DE10328870A1 - Widerstandsanordnung, Herstellungsverfahren und Messschaltung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Widerstandsanordnung (1), insbesondere zur Strommessung in einem KFZ-Bordnetz, mit zwei voneinander getrennten plattenförmigen Anschlusselementen (6, 9) und einem zwischen den beiden Anschlusselementen (6, 9) angeordneten und mit diesen elektrisch und mechanisch verbundenen plattenförmigen ersten Widerstandselement (2). Erfindungsgemäß vorgesehen ist mindestens ein von dem ersten Widerstandselement (2) getrenntes, plattenförmiges weiteres Widerstandselement (3), das zwischen einem der beiden Anschlusselemente (6, 9) des ersten Widerstandselements (2) und einem weiteren Anschlusselement (10) angeordnet und mit diesen Anschlusselementen (6, 10) elektrisch und mechanisch verbunden ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Widerstandsanordnung, insbesondere zur Strommessung in einem Kfz-Bordnetz, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Herstellungsverfahren für eine derartige Widerstandsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 13 sowie eine Messschaltung mit einer derartigen Widerstandsanordnung gemäß Anspruch 18.
- Aus
EP 0 605 800 B1 ,EP 1 030 185 A2 undEP 0 716 427 B1 sind niederohmige Widerstandsanordnungen bekannt, die zur Messung hoher Ströme eingesetzt werden können. Diese bekannten Widerstandsanordnungen bestehen aus zwei voneinander getrennten, wenigstens teilweise plattenförmigen Anschlusselementen zur Stromeinspeisung bzw. Stromabführung und einem zwischen den beiden Anschlusselementen angeordneten und mit diesen elektrisch und mechanisch verbundenen plattenförmigen Widerstandselement, wobei die Verbindung des Widerstandselements mit den angrenzenden Anschlusselementen durch eine Verschweißung erfolgt. Weiterhin weist die bekannte Widerstandsanordnung zwei separate Messanschlüsse auf, um entsprechend der bekannten Vierleitertechnik die über dem Widerstandselement abfallende elektrische Spannung zu messen, woraus nach dem Ohmschen Gesetz der durch das Widerstandselement fließende elektrische Strom berechnet werden kann. - Nachteilig an dieser bekannten Widerstandsanordnung ist jedoch die Tatsache, dass zur Messung mehrerer Ströme eine entsprechend große Anzahl von Widerstandsanordnungen erforderlich ist.
- Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den Aufwand zur Messung mehrerer unterschiedlicher elektrischer Ströme zu verringern.
- Diese Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs beschriebenen bekannten Widerstandsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und – hinsichtlich eines entsprechenden Herstellungsverfahrens – durch die Merkmale des Anspruchs 13 bzw. durch eine Messschaltung gemäß Anspruch 18 gelöst.
- Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, die eingangs beschriebene bekannte Widerstandsanordnung dahingehend zu verbessern, dass mehrere unterschiedlich elektrische Ströme gemessen werden können, indem mehrere voneinander getrennte Widerstandselemente vorgesehen sind, die jeweils einen elektrischen Strom führen können.
- In den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung weist die erfindungsgemäße Widerstandsordnung zwei voneinander getrennte Widerstandselemente auf, so dass gleichzeitig zwei elektrische Ströme gemessen werden können.
- Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass die Widerstandsanordnung mehr als zwei (z.b. vier) voneinander getrennte Widerstandselemente aufweist, um eine entsprechend größere Anzahl elektrischer Ströme messen zu können.
- Die einzelnen Widerstandselemente können auch eine unterschiedliche Breite und/oder Dicke in Bezug auf die Stromflussrichtung aufweisen, um der jeweiligen Strombelastung gerecht zu werden.
- Vorzugsweise sind die einzelnen Widerstandselemente hierbei unabhängig von der Anzahl der Widerstandselemente sternförmig miteinander verbunden und werden durch ein gemeinsames Anschlusselement elektrisch kontaktiert, während die weitere elektrische Kontaktierung der einzelnen Widerstandselemente durch jeweils ein separates Anschlusselement erfolgt.
- Die eigentliche Messung der über den einzelnen Widerstandselementen abfallenden elektrischen Spannung erfolgt vorzugsweise entsprechend der bekannten Vierleitertechnik durch Messanschlüsse, die elektrisch und mechanisch mit den einzelnen Anschlusselementen verbunden sind.
- Vorzugsweise sind die einzelnen Messanschlüsse hierbei jeweils unmittelbar an den Grenzen zu den Widerstandselementen angeordnet, damit die Spannungsmessung nicht durch die innerhalb der Anschlusselemente abfallende elektrische Spannung verfälscht wird.
