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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Messwiderstand für einen Stromsensor sowie eine Stromsensoreinheit mit einem erfindungsgemäßen Messwiderstand.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind Batteriepolklemmenanordnungen mit integrierten Strommessschaltungen zum Erfassen des Stromflusses aus der Batterie bekannt.
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So offenbart bspw. die
DE 10 2004/046855 B3 eine Batteriepolklemmenanordnung, die eine Polklemme mit einem Befestigungsbereich umfasst. Ein Messwiderstand für einen Batteriesensor ist mittels eines Befestigungselements an dem Befestigungsbereich der Polklemme angebracht. Das Befestigungselement besteht aus einem den Befestigungsbereich passierenden Bolzen und einer den Bolzen umfassenden Isolierhülse.
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Aus der
DE 10 2004/007851 A1 ist eine als intelligente Anschlussvorrichtung ausgebildete Batteriepolklemmenanordnung bekannt, bei der der Messwiderstand in der Anschlussvorrichtung integriert ist, so dass die beiden Elemente einteilig ausgestaltet sind.
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Eine Kraftfahrzeugbordnetzsensorvorrichtung zur Erfassung des Stroms, der Spannung und/oder der Temperatur innerhalb eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs ist in der Druckschrift
EP 1 644 749 B1 beschrieben und umfasst zwei an stromführenden Leitungen innerhalb des Bordnetzes angeschlossene Anschlussstücke, die mit einem Messwiderstand verbunden sind. Dabei weist zumindest ein Anschlussstück eine Schlüsselfläche zum Aufnehmen einer Auswertelektronik auf. Der Messwiderstand ist im wesentlichen rotationssymetrisch ausgebildet und zwischen den Anschlussstücken angeordnet.
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Die Druckschrift
EP 1 807 708 B1 beschreibt einen Batteriestromsensor für ein Kraftfahrzeug, der einen in den Batteriestromkreis eingefügten Messsensor und eine mit dem Messsensor verbundene Messschaltungsanordnung umfasst, wobei Teile der Messschaltungsanordnung auf einem Schaltungsträger angeordnet sind, der mit dem Messsensor über federnde Verbindungsmittel positionsfest elektrisch und mechanisch verbunden ist. Aufgrund federnder Eigenschaften der Verbindungsmittel können thermische Längenänderungen des Messsensors in dessen Querrichtung ausgeglichen werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden ein Messwiderstand für einen Stromsensor und Stromsensoreinheit mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.
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Der Messwiderstand ist bevorzugt im wesentlichen bolzenförmig ausgebildet, wobei zumindest ein Mittelabschnitt des Messwiderstands aus einem geeigneten Widerstandsmaterial besteht. Zumindest ein Endabschnitt von zwei einander gegenüberliegende Endabschnitte des Messwiderstands weist ein Befestigungsmittel auf. Als Befestigungsmittel eignet sich beispielsweise ein Gewinde oder eine für eine Nietverbindung übliche zylindrische Form. Über das Befestigungsmittel wird der Messwiderstand für einen Stromsensor beziehungsweise die Stromsensoreinheit unmittelbar mit einer Batteriepolklemme und/oder mit einem Batteriekabel verbunden. Der Messwiderstand selbst dient durch eine geeignete Ausgestaltung als Befestigungsmittel, über das das Batteriekabel mit dem Batteriepolklemme verbunden wird. Hierzu kann der Messwiderstand insbesondere bolzenförmig ausgestaltet sein. Durch diese bolzenförmige Ausgestaltung wird dem Messwiderstand ein deutlich höheres Maß an Stabilität verliehen, als es bei den im Stand der Technik oft flach ausgebildeten Messwiderständen der Fall ist. Somit werden keine weiteren tragenden bzw. stabilisierenden Strukturen für den Messwiderstand benötigt. Durch die bevorzugte Ausgestaltung mit einem Gewinde an zumindest einem Endabschnitt des im wesentlichen bolzenförmigen Messwiderstands kann dieser direkt an einer dafür vorgesehenen Öffnung einer Polklemme angebracht werden, bspw. durch Einschrauben in eine mit einem Gewinde versehenen Öffnung bzw. durch Sichern mit einer Gegenmutter.
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Der erfindungsgemäß ausgestattete Messwiderstand ist somit ausreichend stabil und verwindungsfest, um direkt und ohne weitere Hilfs- bzw. Trägerstrukturen an der Batteriepolklemme befestigt zu werden.
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Der Messwiderstand kann in Ausgestaltung einstückig aus einem gegebenen Material bestehen, bei dem es sich um ein, dem Fachmann an sich bekanntes, geeignetes Widerstandsmaterial, wie bspw. Manganin, handelt. Der Messwiderstand kann auch aus mehreren Teilen bestehen, wobei das Mittelteil aus einem geeigneten Widerstandsmaterial besteht und die beiden Endabschnitte aus einem elektrisch leitendem Material, wie bspw. Kupfer. Selbstverständlich kann auch bei einer Ausführung aus mehreren Teilen der Messwiderstand durchgehend aus einem oder mehreren unterschiedlichen Widerstandsmaterialien bestehen. Dadurch, dass bevorzugt auch das Befestigungsmittel des Messwiderstands aus einem geeigneten Widerstandsmaterial besteht, wird eine noch kompaktere Bauweise erreicht. Auch kann bei einer einstückigen Ausgestaltung des Messwiderstands der Herstellprozess vereinfacht werden, da nun auf ein Anschweißen des aus einem anderen Material wie beispielsweise Kupfer bestehenden Anschlussstücks verzichtet werden kann. Dadurch wird die Zuverlässigkeit des Herstellprozesses weiter erhöht.
