CN111044910B - 用于运行电池传感器的方法和电池传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行电池传感器(10)的方法，其中，电池传感器(10)具有至少一个测量用电阻(28、28a、28b)以及至少一个电压检测装置(30、30a、30b)以及评估电路(50)，该电压检测装置用于检测在测量用电阻(28、28a、28b)上的电压降并且用于输出至少一个取决于所检测到的电压降的测量值，具有以下步骤：‑通过评估电路(50)确定测量值的修正值，并且‑基于所确定的修正值通过评估电路(50)确定测量用电阻(28、28a、28b)的第一温度值。本发明还涉及一种电池传感器(10)，其构造成执行这种方法。

Description

用于运行电池传感器的方法和电池传感器
技术领域
本发明涉及一种用于运行电池传感器的方法以及一种电池传感器。
背景技术
电池传感器在车辆中用于检测车辆用电池的电池参数，以便可给出电池的荷电状态和/或健康状态。电池传感器通常布置在电池电极中的一个处，并且例如具有用于与车辆用电池接触的电池用端子。需检测的电池参数例如为电池电压、电池电流以及电池的温度。
为了检测电池电流，例如设置至少一个布置在负载电流的电流路径中的测量用电阻以及至少一个电压检测装置，其可检测流过测量用电阻的电流、例如负载电流的电压降。如果已知测量用电阻的电阻值，可由检测的在测量用电阻上的电压降通过欧姆定律确定出流过测量用电阻的电流，即，例如负载电流。
但是，测量用电阻的电阻值可随着电池传感器的寿命和温度变化而变化。为了改善电池传感器的精度，由现有技术已知用于确定测量用电阻的电阻值和/或在测量用电阻上检测到的电压降的修正值的方法。通过该修正值可在计算上补偿测量用电阻的电阻值的变化。
电池传感器的温度确定例如通过布置在电池传感器中的温度传感器来实现，该温度传感器与和电池导热连接的电池传感器构件连接。
例如，温度传感器布置在测量用电阻上。但是，将温度传感器可靠地固定在测量用电阻上非常麻烦，并且在装配电池传感器时需要附加的工序。
替代地，将温度传感器布置在印刷电路板上，在该印刷电路板上存在电压检测装置或评估电路。在该实施方式中，温度传感器例如通过具有非常好的导热能力的触头与测量用电阻耦联。如果测量用电阻发热，则触头并因此温度传感器被加热。
无论温度传感器的位置如何，由于温度传感器与车辆用电池的空间距离，这些系统反应较慢。此外，随着温度传感器与车辆用电池的距离的增加，温度检测的不精确性例如可由于其他的温度影响而上升。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于运行电池传感器的方法以及电池传感器，该方法及电池传感器能够实现可靠且精确地确定测量用电阻的温度，并且因此能够精确地测量电池参数。
为了实现该目的，提出了一种用于运行电池传感器的方法，其中，电池传感器具有至少一个测量用电阻以及至少一个电压检测装置以及评估电路，该电压检测装置用于检测在测量用电阻上的电压降以及用于输出至少一个取决于所检测到的电压降的测量值。该方法具有以下步骤：
-通过评估电路确定用于测量值的修正值，以及
-基于所确定的修正值通过评估电路确定测量用电阻的第一温度值。
测量用电阻的电阻值/电阻尤其与温度相关。即，还影响与电池热耦合的测量用电阻的电池温度变化引起测量用电阻的电阻值的变化。为了补偿电阻值的变化，通常由评估电路确定测量用电阻的电阻值的修正值和/或所检测到的、在测量用电阻上的电压降的修正值。通过该修正值可明显更精确地确定流过测量用电阻的电流，因为测量用电阻的电阻值的变化可通过计算来补偿。
接着，将修正值的温度相关性用于确定测量用电阻的温度。
在温度和修正值之间的关系已预先确定，并且例如存储在评估电路的存储器中。如果修正值已知，可从存储在存储器中的数据中确定与该修正值对应的温度值。因此无需单独的温度传感器。此外，确定了与车辆用电池直接接触的测量用电阻的温度，因此实现了在确定温度时的尽可能小的延迟以及使得其他外部因素对温度检测的影响最小化。通过上述方法将测量用电阻的电阻值的变化或测量用电阻的状态直接用于确定温度或温度值。
为了确定修正值，已知各种各样的方法。仅需确定用于测量用电阻的电阻值和/或所检测的在测量用电阻上的电压降的修正值，并且将该修正值与预先确定的、在修正值和温度之间的关系进行比对。
为了确定修正值，例如可使用参考电流方法，其具有以下步骤：
-将具有已知大小的参考电流施加给测量用电阻，
-检测由参考电流引起的电压降和/或由参考电流引起的电压降变化，
-基于由参考电流引起的电压降和/或由参考电流引起的电压降变化确定修正值。
