DE102019207082A1

DE102019207082A1 - Battery data sensor, battery, motor vehicle and method for determining a battery current flowing through a measuring resistor

Info

Publication number: DE102019207082A1
Application number: DE102019207082.5A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Achhammer; Andrea Mittenhuber
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2019-05-15
Filing date: 2019-05-15
Publication date: 2020-11-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Batteriedatensensor (16) für eine Niedervoltbatterie (14) eines Kraftfahrzeugs (10), wobei der Batteriedatensensor (16) einen Messwiderstand (R) aufweist, der im Betrieb der Niedervoltbatterie (14) von einem Batteriestrom (I) durchflossen wird, und eine Steuereinrichtung (22), die dazu ausgelegt ist, eine über dem Messwiderstand (R) abfallende Spannung (U) zu erfassen und in Abhängigkeit von der erfassten Spannung (U) den durch den Messwiderstand (R) fließenden Batteriestrom (I) zu bestimmen. Dabei ist der Messwiderstand (R) als eine von einem Batteriepol (14a, 14b) zu einem, insbesondere ein Massepotential bereitstellenden, Bauteil (20) des Kraftfahrzeugs (10) führende Leitung (18), insbesondere Masseleitung (18), ausgebildet.

The invention relates to a battery data sensor (16) for a low-voltage battery (14) of a motor vehicle (10), the battery data sensor (16) having a measuring resistor (R) through which a battery current (I) flows when the low-voltage battery (14) is in operation, and a control device (22) which is designed to detect a voltage (U) falling across the measuring resistor (R) and to determine the battery current (I) flowing through the measuring resistor (R) as a function of the detected voltage (U) . The measuring resistor (R) is designed as a line (18), in particular a ground line (18), leading from a battery terminal (14a, 14b) to a component (20) of the motor vehicle (10), in particular providing a ground potential.

Description

Die Erfindung betrifft einen Batteriedatensensor für eine Niedervoltbatterie eines Kraftfahrzeugs, wobei der Batteriedatensensor einen Messwiderstand aufweist, der im Betrieb der Niedervoltbatterie von einem Batteriestrom durchflossen wird. Unter einem Betrieb der Niedervoltbatterie kann dabei ein Lastzustand der Batterie verstanden werden, in welchem die Batterie an zumindest einen Verbraucher Energie abgibt, oder auch ein Zustand, in welchem die Batterie geladen wird und entsprechend Energie aufnimmt. Weiterhin umfasst der Batteriedatensensor eine Steuereinrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine über den Messwiderstand abfallende Spannung zu erfassen und in Abhängigkeit von der erfassten Spannung den durch den Messwiderstand fließenden Batteriestrom zu bestimmen. Zur Erfindung gehören auch eine Batterieanordnung mit einer Batterie und einem solchen Batteriedatensensor, ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Batteriedatensensor, sowie ein Verfahren zum Ermitteln eines durch einen Messwiderstand fließenden Batteriestroms.The invention relates to a battery data sensor for a low-voltage battery of a motor vehicle, the battery data sensor having a measuring resistor through which a battery current flows when the low-voltage battery is in operation. Operation of the low-voltage battery can be understood to mean a load state of the battery in which the battery delivers energy to at least one consumer, or also a state in which the battery is charged and accordingly absorbs energy. The battery data sensor also includes a control device which is designed to detect a voltage drop across the measuring resistor and to determine the battery current flowing through the measuring resistor as a function of the detected voltage. The invention also includes a battery arrangement with a battery and such a battery data sensor, a motor vehicle with such a battery data sensor, and a method for determining a battery current flowing through a measuring resistor.

Aus dem Stand der Technik bekannte integrierte Batteriedatensensoren, die im Zusammenhang mit Niedervoltbatterien, wie zum Beispiel 12-Volt-Blei-Starterbatterien in Kraftfahrzeugen, verwendet werden, liefern typischerweise Informationen wie zum Beispiel den aktuellen Batteriestrom sowie gegebenenfalls weitere nützliche Informationen. Solche Informationen können an ein übergeordnetes Fahrzeugsystem übermittelt werden und zum Beispiel für einen Start-Stopp-Betrieb des Kraftfahrzeugs genutzt werden. Solche Batteriedatensensoren sind auch unter dem Namen Batteriedatenmodul (BDM) bekannt. Die ordnungsgemäße Funktion setzt dabei eine gute Genauigkeit unter anderem beim Messen des Batteriestroms voraus. Dazu wird typischerweise ein sehr temperaturstabiler, aber relativ teurer Shunt-Widerstand in den Batteriedatensensor integriert, an welchem bei Stromfluss der entsprechende Spannungsabfall über den bekannten Widerstandswert des Shunts gemessen wird. Aus der gemessenen Spannung und dem bekannten Widerstand kann dann der aktuelle Batteriestrom bestimmt werden.Integrated battery data sensors known from the prior art, which are used in connection with low-voltage batteries, such as 12-volt lead starter batteries in motor vehicles, typically provide information such as the current battery current and possibly other useful information. Such information can be transmitted to a higher-level vehicle system and used, for example, for start-stop operation of the motor vehicle. Such battery data sensors are also known under the name battery data module (BDM). Proper functioning requires good accuracy, for example when measuring the battery current. For this purpose, a very temperature-stable but relatively expensive shunt resistor is typically integrated into the battery data sensor, on which the corresponding voltage drop over the known resistance value of the shunt is measured when current flows. The current battery current can then be determined from the measured voltage and the known resistance.

Ein Batteriestromsensor, welcher auf diesem Messprinzip unter Verwendung eines als Shunt-Widerstand ausgebildeten Messwiderstands beruht, ist beispielsweise in der DE 10 2004 053 648 A1 und in der DE 10 2006 058 784 B4 beschrieben.A battery current sensor based on this measuring principle using a measuring resistor designed as a shunt resistor is shown, for example, in FIG DE 10 2004 053 648 A1 and in the DE 10 2006 058 784 B4 described.

Nachteilig dabei ist, insbesondere neben der Tatsache, dass solche Shunt-Widerstände relativ teuer sind, dass ein solcher Shunt bedingt durch Vorgaben eines maximalen Gesamtwiderstands des Batteriesensors relativ klein im Wert gehalten werden muss. Damit ist jedoch die mögliche Grundgenauigkeit eingeschränkt, denn je kleiner der Widerstandswert, desto ungenauer kann der resultierende Batteriestrom bestimmt werden.The disadvantage here is, in particular in addition to the fact that such shunt resistors are relatively expensive, that such a shunt has to be kept relatively small in value due to specifications of a maximum total resistance of the battery sensor. However, this limits the possible basic accuracy, because the smaller the resistance value, the more inaccurately the resulting battery current can be determined.

Weiterhin beschreibt die WO 2016/131764 A1 eine elektrische Stromschiene mit darauf angeordneter Sensoreinheit, mittels welcher ebenfalls der Strom durch diese Stromschiene messbar ist. Die Messung beruht dabei jedoch auf einer drahtlosen Stromerfassung auf Grundlage der magnetischen Feldstärke, wodurch sich eine solche Sensoreinheit noch teurer gestaltet. Diese Stromschiene kommt zudem zwischen zwei Batteriezellen einer Hochvoltbatterie zum Einsatz. Entsprechend ist eine solche Stromschiene zum Tragen relativ hoher Stromstärken mit einem entsprechend großen Querschnitt ausgebildet, woraus wiederum ein relativ kleiner elektrischer Widerstand dieser Stromschiene resultiert, was eine solche Stromschiene zur Verwendung als Messwiderstand beziehungsweise Shunt-Widerstand wiederum ungeeignet macht, da hieraus wiederum relativ hohe Messungenauigkeiten resultieren würden.Furthermore describes the WO 2016/131764 A1 an electric busbar with a sensor unit arranged on it, by means of which the current through this busbar can also be measured. However, the measurement is based on a wireless current detection based on the magnetic field strength, which makes such a sensor unit even more expensive. This busbar is also used between two battery cells of a high-voltage battery. Accordingly, such a busbar is designed to carry relatively high currents with a correspondingly large cross section, which in turn results in a relatively low electrical resistance of this busbar, which in turn makes such a busbar unsuitable for use as a measuring resistor or shunt resistor, since this in turn leads to relatively high measurement inaccuracies would result.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Batteriedatensensor, eine Batterieanordnung, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Ermitteln eines durch einen Messwiderstand fließenden Batteriestroms bereitzustellen, welcher eine möglichst genaue, kostengünstige und effiziente Bestimmung des Batteriestroms ermöglichen.The object of the present invention is therefore to provide a battery data sensor, a battery arrangement, a motor vehicle and a method for determining a battery current flowing through a measuring resistor, which enables the battery current to be determined as precisely, inexpensively and efficiently as possible.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Batteriedatensensor, eine Batterieanordnung, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.This object is achieved by a battery data sensor, a battery arrangement, a motor vehicle and a method with the features according to the respective independent patent claims. Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent claims, the description and the figures.

