CN111352036A - 电池传感器和用于运行电池传感器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的电池传感器，其中，电池传感器具有布置在第一连接元件与第二连接元件之间并与这些连接元件电接触的测量电阻器。在第一连接元件上设有至少两个第一触点，在第二连接元件上设有至少两个第二触点。设有具有第一电流测量装置的第一测量装置和具有第二电流测量装置的第二测量装置，这些电流测量装置各自与第一触点和第二触点电接触。第一测量装置具有第一温度传感器，第二测量装置具有第二温度传感器，温度传感器各自与第一触点或第二触点热连接。设有与第一测量装置和第二测量装置连接的评估电路，其用于评估由温度传感器输出的温度信号。

Description

电池传感器和用于运行电池传感器的方法
技术领域
本发明涉及一种车辆中的电池传感器，其中电池传感器具有布置在第一连接元件与第二连接元件之间并且与这些连接元件电接触的测量电阻器，其中在该第一连接元件上设置有至少两个第一触点，并且在该第二连接元件上设置有至少两个第二触点，其中设置有具有第一电流测量装置的第一测量装置和具有第二电流测量装置的第二测量装置，其中这些电流测量装置各自与第一触点和第二触点电接触，并且其中该第一测量装置具有第一温度传感器并且该第二测量装置具有第二温度传感器，温度传感器各自与该第一触点或第二触点热连接。本发明还涉及一种用于运行这种电池传感器的方法。
背景技术
在许多应用中，尤其在车辆领域中，需要非常精确地测定或测量所产生的电流。从现有技术中例如已知如下方法和传感器，其中藉由布置在电流路径中的测量电阻器上的电压降来测定电流强度。测量电阻器的电阻是非常准确地已知的。优选地，针对测量电阻器使用特殊的合金，例如电阻的时间变化较小且对温度变化敏感性较低的铜镍锰合金。
用于检测电压降的触点通常被布置在连接元件上，从而使得测量路段在该测量电阻器上并且局部地在连接元件上延伸。
连接元件通常由铜合金组成并且与测量电阻器焊接。然而，所使用的铜合金的电阻具有较高的温度依懒性。电阻在不同温度下的行为是已知的，从而可以在已知温度下确定准确的电阻。为了确定温度，还需要确定电池传感器的温度。
温度测量的可能方案在于，在测量电阻器上布置温度传感器。然而，这是非常费事且昂贵的。
温度测量的另一可能性在于，在其上布置有电池传感器的评估电路的电路板上布置温度传感器。这个温度传感器与导热的接触销连接，藉由该接触销来检测这些连接元件之一上的电压。如果测量电阻器或连接元件变热，那么接触销也变热，由此可以由该温度传感器来检测温度变化。
发明内容
本发明的目的在于，改进电池传感器内的温度测量。
为了实现该目的，提出一种用于车辆中的电池的电池传感器，其中，该电流传感器具有布置在第一连接元件与第二连接元件之间并且与这些连接元件电接触的测量电阻器。在第一连接元件上设置有至少两个第一触点，并且在第二连接元件上设置有至少两个第二触点。设置有具有第一电流测量装置的第一测量装置和具有第二电流测量装置的第二测量装置，其中这些电流测量装置各自与一个第一触点和一个第二触点电接触。第一测量装置具有第一温度传感器，第二测量装置具有第二温度传感器，该温度传感器各自与该第一触点或该第二触点热连接。设置有与第一测量装置和第二测量装置连接的评估电路，其用于评估由这些温度传感器输出的温度信号。
为了提高电流测量的准确性，这些测量装置各自具有温度传感器。由于这些温度传感器各自通过单独的触点与这些连接元件之一连接，因此这些温度传感器在这些连接元件的不同位置上测量温度。可以将这两个所测定的温度相互比较，以便检测温度测量时的误差或者以便测定这些连接元件或该测量电阻器内的温度分布。
