DE102004002449B3

DE102004002449B3 - Batteriesensoranordnung für eine Fahrzeugbatterie

Info

Publication number: DE102004002449B3
Application number: DE102004002449A
Authority: DE
Inventors: Armin Hirthammer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2024-01-17

Abstract

Eine Batteriesensoranordnung (50) für eine Fahrzeugbatterie enthält eine Batterie (30), eine Masseleitung (25), wobei ein Ende der Masseleitung mit der Batterie verbunden ist, einen Sensor (10) mit einer Messstrecke (14), wobei die Messstrecke (14) mindestens einen Endbereich (15) aufweist, der mit dem freien Ende der Masseleitung verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Batteriesensoranordnung, die zum Erfassen eines Batteriezustands einer Batterie, insbesondere einer Fahrzeugbatterie, verwendet wird. Der Batteriezustand betrifft dabei unterschiedliche batterieeigene Parameter, wie z.B. die Batteriespannung, die Stromstärke oder die noch vorhandene Gesamtkapazität der Batterie.
Insbesondere in Kraftfahrzeugen aber auch bei anderen Fahrzeugen oder Geräten werden Batterien als Energiequellen oder als Hilfsenergiequellen zum Starten eines Hauptmotors oder als Speicherelemente verwendet. Dabei ist der Ladezustand sowohl bei der Ladung als auch der Entladung der Batterie von Interesse, damit durch ein geeignetes Steuerungs- oder Regelungssystem einerseits Fehler im Stromkreis des Fahrzeugs oder Geräts erfasst werden können und andererseits rechtzeitig vor einer zu tiefen Batteriespannung oder einem zu schlechten Ladezustand gewarnt werden kann, ehe ein Versagen des Geräts bzw. des Fahrzeugs auftritt. Somit kann die Lebensdauer bzw. der Lebenszyklus der Batterie überwacht werden und die Restlebensdauer abgeschätzt werden.
Um diese Größen zu erfassen, werden Sensoren eingesetzt, die mit der Batterie verbunden sind und mittels derer z.B. der Batteriestrom gemessen werden kann.

In der WO 99/54744 ist beispielsweise eine Batteriemessklemme beschrieben, die mittels einer Befestigungsmanschette aus Metall mit einem der beiden Anschlusspole einer herkömmlichen Batterie fest verbunden werden kann. Die Befestigungsmanschette geht über in eine Verdickung des gleichen, elektrisch leitenden Materialstücks, welche im Inneren einen Hohlraum enthält. Nach diesem Hohlraum verjüngt sich die Befestigungsmanschette wieder und geht dort in ein Batteriekabel über. In ei ner zweiten Variante der in der WO 99/54744 beschriebenen Batteriemessklemme ist die Befestigungsmanschette mit einer Seite eines Sensorgehäuses fest verbunden und ragt teilweise in dieses hinein. Auf der anderen Seite des Gehäuses führen drei elektrische Leitungen weg, welche mit dem Gehäuse fest verbunden sind, nämlich ein Batteriekabel, ein zweites Batteriekabel, das mit dem anderen, freien Anschlusspol der Batterie verbunden ist, sowie eine Datenleitung. Der Sensor ist über die Befestigungsmanschette mit dem Pol der Batterie verklemmt.

Auch in der DE 35 32 044 A1 bzw. der DE 199 61 311 sind Batteriesensorvorrichtungen beschrieben, die eine direkt an einen Pol einer Kraftfahrzeugbatterie anschließbare Befestigungseinrichtung aufweisen.

