本發(fā)明涉及一種用于將電流從第一電氣裝置引導(dǎo)到第二電氣裝置的電氣母線，該母線具有由導(dǎo)電材料形成的基體，基體包括用于連接到第一電氣裝置的第一連接端和用于連接到第二電氣裝置的第二連接端。本發(fā)明此外還涉及一種具有至少兩個(gè)電池單體的電池，其中電池單體中的每一個(gè)都具有兩個(gè)電極，這兩個(gè)電極電化學(xué)地相互作用，其中電極中的每一個(gè)都具有連接觸點(diǎn)，其中電池單體中的一個(gè)的至少一個(gè)連接觸點(diǎn)與另一電池單體的連接觸點(diǎn)借助于電氣母線導(dǎo)電連接，其中電氣母線具有由導(dǎo)電材料形成的基體。最后本發(fā)明也涉及一種機(jī)動(dòng)車，該機(jī)動(dòng)車包括具有電池的電氣設(shè)備和連接到電氣設(shè)備的電氣驅(qū)動(dòng)裝置，其中電池和驅(qū)動(dòng)裝置分別具有至少兩個(gè)電氣連接觸點(diǎn)，其中電池的連接觸點(diǎn)之一與驅(qū)動(dòng)裝置的連接觸點(diǎn)之一借助于電氣母線相互導(dǎo)電連接，其中電氣母線具有由導(dǎo)電材料形成的基體。

背景技術(shù)：

這種類型的母線按實(shí)質(zhì)說是已知的，從而為此不需要專門說明。母線，經(jīng)常也稱為匯流排，是電能供應(yīng)裝置中的結(jié)構(gòu)元件并且用于將電能基于通過電流由第一電氣裝置引導(dǎo)到第二電氣裝置或者反之。電氣裝置例如可以是電氣負(fù)載，其中輸入的電能用于執(zhí)行常規(guī)功能，也可以是能源，如例如基于電機(jī)的發(fā)電機(jī)、光電轉(zhuǎn)換器如例如太陽能電池單體或諸如此類、燃料電池和/或諸如此類。母線除了高導(dǎo)電能力之外還具有適合的機(jī)械堅(jiān)固性，從而(如例如可以在過流時(shí)出現(xiàn)的)機(jī)械力的影響可以由母線引導(dǎo)，而基本上不會(huì)影響其常規(guī)功能。母線此外經(jīng)常可受到高熱負(fù)荷，從而母線也在熱暴露的區(qū)域中基本可靠地執(zhí)行其常規(guī)功能。母線通常具有由導(dǎo)電材料形成的基體，其提供用于電氣裝置如第一、第二電氣裝置的連接端。作為材料經(jīng)常應(yīng)用金屬，如鋁、銅、它們的合金(如果可能還具有另外的金屬)、和/或諸如此類。母線此外是電子技術(shù)中安全相關(guān)的構(gòu)件，因此尤其也由如下標(biāo)準(zhǔn)來檢測(cè)，如例如通過din43671、din43673、din43771等來檢測(cè)。母線然而不僅用于靜止的能量分配裝置中，而且此外也用于車輛的電氣設(shè)備以及另外的電氣裝置中，其中電能特別是更大規(guī)模地被分配。

因此例如也通常在電池中應(yīng)用母線，該電池包括至少兩個(gè)電池單體。電池單體是具有兩個(gè)電化學(xué)地相互作用的電極的裝置。該相互作用可以在電解質(zhì)的補(bǔ)充的中間作用下實(shí)現(xiàn)。電池單體，也稱為電化學(xué)電池/電單元(galvanischezelle)，優(yōu)選在其功能方面是可逆的，如其例如用于蓄電池等形式的電池中。基于電極的電化學(xué)相互作用在電極上出現(xiàn)對(duì)于各個(gè)電池單體化學(xué)特定的直流電壓，其提供在相應(yīng)電池單體的與電極相連接的連接觸點(diǎn)上。該直流電壓通常比較小。電子技術(shù)中的多種應(yīng)用需要顯著超過可由單個(gè)電池單體提供的直流電壓的直流電壓?；谶@個(gè)原因，經(jīng)常將多個(gè)電池單體組合為一個(gè)電池并且根據(jù)電氣要求在電池內(nèi)電氣連接，例如以串聯(lián)電路、并聯(lián)電路、串聯(lián)電路與并聯(lián)電路的組合或諸如此類的形式。

在電池內(nèi)各個(gè)電池單體因此借助于母線以期望的電路方式相互導(dǎo)電連接，以便可以在電池的接線極上提供期望的直流電壓。這樣的電池例如用作機(jī)動(dòng)車領(lǐng)域中的鉛酸蓄電池、飛機(jī)領(lǐng)域中的鎳鎘電池以及在非中斷供電時(shí)用作家用小電器領(lǐng)域中的鋰離子電池和/或諸如此類，但最近也用于電驅(qū)動(dòng)的機(jī)動(dòng)車中。

