CN104024871B - 用于检验电流测量的方法、用于执行该方法的电路、蓄电池和机动车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于检验电流测量的方法。该方法包括通过用于电流测量的装置(18)测量待测量的电流IM的第一步骤。该方法包括将待测量的电流IM与检验电流IP叠加成为合成电流IRes＝IM+IP的第二步骤。该合成电流IRes在第三步骤中通过用于电流测量的装置(18)在第二步骤的时间间隔内被测量。接着在第四步骤中检验在第三步骤中所测量的合成电流IRes是否相应于在第一步骤中所测量的电流IM加上在第二步骤中所叠加的检验电流IP的已知大小的和。此外提出一种用于执行依据本发明的方法的电路、包括该电路的蓄电池和包括该蓄电池的机动车。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于检验电流测量的方法和一种电路，通过该电路能够执行用于检验电流测量的方法。此外，本发明涉及具有依据本发明的电路的蓄电池以及具有依据本发明的蓄电池的机动车。
背景技术
在将来，无论是在例如风力发电设备的静止的应用中，在被设置为混合动力或者电动车辆的机动车中，还是在例如笔记本电脑或者移动电话机的电子装置中，都将使用关于其可靠性、安全性、效率和使用寿命都提出非常高的要求的新的蓄电池系统。
在至少部分地电驱动的车辆中使用电的能量存储器，以用于存储用于电机的电的能量，该电机支持驱动装置或者作为驱动装置使用。在新一代的车辆中使用所谓的锂离子蓄电池。锂离子蓄电池通过高的能量密度和尤其小的自放电脱颖而出。锂离子蓄电池单池具有至少一个正电极和至少一个负电极(阴极或者阳极)，锂离子(Li+)能够以可逆的方式嵌入或者重新脱嵌。
图1示出了如何能够将单个的蓄电池单元10组合成蓄电池模块12并且继续组合成蓄电池14。这通过蓄电池单元10的电极的未示出的并联或者串联电路来实现。在此，蓄电池模块12或者蓄电池14通过定义由至少两个蓄电池单池10组成，其中，蓄电池14和蓄电池模块12的概念经常同义地使用。蓄电池14的电压例如在直流120和600伏特之间。
在用于车辆的驱动技术的多个蓄电池(牵引蓄电池)的情况下，为确定充电状态和出于安全的理由，必须测量多个蓄电池单池的导入电流和导出电流。因此必须知晓电流传感器的功能性并且因此能够通过适宜的措施获取该功能性。在许多情况下电流的获取借助根据电阻原理工作的电流传感器(分流器)进行。用于获取电流的另一种可能性在于使用这样的多个传感器，其获取通过导体中的电流流动引起的围绕该导体的磁场并且由此反推出该电流流动。为能够实现冗余的测量，也能够同时使用两种测量原理，由此电流借助两种不同的测量原理测量。
文献DE 10 2009 046 564 A1公开了一种具有高电压网络和一个低电压网络的蓄电池系统。该高电压网络包括蓄电池模块，而该低电压网络包括蓄电池控制单元(BCU)。给多个蓄电池单池分配多个单池监控单元来测量该多个蓄电池单池的电压。此外该文献公开了一种借助测量电阻(分流器)和霍尔传感器的冗余的电流测量。
发明内容
根据本发明提供一种用于检验电流测量的方法。在第一步骤中通过用于电流测量的装置测量待测量的电流IM。在第二步骤中将待测量的电流IM与检验电流IP叠加成合成电流IRes＝IM+IP。在第二步骤的时间间隔内执行的第三步骤通过用于电流测量的装置测量合成电流IRes。在第四步骤中检验在第三步骤中所测量的合成电流IRes是否相应于在第一步骤中所测量的电流IM加上在第二步骤中所叠加的检验电流IP的已知大小的和。