该第一温度传感器例如与第一触点连接，并且该第二温度传感器与第二触点连接。也就是说，该第一温度传感器检测该第一连接元件的温度，并且该第二温度传感器检测该第二连接元件的温度。亦即检测该测量电阻器两侧的温度。由此，一方面，对两个连接元件的温度进行检测，从而可以非常准确地确定其温度并且因此确定其电阻。另一方面，通过在该测量电阻器的两侧测量温度可以确定该测量电阻器的温度。尤其还可以确定该测量电阻器内的温度分布，由此可以还更准确地确定该测量电阻器的电阻以及这些连接元件的区段的电阻。
该第一温度传感器尤其与该第一连接元件热连接，并且该第二温度传感器与该第二连接元件热连接。
这些第一触点到该电阻元件的距离和/或这些第二触点到该电阻元件的距离可以各自是一样大的。在这个实施方式中，两个测量装置的测量路段是等长的，从而可以预期相同的测量值。因此，通过比较这两个测量装置的测量值还可以调准这两个测量值，从而可以识别测量误差。
在另一实施方式中，这些第一触点到该电阻元件可以各自具有不同的距离，和/或这些第二触点到该电阻元件可以各自具有不同的距离。与这些温度传感器连接的各个触点可以具有到该测量电阻器的不同距离。由此，例如可以确定该测量电阻器和/或这些连接元件内的温度分布。如果这些温度传感器各自与同一连接元件上的触点连接，那么可以确定该连接元件内的温度分布。此外，可以通过电压测量验证所检测的温度。取决于这些触点到该测量电阻器的距离，该连接元件中作为测量路段的一部分的区段的长度是不一样长的。由于这些连接元件的电阻取决于温度而变化，所以这些测量装置的测量值彼此有偏差。通过这些测量值的偏差或差异可以进一步说明所述影响元件的温度或热量分布。
例如，该第一测量装置的第一触点比该第二测量装置的第一触点到该测量电阻器的距离更大，并且该第二测量装置的第二触点比该第一测量装置的第二触点到该测量电阻器的距离更大。因此，该第一测量装置的测量路段包括更大的第一连接元件区段，并且该第二测量装置的测量路段包括更大的第二连接元件区段。如果这些测量路段在总体上是等长的，那么可以通过这些测量值的比较或这些测量值的差异来确定：这些区段中的哪一个区段具有该测量电阻器的取决于温度的更强变化并且因此更热或更冷。尤其也可以确定这两个连接元件之间的温度差。由此，例如可以验证藉由这些温度传感器所测定的温度。尤其可以利用这个方法补偿在这些连接元件与该测量电阻之间产生的温差电压。
因此，与这些测量装置之一连接的第一触点和与同一测量装置连接的第二触点之间的距离可以各自是一样大的。
与这些测量装置之一连接的第一触点和与同一测量装置连接的第二触点之间的距离可以各自是不一样大的，由此使得这些测量路段是不一样长的。
例如，该第一电流测量装置的第一输入端与第一触点接触，并且该第一电流测量装置的第二输入端与第二触点接触；以及该第一电流测量装置的第一输入端与第二触点接触，并且该第一电流测量装置的第二输入端与第一触点接触。也就是说，这些测量装置是相反地接通的。通过比较两个测量值可以验证该测量装置的结果。除符号之外，这些结果必须相一致。
上述电池传感器可以具有由其电阻仅具有很小的温度依赖性的材料(例如铜镍锰合金)制成的测量电阻器。然而，该电池传感器也可以具有由温度依赖性较高的材料制成的测量电阻器。通过准确地确定温度，即使在该测量电阻器的温度发生变化的情况下也可以非常准确地确定电阻，从而使得即使在测量电阻器由温度依赖性较高的材料制成的情况下也可以实现足够准确的电流测量。
此外，为了实现该目的，提出一种用于运行上述电池传感器的方法，其中通过该第一温度传感器来确定第一温度值，并且通过该第二温度传感器来确定第二温度值，其中将这些温度值输出给该评估单元并且从该第一温度值和该第二温度值确定总温度值。
附图说明
其他的优点和特征从下文的描述中并结合附图得出。在附图中示出：
图1示出电池传感器的透视图；
图2示出图1中的电池传感器的示意性的部分图示；
图3示出图1中电池传感器的测量电阻器以及与测量电阻器邻接的连接元件的细节视图；
图4示出根据本发明的电池传感器的第一实施方式的细节视图；