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Darüber hinaus kann eine Leiterplatte, auf der sich die notwendige Strommessschaltung befindet, ebenfalls direkt an dem Messwiderstand angebracht werden.
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Für die direkte Verbindung der Leiterplatte mit dem Messwiderstand gibt es mehrere Möglichkeiten.
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Zum einen kann die Leiterplatte mit dazu vorgesehenen Kontakten direkt an Kontaktierungsflächen des Messwiderstands angelötet oder angeschweißt werden. Der im wesentlichen bolzenförmige Messwiderstand kann hierzu mindestens eine Abflachung aufweisen. Alternativ kann der Messwiderstand abragende Kontaktierelemente zum Ankontaktieren der Leiterplatte aufweisen. Die abragenden Kontaktierelemente können bspw. als im wesentlichen senkrecht zur Bolzenlängsachse abragende Kontaktfedern ausgebildet sein. Als weitere Alternative bietet sich eine Ausgestaltung des Kontaktierelements als parallel zur Bolzenlängsachse verlaufender Schlitz an.
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Der beschriebene Messwiderstand und/oder die beschriebene Batteriepolklemmenanordnung kann bzw. können bei Steuergeräten, Sensoren oder sonstigen elektronischen Geräten mit sogenannten Shuntschnittstellen und somit Schnittstellen für Messwiderstände eingesetzt werden. Eine mögliche Anwendung kann bei einem elektronischen Batteriesensor, üblicherweise für ein Kraftfahrzeug, vorgesehen sein.
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Der Messwiderstand ist über Kontaktierelemente mit einer Messschaltung, die auf der Leiterplatte integriert ist, verbunden. Durch eine derartige Anordnung ist eine Erkennung eines Zustands der Batterie eines Kraftfahrzeugs zur Umsetzung eines Energiemanagementsystems möglich, wobei bspw. Spannungsschwankungen der Batterie ausgewertet und darauf basierende Signale an das Bordnetz weitergegeben werden können. Unter Berücksichtigung von Informationen, die mit diesen Signalen bereitgestellt werden, ist es möglich, dass ein Steuergerät des Bordnetzes Funktionen, die von einem Zustand der Batterie abhängen, kontrollieren kann. Derartige Funktionen umfassen bspw. ein Abschalten des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs bei einem Stillstand an einer Ampel.
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Es ist vorgesehen, dass der Messwiderstand sowie die damit verbundene Leiterplatte zur Bereitstellung einer Ummantelung mit einem Kunststoff, bspw. einem Thermoplast oder Duroplast, umspritzt sind. Weiterhin können der Messwiderstand und die Leiterplatte zusätzlich mit einer Vergussmasse abgedichtet sein.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwiderstands.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwiderstands.
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3 zeigt eine erste Ausführungsform einer Stromsensoreinheit mit dem Messwiderstand der 1.
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4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Stromsensoreinheit mit Batteriepolklemme und einen Messwiderstand gemäß 2.
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5 zeigt die Batteriepolklemmenanordnung der 4 in Explosionsdarstellung.
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6 zeigt eine Anordnung mit einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwiderstands.
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7 zeigt die Anordnung der 6 in Explosionsdarstellung.
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8 zeigt eine auseinandergezogene Anordnung ähnlich der Anordnung der 6 mit einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwiderstands.
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9 zeigt die Anordnung der 8 in Draufsicht in zusammengesetzter Form.
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10 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stromsensoreinheit in auseinandergezogener Darstellung.
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11 zeigt die teilweise zusammengesetzte Stromsensoreinheit der 10 in seitlicher Darstellung.
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12 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriepolklemmenanordnung.
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13 zeigt die Batteriepolklemmenanordnung der 12 in seitlicher Darstellung.
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14 zeigt in schematischer Darstellung eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwiderstands aus unterschiedlichen Perspektiven sowie eine sechste Ausführungsform einer Batteriepolklemmenanordnung.
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15 zeigt in schematischer Darstellung eine sechste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwiderstands aus unterschiedlichen Perspektiven.
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16 zeigt eine siebte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwiderstands sowie eine siebte Ausführungsform einer Batteriepolklemmenanordnung in schematischer Darstellung.
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17 zeigt in schematischer Darstellung eine achte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwiderstands und Beispiele für eine Ausgestaltung eines Querschnitts dieses Messwiderstands.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Messwiderstand (oder auch Messshunt) 100 für eine Batteriepolklemme. Der Messwiderstand 100 ist im wesentlichen bolzenförmig ausgestaltet. Er umfasst einen Mittelabschnitt 120 und zwei einander gegenüberliegende Endabschnitte 140, 160, die mit dem Mittelabschnitt 120 verbunden und entlang einer gemeinsamen Mittellängsachse angeordnet sind.