- Darüber hinaus grenzen die Messanschlüsse innerhalb der Anschlusselemente der erfindungsgemäßen Widerstandsanordnung vorzugsweise unmittelbar an die Seitenkanten der Anschlusselemente an, was ebenfalls messtechnisch vorteilhaft ist.
- In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zusätzlich eine Platine mit einer Messschaltung vorgesehen, wobei die Platine mit ihrer Hauptebene parallel zu den Hauptflächen der plattenförmigen Widerstandselementen angeordnet und mit diesen mechanisch und/oder elektrisch verbunden ist. Die erfindungsgemäße Widerstandsanordnung bildet hierbei also mit der Platine mit der Messschaltung eine bauliche Einheit, wobei der Einfluss von elektromagnetischen Einstreuungen und Thermospannungen durch einen geringen Abstand zwischen der Widerstandsanordnung und der Platine minimiert wird.
- Die mechanische Verbindung der Platine mit der Widerstandsanordnung kann beispielsweise durch die Messanschlüsse erfolgen, indem die Platine mittels eines Lötverfahrens mit der Widerstandsanordnung verbunden wird.
- Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die Platine durch einen Abstandshalter mechanisch mit der Widerstandsanordnung verbunden wird, wobei der Abstandshalter einen Ausgleich mechanisch-thermischer Dehnungen ermöglicht.
- Darüber hinaus ist in dem gemeinsamen Anschlusselement der einzelnen Widerstandselemente vorzugsweise ein Durchbruch angeordnet, um die Stromverteilung in dem gemeinsamen Anschlusselement gezielt zu beeinflussen.
- Bei dem Durchbruch kann es sich beispielsweise um eine rechteckige Aussparung handeln, wobei der Durchbruch vorzugsweise unmittelbar an den Messanschluss in dem gemeinsamen Anschlusselement angrenzt.
- Bei einer gabelförmigen Gestaltung der erfindungsgemäßen Widerstandsanordnung wird der Durchbruch zur Beeinflussung der Stromverteilung vorzugsweise mittig zwischen den beiden Widerstandselementen angeordnet.
- Die mechanische Verbindung zwischen den Anschlusselementen und den Widerstandselementen erfolgt vorzugsweise durch eine Verschweißung, jedoch ist die Erfindung hinsichtlich der Verbindung zwischen den Anschlusselementen und den Widerstandselementen auch mit anderen stoffschlüssigen Fügeverfahren realisierbar, wie beispielsweise durch hartlöten.
- Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Anschlusselemente zur Stromeinspeisung bzw. Stromabführung vorzugsweise aus Kupfer oder einer ähnlich leitfähigen Kupferverbindung bestehen, während die niederohmigen Widerstandselemente vorzugsweise aus einer CuMnNi-Verbindung (z.B. Manganin®) bestehen.
- Zur niederohmigen Strommessung eignen sich vorzugsweise Widerstände, die im Bereich zwischen 1μΩ und 1mΩ liegen. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Widerstandswertes der Widerstandselemente nicht auf den vorstehend genannten Wertebereich beschränkt.
- Darüber hinaus umfasst die Erfindung auch ein vorteilhaftes Herstellungsverfahren für eine erfindungsgemäße Widerstandsanordnung, das im Folgenden kurz beschrieben wird.
- Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren sieht zunächst in bekannter Weise vor, dass ein langgestrecktes Band aus einem Widerstandsmaterial jeweils an seinen Längskanten mit jeweils einem langgestreckten Band aus einem elektrisch leitfähigen Material mechanisch und elektrisch verbunden wird, wobei die Verbindung beispielsweise durch eine Elektronenstrahlverschweißung erfolgen kann.
- Anschließend werden die miteinander verbundenen Bänder dann entlang mehrerer quer verlaufender Bänder in mehrere Widerstandsanordnungen getrennt.
- Von besonderer Bedeutung ist hierbei, dass in den einzelnen Widerstandsanordnungen jeweils zwischen zwei benachbarten Trennlinien quer verlaufende Aussparungen erzeugt werden, wobei sich die Aussparungen von einer Längskante der Widerstandsanordnung ausgehend nach innen mindestens bis zu dem Band aus dem Widerstandsmaterial erstrecken, um jeweils zwei voneinander getrennte Anschlusselemente zu bilden.
