DE102008002308A1

DE102008002308A1 - Polklemmenanordnung mit integriertem Shuntwiderstand

Info

Publication number: DE102008002308A1
Application number: DE102008002308A
Authority: DE
Inventors: Joerg Huttenlocher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-06-09
Filing date: 2008-06-09
Publication date: 2009-12-10

Abstract

Es wird eine Polklemmenanordnung mit einem integrierten Shuntwiderstand zur Auswertung von Stromgrößen in einer Auswerteschaltung (9) vorgeschlagen, wobei der Shuntwiderstand in den Polklemmenkontakt integriert ist und eine über Messleitungen zur Auswertung des am Shuntwiderstand gemessenen Spannungsabfalls Auswerteschaltung (9) kontaktierbar ist. Der Shuntwiderstand besteht aus einem Blechstapel von Blechen (3, 4, 5) unterschiedlicher leitender Materialien, der um den Pol (6) herumgelegt ist und außen von einer Anschlussklemme (1) zum elektrisch leitenden Anschluss des Laststromkreises umschlossen ist, wobei aus dem Blechstapel mit den Blechen (3, 4, 5) Anschlusszapfen (7, 8) zur Kontaktierung der Messleitungen herausragen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Polklemmenanordnung, beispielsweise für den Anschluss eines Laststromkreises an eine Kraftfahrzeugbatterie, mit einem integrierten Shuntwiderstand mittels dem die Stromgrößen in einer Auswerteschaltung bzw. in einem sogenannten Batteriesensor auswertbar sind, insbesondere für die Zustandserkennung der Batterie als Bestandteil eines Energiemanagementsystem in Kraftfahrzeugen, nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Eine steigende Anzahl elektrischer Verbraucher in Kraftfahrzeugen erfordert zunehmend den Einsatz des eingangs erwähnten Energiemanagement-Systems in Verbindung mit einer zuverlässigen Batteriezustandserkennung, welche die benötigten Batterie-Informationen aus den messbaren Batteriegrößen Strom, Spannung und Temperatur zur Verfügung stellt. Das elektrische Energie-Management befindet sich dabei in der Regel in einem sogenannten Host-Steuergerät, das mit dem Batteriesensor über eine einfache und kostengünstige serielle Schnittstelle, vorzugsweise ein sogenannter LIN-Bus, kommuniziert.
Es ist bisher üblich, dass die Mechanik der Batteriesensoren auf einer Polklemmenkontaktierung basiert, die mit einem Shuntwiderstand, einem Anschlusskabel und dem Batteriesensor verbindbar ist. Eine solche Anordnung ist beispielsweise aus der DE 10 2005 039 587 A1 bekannt, bei der der Shuntwiderstand direkt an einen Pol, hier der Minus-Pol, oder einer entsprechenden Polnische der Batterie angeklemmt wird und praktisch die Messstrecke mit der mechanischen Anschlusseinheit kombiniert.
Es ist weiterhin aus der US 20010003419 A1 bekannt, dass zur Strommessung eine Auswerteschaltung direkt an ein Segment eines stromführenden Leiters angebracht ist. Jeweils am Ende des Segments wird dabei die Auswerteschaltung kontaktiert und der erfasste Spannungsabfall an dem Segment kann mit den signalverarbeitenden Bauteilen ausgewertet werden.
Ferner ist in der DE 101 18 051 A1 beschrieben, dass an der Polklemme zwischen einem Polklemmenkontakt und einem äußeren Anschlusskontakt ein Strompfad angeordnet ist, der mit einem Stromsensor überwacht werden kann.
Bei den zuvor beschriebenen bekannten Konzepten ist insbesondere die Verbindungstechnik zwischen der Polklemme, dem Shuntwiderstand und dem eigentlichen Batteriesensor sehr kritisch, da hier hohe Anforderungen hinsichtlich der Dichtheit, der Korrosion und der mechanischen Präzision bestehen. Zum Beispiel kann die bisher übliche Befestigung des Shuntwiderstandes außen an der Polklemme zu einer Deformation bei der Befestigung der Polklemme und damit zu Verformungen des Shuntwiderstandes und letztendlich zu das Messergebnis verfälschenden Widerstandsänderungen in den Übergangsbereichen zum Shuntwiderstand führen.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht von einer Polklemmenanordnung mit einem integrierten Shuntwiderstand zur Auswertung von Stromgrößen in einer Auswerteschaltung aus, wobei der Shuntwiderstand in den Polklemmenkontakt integriert ist und eine über Messleitungen zur Auswertung des am Shuntwiderstand gemessenen Spannungsabfalls die Auswerteschaltung kontaktierbar ist. Gemäß der Erfindung besteht der Shuntwiderstand in vorteilhafter Weise aus einem Blechstapel unterschiedlicher leitender Materialien, der um den Pol herumgelegt ist und außen von einer Anschlussklemme zum elektrisch leitenden Anschluss des Laststromkreises umschlossen ist, wobei aus dem Blechstapel Anschlusszapfen zur Kontaktierung der Messleitungen herausragen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Blechstapel aus einem radial innen um den Pol gelegten ersten Blech als elektrischer Leiter, aus einem zweiten um das erste Blech herumgeführten Blech aus einem Shuntwiderstandsmaterial und aus einem dritten um diese Anordnung herumgeführten Blech wiederum als elektrischer Leiter mit Kontakt zur Anschlussklemme, wobei jeweils ein Anschlusszapfen am ersten Blech und ein Anschlusszapfen am dritten Blech vorhanden ist. In besonders vorteilhafter Weise besteht dabei das erste und das dritte Blech aus Kupfer und das zweite Blech aus Manganin.
