DE102007006050B4 - Anschlusseinrichtung - Google Patents
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Abstract
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung betrifft eine Anschlussvorrichtung für die Verbindung eines elektrischen Leiters mit einem Pol einer Batterie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Aus
DE 10 2005 019 569 A1 ist ein Shunt bekannt, umfassend ein Manganin enthaltendes Widerstandselement, sowie ein erstes und ein zweites elektrisch leitendes Anschlusselement, welche je mit dem Widerstandselement verbunden sind, wobei das erste Anschlusselement Messing enthält und mit dem Widerstandselement stoffschlüssig verbunden ist. - Aus
EP 1 828 786 B1 ist eine Messvorrichtung zum Messen eines Stromflusses in einem Kabel bekannt, wobei die Messvorrichtung einen Mess-Shunt in Form einer Platte umfasst, die in Reihe mit dem Kabel montiert und mit einer elektronischen Messplatine verbunden ist, welche mit einem Datenübertragungskabel verbunden ist, wobei der Mess-Shunt einen Messabschnitt aus einer Widerstandslegierung umfasst, der mit Anschlussabschnitten verbunden ist, die auf beiden Seiten des Messabschnittes einstückig mit diesem ausgebildet sind, wobei das Kabel ein Ende hat, das mittels Autogenschweißen auf einer Fläche eines Anschlussabschnitts des Mess-Shunts befestigt ist, und dass der Anschlussabschnitt, der dem Ende des Kabels abgewandt ist, direkt mit einer leitenden Zunge eines Batteriekabelschuhs verschweißt ist, wobei der genannte Batteriekabelschuh eine leitende Zunge umfasst, die einstückig mit ihm ausgebildet ist. - Aus
DE 10 2004 007 851 A1 ist eine Anschlussvorrichtung für eine Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie, die zur elektrischen Verbindung von einem Batteriepol mit zumindest einem elektrischen Leiter dient, mit einem Strommessmodul, das zumindest einen Messwiderstand und eine Messschaltung enthält, wobei die Messschaltung zumindest die anliegende Spannung am Messwiderstand erfasst und über die vorbekannte Größe des Messwiderstands den durchfließenden Strom bestimmt, und die erfassten Messdaten in analoger oder digitalen Form an eine Auswerte- bzw. Steuereinheit weiterleitet, wobei der Messwiderstand in der Anschlussvorrichtung integriert ist, so dass die beiden Elemente einteilig ausgestaltet sind, und die Anschlussvorrichtung zwei vordefinierte Kontaktstellen, zwischen denen der Messwiderstand liegt, aufweist, durch die die Messschaltung elektrisch anschließbar ist. - Aus
DE 103 32 410 B3 ist eine Kraftfahrzeugbordnetzsensorvorrichtung zur Erfassung von Strom, Spannung und/oder Temperatur innerhalb von Bordnetzen von Kraftfahrzeugen, mit zwei an stromführenden Leitungen innerhalb des Bordnetzes angeschlossenen Anschlussstücken und mit einem dieser Anschlussstücke elektrisch verbindenden Messwiderstand bekannt, wobei der Messwiderstand im Wesentlichen rotationssymmetrisch und zwischen den Anschlussstücken angeordnet ist. - Aus
DE 10 2004 006 298 A1 ist eine Verbindungsanordnung mit einer Batteriepolklemme, einem Messelement für einen Batteriesensor und einer Batterieleitung der Batterie bekannt, wobei das Messelement zwei Anschlüsse zur Verbindung mit der Batteriepolklemme und/oder der Batterieleitung derart aufweist, dass zwischen Batterieleitung und Batteriepolklemme über das Messelement eine elektrisch leitende Verbindung besteht, wobei zumindest einer der Anschlüsse mit der Batterieleitung oder der Batteriepolklemme über eine kraftschlüssige Verbindung verbunden ist. - Aus
DE 10 2004 055 849 A1 ist eine Batteriesensorvorrichtung mit einer unmittelbar an den Pol einer Kraftfahrzeugbatterie anschließbaren Befestigungsvorrichtung, einem mit der Befestigungsvorrichtung mechanisch und elektrisch verbundenen Trägerelement, und einer Elektronikeinheit zur Erfassung von Batteriezustandsgrößen bekannt, bei der die Befestigungsvorrichtung und das Trägerelement einteilig ausgebildet sind, die Befestigungsvorrichtung und das Trägerelement aus einem gemeinsamen Widerstandsmaterial bestehen, das Trägerelement zumindest zwei in Stromflussrichtung örtlich beabstandete Anschlusspunkte aufweist und die Elektronikeinheit an den Anschlusspunkten elektrisch leitend befestigt ist, wodurch der zwischen den Anschlusspunkten gebildete ohmsche Widerstand schaltungstechnisch in die Elektronikeinheit integriert ist. - Aus
DE 10 2004 033 127 B3 ist eine Vorrichtung zum Erfassen einer elektrischen Größe eines Akkumulators bekannt, die aufweist: - – Ein Messelement, das zumindest eine Ausnehmung aufweist,
- – eine Leiterplatte,
- – ein Verbindungselement, das ein erstes und ein zweites Ende aufweist, wobei das Verbindungselement mit dem ersten Ende reib- und/oder formschlüssig mit der Ausnehmung des Messelements und andererseits mit dem zweiten Ende mit einer Anschlusszone der Leiterplatte elektrisch verbunden ist.