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Der Mittelabschnitt 120 besteht aus einem für die vorgesehenen Messaufgaben geeigneten Widerstandsmaterial, wie bspw. Manganin. Die beiden Endabschnitte 140, 160 bestehen aus einem elektrisch leitenden Material, wie bspw. Kupfer. Der Mittelabschnitt 120 und die beiden Endabschnitte 140, 160 sind durch Löten, Schweißen oder eine andere äquivalente Befestigungsmethode miteinander verbunden. Zur Verbesserung der Stabilität kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass in den beiden Endabschnitten 140, 160 Steckaufnahmen für den Mittelabschnitt 120 vorgesehen sind, in die dieser zur Verbindung der Elemente eingesteckt und dann verlötet, verschweißt o. dgl. wird. Die Endabschnitte 140, 160 können – wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt – Gegenflächen 170 aufweisen, die auch als Anschläge bezeichnet werden können. Darüber hinaus weisen die beiden Endabschnitte 140, 160 jeweils ein Gewinde 18 als Beispiel für ein Befestigungsmittel auf.
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Wie bereits eingangs erwähnt, kann der Messwiderstand 100 auch einstückig aus einem geeigneten Widerstandsmaterial bestehen. In diesem Fall sind der Mittelabschnitt 120, die Endabschnitte 140, 160 sowie die Gegenflächen 170 aus demselben Material und bilden als Messwiderstand 100 eine kompakte, einstückige bauliche Einheit.
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Der Mittelabschnitt 120 des in 1 dargestellten Messwiderstands 100 ist im wesentlichen vierkantförmig mit abgerundeten Ecken ausgebildet. Zur Gestaltung eines Übergangs zwischen dem Mittelabschnitt und den Gewindebolzenenden der beiden Endabschnitte 140, 160 sind zu dem Mittelabschnitt 120 weisende Bereiche der Endabschnitte 140, 160 entsprechend vierkantförmig ausgebildet. Der Übergang zwischen dem kreisrunden Bolzenquerschnitt und dem Vierkantquerschnitt ist durch eine Gegenfläche 170 dargestellt.
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Der Messwiderstand 100 ist zu einer Hauptmittelachse im wesentlichen spiegelsymmetrisch ausgebildet. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist mit dem beschriebenen Messwiderstand die Möglichkeit einer flexiblen Montage gegeben, wie im Zusammenhang mit nachfolgenden Figuren noch besser ersichtlich wird.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwiderstands 101 mit einem Mittelabschnitt 121 und Endabschnitten 141, 161, die jeweils ein Gewinde 18 als Befestigungsmittel und eine im Wesentlichen runde Gegenfläche 171 als Anschlag aufweisen.
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Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform weist der Mittelabschnitt 121 des Messwiderstands 101 der 2 einen im wesentlichen kreisrunden Querschnitt mit einer Abflachung 131 auf (der Mittelabschnitt 120 des Messwiderstands 100 der 1 weist aufgrund seiner Vierkantausgestaltung so gesehen vier Abflachungen 130 auf). Das Vorhandensein einer derartigen Abflachung erleichtert die Lötverbindung mit einer Leiterplatte 200 (vgl. 3). Außerdem weisen Gegenflächen 171 der in 2 gezeigten Ausführungsform des Messwiderstands 101 Ausnehmungen 190 auf. Diese Ausnehmungen 190 wirken als Arretierung bzw. Verdehsicherung des Messwiderstands 101.
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Ein Mittelabschnitt 120, 121 kann n Abflachungen 130, 131 aufweisen und somit im Querschnitt eine Form eines regelmäßigen n-Ecks, bspw. eines Vierecks oder Sechsecks aufweisen.
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3 zeigt diverse Ausführungsformen der Stromsensoreinheit 1 mit einem Messwiderstand 100 gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform. Der Messwiderstand 100 der Stromsensoreinheit 1 ist an der Seite einer Abflachung mit zwei Kontakten 220 einer Leiterplatte 200 verbunden (bspw. durch Löten). Die Leiterplatte 200 verfügt über einen Chip 24. Über zwei weitere Kontakte 26 ist ein Stecker 30 mit der Leiterplatte 200 verbunden.
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Die Leiterplatte 200 und zumindest der Mittelabschnitt 120 des Messwiderstands 100 sind von einem Schutzgehäuse 28 umgeben. Bei dem Schutzgehäuse 28 kann es sich um ein wiederentfernbares Gehäuse aus geeignetem Schutzmaterial, wie bspw. Gummi, handeln. Bei dem Schutzgehäuse 28 kann es sich andererseits aber auch um ein festvergossenes Gehäuse handeln. Das Schutzgehäuse 28 liegt an den in Richtung zum Mittelabschnitt 120 orientierten Oberflächen der Gegenflächen 170 an. Somit übernehmen die Gegenflächen auch eine Dichtfunktion zwischen Batterie bzw. Batteriekabel und dem Schutzgehäuse 28. Dies gilt auch sinngemäß für die weiteren Ausführungsbeispiele und die dort gezeigten Geometrien der Gegenflächen 170.