Eine Anbringung des erfindungsgemäßen Blechstapels an den Pol lässt sich insbesondere dadurch vereinfachen, dass der Blechstapel vor dem Anfügen an den Pol gemeinsam gewalzt ist. Weiterhin kann in vorteilhafter Weise der Blechstapel auch mittels Laser-Punktschweißung an dem Pol befestigt werden, um eine mechanisch stabile Anordnung zu ermöglichen.
Die Anschlusszapfen können dabei auf einfache Weise aus Einpresspins zur Kontaktierung mit den Messleitungen zu der Auswerteschaltung oder aus Pins einer Steckverbindung zur Kontaktierung mit den Messleitungen zu der Auswerteschaltung gebildet werden.
Eine vorteilhafte Anwendung der Erfindung ergibt sich, wenn mit die erfindungsgemäße Polklemmenanordnung zur Erfassung der elektrischen Zustandsgrößen einer Batterie eines Kraftfahrzeugs aus dem Laststrom der Batterie die Auswerteschaltung mit dem Shuntwiderstand über die Messleitungen verbunden ist.
Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Polklemmenanordnung insbesondere auch dadurch, dass der Shuntwiderstand hierbei nicht in den eigentlichen Batteriesensor integriert ist, sodass eine Verbesserung der Dichtheit durch den Entfall der sonst notwendigen Umspritzung des Shuntwiderstandes gegeben ist. Weiterhin kann eine flexiblere Positionierung der Auswerteschaltung relativ zur Batteriepolnische gewählt werden und die eingangs erwähnte Gefahr einer Deformation und der daraus resultierenden Widerstandsänderung beim Kontaktieren der Polklemme ist stark vermindert.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer an einen Pol einer Batterie angeschlossenen Anschlussklemme für einen Laststromkreis mit integriertem Shuntwiderstand, gebildet aus einem Blechstapel,
2 eine Detaildarstellung der abgewickelten Bleche des Blechstapels zur Kontaktierung von Messleitungen,
3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Anordnung einer Auswerteschaltung an der Anordnung nach der 1 und
4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Anordnung einer Auswerteschaltung an der Anordnung nach der 1.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist ein Polklemmenanordnung gezeigt, die aus einer Anschlussklemme 1 für den Anschluss an einen Laststromkreis einer Batterie für ein Kraftfahrzeug mittels einer Polklemmenschraube 2, einem aus einem Blechstapel mit Blechen 3, 4 und 5 gebildeten Shuntwiderstand und einem Pol 6 besteht. Der Blechstapel besteht aus dem radial innen um den Pol 6 gelegten ersten Blech 3 als elektrischer Leiter aus Kupfer, aus einem zweiten um das erste Blech 3 herumgeführten Blech 4 aus einem Shuntwiderstandsmaterial, vorzugsweise Manganin und aus einem dritten um diese Anordnung herumgeführten Blech 5 als elektrischem Leiter aus Kupfer mit Kontakt zur Anschlussklemme 1.
Eine Anbringung der erfindungsgemäßen Bleche 3, 4, 5 an den Pol gemäß der 1 kann dadurch erfolgen, dass die Bleche 3, 4, 5 vor dem Anfügen an den Pol 6 gemeinsam in Form gewalzt worden sind und eine Befestigung der Bleche 3, 4, 5 kann darüber hinaus mittels Laser-Punktschweißung am Pol 6 erfolgen.
Aus 2 ist zu entnehmen, dass jeweils ein Anschlusszapfen 7 am ersten Blech 3 und ein Anschlusszapfen 8 am dritten Blech 5 zur Kontaktierung von hier nicht dargestellten Messleitungen vorhanden ist. Die Anschlusszapfen 7 und 8 können Einpresspins zur Kontaktierung mit den Messleitungen oder Pins einer Steckverbindung zur Kontaktierung mit den Messleitungen sein.
3 zeigt ein erstes Ausführungsführungsbeispiel mit einer Auswerteschaltung 9 als sogenannter Batteriesensor, die direkt mit den Anschlusszapfen 7 und 8 verbunden werden kann. Hier liegt die Auswerteschaltung 9 seitlich neben der Anschlussklemme 1. Aus 4 ist zu entnehmen, dass bei einem zweiten Ausführungsbeispiel die Auswerteschaltung 9 auch über der Anschlussklemme 1 angeordnet werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005039587 A1 [0003]
- US 20010003419 A1 [0004]
- DE 10118051 A1 [0005]