- Aus
DE 10 2004 013 659 A1 ist eine Vorrichtung zum Erfassen einer elektrischen Größe eines Akkumulators bekannt, die aufweist: - – ein Gehäuse,
- – ein Messelement, das in dem Gehäuse angeordnet ist und einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss aufweist,
- – ein erstes Kontaktelement, das mit dem ersten Anschluss elektrisch verbunden ist, und
- – ein zweites Kontaktelement, das mit dem zweiten Anschluss elektrisch verbunden ist, wobei das Gehäuse eine Ausnehmung zur Durchführung zumindest eines Kontaktelements durch das Gehäuse aufweist und zwischen Gehäuse und dem Kontaktelement ein Dichtelement angeordnet ist.
- Aus
DE 203 18 266 U1 ist eine Vorrichtung zur Strommessung bekannt, bestehend aus einem im Wesentlichen plattenförmigen Widerstand/Shunt und einer Messelektronikeinheit, wobei die Messelektronikeinheit an mindestens zwei Stellen elektrisch leitend mit dem Widerstand verbunden ist. Der plattenförmige Widerstand weist einen Präzisionswiderstandsbereich auf, an dessen einander gegenüber liegenden Kanten elektrisch leitende, ebenfalls plattenförmige Anschlusslaschen angeschweißt sind. Für den Präzisionswiderstandsbereich wird vorzugsweise eine Legierung aus Kupfer und Manganin verwendet. Das Material der Anschlusslaschen ist vorzugsweise Kupfer. Bei der Anwendung zur Strommessung bei Kraftfahrzeugbatterien wird dann eine der beiden Anschlusslaschen mit einer in der Anmeldung nicht dargestellten Batteriepolklemme, zum Beispiel der des Minuspols, verschweißt, während die andere Anschlusslasche mit einem so genannten Kabelschuh verschweißt wird. Um eine Messung des über den Messwiderstand fließenden Stroms zu ermöglichen, ist eine Messelektronikeinheit vorgesehen, die an mindestens zwei Stellen mit dem Messwiderstand elektrisch leitend verbunden ist. Die elektrisch leitende Verbindung erfolgt durch federnde Kontaktelemente, die mit dem Messwiderstand über eine Lötverbindung verbunden sind. - Die bekannte Vorrichtung erfordert insgesamt vier Schweißverbindungen für die Verbindung von Batterieklemme, Anschlusslaschen, Messwiderstand und Kabelschuh, sowie mindestens zwei Lötverbindungen für die elektrisch leitende Verbindung der Messelektronikeinheit mit dem Messwiderstand. Die Herstellung ist daher vergleichsweise aufwändig und teuer, zumal zwei unterschiedliche Verbindungsarten, wie Schweißen und Löten, in der Fertigung eingesetzt werden müssen.