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Die 4 und 5 zeigen eine Batteriepolklemmenanordnung 2 mit einem Messwiderstand 101 gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsform. Die Anordnung der 4 und 5 entspricht im übrigen im wesentlichen derjenigen der 3, wobei ergänzend noch weitere Elemente einer Batteriepolklemmenanordnung 2 dargestellt sind. Insbesondere veranschaulichen die 4 und 5 die Anbringung des Messwiderstands 101 an einer Batteriepolklemme 40, indem einer der bolzenförmigen Endabschnitte 141, 161 des Messwiderstands 101 direkt in eine dazu vorgesehene Öffnung 42 der Batteriepolklemme 40 hindurchgesteckt und von der Gegenseite mittels einer Mutter 44 bis zu der Gegenfläche 171 als Anschlag gekontert wird. Auf diese Art sind in diesem Ausführungsbeispiel die Befestigungsmittel des Messwiderstands 101 ausgebildet zur unmittelbaren mechanischen Befestigung der Batteriepolklemme 40 über den Messwiderstand 101 mit einem an einem Kabelschuh 32 vebindbaren Batteriekabel. Der Messwiderstand 101 übernimmt durch die beschriebene Ausgestaltung somit die unmittelbare mechanische und elektrische Verbindung zwischen Batteriepolklemme 40 und Batteriekabel. Hierzu sind in dem Messwiderstand 101 entsprechende Befestigungsmittel wie Gewinde 18, Gegenflächen 171 oder Außenkonturen vorgesehen, um Schraub-, Niet- oder sonstige geeignete Verbindungen mit Batteriepolklemme 40 und/oder Batteriekabel einzugehen.
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Auf den entsprechend gegenüberliegenden Endabschnitt 141, 161 wird der Kabelschuh 32 gesteckt, so dass dieser an der entsprechend anderen Gegenfläche 171 des Messwiderstands 101 zum Anliegen kommt, und wird in dieser Position mittels einer weiteren Mutter 46 gesichert.
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Aus der Darstellung der 4 und 5 ist sehr gut erkennbar, dass der Messwiderstand 101 mit jedem seiner beiden Endabschnitte 141, 161 an die Batteriepolklemme 40 angeschraubt werden kann, und dies von jeder der beiden Seiten der Befestigungsöffnung 42. Der Mittelabschnitt 121 ist mit einem Schutzgehäuse 28 verbunden, in dem eine Leiterplatte 201 angeordnet ist.
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Die weiteren Figuren zeigen zur Veranschaulichung der mit dem erfindungsgemäßen Messwiderstand verbundenen Möglichkeiten verschiedene weitere Ausführungsformen und Varianten sowohl für den Messwiderstand als auch für die Batteriepolklemmenanordnung.
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Die 6 und 7 zeigen eine dritte Ausführungsform einer Stromsensoreinheit 3 mit einem Messwiderstand 102. Der Messwiderstand 102 weist in einem Bereich zwischen den Gewinden 18, bspw. im Bereich eines Mittelabschnitts 122, zwischen Gegenflächen 172 zwei Kontaktierelemente zum Ankontaktieren der Leiterplatte 200 auf. Die Kontaktierelemente sind als Kontaktfedern 50 ausgebildet, die im wesentlichen senkrecht zu der Mittellängsachse des bolzenförmigen Messwiderstands 102 abragen. Auf der zugeordneten Leiterplatte 200 sind zwei als Kontaktschienen ausgebildete Kontakte 221 vorgesehen, die über die Leiterplatte 200 hinausragen und durch Anlegen an den Kontaktfedern 50 (vgl. 6) mit diesen in Kontakt bringbar und mittels Löten, Schweißen oder andere Verbindungsverfahren dauerhaft verbindbar sind.
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Die 8 und 9 zeigen eine analoge Batteriepolklemmenanordnung 4 mit einem Messwiderstand 103, der als Kontaktierelement einen parallel zur Bolzenlängsachse verlaufenden Schlitz entlang des Mittelabschnitts 123 aufweist.
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Die Leiterplatte 201 weist eine entsprechende Verlängerung mit darauf angeordneten Kontakten 222 auf. Die Verlängerung 21 der Leiterplatte 201 ist derart ausgebildet, dass sie zur Ankontaktierung kartenartig in ein als Schlitz 52 ausgebildetes Kontaktierelement des Messwiderstands 103 eingesteckt werden kann.
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Eine fünfte Ausgestaltungsform einer Stromsensoreinheit 5 ist in den 10 und 11 dargestellt. Diese Stromsensoreinheit 5 umfasst einen Messwiderstand 102 gemäß der in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsform, d. h. einen Messwiderstand 102 mit im wesentlichen senkrecht zur Bolzenlängsachse abragenden, als Kontaktfedern 50 ausgebildete Kontaktierelemente.
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Anders als im Ausführungsbeispiel der 6 und 7 werden die Kontaktfedern 50 nicht an über die Leiterplatte 200 hinausragenden als Kontaktschienen ausgebildete Kontakte 221 angelötet, sondern mittels Klemmelementen 54 aus leitendem Material direkt an der Leiterplatte 202 angeklemmt.
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Zur Verbesserung der Stabilität der Verbindung können in den die Kontakte 223 der Leiterplatte 202 bildenden Leiterbahnen Bohrungen 23 vorgesehen sein, die zum Eingriff von stiftartigen Ausformungen 55 an den Innenseiten der Klemmelemente 54 vorgesehen sind.
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Zum Schutz dieser lösbaren Verbindung können zusätzliche Schutzkappen 58 vorgesehen sein, die von oben und unten über den Verbindungsbereich zwischen Messwiderstand 102 und Leiterplatte 202 gesteckt und miteinander verclipst werden können. Zur Sicherung der Position der Schutzkappen kann zumindest eine der beiden Schutzkappen 58 einen Sicherungsstift 59 aufweisen, der in eine zugeordnete Arretierbohrung 27 der Leiterplatte 202 eingreift.