为在第四步骤中执行的检验提供可用的结果，应该保证，在第一步骤中所测量的待测量的电流IM和在第二步骤中待测量的电流IM一样大。那么这例如是以下情况，即当关于待测量的电流IM存在另外的信息时，例如待测量的电流IM是否恒定或者没有待测量的电流IM(IM＝0)的流动。在本发明的方法在机动车中应用的情况下，如果该机动车处于静止状态，则待测量的电流IM例如为恒定；相反，在测量待测量的电流IM的系统过渡到静止状态前或者在该系统起动时没有待测量的电流IM(IM＝0)流动。
本发明以这样的认识为基础，即通过给通过第一测量获知的电流(待测量的电流IM)叠加已知大小的电流(检验电流IP)，能够检验电流测量并且因此检验用于电流测量的装置。通过叠加这两个电流，它们相加成为合成电流IRes＝IM+IP，该合成电流IRes在第二测量中被同样地测量。接着检验在第二测量中测量的合成电流IRes是否相应于在第一测量中所测量的待测量的电流IM加上所叠加的检验电流IP的和。如果是这种情况，则保证用于电流测量的装置正确地测量通过导体的电流流动的差。该反应能够作为该单元的正确的功能的证据使用，因此从中能够得出测量的绝对值也正确。
因此为用于电流测量的装置的检验不需要借助第二传感器的任何冗余的设计，由此能够节省成本。
在用于电流测量的装置的正常的运行中待测量的电流IM相应于第一步骤被测量，而不在其上叠加检验电流IP。如果现在根据第二和第三步骤要把待测量的电流IM与已知大小的检验电流IP叠加，则例如为此使用电流源，该电流源在第二并且因此也在第三步骤期间接通，而它在第一步骤关断。
借助一个优选的提供通过其在第二和第三步骤引导检验电流IP的开关装置的步骤，用于电流供给的装置能够以简单的方式方法叠加待测量的电流IM和检验电流IP。借助另一个优选的识别所述开关装置的开关状态的步骤于是能够推断出检验电流IP的流动。如果开关装置断开，则不流过检验电流IP；如果闭合，则流过检验电流IP。这样对闭合的开关装置的识别尤其能够用作用于按照第四步骤的检验的触发器。
此外提供一种用于执行依据本发明的用于检验电流测量的方法的电路。该电路包括用于电流测量的装置和电流源，其中，该电流源被构造用于根据需要将已知大小的检验电流IP叠加在待测量的电流IM上。这点这样发生，使得用于电流测量的装置能够测量合成电流IRes＝IM+IP。
该电流源能够根据需要被激活，由此提供实际恒定的检验电流IP供使用并且将其叠加在待测量的电流IM上。此外该检验电流IP优选是可调整的，由此它能够根据各种需要例如取决于待测量的电流IM来调整。该少量对用于电流测量的装置的附加需要的结构部件能够容易地设置在已有的测量模块内。
优选地，能够在电流源和用于电流测量的装置之间连接开关装置，此外该开关装置优选是晶体管。在这种情况下电流源能够持久地保持被激活，通过开关开关装置，例如通过控制单元，能够根据需要对待测量的电流IM叠加检验电流IP。从开关装置的开关状态于是能够推断出检验电流IP是否流动。
可接通的电流源能够优选通过电压源、电阻和开关装置的串联电路实现。通过该设计方案能够实现简单实施的电流源。
根据本发明的一种优选的设计方案，用于电流测量的装置是具有分析电路的测量电阻。该分析电路测量在测量电阻上的压降，该压降表示用于通过测量电阻流动的电流的计量。为不使在电阻上产生大的损失功率，通常该电阻选择得非常小，使得在该电阻上仅产生小的压降，该压降由分析电路放大。
此外提供一种包括依据本发明的电路的蓄电池。通过依据本发明的电路的简单而低成本的结构，与现有技术相比能够降低蓄电池的成本。
优选地，该蓄电池是锂离子蓄电池，其包括多个锂离子二次蓄电池。通过使用锂离子技术能够获得特别高的能量存储密度，这尤其在电力驱动的领域导致进一步的优势。
此外提供一种包括依据本发明的蓄电池的机动车。该蓄电池通常被设置用于给车辆的电力驱动系统供给能量。