图5示出根据本发明的电池传感器的第二实施方式的细节视图；
图6示出根据本发明的电池传感器的第三实施方式的细节视图；并且
图7示出根据本发明的电池传感器的第四实施方式的细节视图。
附图标记列表：
10 电池传感器
12 第一连接设备
14 电池电极端子
16 第二连接设备
18 线缆连接端
20 电阻器组件
24 测量电阻器
26 第一连接元件
28 第二连接元件
30 壳体
32 评估电路
33a 第一测量装置
33b 第二测量装置
34a 第一电流测量装置
34b 第二电流测量装置
36a 第一电流测量装置的第一输入端
36b 第二电流测量装置的第一输入端
38a 第一电流测量装置的第二输入端
38b 第二电流测量装置的第二输入端
40a 第一触点
40b 第一触点
42a 第二触点
42b 第二触点
43a 第一测量路段
43b 第二测量路段
44a 第一温度传感器
44b 第二温度传感器
具体实施方式
图1示出电池传感器10，该电池传感器包括：具有电池电极端子14的第一连接设备12，具有用于接地线缆的线缆连接端18的第二连接设备16，以及将第一连接设备12与第二连接设备16相互电连接的电阻器组件20。
如尤其在图2中可看到的，电阻器组件20具有：测量电阻器24，与第一连接设备12连接的第一连接元件26，以及与第二连接设备16连接的第二连接元件28。
此外，电池传感器10具有壳体30，在该壳体中设置有下面详细描述的评估电路32(参见图4)以及用于电池参数的至少两个测量装置33a、33b。在此处示出的实施方式中，测量装置33a、33b具有用于检测电池电流的至少一个电流测量装置34a、34b。
电流测量装置34a、34b各自具有第一输入端36a、36b以及第二输入端38a、38b。在第一连接元件26上设置有两个第一触点40a、40b，在第二连接元件28上设置有两个第二触点42a、42b。
每个电流测量装置34a、34b的一个输入端36a、36b、38a、38b各自与一个第一触点40a、40b接触，并且另一输入端36a、36b、38a、38b各自与一个第二触点42a、42b接触，从而使得每个电流测量装置与一个第一触点40a、40b和一个第二触点42a、42b接触。
电流测量装置34a、34b被设立用于藉由输入端36a、38a、36b、38b各自检测电压，从而使得可以各自检测在一个第一输入端36a、36b与一个第二输入端38a、38b之间的电压降。
如果已知相应的第一输入端36a、36b与相应的第二输入端38a、38b之间的测量路段43a、43b的电阻，那么可以借助所检测到的电压降通过欧姆定律来计算沿测量路段43a、43b流动的或流经该电池传感器的电池电流。
测量电阻器24由如下材料组成，该材料的电阻对温度的依赖性较小并且电阻的老化漂移较小。测量电阻器24例如由铜镍锰合金制成。
连接元件26、28由铜或铜合金组成，这能够实现与第一连接设备12和第二连接设备16的简单连接。此外，在铜合金上能够更简单地紧固或制造触点40a、40b、42a、42b。所使用的材料的电阻的温度依赖性是已知的。如果已知温度，那么因此可以确定连接元件26、28的准确的电阻并且因此确定测量路段43a、43b的总电阻。
为此，需要沿测量路程43a、43b准确地确定温度。
为了进行温度检测，这些测量装置33a、33b中的每个都具有温度传感器44a、44b，该温度传感器藉由这些输入端36a、36b、38a、38b之一和/或这些触点40a、40b、42a、42b之一各自与这些连接元件26、28之一导热地接触，从而使得温度传感器44a、44b可以各自检测这些连接元件26、28之一的温度。评估电路32可以从温度传感器44a、44b的所检测的温度确定沿测量路段43a、43b的温度和/或沿这些测量路段的温度分布。