這樣類型的機(jī)動(dòng)車同樣是足夠已知的。優(yōu)選地，機(jī)動(dòng)車包括具有電池的電氣設(shè)備以及連接到電氣設(shè)備上的驅(qū)動(dòng)裝置。這樣的機(jī)動(dòng)車?yán)缡请妱?dòng)車輛、混合動(dòng)力車輛(其中驅(qū)動(dòng)不僅借助于電氣驅(qū)動(dòng)裝置而且借助于內(nèi)燃機(jī)來實(shí)現(xiàn))、或者諸如此類。在這些車輛中，電池和驅(qū)動(dòng)裝置分別具有至少兩個(gè)電氣連接觸點(diǎn)。出于電氣耦合的目的，電池的連接觸點(diǎn)中的至少一個(gè)與驅(qū)動(dòng)裝置的連接觸點(diǎn)中的一個(gè)借助于電氣母線相互導(dǎo)電連接。在此電氣母線也通過導(dǎo)電的基體形成。

即使現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)證實(shí)為有利的，然而特別是在機(jī)動(dòng)車中的應(yīng)用中仍出現(xiàn)問題。因此通常借助于電流轉(zhuǎn)換單元來檢測(cè)給母線施加的電流。電流轉(zhuǎn)換單元是如下電氣構(gòu)件，其借助于磁可穿透的環(huán)形芯來檢測(cè)由流經(jīng)母線的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)并提供相應(yīng)的測(cè)量信號(hào)。這樣的電流轉(zhuǎn)換單元通常具有比較高的重量以及大的結(jié)構(gòu)形狀。正是在電動(dòng)交通領(lǐng)域中這是不利的和不希望的。大的結(jié)構(gòu)形式和大的重量此外正是在電動(dòng)交通領(lǐng)域中導(dǎo)致關(guān)于由于振動(dòng)和沖擊而造成的應(yīng)力方面的問題，如其通常在機(jī)動(dòng)車的常規(guī)運(yùn)行中所出現(xiàn)的那樣。

備選地已知的是，借助于分路來檢測(cè)通過母線的電流。出于該目的母線分為兩個(gè)基體，它們借助于分路相互導(dǎo)電連接。雖然通過這種方式可以避免前述昂貴的電流轉(zhuǎn)換單元及由此引起的問題，然而該設(shè)計(jì)方案在如下方面是證實(shí)為不利的，即必須影響到母線中，這不僅導(dǎo)致高成本，而且此外也由于母線的高電流要求而在常規(guī)運(yùn)行中是不希望的。在分路的區(qū)域中需要的觸點(diǎn)接通部位產(chǎn)生了額外的安全和可靠性問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的任務(wù)在于，如下改進(jìn)母線、電池以及機(jī)動(dòng)車，使得母線的狀態(tài)參數(shù)、如例如電流的檢測(cè)得以改善。

作為解決方案，本發(fā)明提出一種按照獨(dú)立權(quán)利要求1的母線、按照另一獨(dú)立權(quán)利要求9的電池以及按照另一獨(dú)立權(quán)利要求10的機(jī)動(dòng)車。本發(fā)明另外的有利設(shè)計(jì)方案借助從屬權(quán)利要求的特征得到。

本發(fā)明特別是提出，母線具有包括固定面的傳感器單元，該傳感器單元具有至少一個(gè)傳感器元件用于檢測(cè)母線的物理參數(shù)，其中，基體具有支承面，傳感器單元以其固定面固定在該支承面上。

優(yōu)選地，固定面和/或支承面被構(gòu)造成平面。證實(shí)為特別有利的是，不僅固定面而且支承面都被構(gòu)造成平面?！捌矫妗痹诒竟_的意義上表示，被構(gòu)造成平面的面是不彎曲的。亦即表示如下面，該面可以基本上通過在空間中的兩個(gè)不平行的直線來限定。按實(shí)質(zhì)說，固定面和支承面但也可以被構(gòu)造成至少部分地彎曲或成角度。在該情況下，固定面和支承面優(yōu)選至少關(guān)于其輪廓相互對(duì)應(yīng)地設(shè)計(jì)，從而可以實(shí)現(xiàn)盡可能大面積的固定。

通過本發(fā)明第一次可以實(shí)現(xiàn)，將傳感器單元完全集成/內(nèi)置到母線中。亦即不同于現(xiàn)有技術(shù)，不再需要在母線的區(qū)域中設(shè)置昂貴的測(cè)量單元如電流轉(zhuǎn)換單元或諸如此類，并且按照本發(fā)明也不再需要的是，影響基體的結(jié)構(gòu)，以便能實(shí)現(xiàn)對(duì)母線參數(shù)的測(cè)量。

傳感器單元可以用于檢測(cè)母線的一個(gè)或多個(gè)物理狀態(tài)參量，如例如檢測(cè)流經(jīng)母線的電流、電位、溫度、機(jī)械伸長(zhǎng)、機(jī)械彎曲和/或諸如此類。

已經(jīng)證實(shí)為特別有利地是，傳感器單元的固定面被構(gòu)造得小于母線的支承面。傳感器單元可以在該情況下完全設(shè)置在母線上，從而傳感器單元基本上不超過在支承面的平面中的外部尺寸。優(yōu)選地，傳感器單元直接地與支承面連接。所述固定可以例如以材料結(jié)合的方式借助于焊接或諸如此類實(shí)現(xiàn)。除此之外可以規(guī)定，傳感器單元借助于粘接或諸如此類與母線連接。最后也存在如下可能，即傳感器單元借助于夾子或諸如此類與母線機(jī)械連接。當(dāng)然這些固定方法也可以相互組合。