本发明的有利的扩展在从属权利要求中说明并且能够从说明书中摘引。
附图说明
根据附图和随后的说明详细解释本发明的实施例。其中：
图1示出了蓄电池单池、蓄电池模块和蓄电池(现有技术)；
图2示出了一种依据本发明的电路，其中，未对待测量的电流IM叠加检验电流IP；以及
图3示出了一种依据本发明的电路，其中，对待测量的电流IM叠加检验电流IP。
具体实施方式
已经参照图1解释了现有技术。
图2示出了一种依据本发明的电路，其中，由用于电流测量的装置18获取在电导体内流动的待测量的电流IM。该用于电流测量的装置18能够照常通过测量电阻16和分析电路17实现。电流源20通过开关装置与由待测量的电流IM流过的电导体在该用于电流测量的装置18的前面和后面导电连接。
在正常的测量运行中开关装置22断开，不流过检验电流IP。因此用于电流测量的装置18仅测量待测量的电流IM。这也用作依据本发明的方法的第一步骤。这根据图2通过测量电阻16结合分析电路17来进行。分析电路17还能够放大和评估小的压降，该压降用作通过测量电阻16的电流的计量。
依据本发明的方法的第二和第三步骤按照图3通过接通开关装置22执行。开关装置22闭合，已知大小的检验电流IP流过开关装置22并且因此通过测量电阻16。
通过测量电阻16结合分析电路17测量产生的电流IRes，其相应于待测量的电流IM和检验电流IP的和。在待测量的电流IM在开关装置22闭合的情况下具有和待测量的电流IM在开关装置22断开的情况下同样的大小的前提下，于是能够检验电流测量。这通过比较在开关装置22断开和闭合的情况下所测量的电流进行。那么在开关装置22闭合的情况下测量的合成电流IRes必须相应于在开关装置22断开的情况下待测量的电流IM和已知大小的检验电流IP的和。如果不是这种情况，则能够得出用于电流测量的装置18的功能故障。然而应该注意，如果待测量的电流IM在开关装置22断开的情况下不与待测量的电流IM在开关装置22闭合的情况下一致，这样的偏离也会导致这种结果。
Claims (6)
1.一种用于检验电流测量的方法，其包括以下步骤：
(I)借助于用于电流测量的装置(18)测量待测量的电流IM；
(II)将所述待测量的电流IM与检验电流IP叠加以产生合成电流IRes＝IM+IP；
(III)在步骤(II)的时间间隔内通过所述用于电流测量的装置(18)测量所述合成电流IRes；
(IV)检验在步骤(III)中所测量的所述合成电流IRes是否相应于在步骤(I)中所测量的所述电流IM加上在步骤(II)中所叠加的所述检验电流IP的已知的大小的和；
(V)识别开关装置(22)的开关状态的步骤，根据所述开关状态能够推断出所述检验电流IP的流动，其中通过所述开关装置(22)在步骤(II)和(III)中引导所述检验电流IP。
2.用于执行根据权利要求1所述的用于检验电流测量的方法的电路，其包括用于电流测量的装置(18)和电流源(20)；其中，所述电流源(20)被构造用于根据需要将已知大小的检验电流IP叠加在待测量的电流IM上，使得所述用于电流测量的装置(18)能够测量合成电流IRes＝IM+IP，其中，开关装置(22)连接在所述电流源(20)和用于电流测量的所述装置(18)之间。
3.根据权利要求2所述的电路，其中，所述开关装置(22)是晶体管。
4.根据权利要求2或3所述的电路，其中，用于电流测量的所述装置是具有分析电路的测量电阻。
5.一种蓄电池(14)，其包括根据权利要求2至4之一所述的电路。
6.一种机动车，其包括根据权利要求5所述的蓄电池(14)。
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