- Die Erzeugung der Aussparungen zur Ausgestaltung der voneinander getrennten Elemente kann wahlweise vor der Trennung der einzelnen Widerstandsanordnungen oder nach deren Trennung erfolgen.
- In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erstrecken sich diese quer verlaufenden Aussparungen nach innen sogar bis zu dem gegenüberliegenden Band aus dem elektrisch leitfähigen Material, um jeweils zwei voneinander getrennte Widerstandselemente zu bilden. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die beiden Widerstandselemente einer Widerstandsanordnung also vollständig räumlich voneinander getrennt und lediglich durch das gemeinsame Anschlusselement elektrisch miteinander verbunden.
- Die Trennlinien für die Trennung der einzelnen Widerstandsanordnungen und die Aussparungen für die Trennung der einzelnen Anschlusselemente bzw. Widerstandselemente in den einzelnen Widerstandsanordnungen werden vorzugsweise ausgestanzt, jedoch ist es grundsätzlich auch möglich, hierzu andere Fertigungsverfahren einzusetzen.
- Schließlich umfasst die Erfindung auch eine Messschaltung mit mindestens einer erfindungsgemäßen Widerstandsanordnung, wobei sich diese Messschaltung insbesondere zur Strommessung in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz eignet.
- Die erfindungsgemäße Widerstandsanordnung kann hierbei wahlweise masseseitig ("low side") oder spannungsseitig ("high side") geschaltet sein, jedoch ist es auch möglich, sowohl masseseitig als auch spannungsseitig jeweils eine Widerstandsanordnung vorzusehen.
- Bei einem Einsatz der erfindungsgemäßen Widerstandsanordnung zur Strommessung in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz kann ein Widerstandselement beispielsweise in einem Batteriestromkreis angeordnet sein, während ein anderes Widerstandselement beispielsweise in einem Generatorstromkreis angeordnet sein kann. Auf diese Weise kann sowohl der Batteriestrom als auch der Generatorstrom direkt gemessen werden, während der Fahrzeugstrom aus den beiden Messwerten abgeleitet werden kann.
- Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass ein Widerstandselement in dem Batteriestromkreis des Kraftfahrzeug-Bordnetzes angeordnet ist, während das andere Widerstandselement den Fahrzeugstrom misst und mit den einzelnen Verbrauchern verbunden ist. In diesem Fall ermöglicht die erfindungsgemäße Widerstandsanordnung eine direkte Messung des Batteriestroms und des Fahrzeugstroms, während der Generatorstrom aus diesen beiden Messwerten abgeleitet werden kann.
- In jedem Fall ermöglicht die Erfindung auf einfache Weise eine zuverlässige Messwerterfassung für kombiniertes elektronisches Batterie- und Powermanagement, das zur Sicherstellung der Stromversorgung in Bordnetzen insbesondere von Kraftfahrzeugen mit ständig zunehmender Zahl elektrischer Verbraucher immer wichtiger wird.
- Statt in der beschriebenen Weise aus elektronenstrahlgeschweißtem Verbundmaterial kann die Widerstandsanordnung auch auf andere Weise hergestellt werden. Beispielsweise ist es denkbar, zwei aus der Widerstandslegierung bzw. aus Kupfer bestehende Bänder in bekannter Weise durch Walzplattierung zu verbinden und die Widerstandselemente durch partielles Ent fernen, insbesondere Abfräsen, der Kupferschicht zu erzeugen. Die Formgebung und das Vereinzeln der gewünschten Widerstandsanordnungen können auch hier zum Beispiel durch Stanzen erfolgen.
- Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Widerstandsanordnung, -
2 eine Aufsicht auf ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Widerstandsanordnung, -
3 eine Seitenansicht der Widerstandsanordnung aus1 mit einer Platine mit einer Messschaltung, -
4 eine Aufsicht auf mehrere erfindungsgemäße Anordnungen im vorfabrizierten Zustand während der Fertigung, -
5 eine erfindungsgemäße Messschaltung mit zwei erfindungsgemäßen Widerstandsanordnungen, -
6 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messschaltung, -
7a bis7d vereinfachte Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Messschaltungen sowie -
8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Widerstandsanordnung mit vier Widerstandselementen. - Die Aufsichtsdarstellung in
1 zeigt eine erfindungsgemäße Widerstandsanordnung1 , die beispielsweise in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz zur Messung des Generatorstroms und des Batteriestroms eingesetzt werden kann, wie später noch detailliert beschrieben wird. - Hierzu weist die Widerstandsanordnung
1 zwei räumlich voneinander getrennte Widerstandselemente2 ,3 auf, die jeweils aus einer Kupferlegierung (z.B. Manganin®) bestehen und einen Widerstand von z.B. 100 μΩ aufweisen. - Die beiden Widerstandselemente
2 ,3 sind durch jeweils eine Schweißnaht4 ,5 mit einem gemeinsamen Anschlusselement6 verbunden, das aus Kupfer besteht und zur Stromeinspeisung oder zur Stromabfuhr dient. - Weiterhin sind die beiden Widerstandselemente
2 ,3 über jeweils eine weitere Schweißnaht7 ,8 mit jeweils einem separaten Anschlusselement9 bzw.10 verbunden, wobei die beiden Anschlusselemente9 ,10 eine separate Stromeinspeisung bzw. Stromabfuhr ermöglichen. - Zur Kontaktierung der Anschlusselemente
6 ,9 ,10 weisen diese jeweils eine Stromanschluss-Bohrung11 ,12 bzw.13 auf. - Die eigentliche Strommessung erfolgt hierbei entsprechend der an sich bekannten Vierleitertechnik durch Messanschlüsse
14 ,15 ,16 , die jeweils mit einem der Anschlusselemente6 ,9 bzw.10 verbunden sind. Durch eine Messung der elektrischen Span nung zwischen den beiden Messanschlüssen14 und16 kann beispielsweise der durch das Widerstandselement2 fließende elektrische Strom ermittelt werden, während die elektrische Spannung zwischen den Messanschlüssen15 und16 den elektrischen Strom durch das Widerstandselement3 wiedergibt. - Die Messanschlüsse
14 ,15 ,16 sind hierbei jeweils unmittelbar an die Widerstandselemente2 ,3 angrenzend angeordnet, um Messfehler durch die innerhalb der Anschlusselemente6 ,9 ,10 abfallende elektrische Spannung zu verhindern. - Darüber hinaus sind die Messanschlüsse
14 ,15 ,16 darstellungsgemäß unmittelbar an den Seitenkanten der Anschlusselemente6 ,9 ,10 angeordnet, was messtechnisch ebenfalls vorteilhaft ist. - Ferner weist die Widerstandsanordnung
1 in dem Anschlusselement6 einen Durchbruch17 auf, der unmittelbar an den Messanschluss16 angrenzt und die Stromverteilung in dem Anschlusselement6 gezielt beeinflusst. - Das in
2 dargestellte alternative Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Widerstandsanordnung1' stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Widerstandsanordnung1 überein, so dass im Folgenden zur Vermeidung von Wiederholungen weitgehend auf die vorstehende Beschreibung zu1 verwiesen wird und für entsprechende Teile dieselben Bezugszeichen verwendet werden, die lediglich zur Unterscheidung durch einen Apostroph gekennzeichnet sind. - Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass das gemeinsame Anschlusselement
6' zwei getrennte Kontaktzungen18' ,19' zur Stromabführung aufweist. - Aus der Seitenansicht in
3 ist weiterhin ersichtlich, dass die in1 gezeigte Widerstandsanordnung1 mit einer Platine20 verbunden ist, wobei die Platine20 eine Messschaltung in SMD-Bauweise trägt. Zur Vereinfachung sind hierbei lediglich beispielhaft zwei SMD-Bauelemente21 ,22 der Messschaltung dargestellt. - Die mechanische und elektrische Verbindung der Platine
20 mit der Widerstandsanordnung1 erfolgt hierbei durch die Messanschlüsse14 ,15 und16 , wobei der geringe Abstand zwischen der Platine20 und der Widerstandsanordnung1 dafür sorgt, dass der Einfluss von elektromagnetischen Einstreuungen und Thermospannungen gering bleibt. -
4 zeigt schließlich eine Aufsicht auf mehrere Widerstandsanordnungen23–26 der in1 gezeigten Art im vorfabrizierten Zustand. - Bei der Herstellung der Widerstandsanordnungen