- Aus
DE 199 06 276 A1 ist ein Strommessmodul zur Stromüberwachung in einem Stromversorgungssystem bekannt. Das Strommessmodul weist ebenfalls einem im Wesentlichen plattenförmigen Messwiderstand auf Basis von CuMnNi, wie namentlich CuMn12Ni, auf, an dessen gegenüber liegende Kanten die Kanten ebenfalls plattenförmiger Stromanschlussteile angeschweißt sind. Diese Stromanschlussteile bestehen vorzugsweise aus Kupfer. Die Schweißverbindung zwischen dem Messwiderstand und den Stromanschlussteilen kann zweckmäßig durch Elektronenschweißen realisiert sein. Für die Auswertung der bei einem Stromfluss durch den Messwiderstand abfallenden Spannung umfasst das Strommessmodul weiterhin einen Halbleiterchip, der entweder über Lötverbindungspads oder über Bonddrähte mit dem Messwiderstand verbunden ist. Über die Verbindung der Stromanschlussteile mit einer Batterieklemme und/oder einem Kabelschuh enthält die Schrift keine Angaben. Es muss jedoch unterstellt werden, dass durch die Zwischenschaltung der an den Messwiderstand grenzenden Stromanschlussteile weitere Schweißverbindungen für den Anschluss einer Batterieklemme und/oder eines Kabelschuhs erforderlich sind. - Aus
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.WO 99/54744 A1 - 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. - Aufgabe der Erfindung
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anschlussvorrichtung für die Verbindung eines elektrischen Leiters mit einem Pol der Batterie zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und wenige Verbindungsstellen zwischen den Hauptkomponenten der Anschlussvorrichtung aufweist, und die eine einfache, elektrisch und mechanisch sichere und leicht zu montierende Verbindung zwischen einem Messwiderstand und einer Messeinrichtung ermöglicht.
- Vorteile der Erfindung
- Die erfindungsgemäß ausgestaltete Anschlussvorrichtung zeichnet sich durch eine einfache Konstruktion aus. Da sie zudem aus nur wenigen Teilen zusammengesetzt ist, ist sie leicht und preisgünstig herstellbar. Auch eine kostengünstige Lagerhaltung wird dadurch ermöglicht.
- Erfindungsgemäß ist der Messwiderstand einerseits unmittelbar mit der Batterieklemme und andererseits mit einem Anschlussteil verbunden. Durch das Einsparen von Schweißstellen und Anschlussteilen ergeben sich die vorstehend genannten Vorteile. Besonders vorteilhaft ist die Batterieklemme einstückig als Guss- oder Pressteil mit einem Flansch für den Anschluss des Messwiderstands hergestellt. Vorteilhaft besteht nur der Messwiderstand selbst aus dem teureren widerstandsmaterial, während die Batterieklemme zum Beispiel aus dem preiswerteren Messing hergestellt ist. Dadurch ergeben sich insgesamt niedrigere Kosten für die Anschlussvorrichtung. Es ist auch der Anschluss einer Batterieklemme denkbar, die als Blechformteil ausgebildet ist. Das Anschlussteil besteht aus Kupfer, Messing oder auch aus Manganin, falls die Stoffkosten nicht besonders kritisch sind. Für die Verbindung der Komponenten der Anschlussvorrichtung wird vorteilhaft ein Elektronen- oder Laserschweißverfahren eingesetzt, da damit qualitativ hochwertige Verbindungen der Komponenten erzielbar sind. Für eine sichere Verbindung des Messwiderstands mit einer Messeinrichtung sind vorteilhaft in den Messwiderstand eingebrachte Kontaktstifte vorgesehen. Vorteilhaft weisen die Kontaktstifte einen Bund auf, der eine sichere Auflage des Kontaktstifts auf dem Messwiderstand ermöglicht. Zugleich ist dadurch vorteilhaft die Eindringtiefe des Kontaktstifts in den Messwiderstand festgelegt. 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 erfindungsgemäß ausgestaltete Anschlussvorrichtung in perspektivischer Darstellung; -
2 eine Seitenansicht eines Messwiderstands mit eingebrachten Kontaktstiften. - Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