優(yōu)選地，在固定面的區(qū)域中同時(shí)也設(shè)有用于母線的要檢測(cè)的物理參數(shù)的傳感器元件。證實(shí)為特別有利的是，傳感器元件被構(gòu)造成用于檢測(cè)溫度、伸長(zhǎng)、彎曲和/或諸如此類。在該情況下，傳感器元件與母線的優(yōu)選直接的接觸對(duì)于檢測(cè)的精確性是有利的。

除此之外母線可以在支承面的區(qū)域中被構(gòu)造成剛性的，從而機(jī)械影響基本上不會(huì)對(duì)傳感器單元在支承面上的固定有不利影響。當(dāng)然為了檢測(cè)母線的相應(yīng)物理參數(shù)也可以設(shè)置傳感器單元在母線上的可拆松的固定。當(dāng)例如傳感器單元由于損壞而應(yīng)更換時(shí)，或者傳感器單元應(yīng)加裝在已存在的電氣設(shè)備的母線上時(shí)，這特別是證實(shí)為有利的。

支承面可以通過母線的表面來形成，例如在具有矩形橫截面的母線中通過沿母線縱向的兩個(gè)大表面之一。此外可以規(guī)定，匯流排具有提供支承面的凹部。這在橫截面不為矩形的母線中證實(shí)為特別有利。除此之外當(dāng)然可以規(guī)定，傳感器單元沉設(shè)在母線中。優(yōu)選地，傳感器單元完全埋設(shè)在母線中，從而傳感器單元的尺寸沒有突出于母線的外尺寸。

總體上按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)，母線特別是匯流排可以與傳感器單元一體地提供。因此本發(fā)明的電氣母線優(yōu)選與傳感器單元一件式地形成并且可以作為結(jié)構(gòu)單元單個(gè)地處理。特別是可能的是，對(duì)母線或匯流排連同傳感器單元一起在設(shè)定的運(yùn)行方面進(jìn)行檢查并且通過這種方式可以提供被完全預(yù)檢查的結(jié)構(gòu)單元用于進(jìn)一步處理。

傳感器單元具有傳感器元件，用于檢測(cè)母線的物理參數(shù)。傳感器元件被構(gòu)造成匹配于要檢測(cè)的物理參數(shù)。例如傳感器元件可以為了檢測(cè)母線的溫度而直接與之接觸。同樣可以規(guī)定，傳感器元件直接接觸母線，以便例如確定母線的伸長(zhǎng)和/或彎曲。除此之外，傳感器元件也可以與母線無接觸地設(shè)置，例如用于檢測(cè)流經(jīng)母線的電流。

按照一種改進(jìn)提出，傳感器單元被構(gòu)造成，檢測(cè)流經(jīng)電氣母線的電流。相應(yīng)地，傳感器單元的傳感器元件被構(gòu)造成用于無線檢測(cè)電流。例如這可以基于磁通門技術(shù)或諸如此類實(shí)現(xiàn)。在此可以有利地規(guī)定，利用傳感器元件檢測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度。特別是在考慮母線的幾何特征的條件下可以由此確定當(dāng)前流經(jīng)母線的相應(yīng)電流。例如可以規(guī)定，借助于傳感器元件檢測(cè)在傳感器元件的區(qū)域中的局部電流密度?；谠撾娏髅芏饶敲纯梢栽诳紤]母線橫截面的條件下確定流經(jīng)母線的總電流。在此規(guī)定，傳感器單元局部地在其區(qū)域中產(chǎn)生與通過在基體中流經(jīng)的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相反的磁場(chǎng)，直至補(bǔ)償該局部作用的場(chǎng)。傳感器單元如此改變相反場(chǎng)，直至所確定的場(chǎng)強(qiáng)基本上是零。由用于產(chǎn)生相反場(chǎng)的值那么可以確定當(dāng)前流經(jīng)基體的電流的值。這可以通過計(jì)算和/或考慮對(duì)應(yīng)表來實(shí)現(xiàn)，其例如以數(shù)據(jù)特別是數(shù)據(jù)文件的形式可供使用。

證實(shí)為特別有利地是，傳感器單元特別是結(jié)合傳感器元件一件式地被構(gòu)造成結(jié)構(gòu)單元，其可以與母線優(yōu)選一件式地連接。除此之外，可以規(guī)定，傳感器單元優(yōu)選連同傳感器元件在內(nèi)構(gòu)造成半導(dǎo)體芯片或諸如此類。由此可以在常規(guī)運(yùn)行期間實(shí)現(xiàn)特別高的集成度和可靠性。