23–26 werden zunächst drei langgestreckte Bänder27 ,28 ,29 entlang ihrer Längskanten durch Schweißnähte30 ,31 miteinander verbunden, wobei die beiden außen liegenden Bänder27 ,29 aus Kupfer bestehen, während das mittlere Band28 aus der erwähnten Kupferlegierung besteht und später die Widerstandselemente2 ,3 der einzelnen Widerstandsanordnungen23–26 bildet. - Nach dem Zusammenschweißen der Bänder
27–29 werden in den noch zusammenhängenden Widerstandsanordnungen23–26 quer verlaufende Aussparungen32–35 ausgestanzt, die sich von der Seitenkante des Bandes27 ausgehend nach innen bis zu der Schweißnaht31 erstrecken, so dass die Aussparungen32–35 in den Widerstandsanordnungen23–26 die Anschlusselemente9 und10 sowie die Widerstandsanordnungen2 und3 voneinander trennen. - Darüber hinaus werden in den einzelnen Widerstandsanordnungen
23–26 Aussparungen11.1–11.4 ,12.1–12.4 und13.1–13.4 ausgestanzt, die zum Anschluss separater Leitungen dienen. - Ferner werden noch Durchbrüche
17.1–17.4 in den einzelnen Widerstandsanordnungen23–26 ausgestanzt, wobei die Durchbrüche17.1–17.4 der Beeinflussung der Stromverteilung in den Widerstandsanordnungen dienen. - Schließlich werden die einzelnen Widerstandsanordnungen dann entlang vorgegebener Trennlinien
36 getrennt, um anschließend die in3 gezeigte Platine20 mit der Messschaltung montieren zu können. -
5 zeigt schließlich eine Messschaltung, die mittels zweier erfindungsgemäßer Widerstandsanordnungen37 ,38 zur Strommessung in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz verwendet wird. - Die Widerstandsanordnung
37 ist hierbei masseseitig ("low side") angeordnet, wobei ein Widerstandselement der Widerstandsanordnung37 in dem Stromkreis einer Batterie39 angeordnet ist, während das andere Widerstandselement der Widerstandsanordnung37 in dem Stromkreis eines Generators40 angeordnet ist. Die Widerstandsanordnung37 ermöglicht also eine Messung sowohl eines Batteriestroms iB als auch eines Generatorstroms iG, wobei sich ein Fahrzeugstrom iC als negative Summe der beiden Teilströme iB und iG ergibt. - Die andere Widerstandsanordnung
38 ermöglicht ebenfalls eine Messung der Teilströme iB und iG, da ein Element der Widerstandsordnung38 in dem Stromkreis der Batterie39 angeordnet ist, während das andere Widerstandselement der Widerstandsanordnung38 in dem Stromkreis des Generators40 angeordnet ist. - Die an den beiden Widerstandsanordnungen
37 ,88 abgegriffenen Ströme werden (hier nur vereinfacht dargestellt) einer Überwachungseinheit41 (EPM – Electronic Power Management), zugeführt, die in Abhängigkeit von den Messwerten eine Sicherungsbox42 , mehrere Verbraucher43 ,44 sowie eine elektronische Steuereinheit45 (ECU – Electronic Control Unit) eines Kraftfahrzeugs ansteuert. - Ferner ist noch ein Anlasser
46 dargestellt, der mit dem Summationspunkt der Widerstandsanordnung38 verbunden ist. - Die erfindungsgemäßen Widerstandsanordnungen
37 ,38 ermöglichen hierbei vorteilhaft die Messung des Batteriestroms iB und des Generatorstroms iG, wobei daraus der Fahrzeugstrom iC ableitbar ist. - Das Schaltbild in
6 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messschaltung, bei dem zur Strommessung ebenfalls eine erfindungsgemäße Widerstandsanordnung47 mit zwei Widerstandselementen48 ,49 eingesetzt wird. - Das Widerstandselement
49 ist hierbei in einem Schaltungszweig mit einem Generator50 angeordnet und ermöglicht deshalb eine Messung eines Generatorstroms iG. - Das andere Widerstandselement
48 ist dagegen in einem Schaltungszweig gemeinsam mit einer Batterie51 angeordnet und ermöglicht somit die Messung eines Batteriestroms iB. - Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Widerstandsanordnung
47 in Bezug auf den Generator50 und die Batterie51 spannungsseitig ("high side") angeordnet. - An dem gemeinsamen Anschlusselement der erfindungsgemäßen Widerstandsanordnung
47 sind ein Anlasser52 sowie mehrere elektrische Verbraucher angeschlossen, wobei die Verbraucher zur Vereinfachung nicht dargestellt sind. - Die eigentliche Strommessung erfolgt hierbei durch eine integrierte Schaltung
53 (ASIC – Application Specific Integrated Circuit), die beispielsweise inDE 102 37 126.1 detailliert beschrieben ist. Der Inhalt dieser Druckschrift ist deshalb der vorliegenden Beschreibung hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise der integrierten Schaltung53 in vollem Umfang zuzurechnen, so dass auf eine detaillierte Beschreibung der integrierten Schaltung53 verzichtet werden kann. - Es ist jedoch zu erwähnen, dass die integrierte Schaltung