Ein erfindungsgemäßer Batteriedatensensor für eine Niedervoltbatterie eines Kraftfahrzeugs weist einen Messwiderstand auf, der im Betrieb der Niedervoltbatterie von einem Batteriestrom durchflossen wird, und eine Steuereinrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine über den Messwiderstand abfallende Spannung zu erfassen und in Abhängigkeit von der erfassten Spannung den durch den Messwiderstand fließenden Batteriestrom zu bestimmen. Dabei ist der Messwiderstand als zumindest ein Teil einer von einem Batteriepol zu einem Bauteil des Kraftfahrzeugs führenden Leitung ausgebildet.A battery data sensor according to the invention for a low-voltage battery of a motor vehicle has a measuring resistor through which a battery current flows when the low-voltage battery is in operation, and a control device which is designed to detect a voltage drop across the measuring resistor and, depending on the detected voltage, the through to determine the measuring resistor flowing battery current. The measuring resistor is designed as at least part of a line leading from a battery terminal to a component of the motor vehicle.

Dadurch, dass der Messwiderstand nun nicht als separater Widerstand in eine vom Batteriestrom durchflossene Leitung integriert wird, sondern eine solche Leitung, vorzugsweise eine Masseleitung, selbst als solcher Messwiderstand genutzt wird, lässt sich vorteilhafterweise der Messwiderstand maximieren und der Gesamtwiderstand einer solchen Leitung minimieren und gleichzeitig kann auf einen teuren Shunt-Widerstand verzichtet werden. Die Tatsache, dass hierdurch der Widerstandswert des genutzten Messwiderstands erhöht werden kann, ist dadurch bedingt, da andernfalls, wenn zum Beispiel ein separater Shunt-Widerstand in die Masseleitung integriert wird, nur der Widerstandswert des Shunt-Widerstands selbst zur Messung des Batteriestroms genutzt werden kann. Durch die Vorgaben eines maximalen Widerstands von der Batterie zum Massepotential, zu welchem auch der Leitungswiderstand der übrigen Masseleitung neben einem solchen Shunt-Widerstand zählt, muss der Widerstandswert des Shunt-Widerstands folglich geringer sein als der Gesamtwiderstand der gesamten Verbindungsstrecke, d.h. unter anderem der Masseleitung und des Shunt-Widerstands. Wird stattdessen die Masseleitung selbst vom Batteriepol zum das Massepotential bereitstellenden Bauteil des Kraftfahrzeugs als solcher Messwiderstand genutzt, so kann zum Beispiel der maximal zulässige Widerstandswert für diese gesamte Strecke vorteilhafterweise als Messwiderstand genutzt werden. Dies erlaubt deutlich genauere Messungen des Batteriestroms auf besonders einfache und kostengünstige Weise. Umgekehrt kann auch ein kleinerer Messwiderstandswert zur Messung des Batteriestroms genutzt werden, um zum Beispiel die gleiche Messgenauigkeit wie unter Verwendung eines Shunt-Widerstands bereitzustellen. Durch den zusätzlichen Entfall eines solchen Shunt-Widerstands kann dann jedoch die insgesamt auftretende unerwünschte Verlustleistung durch den geringeren Gesamtwiderstandswert reduziert werden. Ein weiterer großer Vorteil der Erfindung besteht zudem noch darin, dass sich nunmehr auch die Leitung vom Batteriepol zum Bauteil, zum Beispiel die Masseleitung vom Batteriepol zum Massepotential, deutlich einfacher und kostengünstiger und weniger fehleranfällig ausgestalten lässt, da diese nun nicht mehr so viele Verbindungsstellen und Schnittstellen aufweisen muss. Üblicherweise sind nämlich zur Integration eines Shunt-Widerstands in eine solche Leitung diverse Übergangsstellen und Schnittstellen erforderlich. Beispielsweise muss zunächst ein solcher Shunt-Widerstand mit einem Ende mit einem Batteriepol kontaktiert werden, zum Beispiel über eine Polklemme, die auf einer Seite mit dem Shunt verschweißt oder anderweitig angebunden ist und die auf der anderen Seite mit dem Batteriepol gekoppelt ist, zum Beispiel auf den Batteriepol aufgeschraubt oder angeklemmt ist. Das andere Ende des Shunt-Widerstands muss wiederum an eine Stromleitung angebunden werden, zum Beispiel durch eine Schweiß- oder Lötstelle, und das andere Ende dieser Stromleitung muss wiederum an das Bauteil, zum Beispiel an ein ein Massepotential bereitstellendes Bauteil, des Kraftfahrzeugs angebunden werden, zum Beispiel über eine Klemmverbindung oder Schraubverbindung. Diese zahlreichen Schnittstellen und Verbindungsstellen bergen unter anderem aufgrund von Alterungseffekten zahlreiche Fehlerquellen und sind verschleißanfällig. Because the measuring resistor is now not integrated as a separate resistor in a line through which the battery current flows, but such a line, preferably a ground line, itself is used as such a measuring resistor, the measuring resistor and the total resistance of such can advantageously be maximized Minimizing the line and at the same time eliminating the need for an expensive shunt resistor. The fact that the resistance value of the measuring resistor used can be increased in this way is due to the fact that otherwise, if, for example, a separate shunt resistor is integrated in the ground line, only the resistance value of the shunt resistor itself can be used to measure the battery current . By specifying a maximum resistance from the battery to the ground potential, which also includes the line resistance of the rest of the ground line in addition to such a shunt resistor, the resistance value of the shunt resistor must consequently be lower than the total resistance of the entire connection path, i.e. the ground line, among other things and the shunt resistance. If instead the ground line itself from the battery terminal to the component of the motor vehicle providing the ground potential is used as such a measuring resistor, then, for example, the maximum permissible resistance value for this entire route can advantageously be used as a measuring resistor. This allows significantly more precise measurements of the battery current in a particularly simple and inexpensive way. Conversely, a smaller measuring resistor value can also be used to measure the battery current, for example to provide the same measuring accuracy as when using a shunt resistor. Due to the additional omission of such a shunt resistor, however, the overall undesired power loss that occurs can then be reduced due to the lower overall resistance value. Another great advantage of the invention is that the line from the battery pole to the component, for example the ground line from the battery pole to the ground potential, can now also be designed in a much simpler, more cost-effective and less error-prone manner, since it no longer has as many connection points and Must have interfaces. Usually, various transition points and interfaces are required to integrate a shunt resistor into such a line. For example, one end of such a shunt resistor must first be contacted with a battery pole, for example via a pole terminal which is welded or otherwise connected to the shunt on one side and which is coupled to the battery pole on the other side, for example on the battery pole is screwed on or clamped. The other end of the shunt resistor must in turn be connected to a power line, for example by a welding or soldering point, and the other end of this power line must in turn be connected to the component, for example to a component of the motor vehicle that provides a ground potential, for example via a clamp connection or screw connection. These numerous interfaces and connection points contain numerous sources of error due to aging effects and are prone to wear.

