DE102005041881A1

DE102005041881A1 - Anschlusseinrichtung für eine Batterie

Info

Publication number: DE102005041881A1
Application number: DE102005041881A
Authority: DE
Original assignee: Kromberg and Schubert GmbH and Co KG; Johnson Controls France SAS
Current assignee: Kromberg and Schubert GmbH and Co KG; Johnson Controls France SAS
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2006-09-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anschlusseinrichtung 1 für eine Batterie mit einer direkt an einem Pol 6 der Batterie anschließbaren Befestigungseinrichtung, mit einer einen Messwiderstand 3 umfassenden Messeinrichtung für den Batteriestrom, bei der die Befestigungseinrichtung nur an einem einzigen Pol 6 der Batterie angeschlossen wird und die Befestigungseinrichtung eine für Batterieanschlusskabel im Kraftfahrzeug übliche Polklemme 2 aufweist. Der Messwiderstand 3 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und zwischen der Polklemme 2 und dem Pol 6 angeordnet, so dass der Stromfluss zwischen dem Pol 6 und der Polklemme 2 über den Messwiderstand 3 erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anschlusseinrichtung für eine Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus WO 99/54744 ist ein elektrisches Gleichspannungssystem mit Batterien bekannt, bei dem ein Batteriekabel mit einer einen Batteriepol umgreifenden Manschette verbunden ist. Zwischen dem Batteriekabel und der Befestigungsmanschette ist ein niederohmiger Shuntwiderstand angeordnet. Der Shuntwiderstand ist von einem Gehäuse umgeben, in dem Sensoren angeordnet sind, die den Spannungsabfall an dem Shuntwiderstand und die Temperatur der Batterie messen. Die Verbindung zwischen Batteriekabel, Shuntwiderstand und Befestigungsmanschette ist aufwändig und stellt zudem eine Schwachstelle dar, da die exakte Größe des Shuntwiderstands durch eine Verringerung des Materialquerschnitts eingestellt wird.

Aus DE 199 61 311 A1 ist eine Batteriesensorvorrichtung mit einer direkt an einem Pol einer Kraftfahrzeugbatterie anschließbaren Befestigungsvorrichtung bekannt, bei der der Batteriesensor und die Befestigungsvorrichtung zu einer integrierten Baueinheit zusammengefasst sind, bei der die Befestigungsvorrichtung nur an einem einzigen Pol angeschlossen wird und die Befestigungsvorrichtung eine für Batterieanschlusskabel im Kraftfahrzeug übliche Klemme aufweist. Der Batteriesensor besteht dabei im Wesentlichen aus einem Messshunt und einer mit dem Messshunt verbundenen Elektronikeinheit. Diese Batteriesensorvorrichtung erfordert eine speziell konstruierte Batterieklemme, da wenigstens ein Pol des Messshunts von der Batterieklemme isoliert werden muss.

Aus DE 203 18 266 U1 ist weiterhin eine Vorrichtung zur Strommessung bekannt, die einen im Wesentlichen plattenförmigen Widerstand/Shunt und eine Messelektronikeinheit umfasst, wobei die Messelektronikeinheit an mindestens zwei Stellen elektrisch leitend mit dem Widerstand verbunden ist, wobei die Messelektronikeinheit durch federnde Kontaktelemente mit dem Widerstand über eine Lötverbindung elektrisch leitend verbunden ist. Der Widerstand ist zwischen zwei Anschlusslaschen angeordnet, die die Verbindung zu der Batterie einerseits und einem Batteriekabel andererseits herstellen. Die Verbindung zwischen dem Widerstand und den Anschlusslaschern ist aufwändig und stellt zudem eine Schwachstelle in der Leitungsführung dar.

Aus DE 199 06 276 A1 ist weiterhin ein Strommessmodul zur Stromüberwachung in einem Stromversorgungssystem bekannt. Das Strommessmodul umfasst als Stromsensor einen Widerstand mit einem plattenförmigen Element aus einer Widetrstandsl3egierung, an dessen Kanten plattenförmige Stromanschlussteile angeschweißt sind. Diese Verbindung ist aufwändig. Zudem stellt sie eine Schwachstelle in der Leitungsführung dar.