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Die 12 und 13 zeigen eine mögliche Weiterbildung der Batteriepolklemmenanordnung 3 der 6 und 7. Zusätzlich zu der in den 6 und 7 bereits dargestellten und beschriebenen Anordnung ist zur Versteifung der Verbindung zwischen Messwiderstand und Leiterplatte eine Versteifungsschiene 25 vorgesehen, die sowohl auf der Leiterplatte 200 als auch auf dem Messwiderstand fest aufgebracht ist, bspw. durch Laserschweißen. Dadurch wird die Kontaktverbindung zwischen den Kontaktfedern 50 und den Kontaktschienen 221 von Spannung entlastet und die Stabilität der Verbindung erhöht. Dies kann bspw. bei Anwendungen erfolgen, die höheren Beanspruchungen (bspw. im Offroad-Betrieb) ausgesetzt sind.
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Die Erfindung stellt einen einfach und flexibel einsetzbaren Messwiderstand 100, 101, 102, 103 für Batteriepolklemmenanwendungen zur Verfügung. Der Messwiderstand 100, 101, 102, 103 ist in jeder Baurichtung verwendbar, der Kabelschuh kann an jeder Seite der Anordnung befestigt werden. Die Anordnung aus Messwiderstand 100, 101, 102, 103 und Leiterplatte (der sogenannte elektronische Batteriesensor EBS) kann unabhängig von der Batteriepolklemme 40 vormontiert werden. Eine Verbindung der EBS mit der Batteriepolklemme 40 erfolgt durch Einstecken des bolzenförmigen Endes des Messwiderstands 100, 101, 102, 103 und Verschrauben, so dass es sich um eine lösbare Verbindung handelt. Da es nur eine Anbindungsstelle gibt, kann eine sonst im Stand der Technik teilweise aufwendige elektrische Isolierung entfallen. Der Messwiderstand 100, 101, 102, 103 mit direkt verbundener Leiterplatte bildet eine kompakte und in sich selbst ausreichend stabile Einheit, so dass externe Versteifungen entfallen können.
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Der Messwiderstand 100, 101, 102, 103 für die Batteriepolklemme 40 ist im wesentlichen bolzenförmig ausgebildet, wobei zumindest ein Mittelabschnitt 120, 121, 122, 123 des im wesentlichen bolzenförmigen Messwiderstands 100, 101, 102, 103 aus einem geeigneten Widerstandsmaterial besteht. Mindestens ein Endabschnitt 140, 141, 160, 161 weist ein Gewinde 18 auf. Demnach können einander gegenüberliegende Endabschnitte 140, 160, 141, 161 des im wesentlichen bolzenförmigen Messwiderstands 100, 101, 102, 103 in Ausgestaltung der Erfindung jeweils ein Gewinde 18 aufweisen.
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Weiterhin kann der Messwiderstand 100, 101, 102, 103 im Bereich des Mittelabschnitts 120, 121, 122, 123 mindestens eine Abflachung 130, 131 aufweisen und demnach mehrkantförmig ausgebildet sein.
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Es ist vorgesehen, dass der Messwiderstand 100, 101, 102, 103 einstückig ausgebildet ist und aus einem geeigneten Widerstandsmaterial besteht. Somit bestehen auch die Endabschnitte 140, 160, 141, 161 mit den vorgesehenen Befestigungsmitteln aus diesem Widerstandsmaterial.
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Alternativ hierzu kann der Mittelabschnitt 120, 121, 122, 123 des Messwiderstands 100, 101, 102, 103 aus einem geeigneten Widerstandsmaterial gebildet sein, wobei dessen Endabschnitte 140, 160, 141, 161 aus elektrisch leitendem Material bestehen.
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Der Bereich des Messwiderstands 100, 101, 102, 103 zwischen den Gewinden 18 kann mindestens ein Kontaktierelement zum Ankontaktieren einer Leiterplatte aufweisen. Dabei ist es möglich, dass die Kontaktierelemente als im wesentlichen senkrecht zur Bolzenlängsachse abragende Kontaktfedern 50 ausgebildet sind. Alternativ kann das Kontaktierelement als parallel zur Bolzenlängsachse verlaufender Schlitz 52 ausgebildet sein.
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Die Batteriepolklemmenanordnung 1, 2, 3, 4, 5 umfasst eine Batteriepolklemme 40 und einen in einer dafür vorgesehenen Öffnung der Batteriepolklemme 40 angebrachten Messwiderstand 100, 101, 102, 103. Weiterhin kann die Batteriepolklemmenanordnung 1, 2, 3, 4, 5 eine direkt mit dem Messwiderstand 100, 101, 102, 103 verbundene Leiterplatte 200, 201, 202 aufweisen.
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Die anhand der 14 aus verschiedenen Perspektiven dargestellte fünfte Ausführungsform des Messwiderstands 104 ist einstückig aus einem Widerstandsmaterial gebildet. Sie umfasst einen im Querschnitt runden Mittelabschnitt 124, der zwischen zwei Endabschnitten 144, 164 angeordnet ist, die jeweils ein Gewinde 18 aufweisen. Im Detail zeigt 14a den Messwiderstand 104 in Draufsicht. 14b zeigt den Messwiderstand 104 in Schnittansicht durch eines von zwei auch als Dichtelemente wirkende Gegenflächen 174, 14c aus einer seitlichen, axial orientierten Ansicht und 14d aus einer räumlich gedrehten Perspektive. Außerdem ist in 14a und 14d eine zentrale Achse 400 des Messwiderstands 104 angedeutet.