Aus der DE 198 28 927 A1 ist eine Einrichtung zum Messen der Klemmenspannung einer Fahrzeugbatterie bekannt, bei welcher eine separate Masseleitung einerseits mit dem Minuspol der Fahrzeugbatterie und andererseits mit der Messeinrichtung verbunden ist.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Batteriesensoranordnung insbesondere für eine Fahrzeugbatterie vorzusehen, mit welcher der Sensor in flexibler Position am Fahrzeug angebracht werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einer Batteriesensoranordnung für eine Fahrzeugbatterie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die abhängigen Ansprüche angegeben.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Sensor und die Batterie räumlich zu trennen, so dass der Sensor in seiner Größe und Gestaltung unabhängig von Batteriepolnischen oder anderen Befestigungsorten an der Batterie wird. Dies wird dadurch erreicht, dass der Sensor am freien Ende, d.h. dem nicht mit der Batterie verbundenen Ende, der einzigen Masse leitung angebracht wird. Mehrere Masseleitungen sind ungünstig, zumindest solange der durch sie fließende Strom nicht abgeschätzt werden kann, da dadurch das Messergebnis verfälscht wird. Dabei wird z.B. ein gewöhnlich als Messstrecke des Sensors verwendeter Messwiderstand direkt mit der Masseleitung verbunden, wobei eine elektrisch leitende Verbindung zur Masseleitung hergestellt wird. Wenn das freie Ende der Messstrecke die Befestigungseinrichtung zur Befestigung des Sensors am Fahrzeug aufweist, kann gleichzeitig eine elektrische Leitung durch die Messstrecke erzeugt werden und der Sensor am Fahrzeug angebracht werden. Gesonderte Befestigungsmittel sind dann nicht erforderlich. Aufgrund der räumlichen Trennung des Sensors von der Batterie, d.h. dadurch, dass der Sensor nicht an einem Batteriepol festgeklemmt werden muss, kann der Sensor je nach Länge des Massekabels und Position des Sensors an praktisch jedem beliebigen Ort angebracht werden. Unter „Fahrzeug" sind dabei verschiedene Komponenten des Fahrzeugs zu verstehen, einschließlich beliebiger Verbraucher.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben, in denen
1 eine Draufsicht auf einen Sensor mit einer Messstrecke für eine Batteriesensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Seitenansicht des Sensors aus 1 ist; und
3 eine schematische Darstellung der Gesamtanordnung ist.
1 und 2 zeigen einen Sensor 10, der für eine Batteriesensoranordnung für eine Fahrzeugbatterie verwendet werden kann und beispielsweise zur Erfassung des Ladezustands der Fahrzeugbatterie dient. Die Batteriesensoranordnung 50 ist insgesamt in 3 dargestellt. Dort sind neben dem Sensor 10 schematisch die daran angeschlossene Masseleitung 25, die wiederum mit der Batterie 30 verbunden ist, sowie Verbraucher 40 gezeigt. Die Zahl der Verbraucher 40 ist dabei nach Bedarf frei wählbar. Der Sensor 10 enthält ein Sensorgehäuse 12 sowie eine in oder an dem Sensorgehäuse 12 angebrachte Messstrecke 14.
Das Sensorgehäuse kann je nach Bedarf geschlossen sein, als Stützplatte für die Messstrecke gestaltet sein oder aber lediglich die Anschlüsse für Datenleitungen etc. an eine in sich formstabil ausgebildete Messstrecke vorsehen. Die Messstrecke 14 ist dabei bezüglich des Sensorgehäuses 12 derart angeordnet, dass sie zwei frei zugängliche, d.h. außerhalb des Sensorgehäuses 12 liegende, Endbereiche 15, 16 aufweist. Dabei bezieht sich der Ausdruck „Endbereich" jeweils auf die Richtung, in der Strom durch die Messstrecke 14 geführt wird, so dass ein Endbereich 15 derjenige Bereich der Messstrecke ist, in die der Strom eingeleitet wird, und der zweite Endbereich 16 derjenige Teil der Messstrecke ist, in dem der Strom aus der Messstrecke ausgeleitet wird. Als Messstrecke wird jede zum Leiten von Strom und gleichzeitigem Abgreifen von für den Batteriezustand charakteristischen Parametern geeignete Einrichtung bezeichnet.
Die Messstrecke 14 ist in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform als Präzisionswiderstand ausgeführt, so dass mittels des Stromflusses durch den Messwiderstand der Spannungs- und Ladezustand der Fahrzeugbatterie ermittelt werden kann.
Die Fahrzeugbatterie wird an dem ersten Endbereich 15 der Messstrecke angeschlossen, indem eine (in 1 nicht dargestellte) Masseleitung mit dem ersten Endbereich 15 verbunden wird. Das andere Ende der Masseleitung ist mit der (in 1 nicht dargestellten) Batterie verbunden. Zwischen der Masseleitung und dem ersten Endbereich 15 der Messstrecke kann die mechanische Verbindung sowie die elektrisch leitfähige Verbindung beispielsweise durch Verschweißen des Endbereichs 15 mit der Masseleitung, z.B. unter Verwendung eines Kabelschuhs, hergestellt werden. Andere Verbindungsverfahren sind ebenfalls einsetzbar.
Der zweite Endbereich 16 der Messstrecke 14 ist mit einer Bohrung 18 versehen. Die Bohrung 18 dient dazu, die Messstrecke 14 und mit ihr den gesamten Sensor 10 an einem Fahrzeug anzubringen. Die Bohrung 18 wirkt dabei als Befestigungseinrichtung, mit der die Messstrecke 14 und das daran angebrachte Sensorgehäuse 12 auf beispielsweise einen im Fahrzeug angeord neten Schweißbolzen aufgesetzt werden können. Statt einer Bohrung 18 können andere geeignete Befestigungsmittel vorgesehen werden, die wiederum eine elektrische Leitung zwischen der Messstrecke 14 und dem Fahrzeug (Masseleitung) ermöglichen.
Zusätzlich können am Fahrzeug und/oder am Sensorgehäuse 12 bzw. der Messstrecke 14 (nicht dargestellte) Verdrehsicherungselemente für den Anschluss der Messstrecke 14 und des Sensors vorgesehen werden. Dies kann beispielsweise durch geeignete Formgebung der Befestigungseinrichtung 18 und einer fahrzeugseitigen Aufnahme geschehen. Außerdem können beispielsweise Anschläge am Fahrzeug vorgesehen werden.
Das Sensorgehäuse 12 weist ferner einen Anschluss 20 für Datenleitungen zu einer (nicht dargestellten) Steuerungs- und Regelungseinheit im Fahrzeug auf, die aus dem ermittelten Ladezustand der Batterie auf beispielsweise einem Display darzustellende Information bestimmt oder andere Maßnahmen je nach dem ermittelten Ladezustandswert oder anderen Parametern der Batterie ergreift.
Der Sensor 10 kann an sich verschiedene Messkomponenten und Komponenten elektrischer und elektronischer Logik enthalten.
Der wesentliche Aspekt der Erfindung liegt darin, den Sensor bzw. das Sensorgehäuse sowie die damit verbundene Messstrecke statt am Batteriepol einer Batterie an einer Masseleitung anzuschließen, wodurch die geometrische Gestaltung des Sensors sowie die geometrische Gestaltung der Batteriepolnische voneinander unabhängig werden.