按照另一有利地設(shè)計(jì)方案提出，傳感器單元相對(duì)于基體電氣絕緣地設(shè)置。這允許，可以非常靈活地設(shè)計(jì)傳感器單元的電氣結(jié)構(gòu)。因此在傳感器單元的設(shè)計(jì)過程中不需要在實(shí)施傳感器單元的常規(guī)功能方面考慮傳感器單元的電氣線路的引導(dǎo)。例如電氣絕緣部可以直接設(shè)置在傳感器單元自身上、更確切地說在其固定面上。如果傳感器單元是半導(dǎo)體芯片，那么可以規(guī)定，該絕緣部通過在傳感器單元的固定面的區(qū)域中的氧化層形成。這允許，用于實(shí)現(xiàn)傳感器單元的絕緣布置的電氣絕緣部與傳感器單元一件式地構(gòu)成。除此之外，該電氣絕緣部可以非常簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)并且在適合的氧化層的情況下構(gòu)造得非常薄，從而可以實(shí)現(xiàn)非常緊湊的電氣母線。由此可以節(jié)省單獨(dú)的用于絕緣的構(gòu)件。

優(yōu)選地規(guī)定，傳感器單元的幾何尺寸不超過電氣母線的相應(yīng)的幾何尺寸。這允許，傳感器單元優(yōu)選完全在電氣母線中的凹部中埋頭地設(shè)置。特別是可以由此實(shí)現(xiàn)，母線的幾何尺寸基本上不由于傳感器單元的布置而變化。由此可以實(shí)現(xiàn)非常緊湊的電氣母線。

按照一種改進(jìn)提出，傳感器單元為了輸入電能用于其常規(guī)運(yùn)行而以第一供應(yīng)連接端電氣連接到基體上。通過這種方式，傳感器單元在電氣母線上的布置同時(shí)也可以用于傳感器單元的能量供應(yīng)。第二供應(yīng)連接端例如可以連接在電氣裝置之一上，優(yōu)選連接在不與電氣母線電氣連接的連接端上。由此可能的是，在第一與第二供應(yīng)連接端之間提供電壓用于給傳感器單元供電。

按照另一設(shè)計(jì)方案提出，傳感器單元被構(gòu)造成用于無線輸入電能用于該傳感器單元的常規(guī)運(yùn)行。例如可以規(guī)定，傳感器單元被構(gòu)造成收發(fā)器，其為了實(shí)施期望的檢測(cè)而單獨(dú)地借助于磁場(chǎng)被輸入能量用于給傳感器單元供應(yīng)電能用于其常規(guī)運(yùn)行。例如，能量場(chǎng)可以是交變磁場(chǎng)、交變電磁場(chǎng)和/或諸如此類。可以規(guī)定，能量場(chǎng)僅僅被提供用于實(shí)施檢測(cè)期望的物理參數(shù)以及向中央系統(tǒng)傳送的持續(xù)時(shí)間。該設(shè)計(jì)方案關(guān)于可安裝性、特別是可改裝性是有利的，這是因?yàn)槿缭诂F(xiàn)有技術(shù)的傳感器單元中所需要的連線可在很大程度上得以避免。此外也可以規(guī)定，傳感器單元包括電池，該電池在傳感器單元的優(yōu)選整個(gè)常規(guī)使用壽命上為傳感器單元供能。這樣的電池可以例如是鋰離子電池或諸如此類。自然，上述實(shí)施形式也可以相互組合。

本發(fā)明的另一設(shè)計(jì)方案提出，傳感器單元被構(gòu)造成，建立到中央系統(tǒng)的無線通信連接和/或經(jīng)由母線的通信連接。通信連接優(yōu)選用于，將傳感器單元檢測(cè)到的物理參數(shù)傳送給中央系統(tǒng)，該中央系統(tǒng)處理物理參數(shù)用于進(jìn)一步的目的。中央系統(tǒng)例如可以是中央控制裝置、特別是在機(jī)動(dòng)車的情況下為機(jī)動(dòng)車的中央控制裝置。無線通信連接例如可以基于無線電、紅外線、超聲波和/或諸如此類。除此之外，通信連接自然也可以經(jīng)由母線實(shí)現(xiàn)，其中中央系統(tǒng)同樣具有相應(yīng)的與母線的連接可能性作為通信連接。出于該目的，傳感器單元可以將相應(yīng)的傳感器信號(hào)輸出到母線上，該傳感器信號(hào)可由中央系統(tǒng)接收。例如可以為此規(guī)定，把調(diào)制信號(hào)給到母線上，該調(diào)制信號(hào)包含關(guān)于檢測(cè)到的物理參數(shù)的信息或數(shù)據(jù)。出于該目的，傳感器單元可以具有發(fā)送單元，借助于發(fā)送單元傳感器信號(hào)可以或者無線地或者有線地輸出到母線上。除此之外可以規(guī)定，傳感器單元具有接收單元，借助于接收單元傳感器單元可以由中央系統(tǒng)或另外的裝置獲得數(shù)據(jù)或信息。由此可以控制傳感器單元和/或調(diào)節(jié)傳感器元件和/或進(jìn)行傳感器元件的信號(hào)的分析處理。通過這種方式可以實(shí)現(xiàn)的另外的功能例如是可觸發(fā)的功能測(cè)試、數(shù)據(jù)調(diào)整/數(shù)據(jù)補(bǔ)償和/或諸如此類。