Dadurch, dass nunmehr ein separater Shunt-Widerstand vorteilhafterweise entfallen kann, lässt sich auch die Anzahl der notwendigen Schnittstellen und Übergangsstellen reduzieren und damit die Verschleißanfälligkeit der Verbindung, zum Beispiel der Masseverbindung, zwischen Batteriepol und Bauteil des Kraftfahrzeugs. Somit lässt sich durch die Erfindung eine genaue, einfache und effiziente Bestimmung des Batteriestroms bereitstellen und gleichzeitig auch durch Entfall zahlreicher Verbindungsstellen und des Shunt-Widerstands die Fertigungsschritte und Fertigungskosten reduzieren.Because a separate shunt resistor can now advantageously be omitted, the number of necessary interfaces and transition points can also be reduced and thus the susceptibility to wear of the connection, for example the ground connection, between the battery terminal and the component of the motor vehicle. The invention thus makes it possible to provide a precise, simple and efficient determination of the battery current and at the same time reduce the production steps and production costs by eliminating numerous connection points and the shunt resistor.

Im Allgemeinen kann der Messwiderstand einen Leitungsabschnitt einer Plusleitung vom Pluspol der Niedervoltbatterie zu einem Bauteil, wie einem Verteilerkasten, einem elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeugs oder einer anderen elektrischen Komponente bzw. Bauteil des Kraftfahrzeugs darstellen. Bevorzugt ist es jedoch, dass der Messwiderstand als zumindest ein Teil einer von dem Batteriepol, insbesondere dem Minuspol der Batterie, zu einem ein Massepotential bereitstellenden Bauteil führenden Masseleitung ausgebildet ist. Dabei kann der Messwiderstand durch nur einen Teil einer solchen Masseleitung, insbesondere als Leitungsabschnitt der Masseleitung, bereitgestellt sein, oder auch die gesamte Masseleitung als solcher Messwiderstand genutzt werden.In general, the measuring resistor can represent a line section of a positive line from the positive pole of the low-voltage battery to a component such as a junction box, an electrical consumer of the motor vehicle or another electrical component or component of the motor vehicle. It is preferred, however, that the measuring resistor is designed as at least part of a ground line leading from the battery pole, in particular the negative pole of the battery, to a component providing a ground potential. The measuring resistor can be provided by only a part of such a ground line, in particular as a line section of the ground line, or the entire ground line can be used as such a measuring resistor.

Hierbei soll noch betont werden, dass selbst wenn der Messwiderstand nur durch einen Teil der Leitung, insbesondere der Masseleitung, bereitgestellt ist, diese Leitung selbst dennoch einstückig und ohne Übergangsstellen ausgebildet sein kann, und einfach nur zwei Spannungsabgriffe in einem Abstand an dieser Leitung zur Erfassung des Spannungsabfalls über dem zwischen den Spannungsabgriffen befindlichen Leitungsteil bzw. Leitungsabschnitt, welcher dann den Messwiderstand darstellt, angeordnet sein können. Mit anderen Worten ist der Messwiderstand dann nicht als separater elektrischer Leiter ausgeführt, welcher mit der restlichen Leitung vom Batteriepol zum Bauteil über eine oder mehrere Verbindungsstellen verbunden ist, sondern stellt einen einstückig mit dem Rest dieser Leitung ausgebildeten Abschnitt dieser Leitung dar. Auch hier kann dann entsprechend durch den Entfall diverser Übergangs- und Verbindungsstellen der Gesamtwiderstand der Leitung vom Batteriepol zum Bauteil minimiert werden, und gleichzeitig der Messwiderstand maximiert werden, selbst dann, wenn nicht die gesamte Leitung als Messwiderstand genutzt wird.It should be emphasized here that even if the measuring resistor is only provided by part of the line, in particular the ground line, this line itself can nevertheless be designed in one piece and without transition points, and simply only two voltage taps at a distance on this line for detection of the voltage drop across the line part or line section located between the voltage taps, which then represents the measuring resistor. In other words, the measuring resistor is then not designed as a separate electrical conductor, which is connected to the rest of the line from the battery terminal to the component via one or more connection points, but rather represents a section of this line formed in one piece with the rest of this line Accordingly, by eliminating various transition and connection points, the total resistance of the line from the battery terminal to the component can be minimized, and at the same time the measuring resistance can be maximized, even if the entire line is not used as a measuring resistor.

Die Niedervoltbatterie kann zum Beispiel als 12-Volt-Batterie des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein, zum Beispiel als 12-Volt-Blei-Starterbatterie. Die Niedervoltbatterie kann aber auch zum Beispiel als 48-Volt-Batterie des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Wenngleich auch eine solche 48-Volt-Batterie häufig als Mittelvolt-Batterie bezeichnet wird, soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine solche 48-Volt-Batterie als Niedervoltbatterie angesehen werden können. Im Allgemeinen soll eine Niedervoltbatterie im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Batterie mit einer Batteriespannung von maximal 60 Volt verstanden werden. Dies Niedervoltbatterie soll also im Allgemeinen eine von einer Hochvolt-Batterie verschiedene Batterie darstellen.The low-voltage battery can be designed, for example, as a 12-volt battery of the motor vehicle, for example as a 12-volt lead starter battery. The However, the low-voltage battery can also be designed, for example, as a 48-volt battery for the motor vehicle. Although such a 48-volt battery is often referred to as a medium-voltage battery, such a 48-volt battery should also be able to be viewed as a low-voltage battery in the context of the present invention. In general, a low-voltage battery in the context of the present invention is to be understood as a battery with a battery voltage of a maximum of 60 volts. This low-voltage battery should therefore generally represent a battery different from a high-voltage battery.

Weiterhin kann unter dem Betrieb der Niedervoltbatterie, wie bereits eingangs definiert, ein Zustand der Niedervoltbatterie verstanden werden, in welchem die Niedervoltbatterie Energie an Kraftfahrzeugverbraucher, insbesondere an mindestens einen an das Niedervoltbordnetz des Kraftfahrzeugs angeschlossenen Verbraucher, liefert und/oder einen Zustand der Niedervoltbatterie, in welchem der Niedervoltbatterie zum Laden der Niedervoltbatterie Energie zugeführt wird. Ist die Niedervoltbatterie nicht in Betrieb, das heißt wird durch diese weder ein Verbraucher gespeist noch der Niedervoltbatterie Energie zugeführt, so fließt entsprechend auch kein Batteriestrom durch den Messwiderstand. Nichtsdestoweniger kann auch dies durch den Batteriedatensensor erfasst werden, da in diesem Fall der erfasste Spannungsabfall über dem Messwiderstand Null ist.Furthermore, the operation of the low-voltage battery, as already defined above, can be understood to mean a state of the low-voltage battery in which the low-voltage battery supplies energy to motor vehicle consumers, in particular to at least one consumer connected to the low-voltage electrical system of the motor vehicle, and / or a state of the low-voltage battery in which the low-voltage battery is supplied with energy for charging the low-voltage battery. If the low-voltage battery is not in operation, that is, if it neither feeds a consumer nor supplies energy to the low-voltage battery, then accordingly no battery current flows through the measuring resistor. Nevertheless, this can also be detected by the battery data sensor, since in this case the detected voltage drop across the measuring resistor is zero.

Der mit dem das Massepotential bereitstellenden Bauteil des Kraftfahrzeugs gekoppelte Batteriepol der Niedervoltbatterie stellt weiterhin den negativen Batteriepol dar, während die Niedervoltbatterie typischerweise einen weiteren, nämlich einen positiven Batteriepol, aufweist, der entsprechend über eine oder mehrere Leitungen mit den zu versorgenden Verbrauchern beziehungsweise im Allgemeinen mit dem Niedervoltbordnetz, gekoppelt ist. Die zu versorgenden Verbraucher beziehungsweise im Allgemeinen das Niedervoltbordnetz ist andererseits ebenfalls mit dem Massepotential koppelbar, sodass hierdurch der Stromkreis geschlossen werden kann.The battery pole of the low-voltage battery that is coupled to the component of the motor vehicle that provides the ground potential also represents the negative battery pole, while the low-voltage battery typically has a further, namely a positive battery pole, which is connected to the consumers to be supplied or in general via one or more lines the low-voltage electrical system, is coupled. On the other hand, the consumers to be supplied or, in general, the low-voltage vehicle electrical system can also be coupled to the ground potential, so that the circuit can be closed as a result.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Batteriedatensensor einen Temperatursensor auf, welcher in vorbestimmter Nähe zur Leitung, insbesondere Masseleitung, oder in die Leitung integriert angeordnet ist, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, mittels des Temperatursensors eine aktuelle Temperatur zu erfassen und einen aktuellen Messwiderstandswert in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur zu ermitteln und einen aktuellen durch den Messwiderstand fließenden Batteriestrom in Abhängigkeit von dem ermittelten aktuellen Messwiderstandswert zu bestimmen.In a further advantageous embodiment of the invention, the battery data sensor has a temperature sensor which is arranged in predetermined proximity to the line, in particular the ground line, or integrated into the line, the control device being designed to use the temperature sensor to detect a current temperature and a current one To determine the measuring resistance value as a function of the detected temperature and to determine a current battery current flowing through the measuring resistor as a function of the current measuring resistance value determined.