1 zeigt, in perspektivischer Darstellung, eine erfindungsgemäß ausgestaltete Anschlussvorrichtung1 . Die Anschlussvorrichtung1 umfasst eine vorzugsweise einstückig ausgebildete Batterieklemme2 . Die Batterieklemme2 weist eine Ausnehmung2.2 mit einer konischen Innenoberfläche auf, die formschlüssig auf den Pol einer Batterie aufsetzbar ist. Die Batterieklemme ist einseitig geschlitzt (Schlitz2.1 ), um das Aufsetzen der Batterieklemme auf einen Pol der nicht dargestellten Batterie zu erleichtern. Die den Schlitz2.1 begrenzenden Teile der Batterieklemme2 weisen jeweils eine miteinander fluchtende Bohrung auf für die Aufnahme einer Schraube3 , die eine Mutter4 trägt. Mittels dieser Schraubverbindung ist die Batterieklemme verspannbar. Die einstückige Batterieklemme2 kann vorteilhaft als Guss- oder Pressteil oder auch als Blechformteil hergestellt werden. Vorzugsweise besteht die Batterieklemme2 aus Messing oder aus einer möglichst gut elektrisch leitenden Messinglegierung. Unmittelbar an die Batterieklemme schließt sich ein Messwiderstand5 an, der mit einer seiner Stirnflächen5.1 mit der Batterieklemme2 verbunden ist. Die Verbindung wird durch einen Flansch2.3 erleichtert, der aus dem Körper der Batterieklemme2 hervorragt. Vorteilhaft entspricht die Querschnittsfläche des Flansches2.3 derjenigen des Messwiderstands5 . Der Messwiderstand5 besteht vorzugsweise aus einer Legierung wie Manganin. Die elektrisch gut leitende Verbindung zwischen dem Messwiderstand5 und der Batterieklemme2 wird vorteilhaft durch Elektronenstrahlschweißen oder Laserschweißen hergestellt. Geeignet sind auch andere Verbindungstechniken, die einen möglichst guten Stoffschluss und eine möglichst gute elektrische Leitfähigkeit zwischen den Verbindungspartnern ermöglichen. Die der Stirnfläche5.1 gegenüber liegende Stirnfläche5.2 des Messwiderstands5 grenzt an ein Anschlussteil6 . Das Anschlussteil6 besteht vorzugsweise aus Kupfer oder aus Messing oder auch aus Manganin, falls die Stoffkosten nicht kritisch sind. Vorzugsweise ist der Messwiderstand5 mit diesem Anschlussteil6 ebenfalls verschweißt, vorzugsweise mittels Elektronenstrahl- oder Laserschweißen. Jedoch sind alternativ auch andere Verbindungstechniken einsetzbar, die eine stoffschlüssige und elektrisch gut leitende Verbindung ermöglichen zwischen den Verbindungspartnern ermöglichen. Da im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen für die Verbindung des Messwiderstands5 mit der Batterieklemme2 einerseits und dem Anschlussteil6 andererseits nur zwei Schweißverbindungen erforderlich sind, lässt sich die Anschlussvorrichtung1 preiswert herstellen, da weniger Verarbeitungsschritte notwendig sind. Auch der Aufwand für die Prüfung der Schweißverbindungen reduziert sich entsprechend. Der durch den Messwiderstand5 fließende Strom wird zweckmäßig durch den an dem Messwiderstand bei Stromdurchfluss entstehenden Spannungsabfall gemessen. Dazu umfasst die Anschlussvorrichtung1 eine Messeinrichtung, die über Kontakteinrichtungen mit dem Messwiderstand5 verbunden ist. Dies wird im Folgenden anhand von2 verdeutlicht, die nur noch den Messwiderstand5 der Anschlussvorrichtung1 zusammen mit der Messeinrichtung9 darstellt. Weiterhin sind zwei als Kontakteinrichtung dienende Kontaktstifte7 ,8 dargestellt, die durch ihren Abstand die Messstrecke für die Erfassung des Spannungsabfalls definieren. Die Kontaktstifte sind vorzugsweise im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet, können jedoch auch eine beliebige andere Gestalt haben. Beispielsweise können Kontaktstifte mit dreieckigem, ovalem, rechteckigem, insbesondere quadratischem Querschnitt, eingesetzt werden. Mit ihren Endstücken7.2 ,8.2 ragen sie in Bohrungen hinein, die in das Material des Messwiderstands5 eingebracht sind. Die Kontaktstifte7 ,8 umfassen jeweils einen Bund, mit dem sie auf einer Stirnfläche5.3 des Messwiderstands5 aufliegen. Die Kontaktstifte7 ,8 stellen einen guten elektrischen und mechanisch hoch belastbaren Kontakt zu dem Messwiderstand5 her. Die Verbindung zwischen den Kontaktstiften7 ,8 und dem Messwiderstand5 wird auf einfache und rationelle Weise dadurch hergestellt, dass die Endstücke7.2 ,8.2 der Kontaktstifte7 ,8 in die mit Untermaß in den Messwiderstand5 eingebrachten Bohrungen eingetrieben werden bis der Bund7.1 ,8.1 auf der Stirnfläche53 des Messwiderstands5 aufliegt. In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist dabei die Tiefe der Ausnehmungen (5A ,5B ) geringer bemessen ist als die Länge des Endstücks (7.2 ,8.2 ) des Kontaktstifts (7 ,8 ). - Wie in