53 einen Messeingang VBAT aufweist, an den ein Spannungsteiler angeschlossen ist, der aus zwei Widerständen54 ,55 besteht, wobei der Widerstand54 mit Masse verbunden ist, während der Widerstand55 spannungsseitig mit der Bordnetzspannung verbunden ist. - Weiterhin weist die integrierte Schaltung
53 einen spannungsseitigen Spannungsabgriff RSHL auf, der an das gemeinsame Anschlusselement der Widerstandsanordnung47 angeschlossen ist. - Die beiden anderen Anschlusselemente der Widerstandsanordnung
47 sind dagegen getrennt mit jeweils einem weiteren Messeingang ETS bzw. RSHH der integrierten Schaltung53 verbunden. - Schließlich zeigen die
7a bis7d einfache Ausführungsbeispiele alternativer Abwandlungen erfindungsgemäßer Messschaltungen, wobei im folgenden zunächst die Messschaltung in7a beschrieben wird. - Hierbei wird ebenfalls eine erfindungsgemäße Widerstandsanordnung
56 mit zwei Widerstandselementen57 ,58 eingesetzt, wobei das Widerstandselement57 gemeinsam mit einer Batterie59 in einem Schaltungszweig angeordnet ist. - Das Widerstandselement
58 der Widerstandsanordndung56 ist dagegen in einem anderen Schaltungszweig angeordnet, über den sämtliche Verbraucher des Kfz-Bordnetzes mit Strom versorgt werden. - An das gemeinsame Anschlusselement der Widerstandsanordnung
56 sind hierbei ein Anlasser60 und ein Generator61 angeschlossen. - In diesem Ausführungsbeispiel ist die Widerstandsanordnung
56 also ebenfalls spannungsseitig angeordnet. - Das in
7b dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messschaltung weist ebenfalls eine erfindungsgemäße Widerstandsanordnung62 mit zwei Widerstandselementen63 ,64 auf, wobei das Widerstandselement64 wiederum gemeinsam mit einer Batterie65 in einem Schaltungszweig angeordnet ist. - Das andere Widerstandselement
63 ist dagegen in einem Schaltungszweig gemeinsam mit einem Generator66 angeordnet. - In diesem Ausführungsbeispiel können also der Batteriestrom und der Generatorstrom direkt gemessen werden, während der Fahrzeugstrom aus diesen beiden Messwerten abgeleitet wird.
- An dem gemeinsamen Anschluss der erfindungsgemäßen Widerstandsanordnung
62 ist hierbei ein Anlasser67 und ein Abgriff zur Speisung des Kfz-Bordnetzes angeschlossen. - Die Ausführungsbeispiele in den
7c und7d sind ähnlich zu den Ausführungsbeispielen in den7a und7b , so dass im folgenden zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Beschreibung verwiesen wird und für übereinstimmende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden, die lediglich zur Unterscheidung durch ein Apostroph gekennzeichnet sind. - Eine Besonderheit des Ausführungsbeispiels gemäß
7c besteht darin, dass an das gemeinsame Anschlusselement der Widerstandsanordnung56' ein Schaltungszweig angeschlossen ist, in dem sich die Batterie59' befindet. - Eine der beiden getrennten Anschlusselementen der Widerstandsanordnung
56' ist dagegen mit einem Schaltungszweig verbunden, in dem eine Parallelschaltung aus dem Anlasser60' und dem Generator61' angeordnet ist. - Das andere Anschlusselement der beiden getrennten Anschlusselemente der Widerstandsanordnung
56' ist dagegen mit einem Schaltungszweig verbunden, in dem der Fahrzeugstrom fliesst. - Bei dem Ausführungsbeispiels gemäß
7d ist an das gemeinsame Anschlusselement der Widerstandsanordnung62' ebenfalls ein Schaltungszweig angeschlossen ist, in dem sich die Batterie65' befindet. - Die beiden getrennten Anschlusselemente der Widerstandsanordnung
62' sind dagegen mit zwei Schaltungszweigen verbunden, in denen der Anlasser67' bzw. der Generator66' angeordnet ist. - Schließlich zeigt
8 ein Ausführungsbeispiel einer Widerstandsanordnung68 , das weitgehend mit dem in1 dargestellten Ausführungsbeispiel übereinstimmt, so dass im folgenden zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird. - Eine Besonderheit der Widerstandsanordnung
68 besteht darin, dass insgesamt vier Anschlusselemente69.1–69.4 und entsprechend auch vier Widerstandselemente70.1–70.4 vorgesehen sind. - In jedem der vier Anschlusselemente
69.1–69.4 ist hierbei wiederum jeweils eine Stromanschluss-Bohrung71.1–71.4 angeordnet. - Schließlich ist auch an jedem der Anschlusselemente
69.1–69.4 jeweils ein Messanschluss72.1–72.4 angebracht. - Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.