将参考电流短时地施加给测量用电阻，并且用电压检测装置确定由于参考电流在测量用电阻上引起的电压降或电压降变化。由通过参考电流引起的电压降或电压降变化以及已知的参考电流可确定测量用电阻的实际的电阻值。通过与测量用电阻的理论的或存储在存储器中的电阻值的比较可确定修正值。
该方法具有的优点是，无需中断电流或电压测量。仅需将由于参考电流的电压降或电压降变化与由于负载电流的电压降分开即可。
此外，由于参考电流源，无需其他的构件，尤其无需附加的传感器。
在至少具有第一测量用电阻和串联布置的第二测量用电阻及相应用于检测在相应的测量用电阻上的电压降的至少一个电压检测装置的电池传感器中，该方法可附加地具有以下步骤：
-将已知大小的参考电流施加给第一测量用电阻，
-用电压检测装置检测在第一测量用电阻和第二测量用电阻上的电压降，
-比较在第一测量用电阻和第二测量用电阻上的电压降以及确定由于负载电流和参考电流的电压降。
在该实施方式中，将参考电流仅仅施加给测量用电阻中的一个测量用电阻上。与此相应地，电压降变化仅发生在该测量用电阻上，而在另一测量用电阻上的电压降仅通过负载电流引起。通过比较两个电压降可在计算上区分开在第一测量用电阻上的由于参考电流的电压降与由于负载电流的电压降。由此可精确地确定由于参考电流的电压降，从而可通过已知的参考电流和确定的电压降精确地确定第一测量用电阻的电阻值或用于第一测量用电阻的电阻值的修正值。
如果负载电流明显波动，该方法提供的特别的优点。通过与在第二测量用电阻处的电压降的比较，可判断在第一测量用电阻处的电压降变化是由负载电流的变化还是通过施加参考电流引起，从而可精确地确定由于参考电流的电压降。
可选地，可检测第二温度值，并且基于第二温度值确定用于第一温度值的温度修正值。比较第一温度值与第二温度值，使得能够更精确地确定温度。例如可因此使影响测量用电阻的电阻值的其他因素的影响最小化。
此外，以上述方式确定两个温度值并且彼此进行比较的方法可用于电池传感器的自诊断，尤其用于电池传感器的温度确定。在此，确定第一温度值可用于检查第二温度值的检测的正确功能，尤其温度传感器的正确功能。另一方面，如已经说明的那样，第二温度值可用于检查和修正第一温度值。
第二温度值例如通过传感器、尤其温度传感器来检测。
为了实现目的，还设置了用于检测尤其车辆用电池的电池参数的电池传感器，该电池传感器具有至少一个测量用电阻、至少一个电压检测装置和评估电路，该电压检测装置用于检测在测量用电阻上的电压降以及用于输出至少一个取决于所检测到的电压降的测量值，其中，评估电路构造成尤其通过根据上述权利要求中任一项所述的方法基于所确定的修正值确定用于测量值的修正值和确定测量用电阻的第一温度值。
为了确定修正值，电池传感器可具有至少一个参考电流装置，以将已知大小的参考电流施加给测量用电阻。在使用参考电流装置的情况下例如通过上述方法确定修正值。
可选地，电池传感器还可具有第一测量用电阻和串联布置的第二测量用电阻以及相应具有至少一个电压检测装置，以用于检测在相应的测量用电阻上的电压降。
电池传感器可附加地具有温度传感器，以确定第二温度值，其中，评估电路构造成基于第二温度值确定用于第一温度值的温度修正值。
附图说明
在下文结合附图的说明中描述其他的优点和特征。其中：
图1示出了根据本发明的电池传感器；
图2示出了用于运行图1的电池传感器的流程图；
图3示出了根据本发明的电池传感器的第二实施方式；以及
图4示出了根据本发明的电池传感器的第三实施方式。
具体实施方式
在图1中示出了用于电池12、尤其是车辆用电池的电池传感器10的示意性的图示。电池传感器10具有用于接触电池12的电极18、20的第一端子14以及第二端子16，并且布置在车辆的负载电流路径22中，使得车辆的负载电流22流过电池传感器10。
在示出的实施方式中，电池传感器10可确定三个电池参数，即，测量用电阻的温度、电池电压以及负载电流，以便给出电池12的荷电状态和健康状态。
为此，电池传感器10具有与第一端子14接触的电压测量装置24，以便检测电池电压。电压测量装置24附加地具有模拟数字转换器25，以用于将测量信号数字化。可选地，电压测量装置24还可具有用于测量信号的放大器。
此外，电流测量装置26被设置成确定负载电流22。
电流测量装置26具有布置在负载电流路径中的、被负载电流22流经的测量用电阻28以及电压检测装置30，该电压检测装置的输入部32a、32b相应与在测量用电阻28之前和之后的触点34a、34b接触。
测量用电阻28例如由电阻值与热相关的材料构成。即，测量用电阻的温度变化对测量用电阻的电阻值至少具有小的影响。测量用电阻28例如可由铜或铜合金构成。