Aus DE 103 32 410 B3 ist eine Sensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeugbordnetz bekannt, bei der ein im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildeter Messwiderstand zwischen Anschlussstücken angeordnet ist, die ihrerseits wiederum mit stromführenden Leitungen verbunden sind. Diese Verbindungsart erfordert insgesamt vier Kontaktstellen und ist daher sehr aufwändig. Zudem schwächt sie die Leitungsführung.

Aus DE 102 004 007 851 ist weiterhin eine Anschlussvorrichtung für eine Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie, bekannt, die zur elektrischen Verbindung von einem Batteriepol mit zumindest einem elektrischen Leiter dient. Die Anschlussvorrichtung umfasst ein Strommessmodul, das zumindest einen Messwiderstand und eine Messschaltung enthält, wobei die Messschaltung zumindest die anliegende Spannung an dem Messwiderstand erfasst und über die vorbekannte Größe des Messwiderstands den durchfließendem Strom bestimmt, und die erfassten Messdaten in analoger oder digitaler Form an eine Auswerte- bzw. Steuereinheit weiterleitet. Die Anschlussvorrichtung und der Messwiderstand sind dabei materialeinheitlich ausgebildet. Diese Anschlussvorrichtung ist außerordentlich robust, da sie keine strukturschwächenden Verbindungsstellen aufweist. Sie erfordert jedoch den Einsatz von Widerstandsmaterial für die gesamte Anschlussvorrichtung.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäß ausgestaltete Anschlusseinrichtung zeichnet sich durch große Robustheit, insbesondere bei Dauerbetrieb, aus, da sie keine die Struktur schwächenden Verbindungsstellen, wie Schweiß- oder Lötverbindungen, in den Batteriestrom führenden Komponenten aufweist. Da sie zudem aus nur wenigen Teilen zusammengesetzt ist, ist sie leicht und preisgünstig herstellbar. Auch eine kostengünstige Lagerhaltung wird dadurch ermöglicht. In einer ersten Ausführungsvariante ist ein Messwiderstand ring- bzw. hülsenförmig ausgebildet und konzentrisch zwischen einem Pol der Batterie und einer Polklemme angeordnet. In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist der Messwiderstand mit einem Schlitz versehen, was seine Montage erleichtert. Besonders vorteilhaft sind jedoch Messwiderstand und Polklemme zu einer integrierten Baueinheit zusammengefasst und insbesondere einstückig ausgebildet. Dies erleichtert Lagerhaltung und Montage. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante ist der Messwiderstand als Beschichtung auf der Innenmantelfläche einer Polklemme ausgebildet. Weitere Vorteile gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.

Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Aufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer Anschlusseinrichtung,
2 eine Aufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel einer Anschlusseinrichtung,
3 eine Aufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anschlusseinrichtung,
4 das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Aufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer Anschlusseinrichtung 1. Die Anschlusseinrichtung 1 umfasst eine geschlitzte Befestigungseinrichtung nach Art einer herkömmlichen Polklemme 2, die auf einen Pol 6 einer nicht näher dargestellten Batterie aufsetzbar und auf diesem durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Spannschraube festklemmbar ist. Weiterhin umfasst die Anschlusseinrichtung 1 einen im Wesentlichen ring- bzw. hülsenförmig ausgebildeten Messwiderstand 3. Der Messwiderstand 3 ist zwischen dem Pol 6 und der Polklemme 2 angeordnet und umgreift den Pol 6 derart, dass seine Innenmantelfläche auf der Außenmantelfläche des Pols 6 aufliegt. Die Polklemme 2 ihrerseits umgreift den Messwiderstand 3 und liegt mit ihrer Innenmantelfläche auf der Außenmantelfläche 3.1 des Messwiderstands 3 auf. Nach dem Spannen der Polklemme 2 ist ein guter elektrischer Kontakt zwischen dem Messwiderstand 3 und dem Pol 6 einerseits und dem Messwiderstand 3 und der Batterieklemme 2 andererseits sichergestellt. Über Anschlussleitungen 4,5 ist der Messwiderstand 3 weiterhin mit einer Auswerteeinrichtung 7 verbunden. Dabei ist die Anschlussleitung 4 mit der Außenmantelfläche 3.1 des Messwiderstands 3 verbunden, während die Anschlussleitung 5 mit der Innenmantelfläche 3.2 des Messwiderstands 3 verbunden ist. Die Auswerteeinrichtung 7 umfasst wenigstens einen Spannungssensor 7.1, der den Spannungsabfall an dem Messwiderstand 3 erfasst. Vorteilhaft kann zusätzlich wenigstens ein Temperatursensor 7.2 vorgesehen sein, der die Temperatur der Batterie erfasst. Die erfassten Messwerte werden in der Auswerteeinrichtung 7 aufbereitet und beispielsweise an ein für die Steuerung des Bordnetzes zuständiges Steuergerät 8 weitergeleitet. Um einen optimalen elektrischen und thermischen Kontakt zwischen dem Messwiderstand 3 und dem Pol 6 einerseits und zwischen dem Messwiderstand 3 und der Polklemme 2 andererseits zu ermöglichen, sind die Kontaktflächen der Kontaktpartner möglichst groß zu bemessen. Die Höhe H3 des Messwiderstands 3 wird daher derart bemessen, dass der Messwiderstand 3 die von dem Pol 6 bereitgestellte Kontaktfläche möglichst vollständig ausnutzt. Um eine möglichst einfache Kontaktierung des Messwiderstands 3 zu ermöglichen ist aber die Höhe H3 des Messwiderstands 3 vorteilhaft größer zu bemessen als die Höhe H2 der Polklemme 2. Wie aus der Darstellung in 4 hervorgeht, sind dann nicht von der Polklemme 2 überdeckte Teilbereiche der Mantelfläche 3.1 des Messwiderstands 3 für eine Kontaktierung zugänglich. 4 zeigt einen Teilschnitt durch eine Anschlusseinrichtung entlang der Linie S, S1 (3. Der Pol 6 ist dabei nicht geschnitten, sondern in einer Seitenansicht dargestellt.
2 zeigt eine Aufsicht auf ein vorteilhaftes weiteres Ausführungsbeispiel einer Anschlusseinrichtung 1. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der ring- bzw. hülsenartig ausgestaltete Messwiderstand 3 geschlitzt (Schlitz 3.3). Dies bietet den Vorteil, dass Toleranzen leichter ausgeglichen werden können. Auf diese Weise kann der Messwiderstand 3 leichter auf einen Pol 6 aufgeschoben werden. Weiterhin schmiegt sich der Messwiderstand bei einem Spannen der Polklemme 2 besser an die Außenmantelfläche des Pols 6 an. Die Gestaltung des Schlitzes 3.3 ist in das Belieben des Fachmanns gestellt. So kann in einer ersten Ausführungsvariante der Schlitz 3.3 im Wesentlichen parallel zu der Höhe H3 des Messwiderstands 3 verlaufen. In einer alternativen Ausführungsvariante kann der Schlitz 3.3 winklig in Bezug auf die Höhe H3 des Messwiderstands 3 ausgerichtet sein.
Die unter Bezug auf 1 und 2 erläuterten Ausführungsbeispiele von Anschlusseinrichtungen stellen, im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, besonders robuste und betriebssichere Konstruktionen dar. Die mit einem hohen Batteriestrom belasteten Kontaktflächen stehen sich großflächig und formschlüssig gegenüber und ermöglichen so eine optimale elektrische und thermische Verbindung der Komponenten der Anschlusseinrichtung 1. Durch die Klemmung mittels der Polklemme 2 ist zudem eine schwingungssichere Verbindung zwischen der Batterie und dem Bordnetz gewährleistet. Besonders hervorzuheben ist, dass die erfindungsgemäße Anschlusseinrichtung keinerlei Schweiß- oder Lötverbindungen in dem Bereich der mit einem hohen Batteriestrom belasteten Komponenten der Anschlusseinrichtung aufweist. Derartige Fügestellen geben in der Praxis häufig zu einer Strukturschwächung Anlass und bieten somit ein Risiko für die Betriebssicherheit bei Dauerbetrieb. Die mehrteilige Ausgestaltung der Anschlusseinrichtung 1 kann sich jedoch bei Lagerhaltung und Montage als gewisser Nachteil erweisen. Dieser lässt sich bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch vermindern, dass der mit einem Schlitz 3.3 versehene Messwiderstand 3 derart federn ausgebildet ist, dass er sich nur durch leichtes Zusammenpressen in die Polklemme 2 einführen lässt und nach Entlastung an deren Innenmantelfläche anliegt. Auf diese Weise lässt sich, durch eine Art Vormontage, eine leicht lagerbare und bei Montage leicht handhabbare Einheit von Polklemme 2 und Messwiderstand 3 herstellen.
Diese Probleme werden bei dem nachfolgend unter Bezug auf 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anschlusseinrichtung 1 jedoch vermieden. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anschlusseinrichtung 1, bei der ein Messwiderstand 3 und eine Polklemme 2 zu einer integrieren Baueinheit zusammengefasst sind. Besonders vorteilhaft sind der Messwiderstand 3 und die Polklemme 2 einstückig ausgebildet. In einer Ausführungsvariante kann dies dadurch erreicht werden, dass ein mit Übermaß gefertigter ring- bzw. hülsenförmiger, ggf. mit einem Schlitz 3. versehener Messwiderstand 3 koaxial in eine Polklemme 2 eingetrieben wird, so dass sich zwischen beiden Teilen 2, 3 ein Passsitz ergibt. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist der Messwiderstand 3 als eine auf die Innenmantelfläche der Polklemme 2 aufgebrachte Beschichtung ausgebildet. Der Messwiderstand 3 besteht vorzugsweise aus einer Kupfer-Mangan-Nickel-Legierung. Die Polklemme 2 besteht aus einer herkömmlichen Bleilegierung. Um den bei Stromdurchgang an dem Messwiderstand 3 entstehenden Spannungsabfall zu erfassen, wird der Messwiderstand zweckmäßig mit Anschlussleitungen kontaktiert, die ihn mit einer Auswerteeinrichtung 7 verbinden. Diese Auswerteeinrichtung 7 umfasst mindestens einen Spannungssensor 7.1, der den Spannungsabfall an dem Messwiderstand misst. Vorteilhaft kann die Auswerteeinrichtung zusätzlich mindestens einen Temperatursensor 7.2 umfassen, der über den Pol 6 die Temperatur der Batterie misst. Diese Messwerte können vorteilhaft an ein für die Steuerung des Bordnetzes vorgesehenes Steuergerät weitergeleitet werden.