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Dabei weisen die Endabschnitte 144, 164 als Anschläge ausgebildete Gegenflächen 174 auf, wobei je nach Definition einer Aufteilung der einzelnen Komponenten des Messwiderstands 104 vorgesehen sein kann, dass der Mittelabschnitt 124 durch die Gegenflächen 174 von den Endabschnitten 144, 164 getrennt ist. Falls in weiterer Ausgestaltung vorgesehen sein sollte, zumindest den Mittelabschnitt 124 mit Kunststoff zu umspritzen, so ist dieser zwischen den beiden Gegenflächen 174 einzufügen und/oder aufzutragen. Die Gegenflächen 174 weisen größere Radien als der Mittelabschnitt 124 und die Endabschnitte 144, 164 auf.
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Es ist jedoch auch möglich, dass bspw. der Mittelabschnitt mindestens eine Abflachung aufweist. In diesem Fall ist der Radius, üblicherweise ein minimaler Abstand einer Außenwandung jeweils einer Gegenfläche 174 von der zentralen Achse größer als der Abstand einer Kante der Abflachung von der zentralen Achse 400.
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Außerdem weisen die Gegenflächen 174 hier als Taschen ausgebildete Vertiefungen 300 auf, über die der Messwiderstand 104 mit Kontakten einer Leiterplatte verbunden werden kann. Somit ist es möglich, zwischen einer Leiterplatte und dem Messwiderstand 104 eine sogenannte Pin-Kontaktierung bereitzustellen. Hierzu ist vorgesehen, die Kontakte der Leiterplatte, die auch als Pins bezeichnet werden können, in die Vertiefungen 300 einzupressen und zu verschweißen, bspw. über ein Laserschweißverfahren. Es ist jedoch auch möglich, Kontakte der Leiterplatte, die in den Vertiefungen 300 angeordnet, üblicherweise eingepresst sind, mit den Vertiefungen 300 zu verlöten. Die Vertiefungen 300 sind hier durch Einstiche in die Gegenflächen 174 eingeformt, können jedoch auch über andere materialabtragenden Maßnahmen, bspw. Bohren, in die Gegenflächen 174 eingeformt werden. Da der Messwiderstand 104 einstückig ausgebildet ist, kann dieser für ein Gehäuse, in dem die Leiterplatte angeordnet ist, eine tragende Funktion übernehmen.
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Die in 14e dargestellte sechste Ausführungsform einer Batteriepolklemmenanordnung 6 umfasst die fünfte Ausführungsform des Messwiderstands 104 und eine Batteriepolklemme 40. Zum Verbinden des Messwiderstands 104 mit der Batteriepolklemme 40 ist einer der beiden Endabschnitte 144, 164 durch eine Öffnung der Batteriepolklemme 40 zu schieben. Weiterhin wird eine Mutter 44 auf das Gewinde 18 des Endabschnitts 144, 164 geschraubt und somit die Verbindung zwischen dem Messwiderstand 104 und der Batteriepolklemme 40 bereitgestellt.
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Die in 15 aus verschiedenen Perspektiven dargestellte sechste Ausführungsform des Messwiderstands 105 umfasst ähnlich wie die voranstehend beschriebenen Ausführungsformen einen zylindrisch ausgebildeten Mittelabschnitt 125, der zwischen zwei Endabschnitten 145, 165 angeordnet ist, die jeweils ein Gewinde 18 aufweisen. Dabei ist in Übergangsbereichen zwischen dem Mittelabschnitt 125 und den beiden Endabschnitten 145, 165 jeweils eine Gegenfläche 175 vorgesehen und/oder angeordnet, die einen größeren Radius als der Mittelabschnitt 175 oder einer der beiden Endabschnitte 145, 165 aufweist. Unabhängig von einer Form einer Außenwandung der Gegenfläche 175, des Mittelabschnitts 125 und der Endabschnitte 145, 165 ist ein minimaler Abstand der Außenwandung jeweils einer Gegenfläche 175 von einer zentralen Achse 401 des Messwiderstands 105 größer als ein maximaler Abstand einer Außenwandung des Mittelabschnitts 125 oder der Endabschnitte 145, 165 von der zentralen Achse 401. Der in 15 dargestellte Messwiderstand 105 ist ebenfalls aus einem Widerstandsmaterial, bspw. Manganin, einstückig ausgebildet. Im Detail zeigt 15a den Messwiderstand 105 in Draufsicht. 15b zeigt den Messwiderstand 105 in Schnittansicht durch eines der Dichtelemente 175, 15c aus einer seitlichen, axial orientierten Ansicht und 15d aus einer räumlich gedrehten Perspektive.
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Die Gegenflächen 175, die zur Verbindung des Magnetwiderstands 105 mit einer Batteriepolklemme auch als Anschläge dienen, weisen hier als Bohrungen ausgebildete Vertiefungen 301 auf, in die Kontakte einer Leiterplatte eingepresst werden können. Zum weiteren Verbinden der Kontakte mit dem Messwiderstand 105 können die bereits in den Vertiefungen 301 angeordneten Kontakte eingelötet oder eingeschweißt werden.