2 dargestellt, lässt sich dadurch eine besonders schwingungsfeste Verbindung zwischen den Kontaktstiften7 ,8 und dem Messwiderstand5 herstellen. Die überlangen Endstücke7.2 und8.2 der Kontaktstifte7 ,8 werden dabei bis zum Aufliegen des Bunds7.1 ,8.1 in die Ausnehmungen5A ,5B des Messwiderstands5 eingetrieben und dort gestaucht. Das Material des Endstücks (7.2 ,8.2 ) füllt dadurch die Ausnehmung (5A ,5B ) im Wesentlichen aus, so dass sich eine formschlüssige Verbindung zwischen dem durch den Stauchvorgang umgeformten Endstück (7.2 ,8.2 ) und der Innenwandung der Ausnehmung (5A ,5B ) ergibt. Vorteilhaft können, in Ausführungsvarianten, die Ausnehmungen5A ,5B konisch verlaufend oder mit einer von der Kreissysmmetrie abweichenden Querschnittsfläche ausgestaltet sein. Beispielsweise können die Ausnehmungen5A ,5B einen dreieckigen oder elliptischen Querschnitt aufweisen. Derart komplex ausgebildete Ausnehmungen können wirtschaftlich beispielsweise mittels Laserbohren hergestellt werden. In alternativen Ausführungsvarianten können die Kontaktstifte zusätzlich oder alternativ auch durch Schweißen, Hartlöten oder durch eine andere Verbindungstechnik mit dem Messwiderstand verbunden werden. Wichtig ist dabei eine stoffschlüssige, elektrisch gut leitende und dauerfeste Verbindung zwischen den Verbindungspartnern, um über die Lebensdauer des Fahrzeugs einen betriebssicheren Kontakt zu ermöglichen. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Anschlusseinrichtung
- 2
- Batterieklemme
- 2.1
- Schlitz
- 2.2
- Ausnehmung
- 2.3
- Flansch
- 3
- Schraube
- 4
- Mutter
- 5
- Messwiderstand
- 5.1
- Stirnfläche
- 5.2
- Stirnfläche
- 5.3
- Stirnfläche
- 5A
- Ausnehmung
- 5B
- Ausnehmung
- 6
- Anschlussteil
- 7
- Kontaktstift
- 7.1
- Bund
- 7.2
- Endstück
- 8
- Kontaktstift
- 8.1
- Bund
- 8.2
- Endstück
- 9
- Messeinrichtung
Claims (5)
- Anschlussvorrichtung (
1 ) für die Verbindung eines elektrischen Leiters mit einem Pol einer Batterie, mit einer Batterieklemme (2 ) und mit einem Messwiderstand (5 ), bei der der Messwiderstand (5 ) einerseits unmittelbar mit der Batterieklemme (2 ) und andererseits mit einem Anschlussteil (6 ) verbunden ist, bei der der Messwiderstand (5 ) Kontaktstifte (7 ,8 ) für die Verbindung des Messwiderstands (5 ) mit einer Messeinrichtung (9 ) trägt und die Kontaktstifte (7 ,8 ) in Ausnehmungen (5A ,5B ) des Messwiderstands (5 ) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (5A ,5B ) im Messwiderstand (5 ) konisch, sich in Richtung Widerstandsoberfläche verjüngend ausgebildet sind. - Anschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Ausnehmungen (
5A ,5B ) geringer bemessen ist als die Länge der Endstücke (7.2 ,8.2 ) der Kontaktstücke (7 ,8 ) und das Endstück (7.2 ,8.2 ) in die Ausnehmung (5A ,5B ) eingepresst und gestaucht ist, so dass sich eine formschlüssige Verbindung zwischen dem gestauchten Endstück (7.2 ,8.2 ) und der Innenwandung der Ausnehmung (5A ,5B ) ergibt. - Anschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstücke (
7.2 ,8.2 ) der Kontaktstifte (7 ,8 ) stoffschlüssig durch Verschweißen oder Hartlöten mit der Innenwandung der Ausnehmungen (5A ,5B ) des Messwiderstandes (5 ) verbunden sind. - Anschlusseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (
5A ,5B ) einen elliptischen Querschnitt aufweisen. - Anschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstifte (
7 ,8 ) einen dreieckigen, ovalen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen.
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