在图4中，第一触点40a、40b和第二触点42a、42b被布置成距测量电阻器24距离相同。因此，测量路段43a、43b是等长的并且分别具有沿电阻元件24以及沿连接元件26、28的相同的份额。因此，两个测量路段43a、43b的电阻(尤其在温度均匀分布的情况下)在电阻器组件20内是一样大的。
电流测量装置34a、34b的第一输入端36a、36b各自与第一触点40a、40b接触，第二输入端38a、38b各自与第二触点42a、42b接触。由于在测量路段43a、43b中电阻是一样大的，因此通过电流测量装置34a、34b检测到的电压必须一致。这可以用于相互补偿和/或校准电流测量装置34a、34b。
此外，如在图4中可看到的，第一温度传感器44a与第二输入端38a连接并且因此与第二触点42a连接。因此，第一温度传感器44a检测第二连接元件28上的温度。第二温度传感器44b与第一输入端36b连接并且因此与第一触点40b连接。因此，第二温度传感器44b检测第一连接元件26上的温度。
因此，通过这两个温度传感器44a、44b来在测量电阻器24的两侧检测温度并将其输出给评估电路32。由此，可以实现沿整个测量路段43a、43b的温度确定。如果两个温度传感器44a、44b测量出相同或相似的温度，那么例如可以假设这个温度沿整个测量路段占主导地位。如果两个温度传感器44a、44b测量出不同的温度，那么可以从这些温度推断出沿测量路段43a、43b的温度分布。总地来说，可以非常准确地确定沿测量路程43a、43b的温度。
替代性地，也可以两个温度传感器44a、44b都与第一触点40a、40b或者与第二触点42a、42b接触，从而使得两个温度传感器44a、44b在同一连接元件26、28上并且在距测量电阻器24相同的距离上检测温度。这些温度可以被用于相互检验并校准温度传感器44a、44b。
在上述两种实施方式中，也可以将同一个电流检测装置34a、34b的第一输入端36a、36b与第二输入端38a、38b进行交换，从而使得这个电流检测装置以相反的符号(即正负号)检测沿测量路段的电压。
在图5中示出电池传感器10的另一实施方式。在此，第一触点36a、36b以及第二触点38a、38b到测量电阻器24各自具有不同的距离，其中测量路段43a、43b的长度是等长的。测量路段43a、43b在一定程度上在流动方向上错开地布置。电流测量装置34a、34b的线路布置对应于图4中所示的线路布置。连接元件26、28的温度可以相应地以上述方式来确定。
如果连接元件26、28不均匀地变热，那么这些连接元件具有不同的电阻。第一电流测量装置34a的第一测量路段43a，与第二电流测量装置的第二测量路段43b相比，具有更大的第一连接元件26份额。第二电流测量装置34b的第二测量路段43b具有更大的第二连接元件28份额。由不同温度的引起的不同电阻因此不同地作用于第一测量路段43a的总电阻和第二测量路段43b的总电阻，从而使得通过电流测量装置34a、34b检测到沿测量路段43a、43b的不同电压降。
不同的电压降可以被用于确定沿电阻器组件20的温度分布，其中基于测量路段43a、43b的不同电压降和由此导致的不同电阻，可以推断出温度梯度的方向。
由于连接元件26、28的材料的温度依赖性是已知的，因此甚至可以实现确定第一连接元件26与第二连接元件28之间的温度差并且因此确定沿测量路段43a、43b的相对温度分布。
通过由温度传感器44a、44b所检测的温度可以还更准确地检测沿测量路段43a、43b的温度以及温度变化曲线。尤其，例如可以以所检测的温度差来检验由温度传感器44a、44b所检测的温度。
在电池传感器10的在图6中所示的实施方式中，第一电流测量装置34a的第一触点36a与第二触点38a之间的距离小于第二电流测量装置34b的第一触点36b与第二触点38b之间的距离。因此，第一测量路段43a比第二测量路段43b更短。电流测量装置34a、34b的线路布置对应于图4中所示的线路布置。连接元件26、28的温度可以相应地以上述方式来确定，其中温度传感器44a、44b检测在距测量电阻器24的不同的距离上的温度。