电压检测装置30检测在触点34a、34b之间的电压降，即，在测量用电阻28上的电压降。电压检测装置30还具有放大器36以及模拟数字转换器38。
在测量用电阻28的已知的电阻值的情况下，可用在测量用电阻28上所检测到的电压降由欧姆定律(I＝U/R)确定出负载电流22。
但是，测量用电阻28的电阻值可能在电池传感器10运行期间变化。测量用电阻28的材料的电阻值例如可取决于温度而变化。此外，可出现测量用电阻28的电阻值的由于老化或环境引起的变化。
因此，需要在电池传感器10的运行中确定用于用电压检测装置26所检测到的电压降的修正值。
为此目的，设置有参考电流装置40，通过参考电流装置可提供具有已知大小的参考电流42。参考电流装置40具有参考电阻44、电压检测装置46以及开关48。参考电阻44为高精度的电阻，优选地由具有低的温度依赖性的材料构成。参考电流装置40与第一触点34a连接，使得参考电流42可通过闭合开关48输送给第一触点34a并且因此施加到测量用电阻28。通过电压检测装置46可确定在参考电阻44处的电压降。通过该电压降和参考电阻44的已知电阻值可非常精确地确定参考电流。
为了确定修正值，利用参考电流装置40短时地将具有已知大小的参考电流42施加给测量用电阻28。由于除了负载电流22之外还施加的参考电流42的电压降变化可通过电压检测装置26来确定，并且从中确定测量用电阻28的精确的电阻值或用于所检测到的电压降的修正值。如果接着通过断开开关48将参考电流装置40与测量用电阻28分开，可用所确定的修正值修正下面所检测到的电压降。
电压测量装置24以及电流测量装置26的检测值在评估电路50中进行评估，以便能给出电池12的荷电状态和健康状态。
为了可充分评判电池12的状态，附加地需要检测电池温度。在现有技术中，这通常经由例如布置在测量用电阻28或印刷电路板上的温度传感器来实现。
在图1中示出的电池传感器10中，代替地根据在测量用电阻28上所检测到的电压降来进行温度确定。
如已经阐述的那样，测量用电阻28的电阻值与温度相关。在温度和测量用电阻28的电阻值之间的关系已预先确定，并且存储在评估电路50中。因此，对于测量用电阻28的确定的修正的电阻值或对于确定的修正值，可从预先确定的关系中确定测量用电阻28的温度。
因此，为了确定温度，确定用于由电压检测装置26所检测到的电压降的修正值。接着，由该修正值或测量用电阻28的用该修正值确定的修正的电阻值和预先确定的在测量用电阻28的电阻值和温度之间的关系确定测量用电阻28的当前温度。因为测量用电阻与电池电极导电和导热地连接，该温度可用于确定电池温度(图2)。
因此，为了确定温度，无需附加的温度传感器。因此，还无须处理评估电路50的温度传感器的信号。仅需确定用于测量用电阻28的电阻值的修正值或测量用电阻28的经修正的电阻值。在此处示出的实施方式中，这通过施加具有已知大小的参考电流42来实现。但是，原则上可使用任何合适的适于确定用于测量用电阻28的电阻值的修正值或测量用电阻28的修正的电阻值的方法。
电池传感器10例如还可具有多个测量用电阻28，它们可并联或串联布置，其中，还可设置多个电压检测装置26来检测在测量用电阻28上的各个电压降。在这种实施方式中，参考电流例如仅可导引通过测量用电阻28中的单个测量用电阻，以便可将由于参考电流和负载电流引起的电压降更好地彼此区分或分开。
在图3中例如示出了具有串联布置的两个测量用电阻28a、28b的实施方式。在该实施方式中，参考电流42输送到串联布置的两个测量用电阻28a、28b之间，即，在一定程度上施加给两个测量用电阻中的一个测量用电阻28a。因此，如果施加参考电流42，仅仅在测量用电阻28a上发生电压降变化，而在第二测量用电阻28b上的电压降仅由负载电流引起。通过比较两个电压降、更确切地说通过比较两个电压降的时间上的走向，可滤除由参考电流42在第一测量用电阻28a处引起的电压降。
如果负载电流波动很大，使得难以区分电压降变化是仅由参考电流42还是由负载电流的变化引起，该方法特别有利。负载电流22的变化引起在两个测量用电阻28a、28b处的电压降变化，而由参考电流42引起的电压降变化仅仅影响第一测量用电阻28a。
在图4中示出的电池传感器10基本上相应于在图1中示出的电池传感器10。附加地，该电池传感器具有与评估电路50连接的温度传感器52。温度传感器布置在电池传感器或测量用电阻28上，该电池传感器例如在印刷电路板上，在该印刷电路板上布置有评估电路50。温度传感器52可将第二温度值输出给评估电路。
同时检测第一温度值和第二温度值例如可用于改善温度确定的精度。第二温度值例如可用来确定用于第一温度值的修正值，以便例如补偿老化效应。