按照本發(fā)明的一種改進(jìn)，傳感器單元和通信裝置分別具有能量轉(zhuǎn)換裝置，能量轉(zhuǎn)換裝置設(shè)計(jì)為，由接收到的信號(hào)提供電能用于為傳感器單元供能。如下物理量稱為信號(hào)，在所述物理量中一個(gè)或多個(gè)參數(shù)攜帶有信息。能量轉(zhuǎn)換裝置即設(shè)計(jì)為，將接收到的信號(hào)的物理量用于傳感器單元的供能。為此能量轉(zhuǎn)換裝置特別是設(shè)計(jì)為，將非電物理量轉(zhuǎn)換為電參量。這也稱為能量收集或能量采集。在此情況下這表示：通過信號(hào)路徑有利地不僅傳輸信息而且也傳輸用于供能的能量。

在具有例如電流強(qiáng)度或電壓作為物理量的電信號(hào)——在該電信號(hào)中信息例如以電流強(qiáng)度或電壓的頻率或相位的方式傳送——的情況下，能量轉(zhuǎn)換裝置優(yōu)選設(shè)計(jì)為，將所接收到的傳感器單元的信號(hào)的電流強(qiáng)度或電壓提供用于供能。在具有光波作為物理量的光學(xué)信號(hào)的情況下，被構(gòu)造成太陽能傳感器的能量轉(zhuǎn)換裝置被設(shè)計(jì)為，將光波轉(zhuǎn)換為電能以用于為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)供能。在一個(gè)信號(hào)——在該信號(hào)中信息借助于rfid(無線射頻識(shí)別)感應(yīng)式地傳輸給傳感器單元——中，磁波例如可以利用被構(gòu)造成接收線圈的能量轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為電壓以用于為傳感器單元供能。

人們將從源如環(huán)境溫度、振動(dòng)或空氣流動(dòng)獲得少量電能稱為能量收集。應(yīng)用能量收集的結(jié)構(gòu)也稱為納米發(fā)電機(jī)。能量收集避免了在無線技術(shù)中受到有線電流源或單獨(dú)的或獨(dú)立的電池的限制。

這樣的納米發(fā)電機(jī)可以例如是壓電晶體(其在例如通過壓力、振動(dòng)或聲音造成的力作用下產(chǎn)生電壓)、和/或熱電發(fā)電機(jī)和熱電晶體(其由溫度差獲得電能)、和/或天線、特別是無源rfid(其由無線電或電磁射線收集能量并進(jìn)行能量應(yīng)用)、和/或傳感器(其基于光電效應(yīng)將光轉(zhuǎn)換為電能)。

按照另一設(shè)計(jì)方案提出，基體在第一連接端與第二連接端之間具有彈簧彈性的區(qū)域。這允許，特別是在基體其他部分呈剛性的情況下借助于為此匹配的傳感器元件檢測(cè)對(duì)母線的機(jī)械影響。因此例如可能的是，確定機(jī)械尺寸的變化，以便由此可以確定母線的另外的物理參數(shù)、特別是機(jī)械參數(shù)。這樣的參數(shù)可以是例如母線長(zhǎng)度、母線寬度、其幾何形狀和/或諸如此類。此外可以設(shè)有公差調(diào)整件/公差補(bǔ)償件，其例如可以形成所述彈簧彈性的區(qū)域。公差調(diào)整件可以例如包括導(dǎo)電的利茲線?？梢砸?guī)定，可以檢測(cè)公差調(diào)整件的變化。

證實(shí)為特別有利地是，傳感器單元被構(gòu)造成檢測(cè)基體上的機(jī)械應(yīng)力。這可以用于，確定特別是在第一、第二電氣裝置的第一連接端和第二連接端的區(qū)域中的負(fù)荷。由此可以及早識(shí)別在電氣裝置的連接端區(qū)域中出現(xiàn)的機(jī)械過載狀態(tài)，以便采取對(duì)應(yīng)措施。在連接端的區(qū)域中基于機(jī)械過應(yīng)力產(chǎn)生的損壞可以由此減少。

附圖說明

另外的優(yōu)點(diǎn)和特征根據(jù)以下在考慮附圖的情況下對(duì)實(shí)施例的描述得到。附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的特征和功能。其中：