Dies hat den großen Vorteil, dass der Messwiderstand, nämlich die Leitung, zum Beispiel die Masseleitung, selbst nicht sonderlich temperaturstabil hinsichtlich ihres Widerstands ausgebildet werden muss, da durch die Erfassung der aktuellen Temperatur der ermittelte Widerstandswert der Masseleitung geeignet skaliert werden kann. Eine solche Skalierung kann auf einfache Weise basierend auf einer Look-up-Tabelle, Formel, Funktion oder anderen Zuordnungsvorschrift basieren. Eine solche Zuordnungsvorschrift kann beispielsweise in einem Speicher der Steuereinrichtung abgelegt sein. In Abhängigkeit von der aktuell mittels des Temperatursensors erfassten Temperatur kann die Steuereinrichtung beispielsweise einen für eine bestimmte Temperatur ebenfalls gespeicherten Messwiderstandswert basierend auf dieser Vorschrift skalieren und dadurch den für die aktuelle Temperatur gültigen Messwiderstandswert der Masseleitung ermitteln und daraus wiederum in Kombination mit der gemessenen, über den Messwiderstand abfallenden Spannung den Batteriestrom bestimmen, insbesondere als Quotienten aus der abfallenden Spannung und dem ermittelten Messwiderstandswert. Der Zusammenhang zwischen Messwiderstandswert und aktueller Temperatur kann alternativ oder zusätzlich auch in Form eines Kennlinienfeldes in dem Speicher der Steuereinrichtung abgelegt sein. Basierend auf einem solchen Kennlinienfeld, welches auf einfache Weise für die Masseleitung experimentell bestimmt werden kann, indem zum Beispiel für verschiedene Temperaturen die zugehörigen Widerstandswerte der Masseleitung bestimmt werden und in diesem Kennlinienfeld gespeichert werden, kann die Steuereinrichtung auf einfache Weise für eine aktuell erfasste Temperatur den zugehörigen Widerstandswert der Masseleitung auslesen und zur Bestimmung des aktuellen Batteriestroms, wie beschrieben, verwenden.This has the great advantage that the measuring resistor, namely the line, for example the ground line, itself does not have to be particularly temperature-stable with regard to its resistance, since the determined resistance value of the ground line can be suitably scaled by detecting the current temperature. Such scaling can be based in a simple manner on the basis of a look-up table, formula, function or other assignment rule. Such an assignment rule can be stored, for example, in a memory of the control device. Depending on the temperature currently detected by means of the temperature sensor, the control device can, for example, scale a measuring resistance value that is also stored for a specific temperature based on this rule and thereby determine the measuring resistance value of the ground line that is valid for the current temperature and from this in turn in combination with the measured resistance value via the Measuring resistor dropping voltage determine the battery current, in particular as the quotient of the dropping voltage and the determined measuring resistor value. The relationship between the measuring resistance value and the current temperature can alternatively or additionally also be stored in the memory of the control device in the form of a family of characteristics. Based on such a family of characteristics, which can easily be determined experimentally for the ground line, for example by determining the associated resistance values of the ground line for different temperatures and storing them in this family of characteristics, the control device can easily determine the temperature for a currently recorded temperature Read out the associated resistance value of the ground line and use it to determine the current battery current as described.

Auf diese Weise kann der Batteriestrom auch unter Berücksichtigung der aktuellen Temperatur und damit besonders genau ermittelt werden, ohne dass hierfür ein teurer und temperaturstabiler Shunt-Widerstand erforderlich ist. Diese Maßnahmen lassen sich zudem besonders einfach und kostengünstig umsetzen, da zum Beispiel ein Batteriedatensensor ohnehin einen Temperatursensor umfasst. Dieser kann nunmehr gleichzeitig auch zur Ermittlung der Temperatur der Masseleitung verwendet werden. Dadurch entstehen für den Batteriedatensensor keinerlei hardwareseitige Zusatzkosten. Ein solcher Temperatursensor kann zum Beispiel als NTC (Negative Temperature Coefficient)-Widerstand ausgeführt sein. Eine Ausführung als PTC (Positive Temperature Coefficient)-Widerstand wäre aber ebenso denkbar. Basierend auf der Temperaturabhängigkeit eines solchen Widerstands lässt sich durch Messung des Widerstandswerts auch einfach die aktuelle Temperatur eines solchen Sensors ermitteln. Der Temperatursensor kann aber auch beliebig anders ausgestaltet sein. Weiterhin muss ein solcher Temperatursensor nicht notwendigerweise direkt an der Leitung, insbesondere der Masseleitung, angeordnet sein oder in diese integriert sein, sondern kann zu dieser auch einen Abstand aufweisen oder in einem anderen mit der Leitung, insbesondere der Masseleitung, gekoppelten Bauteil angeordnet sein.In this way, the battery current can also be determined taking into account the current temperature and thus particularly precisely, without the need for an expensive and temperature-stable shunt resistor. These measures can also be implemented particularly easily and inexpensively, since, for example, a battery data sensor already includes a temperature sensor. This can now be used at the same time to determine the temperature of the ground line. This means that there are no additional hardware costs for the battery data sensor. Such a temperature sensor can be designed, for example, as an NTC (Negative Temperature Coefficient) resistor. A design as a PTC (Positive Temperature Coefficient) resistor would also be conceivable. Based on the temperature dependence of such a resistor, the current temperature of such a sensor can also be determined simply by measuring the resistance value. The temperature sensor can, however, also be different be designed. Furthermore, such a temperature sensor does not necessarily have to be arranged directly on the line, in particular the ground line, or integrated into it, but can also be at a distance from it or be arranged in another component coupled to the line, in particular the ground line.