替代地，第一温度值可用于对由温度传感器52确定的第二温度值进行可信度检查。在第一温度值和第二温度值之间的规定的偏差的情况下，例如可输出误差信号和/或确定用于第二温度值的修正值。
附图标记列表
10 电池传感器
12 电池
14 第一端子
16 第二端子
18 电池电极
20 电池电极
22 负载电流路径
24 电压测量装置
25 模拟数字转换器
26 电流测量装置
28 测量用电阻
28a 测量用电阻
28b 测量用电阻
30 电压检测装置
30a 电压检测装置
30b 电压检测装置
32a 电压检测装置的输入部
32b 电压检测装置的输入部
34a 触点
34b 触点
36 放大器
38 模拟数字转换器
40 参考电流装置
42 参考电流
44 参考电阻
46 电压检测装置
48 开关
50 评估电路
52 温度传感器

Claims (8)

1.一种用于运行电池传感器(10)的方法，其中，所述电池传感器(10)包括布置在负载电流的电流路径中的至少一个测量用电阻(28、28a、28b)、用于检测所述至少一个测量用电阻上的电压降的至少一个电压检测装置(30、30a、30b)以及评估电路(50)，该方法具有以下步骤：
-借助所述至少一个电压检测装置(30、30a、30b)检测在所述测量用电阻(28、28a、28b)上的电压降；
-将具有已知大小的参考电流施加给所述测量用电阻(28、28a、28b)；
-检测由所述参考电流引起的电压降和/或由所述参考电流引起的电压降变化；
-通过评估电路(50)基于所检测的由所述参考电流引起的电压降和/或由所述参考电流引起的电压降变化确定用于所检测的测量用电阻上的电压降的修正值；
-通过所述评估电路(50)基于所确定的电压降的修正值来确定测量用电阻(28、28a、28b)的修正电阻值；以及
-利用所述评估电路(50)基于所确定的测量用电阻(28、28a、28b)的修正电阻值来确定测量用电阻(28、28a、28b)的第一温度值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个测量用电阻包括第一测量用电阻(28a)和与所述第一测量用电阻(28a)串联布置的第二测量用电阻(28b)，每个测量用电阻具有一个或多个电压检测装置以用于检测在相应的测量用电阻(28a、28b)上的电压降，该方法还具有以下步骤：
-将具有已知大小的参考电流施加给第一测量用电阻(28a)，
-通过所述一个或多个电压检测装置检测在第一测量用电阻和第二测量用电阻上的电压降，
-比较在第一测量用电阻(28a)和第二测量用电阻(28b)上的电压降以确定所述第一测量用电阻(28a)上的由于参考电流引起的电压降，以及
-基于所述第一测量用电阻(28a)上的由于参考电流引起的电压降确定用于所述第一测量用电阻的修正电阻值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，具有以下步骤：
-利用温度传感器(52)检测第二温度值，
-基于第二温度值确定用于第一温度值的温度修正值。
4.一种用于检测电池(12)的电压的电池传感器(10)，具有至少一个测量用电阻(28、28a、28b)、至少一个电压检测装置(30、30a、30b)和评估电路(50)，所述至少一个电压检测装置用于检测在所述测量用电阻(28、28a、28b)上的电压降以及用于输出至少一个取决于所检测到的电压降的测量值，其中，所述评估电路(50)构造成通过根据权利要求1至3中任一项所述的方法确定用于所检测的电压降的修正值、基于所确定的修正值确定修正电阻值以及基于修正电阻值确定所述至少一个测量用电阻(28、28a、28b)的第一温度值。
5.根据权利要求4所述的电池传感器，其特征在于，所述电池传感器(10)具有用于将已知大小的参考电流施加给所述至少一个测量用电阻(28、28a、28b)的至少一个参考电流装置(40)。
6.根据权利要求4或5所述的电池传感器，其特征在于，所述至少一个测量用电阻包括第一测量用电阻(28a)和与该第一测量用电阻串联布置的第二测量用电阻(28b)，每个测量用电阻具有一个或多个电压检测装置(30a、30b)以用于检测在相应的测量用电阻上的电压降。
7.根据权利要求4或5所述的电池传感器，其特征在于，所述电池传感器(10)具有用于确定第二温度值的温度传感器(52)，其中，所述评估电路(50)构造成基于第二温度值确定用于第一温度值的温度修正值。
8.根据权利要求4或5所述的电池传感器，其特征在于，所述电池(12)是车辆用电池。
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