圖1示出母線的透視示意圖，該母線被引導(dǎo)通過按照現(xiàn)有技術(shù)的電流轉(zhuǎn)換器；

圖2示意地示出母線的第二設(shè)計(jì)方案的透視圖，該母線被引導(dǎo)通過按照現(xiàn)有技術(shù)的電流轉(zhuǎn)換器；

圖3示意地示出用于與母線相連接的分路布置結(jié)構(gòu)的透視圖；

圖4示意地示出按照?qǐng)D3的分路布置結(jié)構(gòu)的后側(cè)透視圖；

圖5示出按照本發(fā)明的傳感器單元的導(dǎo)體道路/印制導(dǎo)線布置結(jié)構(gòu)的示意俯視圖；

圖6示意地示出具有按照本發(fā)明的母線的電池的一個(gè)局部部分的透視圖；

圖7示出按照?qǐng)D6的布置結(jié)構(gòu)的示意電路圖；

圖8示出按照?qǐng)D6的電池的側(cè)視圖的一個(gè)局部部分的示意圖；以及

圖9示出按照如圖7的本發(fā)明的另一設(shè)計(jì)方案的示意電路圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出未進(jìn)一步示出的電驅(qū)動(dòng)的機(jī)動(dòng)車的高電壓電池系統(tǒng)42的一個(gè)局部部分的透視示意圖。高電壓電池系統(tǒng)42的電流電纜40用于將高電壓電池系統(tǒng)42電氣連接到機(jī)動(dòng)車的未進(jìn)一步示出的電氣設(shè)備上。機(jī)動(dòng)車借助于電氣驅(qū)動(dòng)裝置來驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)裝置被高電壓電池系統(tǒng)42出于該目的供應(yīng)電能。在此還規(guī)定，不僅出于車輛加速的目的而將電能提供用于驅(qū)動(dòng)，而且同時(shí)也在減速過程中吸收電能，亦即將電能存儲(chǔ)在高電壓電池系統(tǒng)42中。

電氣線路40被引導(dǎo)通過環(huán)形芯轉(zhuǎn)換器44，環(huán)形芯轉(zhuǎn)換器44以已知的方式設(shè)有電氣繞組，以便檢測(cè)在電氣線路40中流動(dòng)的電流。借助于未進(jìn)一步示出的分析處理電子裝置對(duì)由環(huán)形芯轉(zhuǎn)換器44提供的信號(hào)進(jìn)行分析處理并且確定流經(jīng)電氣線路40的電流。所確定的電流值經(jīng)由通信連接傳送給同樣未進(jìn)一步示出的電池管理系統(tǒng)。通信連接在此通過機(jī)動(dòng)車的通信總線、更確切地說can總線來形成，分析處理電子裝置連接在該通信總線上。

圖2在透視示意圖中示出用于電氣線路46的電流測(cè)量的另一設(shè)計(jì)方案，電氣線路在此被構(gòu)造成帶狀導(dǎo)體并且同樣被引導(dǎo)通過電流轉(zhuǎn)換器44，如其已經(jīng)對(duì)于圖1所闡述的那樣。

圖3示出在現(xiàn)有技術(shù)中基于使用分路48的電流測(cè)量的備選設(shè)計(jì)方案。在圖3中示出透視前視圖，而圖4示出相應(yīng)的透視后視圖。分路48在此構(gòu)造在電路板50上，該電路板還具有分析處理電子裝置，其連接在分路48上。

分路48連接在端子接線片52、54上，相應(yīng)的電氣線路或母線可以連接到端子接線片上。為了可以確定電氣線路或母線的電流，分路48可串聯(lián)連接該電氣線路或母線，從而流經(jīng)母線或電氣線路的電流同時(shí)也流經(jīng)分路48。流經(jīng)分路48的電流引起電壓降，該電壓降借助于設(shè)置在電路板50上的分析處理電子裝置檢測(cè)和分析處理。設(shè)置在電路板50上的分析處理電子裝置傳送相應(yīng)的電流值給電池管理系統(tǒng)，如已經(jīng)對(duì)圖1所闡明的那樣。

對(duì)于該設(shè)計(jì)證實(shí)為不利的是，分路48與相應(yīng)的母線或電氣線路串聯(lián)連接。這要求相應(yīng)的構(gòu)造上的措施，該措施特別是在高電流和高電壓下非常昂貴。特別是在期望小的結(jié)構(gòu)空間和小的重量的機(jī)動(dòng)車領(lǐng)域中，這證實(shí)為不利的。

對(duì)電流轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用特別是證實(shí)為不利的是，電流轉(zhuǎn)換器除了對(duì)于電流的檢測(cè)所需的大的結(jié)構(gòu)形式之外通常也具有相應(yīng)高的重量。正是在移動(dòng)式應(yīng)用中、特別是在機(jī)動(dòng)車中這證實(shí)為不利的，也出于在常規(guī)運(yùn)行期間的振動(dòng)影響的原因。

圖6在示意透視圖中示出未進(jìn)一步示出的電驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車的高電壓電池56的一個(gè)局部部分，其中在圖6中僅僅示出高電壓電池56的兩個(gè)電池單體12、14。高電壓電池56能可逆地運(yùn)行，亦即，該高電壓電池不僅可以輸出電能，而且也可以吸收電能。因此在本設(shè)計(jì)方案中高電壓電池56是蓄電池。相應(yīng)地，電池單體12、14被構(gòu)造成電化學(xué)電池。

電池單體12、14在此分別具有兩個(gè)電極，它們彼此電化學(xué)地相互作用。出于該目的可以補(bǔ)充地設(shè)有電解質(zhì)，其分別設(shè)置在電池單體12、14中并且接觸電極。用于在電極上產(chǎn)生電壓的電化學(xué)作用的基本原理按實(shí)質(zhì)說是已知的，從而對(duì)此不再進(jìn)一步地闡述。相應(yīng)地在附圖中未示出電極自身，而是僅僅示出與之導(dǎo)電連接的連接觸點(diǎn)32、34、36、38。在此電池單體12具有連接觸點(diǎn)32、34，其中相對(duì)于連接觸點(diǎn)34在連接觸點(diǎn)32上基于電化學(xué)作用出現(xiàn)正的直流電壓。相應(yīng)地，電池單體14具有連接觸點(diǎn)36、38，其中在此在連接觸點(diǎn)38上相對(duì)于連接觸點(diǎn)36形成正的直流電壓。

