second conductive part (6), mechanically and electrically connected to a second side (2.2) of the shunt resistance element (2), the second side (2.2) of the shunt resistance element (2) with the second conductive part (6) opposite the first side (2.1) of the shunt resistance element (2) with the first conductive part (4 ) is positioned, a measuring unit for measuring an electrical current flowing through the shunt resistance element (2) and / or an electrical voltage between the first side (2.1) and the second side (2.2) of the shunt resistance element (2), the measuring unit mechanically with the first conductive part (4) with at least one first shunt connection (8) and with the second conductive part (6) with at least one second shunt connection (10) d is electrically connected, the shunt resistance element (2) being made of a different material compared to the first and second conductive parts (4, 6) and the at least one first shunt connection (8) being mechanically and electrically connected to the first conductive part (4 ) and the at least one second shunt connection (10) is mechanically and electrically connected to the second conductive part (6) via ultrasonic welding. Elektrische Sensoranordnung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine erste Shuntanschluss (8) und der mindestens eine zweite Shuntanschluss (10) jeweils dem Shuntwiderstandselement (2) direkt benachbart positioniert sind.Electrical sensor arrangement according to Claim 1 wherein the at least one first shunt connection (8) and the at least one second shunt connection (10) are each positioned directly adjacent to the shunt resistance element (2). Elektrische Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine erste Shuntanschluss (8) und der mindestens eine zweite Shuntanschluss (10) jeweils als ein Teil eines gemeinsamen Rahmenelements (12) gebaut sind, bis zum Ende des Ultraschallschweißens des mindestens einen ersten Shuntanschlusses (8) und des mindestens einen zweiten Shuntanschlusses (10).Electrical sensor arrangement according to Claim 1 or 2 , wherein the at least one first shunt connection (8) and the at least one second shunt connection (10) are each built as part of a common frame element (12) until the end of the ultrasonic welding of the at least one first shunt connection (8) and the at least one second Shunt connection (10). Elektrische Sensoranordnung nach Anspruch 3, wobei der mindestens eine erste Shuntanschluss (8) und der mindestens eine zweite Shuntanschluss (10) jeweils als trennbare Teile (12.1, 12.2) des gemeinsamen Rahmenelements (12) gebaut sind.Electrical sensor arrangement according to Claim 3 wherein the at least one first shunt connection (8) and the at least one second shunt connection (10) are each constructed as separable parts (12.1, 12.2) of the common frame element (12). Elektrische Sensoranordnung nach Anspruch 4, wobei die trennbaren Teile (12.1, 12.2) über spanlose Formung gebaut sind.Electrical sensor arrangement according to Claim 4 , wherein the separable parts (12.1, 12.2) are built via non-cutting shaping. Elektrische Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Shuntwiderstandselement (2) über alle möglichen Temperaturen unter Arbeitsbedingungen der elektrischen Sensoranordnung im Wesentlichen den gleichen elektrischen Widerstand zeigt.Electrical sensor arrangement according to one of the Claims 1 to 5 wherein the shunt resistance element (2) exhibits essentially the same electrical resistance over all possible temperatures under operating conditions of the electrical sensor arrangement. Elektrische Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste leitende Teil (4) und das zweite leitende Teil (6) jeweils aus einem Material hergestellt sind, das über alle möglichen Temperaturen unter Arbeitsbedingungen der elektrischen Sensoranordnung nicht im Wesentlichen den gleichen elektrischen Widerstand zeigt.Electrical sensor arrangement according to one of the Claims 1 to 6th wherein the first conductive part (4) and the second conductive part (6) are each made of a material which does not exhibit essentially the same electrical resistance over all possible temperatures under operating conditions of the electrical sensor arrangement. Elektrische Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich der mindestens eine erste Shuntanschluss (8) und der mindestens eine zweite Shuntanschluss (10) zu insgesamt mindestens drei Shuntanschlüssen (8, 10) summieren.Electrical sensor arrangement according to one of the Claims 1 to 7th wherein the at least one first shunt connection (8) and the at least one second shunt connection (10) add up to a total of at least three shunt connections (8, 10). Batteriemanagementsystem für ein Motorfahrzeug, umfassend eine elektrische Sensoranordnung, wobei die elektrische Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gebaut ist.A battery management system for a motor vehicle, comprising an electrical sensor arrangement, the electrical sensor arrangement according to any one of Claims 1 to 8th is built. Motorfahrzeug mit einem Batteriemanagementsystem, wobei das Batteriemanagementsystem nach Anspruch 9 gebaut ist.Motor vehicle with a battery management system, the battery management system according to Claim 9 is built.
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