Dies ist dadurch bedingt, dass sich die Temperatur der Leitung, insbesondere der Masseleitung, wenn der Temperatursensor zumindest nicht allzu weit von dieser Leitung entfernt angeordnet ist, auch wiederum durch eine gegebene Vorschrift ermitteln lässt. Entsprechend stellt es eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, eine aktuelle Temperatur des Messwiderstands in Abhängigkeit von der mittels des Temperatursensors erfassten aktuellen Temperatur nach einer vorbestimmten in einem Speicher der Steuereinrichtung abgelegten Vorschrift zu ermitteln und den aktuellen Messwiderstand in Abhängigkeit von der ermittelten aktuellen Temperatur des Messwiderstands zu bestimmen. Zu diesem Zweck können vorteilhafterweise ebenfalls in üblichen Batteriedatensensoren abgelegte Vorschriften, zum Beispiel in Form von Funktionen oder Algorithmen, verwendet werden, mittels welchen sich beispielsweise auf Basis der vom Temperatursensor des Batteriedatensensors aktuell erfassten Temperatur auf die Temperatur des Batteriepols, insbesondere des negativen Batteriepols, schließen lässt. Die Temperatur dieses Batteriepols kann dann zum Beispiel auch näherungsweise als aktuelle Temperatur des Messwiderstands verwendet werden. Auch dies erlaubt eine besonders einfache und kostengünstige Umsetzung, da hierfür keinerlei oder kaum Modifikationen am Batteriedatensensor erforderlich sind. Alternativ oder zusätzlich kann aus der ohnehin im Batteriedatensensor üblicherweise bereitgestellten Temperatur des Batteriepols durch einen experimentell bestimmten Skalierungsfaktor auch die aktuelle Temperatur des Messwiderstands genauer bestimmt werden. Auch ein solcher experimentell bestimmter Korrekturfaktor kann dann in dem Speicher der Steuereinrichtung hinterlegt sein.This is due to the fact that the temperature of the line, in particular the ground line, when the temperature sensor is at least not too far away from this line, can also be determined in turn by a given rule. Accordingly, it represents a further advantageous embodiment of the invention if the control device is designed to determine a current temperature of the measuring resistor as a function of the current temperature detected by means of the temperature sensor according to a predetermined rule stored in a memory of the control device and to determine the current measuring resistor in To be determined depending on the determined current temperature of the measuring resistor. For this purpose, regulations stored in conventional battery data sensors can advantageously also be used, for example in the form of functions or algorithms, by means of which, for example, based on the temperature currently detected by the temperature sensor of the battery data sensor, the temperature of the battery terminal, in particular the negative battery terminal, can be deduced leaves. The temperature of this battery pole can then, for example, also be used approximately as the current temperature of the measuring resistor. This also allows a particularly simple and inexpensive implementation, since no or hardly any modifications to the battery data sensor are required for this. As an alternative or in addition, the current temperature of the measuring resistor can also be determined more precisely from the temperature of the battery pole, which is usually provided in the battery data sensor, by means of an experimentally determined scaling factor. Such an experimentally determined correction factor can then also be stored in the memory of the control device.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stellt das das Massepotential bereitstellende Bauteil des Kraftfahrzeugs ein Karosseriebauteil des Kraftfahrzeugs dar. Mit anderen Worten kann die Masseleitung vom Batteriepol direkt zu einem Karosseriebauteil des Kraftfahrzeugs führen. Denkbar ist es aber auch, dass das das Massepotential breitstellende Bauteil ein mit einem Karosseriebauteil elektrisch verbundenes Bauteil, aber ein von der Karosserie selbst verschiedenes Bauteil darstellt, wie zum Beispiel ein an die Karosserie elektrisch leitend angebundenes Gehäuse einer Komponente des Kraftfahrzeugs.In a further advantageous embodiment of the invention, the component of the motor vehicle providing the ground potential represents a body component of the motor vehicle. In other words, the ground line can lead from the battery terminal directly to a body component of the motor vehicle. However, it is also conceivable that the component providing the ground potential represents a component electrically connected to a body component, but a component different from the body itself, such as a housing of a component of the motor vehicle that is electrically conductively connected to the body.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Batteriedatensensor zwei an der Leitung, insbesondere der Masseleitung, angeordnete Spannungsabgriffe zum Erfassen der über den Messwiderstand abfallenden Spannung auf, insbesondere wobei einer der Spannungsabgriffe in einem ersten Anschlussbereich der Leitung angeordnet ist, in welchem ein erstes Ende der Leitung am Batteriepol angeschlossen ist und der andere der beiden Spannungsabgriffe in einem zweiten Anschlussbereich der Leitung angeordnet ist, in welchem ein zweites Ende der Leitung an dem Bauteil angeschlossen ist. Beispielsweise können die Spannungsabgriffe auch direkt an diesen Kopplungspunkten, an welchen die Leitung mit dem Batteriepol einerseits und dem Bauteil andererseits gekoppelt ist, angebunden sein. Auf diese Weise lässt sich die gesamte Leitung, insbesondere die Masseleitung, maximal zur Bestimmung des Batteriestroms nutzen und damit insgesamt ein möglichst großer Messwiderstand, was, wie eingangs beschrieben, die Messgenauigkeit maximiert. Dies ist insbesondere dann von großem Vorteil, wenn die Verbindungsstrecke zwischen Batteriepol und Bauteil insgesamt relativ kurz ist. Grundsätzlich ist es jedoch möglich, wie dies bereits beschrieben wurde, dass die zwei Spannungsabgriffe oder zumindest einer davon nicht an direkt an den oben genannten Kopplungspunkten bzw. in den genannten Anschlussbereichen angeordnet ist. Die Beiden Spannungsabgriffe können auch in einem kleineren Abstand an dieser Leitung, insbesondere der Masseleitung, zur Erfassung des Spannungsabfalls über dem zwischen den Spannungsabgriffen befindlichen Leitungsteil bzw. Leitungsabschnitt, welcher dann den Messwiderstand darstellt, angeordnet sein, so dass nicht die gesamte Leitung als Messwiderstand genutzt wird, sondern eben nur ein Teil davon. Aber auch in diesem Fall kann dann entsprechend durch den Entfall diverser Übergangs- und Verbindungsstellen der Gesamtwiderstand der Leitung vom Batteriepol zum Bauteil minimiert werden, und gleichzeitig der Messwiderstand maximiert werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the battery data sensor has two voltage taps arranged on the line, in particular the ground line, for detecting the voltage drop across the measuring resistor, in particular with one of the voltage taps being arranged in a first connection area of the line in which a first end of the line is connected to the battery pole and the other of the two voltage taps is arranged in a second connection area of the line in which a second end of the line is connected to the component. For example, the voltage taps can also be connected directly to these coupling points at which the line is coupled to the battery terminal on the one hand and the component on the other hand. In this way, the entire line, in particular the ground line, can be used to the maximum for determining the battery current and thus the largest possible measuring resistor overall, which, as described above, maximizes the measurement accuracy. This is particularly of great advantage when the connection path between the battery terminal and the component is relatively short overall. In principle, however, it is possible, as has already been described, for the two voltage taps or at least one of them not to be arranged directly at the above-mentioned coupling points or in the mentioned connection areas. The two voltage taps can also be arranged at a smaller distance on this line, in particular the ground line, to detect the voltage drop across the line part or line section located between the voltage taps, which then represents the measuring resistor, so that the entire line is not used as a measuring resistor becomes, but only part of it. But in this case too, the total resistance of the line from the battery terminal to the component can be minimized by eliminating various transition and connection points, and at the same time the measuring resistance can be maximized.