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In 16 ist die siebte Ausführungsform des Messwiderstands 106 mit einer zentralen Achse 402 aus verschiedenen Perspektiven schematisch dargestellt. Dabei zeigt 16a den Messwiderstand in Draufsicht, 16b in Schnittansicht durch eine Gegenfläche 176, 16c in seitlicher Ansicht, 16d in einer Schnittansicht quer zu einer Längsachse des Messwiderstands 106 und 16e aus einer seitlichen geneigten Ansicht. In 16f ist die fünfte Ausführungsform der Batteriepolklemmenanordnung 5 gezeigt.
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Auch hier ist vorgesehen, dass ein im Querschnitt runder und somit zylindrisch ausgebildeter Mittelabschnitt 126 zwischen zwei Endabschnitten 146, 166 angeordnet ist, wobei der Messwiderstand 106 in einem Übergangsbereich des Mittelabschnitts 126 zu jeweils einem der beiden Endabschnitte 146, 166 die Gegenflächen 176 aufweist, in die hier als Taschen ausgebildeten Vertiefungen 302 zur Bereitstellung einer Verbindung mit Kontakten einer Leiterplatte eingeformt sind.
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Bei der hier gezeigten siebten Ausführungsform des Messwiderstands 106 ist vorgesehen, dass nur einer der beiden Endabschnitte 146, 166, hier der links dargestellte Endabschnitt 146, ein Gewinde 18 aufweist. Der zweite, in 16 rechts abgebildete Endabschnitt 166 umfasst dagegen eine zylindrische Wandung 60, die eine bspw. als Bohrung ausgebildete Öffnung 61 umschließt, deren Radius mindestens halb so groß wie ein Außenradius der zylindrischen Wandung 60 des Endabschnitts 166 ist.
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Zur Bereitstellung der in 16f schematisch dargestellten siebten Ausführungsform der Batterieklemmenanordnung 7 ist der Endabschnitt 166 und somit die zylindrische Wandung 60, die eine glatte Oberfläche aufweist, in eine Öffnung der Batteriepolklemme 40 einzufügen. Eine Befestigung des Messwiderstands 106 mit der Batteriepolklemme 40 erfolgt durch Verformung der zylindrischen Wandung 60 des Endabschnitts 166. Alternativ ist es möglich, die zylindrische Wandung 60 des Endabschnitts 166 mit der Batteriepolklemme 40 zu vernieten.
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Da der Messwiderstand 106 nur an einem seiner Endabschnitte 146 ein Gewinde aufweist und an dem anderen der beiden Endabschnitte 166 die zylindrische Wandung 60 umfasst, ist es möglich, den Messwiderstand 106 mit der Batteriepolklemme 40 zu verbinden, ohne dass hierfür eine Verschraubung, wie bspw. in 14e gezeigt, vorzusehen ist.
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Die anhand der voranstehenden 14, 15, 16 beschriebenen Vertiefungen 300, 301, 302 sind üblicherweise als Löcher ausgebildet und als Kontaktierelemente zum Verbinden des Messwiderstands 104, 105, 106 mit Kontakten und somit von Anschlüssen einer Leiterplatte vorgesehen.
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17a zeigt in schematischer Darstellung die achte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Messwiderstands 107 in schematischer Darstellung. Dieser Messwiderstand umfasst einen Mittelabschnitt 127, zwei Endabschnitte 147, 146, sowie zwei Gegenflächen 177, wobei jeweils eine Gegenfläche 177 zwischen dem Mittelabschnitt 127 und einem der beiden Endabschnitte 147, 167 angeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass jede Gegenfläche 177 eine hier ringförmige oder nutförmige Vertiefung 303 als Kontaktierelement zum Verbinden des Messwiderstands 107 mit Kontakten 227 einer Leiterplatte aufweist.
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Durch Positionierung der Kontakte 227 entlang des Messwiderstands 107 ist dieser in einen Messbereich 801, entlang dem der Widerstand zwischen den beiden Kontakten 224 gemessen wird, unterteilt. Außerdem ist vorgesehen, dass der Mittelabschnitt 127 sowie die beiden Gegenflächen 177 des Messwiderstands 107 mit einer Ummantelung 601 aus Kunststoff, bspw. einem Thermoplast oder Duroplast, umspritzt sind, wobei diese Ummantelung 601 als Teil eines Gehäuses für den Messwiderstand 107 ausgebildet ist
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Ein Querschnitt des Messwiderstands 107 kann entlang einer zentralen Achse 407 des Messwiderstand 107, bspw. entlang des Messbereichs 801, unterschiedliche Formen 900, 901, 903, 904, 905, 906, 907, 908, 909, 910 aufweisen. Somit ist es möglich, dass der Querschnitt des Messwiderstands 107 an zumindest einer Stelle eine kreisrunde Form 900, eine ovale Form 901, eine dreieckige Form 903 (Dreikant) eine viereckige Form 904, 905, 906 (Vierkant), d. h. eine quadratische Form 904, eine rechteckige Form 905 oder eine trapezförmige Form 906, eine sechseckige Form 907, eine achteckige Form 908, eine kreuzförmige Form 909 oder eine sternförmige Form 910 aufweist. Für den Fall, dass der Querschnitt an zumindest einer Stelle n-eckig und somit vieleckig oder sternförmig mit n Zacken ausgebildet ist, wird an dieser Stelle gegenüber der Ummantelung 601 ein Verdrehschutz bereitgestellt. Durch den Verdrehschutz, der durch einen n-eckigen oder sternförmigen Querschnitt an zumindest einer Stelle des Messwiderstands 107 bereitgestellt wird, wird u. a. gewährleistet, dass die Ummantelung 601 relativ zu dem Messwiderstand 107 sicher positioniert ist.