Claims (28)
- Widerstandsanordnung (
1 ,1' ,37 ,38 ), insbesondere zur Messung von Batteriestrom und Generatorstrom in einem KFZ-Bordnetz, mit zwei voneinander getrennten plattenförmigen Anschlusselementen (6 ,6' ,9 ,9' ) und einem zwischen den beiden Anschlusselementen (6 ,6' ,9 ,9' ) angeordneten und mit diesen elektrisch und mechanisch verbundenen plattenförmigen ersten Widerstandselement (2 ,2' ), gekennzeichnet durch mindestens ein von dem ersten Widerstandselement (2 ,2' ) getrenntes, plattenförmiges weiteres Widerstandselement (3 ,3' ), das zwischen einem der beiden Anschlusselemente (6 ,6' ,9 ,9' ) des ersten Widerstandselements (2 ,2' ) und einem weiteren Anschlusselement (10 ,10' ) angeordnet und mit diesen Anschlusselementen (6 ,6' ,10 ,10' ) elektrisch und mechanisch verbunden ist. - Widerstandsanordnung (
1 ,1' ,37 ,38 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der über den Widerstandselementen (2 ,2' ,3 ,3' ) abfallenden elektrischen Spannung Messanschlüsse (14–16 ,14'–16' ) vorgesehen sind, die elektrisch und mechanisch mit den einzelnen Anschlusselementen (6 ,6' ,9 ,9' ,10 ,10' ) verbunden sind. - Widerstandsanordnung (
1 ,1' ,37 ,38 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanschlüsse (14–16 ,14'–16' ) jeweils unmittelbar an die Widerstandselemente (2 ,2' ,3 ,3' ) und/oder an Seitenkanten der Anschlusselemente (6 ,6' ,9 ,9' ,10 ,10' ) angrenzend angeordnet sind. - Widerstandsanordnung (
1 ,1' ,37 ,38 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Platine (20 ) mit einer Messschaltung, wobei die Platine (20 ) parallel zu den plattenförmigen Widerstandselementen (2 ,2' ,3 ,3' ) angeordnet und mit diesen elektrisch verbunden ist. - Widerstandsanordnung (
1 ,1' ,37 ,38 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (20 ) mit der Messschaltung durch die Messanschlüsse (14–16 ,14'–16' ) mechanisch mit den Anschlusselementen (6 ,6' ,9 ,9' ,10 ,10' ) verbunden ist. - Widerstandsanordnung (
1 ,1' ,37 ,38 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (20 ) mit der Messschaltung durch einen Abstandshalter mechanisch mit den Anschlusselementen (6 ,6' ,9 ,9' ,10 ,10' ) und/oder den Widerstandselementen (2 ,2' ,3 ,3' ) verbunden ist. - Widerstandsanordnung (
1 ,1' ,37 ,38 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem gemeinsamen Anschlusselement (6 ,6' ) der Widerstandselemente (2 ,2' ,3 ,3' ) ein Durchbruch (17 ,17' ,17.1–17.4 ) zur Beeinflussung des Stromverteilung angeordnet ist. - Widerstandsanordnung (
1 ,1' ,37 ,38 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (17 ,17' ,17.1–17.4 ) mittig zwischen den beiden Widerstandselementen (2 ,2' ,3 ,3' ) angeordnet ist. - Widerstandsanordnung (
1 ,1' ,37 ,38 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusselemente (6 ,6' ,9 ,9' ,10 ,10' ) mit den Widerstandselementen (2 ,2' ,3 ,3' ) verschweißt sind. - Widerstandsanordnung (
1 ,1' ,37 ,38 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusselemente (6 ,6' ,9 ,9' ,10 ,10' ) aus Kupfer oder einer Kupferverbindung besteht. - Widerstandsanordnung (
1 ,1' ,37 ,38 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandselemente (2 ,2' ,3 ,3' ) aus Manganin® bestehen. - Widerstandsanordnung (
1 ,1' ,37 ,38 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Anschlusselement (6' ) der beiden Widerstandselemente (2' ,3' ) zur Stromabführung zwei Anschlusskontakte (18' ,19' ) aufweist. - Herstellungsverfahren für Widerstandsanordnungen (