Zudem ist es bevorzugt, dass die Leitung, insbesondere die Masseleitung, als einstückige, durchgängige Leitung vom Batteriepol zum Bauteil, insbesondere dem das Massepotential bereitstellenden Bauteil, zum Beispiel dem Karosseriebauteil, ausgebildet ist. Dabei kann auch eine Polklemme als von dieser Leitung, insbesondere der Masseleitung, umfasst angesehen werden. Mit anderen Worten kann die Leitung an ihrem mit dem Batteriepol gekoppelten Ende eine Polklemme zum Koppeln mit dem Batteriepol bereitstellen, die einstückig mit dem Rest der Leitung ausgebildet ist. Dadurch lassen sich vorteilhafterweise diverse Übergangsstellen oder Schnittstellen vermeiden und damit auch die Verschleißanfälligkeit der Leitung reduzieren. Dadurch lässt sich auch die Fehleranfälligkeit der Genauigkeit der Batteriestrombestimmung über die Zeit hinweg bedingt durch Alterungseffekte reduzieren beziehungsweise minimieren.In addition, it is preferred that the line, in particular the ground line, is designed as a one-piece, continuous line from the battery terminal to the component, in particular the component providing the ground potential, for example the body component. A pole terminal can also be viewed as being comprised by this line, in particular the ground line. In other words, the line can provide a pole terminal for coupling to the battery pole at its end coupled to the battery pole, which pole terminal is formed in one piece with the rest of the line. In this way, various transition points or interfaces can advantageously be avoided and thus the susceptibility of the line to wear and tear can be reduced. This also reduces the susceptibility to errors in the accuracy of the Reduce or minimize battery current determination over time due to aging effects.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Leitung, insbesondere die Masseleitung, als biegbare Metallschiene, insbesondere Kupferschiene, ausgebildet. Durch die Bereitstellung der Leitung als solche Schiene kann die Robustheit dieser Leitung weiter gesteigert werden und auch hierdurch wiederum Fehlereinflüsse oder andere Alterungseffekte und deren Auswirkungen auf die Batteriestrombestimmung reduziert werden. Eine flexible Leitung, vor allem mit darin vorhandenen Übergangsstellen, dagegen unterliegt aufgrund ihrer Bewegung und Formänderung höheren Fehlereinflüssen und Alterungseffekten. Die Biegbarkeit einer solchen Metallschiene, insbesondere im Gegensatz zu einer relativ starren und kaum oder nur schwer biegbaren Metallschiene, hat den Vorteil, dass sich diese bei der Montage bzw. bereits bei der Fertigung besonders einfach an die Relativposition von Niedervoltbatterie und Bauteil, an welches die Metallschiene angebunden ist, anpassen lässt. Eine solche biegbare Schiene kann beispielsweise einfach als Stanzbiegeteil bereitgestellt werden. Um den Batteriepol mit dem Bauteil zu verbinden, insbesondere dem Karosseriebauteil, kann die Schiene auf einfache Weise in entsprechender Länge und mit entsprechend erforderlichen Biegungen, insbesondere auch Mehrfachbiegungen, ausgestaltet werden. Somit lässt sich eine solche Schiene den Bauraumerfordernissen durch zum Beispiel mehrfach gewinkelte Ausbildungen einfach anpassen. Da zudem Kupfer einen guten Leiter darstellt, ist es besonders vorteilhaft, eine solche Metallschiene aus Kupfer oder zumindest zum Großteil aus Kupfer auszubilden. Zudem kann die Masseleitung beispielsweise einen Leitungsquerschnitt im Bereich zwischen 25 und 50 Quadratmillimetern, zum Beispiel 35 Quadratmillimetern, bereitstellen. Dadurch lassen sich bei einer Länge der Leitung, insbesondere der Masseleitung, im Bereich zwischen 200 Millimetern und 1000 Millimetern, zum Beispiel bei einer Länge von 300 Millimetern, geeignete Messwiderstandswerte im Bereich zum Beispiel zwischen 90 Mikroohm und 350 Mikroohm bereitstellen. In einem solchen Widerstandswertbereich lässt sich der Batteriestrom mit guter Genauigkeit ermitteln und gleichzeitig noch ein relativ niedriger Gesamtwiderstand der Verbindungsstrecke zwischen Batteriepol und Masse bereitstellen. Um die Messgenauigkeit weiter zu steigern, kann der Wert des Messwiderstands durch geeignete Ausbildung der Leitung aber auch noch höher gewählt werden, je nach Anwendungsfall.In a further advantageous embodiment of the invention, the line, in particular the ground line, is designed as a flexible metal bar, in particular a copper bar. By providing the line as such a rail, the robustness of this line can be further increased and this in turn reduces the influence of errors or other aging effects and their effects on the determination of the battery current. On the other hand, a flexible line, especially with the transition points therein, is subject to higher error influences and aging effects due to its movement and change in shape. The bendability of such a metal rail, in particular in contrast to a relatively rigid and hardly or difficultly bendable metal rail, has the advantage that it is particularly easy to adapt to the relative position of the low-voltage battery and component to which the Metal rail is attached, can be adjusted. Such a bendable rail can, for example, simply be provided as a stamped and bent part. In order to connect the battery terminal to the component, in particular the body component, the rail can be designed in a simple manner with a corresponding length and with correspondingly required bends, in particular multiple bends. Thus, such a rail can be easily adapted to the installation space requirements through, for example, multiple angled designs. Since copper is also a good conductor, it is particularly advantageous to make such a metal rail from copper or at least for the most part from copper. In addition, the ground line can, for example, provide a line cross section in the range between 25 and 50 square millimeters, for example 35 square millimeters. As a result, with a length of the line, in particular the ground line, in the range between 200 millimeters and 1000 millimeters, for example with a length of 300 millimeters, suitable measurement resistance values in the range, for example, between 90 microohms and 350 microohms can be provided. In such a resistance value range, the battery current can be determined with good accuracy and, at the same time, a relatively low total resistance of the connection path between the battery terminal and ground can be provided. In order to further increase the measuring accuracy, the value of the measuring resistor can also be selected to be even higher by suitably designing the line, depending on the application.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Batterieanordnung mit einer Batterie, insbesondere einer Niedervoltbatterie für ein Kraftfahrzeug, und einem erfindungsgemäßen Batteriedatensensor oder einer seiner Ausgestaltungen. Darüber hinaus gehört zur Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Batteriedatensensor oder einer seiner Ausgestaltungen. Die für den erfindungsgemäßen Batteriedatensensor und seine Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten damit in gleicher Weise für die erfindungsgemäße Batterieanordnung und für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.Furthermore, the invention also relates to a battery arrangement with a battery, in particular a low-voltage battery for a motor vehicle, and a battery data sensor according to the invention or one of its configurations. In addition, the invention also includes a motor vehicle with a battery data sensor according to the invention or one of its configurations. The advantages mentioned for the battery data sensor according to the invention and its configurations thus apply in the same way to the battery arrangement according to the invention and to the motor vehicle according to the invention.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger vehicle or truck, or as a passenger bus or motorcycle.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Ermitteln eines durch einen Messwiderstand fließenden Batteriestroms einer Niedervoltbatterie eines Kraftfahrzeugs, wobei eine über den Messwiderstand abfallende Spannung erfasst wird und der durch den Messwiderstand fließende Batteriestrom in Abhängigkeit von der erfassten Spannung bestimmt wird. Dabei wird als die über dem Messwiderstand abfallende Spannung die über zumindest einem Teil einer von einem Batteriepol, insbesondere dem negativen Batteriepol, der Niedervoltbatterie zu einem, insbesondere ein Massepotential bereitstellenden, Bauteil des Kraftfahrzeugs führenden Leitung abfallende Spannung erfasst.Furthermore, the invention also relates to a method for determining a battery current flowing through a measuring resistor of a low-voltage battery of a motor vehicle, wherein a voltage drop across the measuring resistor is detected and the battery current flowing through the measuring resistor is determined as a function of the detected voltage. The voltage dropping across the measuring resistor is recorded as the voltage dropping across at least part of a voltage dropping from a battery pole, in particular the negative battery pole, of the low-voltage battery to a line leading to a component of the motor vehicle, in particular providing a ground potential.

Auch hier gelten die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriedatensensor und seinen Ausgestaltungen genannten Vorteile in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren.Here too, the advantages mentioned in connection with the battery data sensor according to the invention and its configurations apply in the same way to the method according to the invention.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Batteriedatensensors beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes further developments of the method according to the invention which have features as they have already been described in connection with the further developments of the battery data sensor according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.The invention also includes the combinations of the features of the described embodiments.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.Exemplary embodiments of the invention are described below. The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and that also develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure is intended to include combinations of the features of the embodiments other than those shown. Furthermore, the described embodiments are also enhanced the features of the invention already described can be supplemented.

Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Batterieanordnung 12, umfassend eine Batterie 14, insbesondere eine Niedervoltbatterie 14, und einen Batteriedatensensor 16 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Batterie 14 weist dabei einen Pluspol 14a sowie einen Minuspol 14b auf. Der Pluspol 14a ist dabei mit einem oder mehreren Niedervoltverbrauchern, die aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht näher dargestellt sind, verbunden, während der Minuspol 14b über eine Masseleitung 18 an ein ein Massepotential bereitstellendes Bauteil des Kraftfahrzeugs 10, in diesem Beispiel ein Karosseriebauteil 20, angebunden ist.The single figure shows a schematic representation of a motor vehicle 10 with a battery assembly 12 , comprising a battery 14th , especially a low-voltage battery 14th , and a battery data sensor 16 according to an embodiment of the invention. The battery 14th has a positive pole 14a as well as a negative pole 14b on. The positive pole 14a is connected to one or more low-voltage consumers, which are not shown here for reasons of clarity, while the negative pole 14b via a ground line 18th to a component of the motor vehicle that provides a ground potential 10 , in this example a body part 20th , is connected.

Der Batteriedatensensor 16 umfasst eine Steuereinrichtung 22, welche dazu ausgelegt ist, den Batteriestrom I zu bestimmen, sowie optional noch weitere Batteriegrößen, die vorliegend jedoch nicht relevant sind.The battery data sensor 16 comprises a control device 22nd , which is designed to determine the battery current I, and optionally other battery sizes that are not relevant in the present case.