如圖6可見的是，電池單體12的連接觸點(diǎn)32與電池單體14的連接觸點(diǎn)36經(jīng)由電氣母線10相互導(dǎo)電連接。通過電氣母線10，兩個(gè)電池單體12、14電氣串聯(lián)連接，從而在連接觸點(diǎn)34和38上出現(xiàn)電池單體12、14的總電壓。

母線10具有基體16，其由導(dǎo)電材料(在此為銅)形成。母線10出于電流引導(dǎo)的目的具有基本上呈矩形的橫截面，該橫截面在此均勻地在母線10的縱向延伸上在電池單體12、14的連接觸點(diǎn)32、36之間延伸。

在此基體16具有橫向于縱向延伸方向的矩形橫截面以及表面58，該表面提供支承面28。支承面28基本上構(gòu)造成平面并且在其形狀方面同樣構(gòu)造成矩形。支承面設(shè)置在連接觸點(diǎn)32、36之間。傳感器單元22以其固定面24粘接在支承面28上。代替粘接或作為其補(bǔ)充也可以規(guī)定，傳感器單元22借助于未示出的固定件例如夾子固定在母線10的基體16上。

傳感器單元22具有傳感器元件26(圖5)，該傳感器元件在此在支承面28的區(qū)域中穿過粘接劑層接觸基體16。在該設(shè)計(jì)方案中規(guī)定，借助于傳感器元件26檢測(cè)母線10或基體16的溫度。

在圖5中未示出分析處理電子裝置，其焊接在相應(yīng)的連接觸點(diǎn)(如圖5所示)上。在此涉及集成開關(guān)電路，該集成開關(guān)電路除了傳感器元件26的連接端之外同時(shí)也還包括電子分析處理單元以及通信單元。由此，所檢測(cè)的溫度值可以傳送給電池管理系統(tǒng)。

圖7在示意的電路圖中示出按照?qǐng)D6的功能單元?？煽匆婋姵貑误w12、14的連接觸點(diǎn)32、34、36、38，其中連接觸點(diǎn)32、36經(jīng)由母線10相互導(dǎo)電連接。此外在電池單體12、14中示意地示出單體的電池容量60以及內(nèi)阻62。利用這兩個(gè)元件模型式地描述電池單體12、14的功能。此外由圖7清晰可見的是，傳感器單元22連接到通信連接64上。通過該通信連接，傳感器單元22可以將檢測(cè)到的物理參數(shù)傳送給電池管理系統(tǒng)。除此之外，傳感器單元22可以經(jīng)由通信連接64接收控制命令以及數(shù)據(jù)，所述控制命令以及數(shù)據(jù)對(duì)于傳感器單元的常規(guī)運(yùn)行是需要或期望的。

不能直接由附圖中看到的是，傳感器單元22在此不僅用于檢測(cè)溫度，而且同時(shí)也可以檢測(cè)流經(jīng)母線10或基體16的電流。出于該目的，傳感器單元22具有未進(jìn)一步示出的磁場(chǎng)傳感器，其集成地設(shè)置在傳感器單元22中。利用傳感器單元22可檢測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度，其中在考慮基體16的幾何尺寸以及另外的邊界條件的情況下可以確定流經(jīng)母線10或基體16的電流。該方法特別有利地適用于電流測(cè)量，因?yàn)橐环矫婺軐?shí)現(xiàn)非常準(zhǔn)確的電流測(cè)量，而另一方面僅僅需要小的結(jié)構(gòu)空間或小的重量。

除此之外可以如此選擇傳感器單元22的結(jié)構(gòu)形式，使得傳感器單元可以沉設(shè)在基體16中。由此可以特別是考慮基于空間限制的特別的幾何要求。因此可以節(jié)省體積大和重的電流轉(zhuǎn)換器。由于小的重量和小的結(jié)構(gòu)尺寸，按照本發(fā)明的傳感器單元22自然也在機(jī)械應(yīng)力如振動(dòng)、撞擊和/或諸如此類方面魯棒得多。

在圖7中傳感器單元22通過集成半導(dǎo)體電路為了高精度電流測(cè)量因此配備有另外的傳感器，亦即溫度傳感器以及機(jī)械應(yīng)變傳感器和力傳感器(圖8)。通信連接64雖然在此被構(gòu)造成有線通信連接，但是此外也可以被構(gòu)造成無線通信連接，例如基于近場(chǎng)無線電、超聲波、紅外線和/或諸如此類的無線通信連接。借助于通信連接64建立起與電池管理系統(tǒng)的通信連接。

為了可以實(shí)現(xiàn)關(guān)于母線10或基體16的高精度電流測(cè)量，上述集成半導(dǎo)體電路可以例如設(shè)有基于磁通門技術(shù)的電流測(cè)量。由此可能的是，確定在常規(guī)運(yùn)行中母線10或基體16的電壓降和/或相應(yīng)的電阻。這些值同樣可以傳送給電池管理系統(tǒng)。