1: Anschlusseinrichtung
2: Polklemme
3: Shuntwiderstand
3.1: Außenmantelfläche
3.2: Innenmantelfläche
3.3: Schlitz
4: Anschlussleitung
5: Anschlussleitung
6: Pol
7: Auswerteeinrichtung
7.1: Spannungssensor
7.2: Temperatursensor
8: Steuergerät
H2: Höhe
H3: Höhe
S1-S2: Linie

Claims

Anschlusseinrichtung (1) für eine Batterie mit einer direkt an einem Pol (6) der Batterie anschließbaren Befestigungseinrichtung, mit einer einen Messwiderstand (3) umfassenden Messeinrichtung für den Batteriestrom, bei der die Befestigungseinrichtung nur an einem einzigen Pol (6) der Batterie angeschlossen wird und die Befestigungseinrichtung eine für Batterieanschlusskabel im Kraftfahrzeug übliche Polklemme (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwiderstand (3) im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und zwischen der Polklemme (2) und dem Pol (6) angeordnet ist, dass der Stromfluss zwischen dem Pol (6) und der Polklemme (2) über den Messwiderstand (3) erfolgt.
Anschlusseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwiderstand geschlitzt ist.
Anschlusseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwiderstand (3) und die Polklemme (2) zu einer integrierten Baueinheit zusammengefasst sind.
Anschlusseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwiderstand (3) und die Polklemme (2) einstückig ausgebildet sind.
Anschlusseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwiderstand (3) als Beschichtung auf der Innenmantelfläche der Polklemme (2) angeordnet ist.
Anschlusseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwiderstand aus einer Kupfer-Mangan-Nickel-Legierung besteht.
Anschlusseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (H3) des Messwiderstands (3) die Höhe (H2) der Polklemme (2) übersteigt.
Anschlusseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwiderstand (3) mit einer Auswerteeinrichtung (7) verbunden ist.
Anschlusseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (7) wenigstens einen Spannungssensor (7.1) umfasst.
Anschlusseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (7) wenigstens einen Temperatursensor (7.2) umfasst.