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Der Messwiderstand 100, 101, 102, 103, 104, 106, 107 für eine Batteriepolklemme 40 ist im wesentlichen bolzenförmig ausgebildet und weist einen Mittelabschnitt 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127 sowie zwei einander gegenüberliegende Endabschnitte 140, 160; 141, 161; 142, 162; 143, 163; 144, 164; 145, 165; 146, 166; 147, 167 auf. Dabei ist der Messwiderstand einstückig ausgebildet, wobei mindestens einer der Endabschnitte 140, 160; 141, 161; 142, 162; 143, 163; 144, 164; 145, 165; 146, 166; 147, 167 ein Gewinde 18 aufweist.
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Der Messwiderstand 100, 101, 102, 103, 104, 106, 107 ist aus einem Widerstandsmaterial, bspw. Manganin, gebildet. Dabei kann der Mittelabschnitt 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127 und/oder eine Gegenfläche 170, 171, 172, 174, 175, 176, 177 entlang des Messwiderstands 100, 101, 102, 103, 104, 106, 107 mindestens einen Abschnitt mit einem runden oder n-eckigen, bspw. regelmäßig n-eckigen, oder sternförmigen Abschnitt aufweisen, mit dem für den Messwiderstand 100, 101, 102, 103, 104, 106, 107 gegenüber der Ummantelung 601, mit dem der Messwiderstand 100, 101, 102, 103, 104, 106, 107 umspritzt ist, ein Verdrehschutz bereitgestellt wird.
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Üblicherweise ist der mindestens eine Querschnitt zur Bereitstellung des Verdrehschutzes in dem Messbereich 801 oder in einer der Gegenflächen 177 angeordnet. Somit weist der Messwiderstand 100, 101, 102, 103, 104, 106, 107 im Querschnitt mindestens eine Geometrie auf, mit der verhindert wird, dass sich die Ummantelung 601 als Teil des Gehäuses und somit auch das Gehäuse gegenüber dem Messwiderstand 100, 101, 102, 103, 104, 106, 107 bei einer Belastung, bspw. unter Druck oder unter Zug, verdrehen kann. Diese Geometrie kann als Rädelung ausgebildet sein. Zur Bereitstellung des Verdrehschutzes ist es auch möglich, an der Oberfläche des Messwiderstands 100, 101, 102, 103, 104, 106, 107 eine Laserstrukturierung einzubringen.
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Ein erster Endabschnitt 146, 147 des Messwiderstands 106, 107 kann in Ausgestaltung, das Gewinde, üblicherweise ein Außengewinde, aufweisen, wohingegen ein zweiter Endabschnitt 166, 167 als zylindrische Wandung ausgebildet ist, wobei der als zylindrische Wandung ausgebildete Endabschnitt 166, 167 eine als Bohrung ausgebildeten Öffnung aufweist, wobei eine derartige Öffnung ein Innengewinde aufweisen kann.
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Weiterhin kann der Messwiderstand 100, 101, 102, 103, 104, 106, 107 mindestens ein Kontaktierelement zum Ankontaktieren einer Leiterplatte 200, 201, 202 aufweisen. Das mindestens eine Kontaktierelement ist an einer Gegenfläche 170, 171, 172, 174, 175, 176, 177 des Messwiderstands 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 angeordnet und als Vertiefung 300, 301, 302 ausgebildet. Üblicherweise ist ein minimaler Abstand einer Außenwandung einer Gegenfläche 170, 171, 172, 174, 175, 176, 177 von der zentralen Achse 400, 401, 402, 407 größer als ein maximaler Abstand einer Außenwandung des Mittelabschnitts 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127 oder der Endabschnitte 140, 160; 141, 161; 142, 162; 143, 163; 144, 164; 145, 165; 146, 166, 147, 167 von der zentralen Achse 400, 401, 402.
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Die erfindungsgemäße Batteriepolklemmenanordnung 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 weist eine Batteriepolklemme 40 und einen in einer dafür vorgesehenen Öffnung der Batteriepolklemme 40 angebrachten Messwiderstand 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 auf.
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Zum Bereitstellen der Batteriepolklemmenanordnung 1, 2, 3, 4, 5 wird ein Endabschnitt 140, 160; 141, 161; 142, 162; 143, 163; 144, 164; 145, 165; 146, 166; 147, 167 des Messwiderstands 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, der ein Gewinde 18 aufweist, durch die Öffnung der Batteriepolklemme 40 geführt, wobei auf dieses Gewinde 18 eine Mutter 44 geschraubt wird, wodurch der Messwiderstand mit der Batteriepolklemme 40 verbunden wird.
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Alternativ oder ergänzend ist es auch möglich, dass ein Endabschnitt 166 des Messwiderstands 106, der als zylindrische Wandung 60 ausgebildet ist, durch die Öffnung der Batteriepolklemme 40 geführt wird, wobei die durch die Öffnung geführte zylindrische Wandung 60 weiterhin verformt und mit der Batteriepolklemme 40 zu verbunden wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004/046855 B3 [0003]
- DE 102004/007851 A1 [0004]
- EP 1644749 B1 [0005]
- EP 1807708 B1 [0006]