Üblicherweise wird zur Bestimmung des Batteriestroms ein Shunt-Widerstand genutzt, der irgendwo in eine Batterieleitung integriert werden muss und über welchen dann entsprechender Spannungsabfall erfasst wird und daraus der Batteriestrom in Kenntnis des Widerstandswerts dieses Shunt-Widerstands ermittelt wird. Ein solcher Shunt-Widerstand muss sehr temperaturstabil sein und ist daher auch entsprechend teuer. Da dieser Gesamtwiderstand der an die Batterie 14 angeschlossenen Leitungen einschließlich des Shunt-Widerstands durch entsprechende Vorgaben begrenzt ist, kann auch der Shunt-Widerstand in der Regel nur mit einem sehr kleinen Widerstandswert ausgebildet werden, der die mögliche Grundgenauigkeit einschränkt. Zusätzlich tritt durch einen solchen Shunt-Widerstand eine ungewünschte zusätzliche Verlustleistung auf.Usually, a shunt resistor is used to determine the battery current, which must be integrated somewhere in a battery line and via which the corresponding voltage drop is then detected and the battery current is determined from this with knowledge of the resistance value of this shunt resistor. Such a shunt resistor must be very temperature stable and is therefore also correspondingly expensive. Because this is the total resistance of the battery 14th connected lines including the shunt resistor is limited by appropriate specifications, the shunt resistor can usually only be designed with a very small resistance value, which limits the possible basic accuracy. In addition, undesired additional power loss occurs due to such a shunt resistor.

Diese Nachteile können nun vorteilhafterweise vermieden werden, indem die Masseleitung 18, die den negativen Batteriepol 14b mit dem Massepotential, nämlich hier der Fahrzeugkarosserie 20, koppelt, anstelle eines solchen Shunt-Widerstands als Messwiderstand R genutzt wird. Diese Leitungsverbindung 18 ist vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit sehr hohem Kupferanteil gebildet. Durch Nutzung dieser Masseleitung 18 als Messwiderstand R entfällt vorteilhafterweise ein zusätzlicher und kostenintensiver Messwiderstand. Da in diesem Fall auch kein zusätzliches Bauteil wie der genannte Shunt-Widerstand in diese Leitung integriert werden muss, entfallen vorteilhafterweise auch zusätzliche Übergangsstellen und Schnittstellen. Somit kann diese Leitungsverbindung 18 vom Batteriepol 14b zur Fahrzeugkarosserie 20 ohne Übergangsstellen und Schnittstellen ausgebildet werden und somit auch ohne Übergangswiderstände innerhalb der für die Strommessung genutzten Strecke. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn diese Masseleitung 18 zum Beispiel als Kupferschiene beziehungsweise Kupfer-Stanzbiegeteil ausgeführt wird, oder als vergleichbares Bauteil. Eine solche Schiene hat gegenüber einer flexiblen Leitung den Vorteil, dass diese robuster ist und weniger Fehlereinflüssen und Alterungseffekten unterliegt. Eine flexible Leitung dagegen, zum Beispiel mit Kabelschuhen und gegebenenfalls weiteren Crimp-Verbindungen und/oder sonstigen Verbindungsstellen, hat wegen der Übergangswiderstände und auch deren Bewegung durch ihre flexible Ausbildung den Nachteil, dass sie aufgrund von Alterungseffekten und deren Alterungsverhalten auch hohen Fehlereinflüssen unterliegt, die sich entsprechend nachteilig auf die Genauigkeit der Batteriestrombestimmung auswirken würden. Nichtsdestoweniger könnte aber auch eine solche flexible Leitung als Masseleitung 18 und entsprechend als Messwiderstand R genutzt werden, wenngleich dies auch weniger bevorzugt ist.These disadvantages can now be advantageously avoided by connecting the ground line 18th that is the negative battery post 14b with the ground potential, namely the vehicle body here 20th , couples, is used as measuring resistor R instead of such a shunt resistor. This line connection 18th is preferably made of copper or a copper alloy with a very high copper content. By using this ground line 18th As a measuring resistor R, an additional and costly measuring resistor is advantageously dispensed with. Since in this case no additional component like the mentioned shunt resistor has to be integrated into this line, additional transition points and interfaces are advantageously also dispensed with. Thus, this line connection 18th from the battery pole 14b to the vehicle body 20th can be formed without transition points and interfaces and thus also without transition resistances within the route used for current measurement. It is particularly advantageous if this ground line 18th For example, it is designed as a copper bar or a stamped and bent copper part, or as a comparable component. Such a rail has the advantage over a flexible line that it is more robust and is less subject to the influences of errors and aging effects. A flexible line, on the other hand, for example with cable lugs and possibly further crimp connections and / or other connection points, has the disadvantage because of the contact resistances and also their movement due to their flexible design that they are also subject to high error influences due to aging effects and their aging behavior would have a correspondingly detrimental effect on the accuracy of the battery current determination. Nevertheless, such a flexible line could also be used as a ground line 18th and can be used accordingly as measuring resistor R, although this is also less preferred.

Wie bereits erwähnt, wird zur Bestimmung des Batteriestroms I, der im Übrigen je nach Betriebszustand der Batterie 14 einen der Batterie 14 zugeführten Strom zum Laden der Batterie 14 darstellen kann oder aber auch einen der Batterie 14 zum Betrieb diverser Niedervoltverbraucher entnommener Strom darstellen kann, der Spannungsabfall U über diesem Messwiderstand R erfasst. Zu diesem Zweck weist der Batteriedatensensor 16 weiterhin zwei Spannungsabgriffe 24a, 24b auf, die im Bereich der Enden der Masseleitung 18 angeordnet sein können, das heißt ein Spannungsabgriff 24a im Bereich des Kopplungspunkts dieser Masseleitung 18 mit dem Batteriepol 14b, und der andere Spannungsabgriff 24b im Bereich der Kopplungsstelle der Masseleitung 18 mit dem Karosseriebauteil 20. Damit lässt sich vorteilhafterweise die gesamte Strecke dieser Masseleitung 18 als Messwiderstand R nutzen und damit der Messwiderstandswert maximieren, und dadurch auch die Messgenauigkeit. Der Widerstandswert dieses Messwiderstands R kann vorgegeben und zum Beispiel in einem Speicher der Steuereinrichtung 22 des Batteriedatensensors 16 abgelegt sein. Um die Messgenauigkeit weiter zu steigern, kann auch die aktuelle Temperatur T berücksichtigt werden, die beispielsweise durch einen geeigneten Temperatursensor 26 des Batteriedatensensors 16 erfasst werden kann. Dieser Temperatursensor 26 ist vorzugsweise in vorbestimmter Nähe zur Masseleitung 18 angeordnet, muss aber nicht direkt an dieser kontaktierend angeordnet sein. Ausreichend ist es beispielsweise, wenn dieser Temperatursensor 26 in vorbestimmter Nähe nicht zu weit von der Masseleitung 18 entfernt angeordnet ist. Durch die vom Temperatursensor 26 gemessene aktuelle Temperatur T kann nach einer gegebenen Vorschrift, die experimentell oder rechnerisch bestimmbar ist, und die ebenfalls im Speicher der Steuereinrichtung 22 abgelegt sein kann, die aktuelle Temperatur der Masseleitung 18 berechnet werden. Diese aktuelle Temperatur T kann dann vorteilhafterweise verwendet werden, um den Widerstandswert des Messwiderstands R, das heißt der Masseleitung 18, geeignet zu skalieren. Dadurch muss vorteilhafterweise diese Masseleitung 18 selbst nicht sonderlich temperaturstabil ausgeführt sein, was wiederum Kosten spart. Somit kann vorteilhafterweise die Temperatur dieser durchgehenden Leitungsverbindung 18 eingelesen werden, um mit einer darüber berechneten Korrektur entsprechende temperaturabhängige Fehler der Strombestimmung am Messwiderstand R, insbesondere dem Kupferwiderstand, korrigierend ausgleichen zu können. Ein weiterer Vorteil besteht zudem darin, dass die Temperatur T näherungsweise auch mit den Genauigkeiten des schon im Batteriedatenmodul beziehungsweise dem Batteriedatensensor 16 verbauten NTC-Widerstand gemessen werden kann.As already mentioned, is used to determine the battery current I, which otherwise depends on the operating state of the battery 14th one of the battery 14th supplied current for charging the battery 14th can represent or one of the battery 14th can represent the current drawn for operating various low-voltage consumers, the voltage drop U across this measuring resistor R is recorded. For this purpose, the battery data sensor 16 still two voltage taps 24a , 24b on that in the area of the ends of the ground line 18th can be arranged, that is, a voltage tap 24a in the area of the coupling point of this ground line 18th with the battery pole 14b , and the other voltage tap 24b in the area of the coupling point of the ground line 18th with the body component 20th . This advantageously allows the entire distance of this ground line 18th use as measuring resistor R and thus maximize the measuring resistor value and thereby also the measuring accuracy. The resistance value of this measuring resistor R can be specified and, for example, in a memory of the control device 22nd of the battery data sensor 16 be filed. In order to further increase the measurement accuracy, the current temperature T can also be taken into account, for example by a suitable temperature sensor 26th of the battery data sensor 16 can be captured. This temperature sensor 26th is preferably in a predetermined proximity to the ground line 18th arranged, but does not have to be arranged directly in contact with this. It is sufficient, for example, if this temperature sensor 26th in a predetermined proximity not too far from the ground line 18th is located away. By the temperature sensor 26th measured current temperature T can according to a given rule which can be determined experimentally or by calculation, and the also in the memory of the control device 22nd can be stored, the current temperature of the ground line 18th be calculated. This current temperature T can then advantageously be used to determine the resistance value of the measuring resistor R, that is to say the ground line 18th , suitable to scale. As a result, this ground line must advantageously 18th itself not be particularly temperature-stable, which in turn saves costs. The temperature of this continuous line connection can thus advantageously 18th be read in in order to be able to correctively compensate for corresponding temperature-dependent errors of the current determination at the measuring resistor R, in particular the copper resistance, with a correction calculated over it. Another advantage is that the temperature T is also approximately with the accuracies of the already in the battery data module or the battery data sensor 16 built-in NTC resistor can be measured.