圖8示出傳感器單元22的另一特征，出于該目的示意地在前視圖中示出圖6的一個(gè)局部部分。傳感器單元22在此亦即配備有應(yīng)變計(jì)(dms)或半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)結(jié)構(gòu)元件，其集成在傳感器單元22的集成半導(dǎo)體電路中。由此可以求取基體16或母線10的關(guān)于伸長(zhǎng)、彎曲以及力的應(yīng)力方面的機(jī)械應(yīng)力。結(jié)合溫度測(cè)量因此可以監(jiān)控基體16或母線10的運(yùn)動(dòng)、膨脹、彎曲和/或諸如此類。由此可以實(shí)現(xiàn)，同樣可以針對(duì)機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力監(jiān)控連接觸點(diǎn)32、36的應(yīng)力，而且特別是也超越電池56全部壽命地進(jìn)行上述監(jiān)控。由此可以推斷所應(yīng)用的接合方法、例如螺紋連接、激光焊接、壓焊和/或諸如此類的老化或質(zhì)量。

圖9在示意的電路圖中示出一個(gè)設(shè)計(jì)方案，借助于該設(shè)計(jì)方案可以給傳感器單元22供應(yīng)電能。該電路按實(shí)質(zhì)說又基于如已經(jīng)根據(jù)圖7按實(shí)質(zhì)說闡述過的電路，因此補(bǔ)充地可參照這些實(shí)施方案。

補(bǔ)充于對(duì)各實(shí)施例的過去的闡明，在此規(guī)定，傳感器單元22以正極連接端與基體16的觸點(diǎn)接通部位66導(dǎo)電連接。如果傳感器單元22被構(gòu)造成半導(dǎo)體芯片或集成半導(dǎo)體電路，那么正的電壓供應(yīng)電位可以因此直接從母線10或其基體16截取。傳感器單元22的相應(yīng)的負(fù)極連接端經(jīng)由電氣線路68連接到電池單體12的連接觸點(diǎn)34。由此傳感器單元22獲得供電電壓以便用于能實(shí)現(xiàn)常規(guī)運(yùn)行。

電氣線路68可以是例如柔性電纜或類似物。利用電氣線路68因此提供負(fù)電壓電位。在此規(guī)定，電氣線路68連接到電池單體12的連接觸點(diǎn)34，然而也可以為了給傳感器單元22提供更高的供電電壓，連接在未示出的并且與電池單體12串聯(lián)連接的另一電池單體上。這一方面能實(shí)現(xiàn)對(duì)于傳感器單元22的較高的供電電壓，而另一方面允許將對(duì)于傳感器單元22的常規(guī)運(yùn)行所需的電能分配到電池56的多個(gè)電池單體上。由此可以降低電池56的各個(gè)電池單體的不均勻的負(fù)載。

對(duì)于常規(guī)運(yùn)行當(dāng)然適宜的是，不會(huì)由于按照本發(fā)明的布置結(jié)構(gòu)產(chǎn)生電壓擊穿或電壓延遲。因此本發(fā)明規(guī)定，傳感器單元22電氣絕緣地固定在支承面28上。電氣絕緣可以例如通過粘接劑層或絕緣薄膜、絕緣片和/或諸如此類實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地規(guī)定，傳感器單元22的供能包括電流阻斷。這可以例如借助于直流/直流轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，其包括隔離變壓器。

備選或附加地也可以規(guī)定，給傳感器單元22無線地供應(yīng)電能，例如通過交變磁場(chǎng)或諸如此類。出于該目的，傳感器單元22那么具有接收線圈，其與能量場(chǎng)或交變磁場(chǎng)相互作用并且由交變磁場(chǎng)提取能量并作為電能提供用于傳感器單元22的運(yùn)行。

證實(shí)為特別有利的是，傳感器單元22完全被構(gòu)造成單個(gè)集成半導(dǎo)體芯片，其可以安裝在電路板上(圖5)?？傮w上本發(fā)明基于將測(cè)量電子裝置集成到母線自身中，以便通過這種方式可以提供可單獨(dú)處理的構(gòu)件。然而可以在其常規(guī)功能方面對(duì)該構(gòu)件進(jìn)行檢查，從而其可以通過簡(jiǎn)單的方式集成到制造流程中。由此按實(shí)質(zhì)說可以極大地簡(jiǎn)化電池、機(jī)動(dòng)車和電氣設(shè)備的制造。

即使本發(fā)明是借助電池或機(jī)動(dòng)車闡述的，但對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員清楚的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于這些應(yīng)用。本發(fā)明自然也可以用于靜止的電氣設(shè)備，特別是在電氣開關(guān)設(shè)備的領(lǐng)域中。特別是當(dāng)傳感器單元可以完全無線地運(yùn)行時(shí)，正是在這里按照本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)特別清楚地顯露出來。這特別是在中級(jí)和/或高級(jí)電壓領(lǐng)域中的電氣設(shè)備中、但也在低壓開關(guān)設(shè)備中是非常有利的。

各實(shí)施例的描述僅僅用于闡明本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的限制。

對(duì)于按照本發(fā)明的裝置和按照本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車所描述的優(yōu)點(diǎn)和特征以及實(shí)施形式同樣適用于相應(yīng)方法并且反之亦然。因此可以對(duì)于裝置特征設(shè)置相應(yīng)的方法特征并且反之亦然。