电池传感器10的在图7中所示的实施方式大体上对应于在图6中所示的实施方式，其中第一触点40a、40b和第二触点42a、42b在电流方向上彼此前后地布置。
在以上描述的所有实施方式中，通过两个测量装置33a、33b来确定分别至少一个连接元件26、28的温度，其中在评估电路32中从该温度来确定沿测量路段43a、43b的温度或温度分布，从而可以明显更准确地确定温度。

Claims (9)

1.一种用于车辆的电池传感器(10)，其中，该电池传感器(10)具有布置在第一连接元件(26)与第二连接元件(28)之间并且与第一、第二连接元件电接触的测量电阻器(24)，在该第一连接元件(26)上设置有至少两个第一触点(40a，40b)，在该第二连接元件(28)上设置有至少两个第二触点(42a，42b)，其中，设置有具有第一电流测量装置(34a)的第一测量装置(33a)和具有第二电流测量装置(34b)的第二测量装置(33b)，这些电流测量装置(34a，34b)各自与第一触点(40a，40b)和第二触点(40a，40b)电接触，其特征在于，该第一测量装置(33a)具有第一温度传感器(44a)，该第二测量装置(33b)具有第二温度传感器(44b)，所述温度传感器各自与第一触点(40a，40b)或第二触点(42a，42b)热连接；设置有与该第一测量装置(33a)和该第二测量装置(33b)连接的评估电路(32)，该评估电路用于评估由这些温度传感器(44a，44b)输出的温度信号。
2.根据权利要求1所述的电池传感器，其特征在于，该第一温度传感器(44a)与第一触点(40a，40b)连接，该第二温度传感器(44b)与第二触点(42a，42b)连接。
3.根据权利要求1或2所述的电池传感器，其特征在于，该第一温度传感器(44a)与该第一连接元件(26)热连接，该第二温度传感器(44b)与该第二连接元件(28)热连接。
4.根据权利要求1至3之一所述的电池传感器，其特征在于，这些第一触点(40a，40b)到该测量电阻器(24)的距离各自是一样大的，和/或这些第二触点(42a，42b)到该测量电阻器(24)的距离各自是一样大的。
5.根据权利要求1至3之一所述的电池传感器，其特征在于，这些第一触点(40a，40b)到该测量电阻器(24)各自具有不同的距离，和/或这些第二触点(42a，42b)到该测量电阻器(24)各自具有不同的距离。
6.根据前述权利要求之一所述的电池传感器，其特征在于，与这些测量装置(33a，33b)之一连接的第一触点(40a，40b)和与同一测量装置(33a，33b)连接的第二触点(42a，42b)之间的距离各自是一样大的。
7.根据权利要求1至5之一所述的电池传感器，其特征在于，与这些测量装置(33a，33b)之一连接的第一触点(40a，40b)和与同一测量装置(33a，33b)连接的第二触点(42a，42b)之间的距离各自是不一样大的。
8.根据前述权利要求之一所述的电池传感器，其特征在于，该第一测量装置(33a)的第一输入端(36a)与第一触点(40a)接触，并且该第一测量装置(33a)的第二输入端(38a)与第二触点(42a)接触；该第二测量装置(33b)的第一输入端(36b)与第二触点(42b)接触，并且该第二测量装置(33b)的第二输入端(38b)与第一触点(40b)接触。
9.一种用于运行根据前述权利要求之一所述的电池传感器(10)的方法，其中，通过第一测量装置(33a)来确定第一温度值，并且通过第二测量装置(33b)来确定第二温度值，将这些温度值输出给评估单元(32)并且从该第一温度值和该第二温度值确定总温度值和/或温度分布。
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