Der somit besonders einfach, kostengünstig und vor allem auch genau ermittelte Batteriestrom I kann dann weiteren Einrichtungen des Kraftfahrzeugs 10, zum Beispiel Fahrerassistenzsystemen, Auswertesystemen, Überwachungssystemen oder ähnlichem, zur Verfügung gestellt werden, um in Abhängigkeit davon bestimmte Funktionen des Kraftfahrzeugs 10 zu steuern, wie zum Beispiel einen Start-Stopp-Betrieb des Kraftfahrzeugs 10.The battery current I, which is thus particularly simply, inexpensively and, above all, precisely determined, can then be used by other devices in the motor vehicle 10 , for example driver assistance systems, evaluation systems, monitoring systems or the like, are made available in order to perform certain functions of the motor vehicle as a function thereof 10 to control, such as a start-stop operation of the motor vehicle 10 .

Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein integrierter Batteriedatensensor mit eigener Kupferanschlussleitung ausgeführt als Strommess-Shunt bereitgestellt werden kann, der um den entfallenen separaten Shunt-Widerstand niederohmiger ausgeführt werden kann, wodurch die widerstandsbedingt auftretende Gesamtverlustleistung reduziert werden kann, aber der Messwiderstand selbst dennoch hochohmiger als der bisher verwendete separate Shunt-Widerstand ausgeführt werden kann. Durch den Entfall des separaten Shunts und der Ausführung der Leitungsverbindungen ohne Übergangsstellen und Schnittstellen können die Kosten des Shunts und die Fertigungsschritte und Fertigungskosten der Verbindungsstellen eingespart werden. Die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes dieser Leitung, insbesondere der Masseleitung, kann dabei durch Temperaturerfassung und Temperaturkompensation als Fehlerquelle minimiert werden. Mit Ausführung der Masseleitung möglichst als ein durchgängiges Stück und durch den dadurch bedingten Wegfall von toleranzbehafteten Übergangswiderständen und deren Alterungseffekten können bessere Genauigkeiten erreicht werden.Overall, the examples show how the invention can provide an integrated battery data sensor with its own copper connection line designed as a current measuring shunt, which can be designed with a lower resistance due to the omitted separate shunt resistor, whereby the total power loss occurring due to resistance can be reduced, but the measuring resistor itself nevertheless, it can be designed with a higher resistance than the separate shunt resistor previously used. By eliminating the separate shunt and the execution of the line connections without transition points and interfaces, the costs of the shunt and the manufacturing steps and manufacturing costs of the connection points can be saved. The temperature dependency of the resistance of this line, in particular the ground line, can be minimized as a source of error by temperature detection and temperature compensation. By designing the ground line as a continuous piece, if possible, and by eliminating contact resistances subject to tolerances and their aging effects, better accuracies can be achieved.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102004053648 A1 [0003]
DE 102006058784 B4 [0003]
WO 2016/131764 A1 [0005]

Claims

Battery data sensor (16) for a low-voltage battery (14) of a motor vehicle (10), the battery data sensor (16) having: - a measuring resistor (R) through which a battery current (I) flows when the low-voltage battery (14) is in operation; and - a control device (22) which is designed to detect a voltage (U) falling across the measuring resistor (R) and to supply the battery current (I) flowing through the measuring resistor (R) as a function of the detected voltage (U) determine; characterized in that the measuring resistor (R) is designed as at least part of a line (18) leading from a battery pole (14a, 14b) to a component (20) of the motor vehicle (10).

Battery data sensor (16) Claim 1 , characterized in that the line (18), as which the measuring resistor (R) is designed, represents a ground line (18) from the battery pole (14b) to a component (20) of the motor vehicle (10) providing a ground potential.

Battery data sensor (16) according to one of the preceding claims, characterized in that the battery data sensor (16) has a temperature sensor (26) which is arranged in predetermined proximity to the line (18), in particular to the ground line (18), the control device ( 22) is designed to detect a current temperature (T) by means of the temperature sensor (26) and to determine a current measuring resistance value as a function of the detected temperature (T) and a current battery current (I) flowing through the measuring resistor (R) in To be determined depending on the determined current measuring resistance value.

Battery data sensor (16) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (22) is designed to measure a current temperature (T) of the measuring resistor (R) as a function of the current temperature (T) detected by means of the temperature sensor (26) to determine according to a predetermined rule stored in a memory of the control device (22) and to determine the current measuring resistor value as a function of the determined current temperature (T) of the measuring resistor (R).

Battery data sensor (16) according to one of the preceding claims, characterized in that the line (18), in particular the ground line (18), as a one-piece, continuous line from the battery pole (14a, 14b) to the component, in particular to the body component (20) as the the component (20) providing ground potential is formed.

Battery data sensor (16) according to one of the preceding claims, characterized in that the battery data sensor (16) has two voltage taps (24a, 24b) arranged on the line (18), in particular the ground line (18), for detecting the voltage across the measuring resistor (R) decreasing voltage (U), in particular wherein one of the voltage taps (24a) is arranged in a first connection area of the line (18), in which a first end of the line (18) is connected to the battery pole (14a, 14b), and the other (24b) of the two voltage taps (24a, 24b) is arranged in a second connection area of the line (18), in which a second end of the line (18) on the component (20), in particular the component (20) providing the ground potential, connected.

Battery data sensor (16) according to one of the preceding claims, characterized in that the line (18), in particular the ground line (18), is designed as a bendable metal rail, in particular a copper rail.

Battery arrangement (12) with a battery (14) and a battery data sensor (16) according to one of the preceding claims.

Motor vehicle (10) with a battery data sensor (16) according to one of the Claims 1 to 7th .

Method for determining a battery current (I) of a low-voltage battery (14) of a motor vehicle (10) flowing through a measuring resistor (R), a voltage (U) falling across the measuring resistor (R) being detected and the voltage (U) flowing through the measuring resistor (R) Battery current (I) is determined as a function of the detected voltage (U), characterized in that the voltage (U) falling across the measuring resistor (R) is the voltage (U) across at least part of a battery pole (14a, 14b) of the low-voltage battery ( 14) to a component (20) of the motor vehicle (10) leading line (18) falling voltage (U) is detected.