Claims

Polklemmenanordnung mit einem integrierten Shuntwiderstand zur Auswertung von Stromgrößen in einer Auswerteschaltung (9), wobei der Shuntwiderstand in den Polklemmenkontakt integriert ist und eine über Messleitungen zur Auswertung des am Shuntwiderstand gemessenen Spannungsabfalls die Auswerteschaltung (9) kontaktierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Shuntwiderstand aus einem Blechstapel von Blechen (3, 4, 5) unterschiedlicher leitender Materialien besteht, der um den Pol (6) herumgelegt ist und außen von einer Anschlussklemme (1) zum elektrisch leitenden Anschluss des Laststromkreises umschlossen ist, wobei aus dem Blechstapel mit den Blechen (3, 4, 5) Anschlusszapfen (7, 8) zur Kontaktierung der Messleitungen herausragen.
Polklemmenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstapel aus einem radial innen um den Pol (6) gelegten ersten Blech (3) als elektrischer Leiter, aus einem zweiten um das erste Blech (3) herumgeführten Blech (4) aus einem Shuntwiderstandsmaterial und aus einem dritten um diese Anordnung herumgeführten Blech (5) als elektrischer Leiter mit Kontakt zur Anschlussklemme (1) besteht, wobei jeweils ein Anschlusszapfen (7) am ersten Blech (3) und ein Anschlusszapfen (8) am dritten Blech (5) vorhanden ist.
Polklemmenkontakt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (3) und das dritte Blech (5) aus Kupfer und das zweite Blech (4) aus Manganin besteht.
Polklemmenkontakt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstapel aus den Blechen (3, 4, 5) vor dem Anfügen an den Pol (6) gemeinsam gewalzt ist.
Polklemmenkontakt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstapel aus den Blechen (3, 4, 5) mittels Laser-Punktschweißung an dem Pol (6) befestigt ist.
Polklemmenkontakt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusszapfen (7, 8) aus Einpresspins zur Kontaktierung mit den Messleitungen zu der Auswerteschaltung (9) bestehen.
Polklemmenkontakt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusszapfen (7, 8) aus Pins einer Steckverbindung zur Kontaktierung mit den Messleitungen zu der Auswerteschaltung (9) bestehen.
Polklemmenkontakt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der elektrischen Zustandsgrößen einer Batterie eines Kraftfahrzeugs aus dem Laststrom der Batterie die Auswerteschaltung (9) mit dem Shuntwiderstand über die Messleitungen verbunden ist.