Claims

Batteriesensoranordnung (50) für eine Fahrzeugbatterie (30), enthaltend eine Masseleitung (25), wobei ein Ende der Masseleitung mit der Batterie verbunden ist, und einen Sensor (10) mit einem Messelement (14), das zwei einander abgewandte Endbereiche (15, 16) aufweist, wobei der erste Endbereich (15) mit dem anderen Ende der Masseleitung verbunden ist, und der zweite Endbereich (16) eine Befestigungseinrichtung (18) zur Befestigung des Sensors (10) am Fahrzeug aufweist, die eine in das Messelement eingebrachte Bohrung (18) enthält, die mit einem im Fahrzeug angebrachten Schweißbolzen verbindbar ist.
Batteriesensoranordnung (50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement als Messstrecke (14) mit zwei Anschlüssen gebildet ist, wobei der eine Anschluss (15) mit dem batteriefernen Bereich der Masseleitung (25) und der andere Anschluss (16) mit dem Fahrzeug verbunden ist.
Batteriesensoranordnung (50) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (14) ein Messwiderstand, insbesondere ein Präzisionswiderstand, ist.
Batteriesensoranordnung (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (14) mit der Masseleitung durch eine Schweißverbindung verbunden ist.
Batteriesensoranordnung (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (10) ein Gehäuse (12) enthält, aus dem der/die Endbereich(e) des Messelements (15, 16) vorsteht/vorstehen.