1 ,1' ,37 ,38 ) mit den folgenden Schritten: – Mechanische und elektrische Verbindung eines langgestreckten Bandes (28 ) aus einem Widerstandsmaterial jeweils an dessen Längskanten mit jeweils einem langgestreckten Band (27 ,29 ) aus einem elektrisch leitfähigen Material, – Trennung der miteinander verbundenen Bänder (27–29 ) in mehrere Widerstandsanordnungen (1 ,1' ,37 ,38 ) entlang mehrerer quer verlaufender Trennlinien (36 ), dadurch gekennzeichnet, dass in den einzelnen Widerstandsanordnungen (1 ,1' ,37 ,38 ) jeweils zwischen zwei benachbarten Trennlinien (36 ) quer verlaufende Aussparungen (32–35 ) erzeugt werden, wobei sich die Aussparungen (32–35 ) von einer Längskante der Widerstandsanordnungen (1 ,1' ,37 ,38 ) ausgehend nach innen mindestens bis zu dem Band (28 ) aus dem Widerstandsmaterial erstrecken, um jeweils zwei voneinander getrennte Anschlusselemente (9 ,10 ,9' ,10' ) zu bilden. - Herstellungsverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich die quer verlaufenden Aussparungen (
32–35 ) nach innen mindestens bis zu dem gegenüber liegenden Band (29 ) aus dem elektrisch leitfähigen Material erstrecken, um jeweils zwei voneinander getrennte Widerstandselemente (2 ,3 ,2' ,3' ) zu bilden. - Herstellungsverfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (
32–35 ) und/oder die Trennlinien (36 ) gestanzt werden. - Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder (
27–29 ) miteinander verschweißt werden. - Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Widerstandsanordnung (
1 ,1' ,37 ,38 ) jeweils mit einer integrierten Messschaltung elektrisch und/oder mechanisch verbunden werden. - Messschaltung, insbesondere zur Messung von Batteriestrom und Generatorstrom in einem KFZ-Bordnetz, mit einem ersten Widerstandselement (
48 ,57 ,64 ), das in einem ersten Schaltungszweig angeordnet ist, einem ersten Spannungsabgriff zur Messung der über dem ersten Widerstandselement (48 ,57 ,64 ) abfallenden elektrischen Spannung, einem zweiten Widerstandselement (49 ,58 ,63 ), das in einem zweiten Schaltungszweig angeordnet ist, sowie mit einem zweiten Spannungsabgriff zur Messung der über dem zweiten Widerstandselement (49 ,58 ,63 ) abfallenden elektrischen Spannung, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Widerstandselemente (48 ,49 ,57 ,58 ,63 ,64 ) gemeinsam in einer Widerstandsanordnung (47 ,56 ,62 ) angeordnet und mechanisch miteinander verbunden sind. - Messschaltung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Widerstandselemente (
48 ,49 ,57 ,58 ,63 ,64 ) ein gemeinsames Anschlusselement zur Stromeinspeisung und/oder zur Stromabfuhr aufweisen. - Messschaltung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass an das gemeinsame Anschlusselement ein dritter Schaltungszweig mit einem Anlasser (
52 ,60 ,67 ) angeschlossen ist. - Messschaltung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schaltungszweig eine Batterie (
51 ,59 ,65 ) und in dem zweiten Schaltungszweig mindestens ein Verbraucher angeordnet ist. - Messschaltung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schaltungszweig eine Batterie (
51 ,59 ,65 ) und in dem zweiten Schaltungszweig eine Generator (50 ,66 ) angeordnet ist. - Messschaltung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass an das gemeinsame Anschlusselement ein dritter Schaltungszweig mit einer Batterie (
59' ,65' ) angeschlossen ist. - Messschaltung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schaltungszweig ein Anlasser (
67' ) und in dem zweiten Schaltungszweig ein Generator (66' ) angeordnet ist. - Messschaltung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schaltungszweig eine Parallelschaltung aus einem Anlasser (
60' ) und einem Generator (61' ) angeordnet ist, während in dem zweiten Schaltungszweig mindestens ein Verbraucher angeordnet ist. - Messschaltung nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsanordnung (
1 ,1' ,37 ,38 ) masseseitig geschaltet ist. - Messschaltung nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsanordnung (
1 ,1' ,37 ,38 ,47 ,56 ,62 ) spannungsseitig geschaltet ist. - Messschaltung nach einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsanordnung (
1 ,1' ,37 ,38 ,47 ,56 ,62 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist.
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