CN111458551B - 电流测量设备、电流测量方法和校准方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及电流测量设备、电流测量方法和校准方法。提供了电流测量设备和方法。基于电阻元件两端的电压提供输出信号。校正电路被配置为基于电阻元件两端的电压估计电阻元件的温度变化的指示，并且基于温度变化的指示和测量的温度来校正电路测量设备的输出。
Description
技术领域
本申请涉及电流测量设备、电流测量方法以及用于这种电流测量设备的校准方法。
背景技术
在各种应用中，需要测量电流。例如，在现代车辆的车辆电力网络中，可能流过数百安培量级的高电流，这些电流通常使用功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)进行开关。在这样和其它的应用中，可能需要精确测量电流以确定电力网络的利用率，并且保护部件(例如，电池、电源线和负载)免受过电流的影响。例如，在过电流的情况下，例如在使用MOSFET开关中断电连接的地方，可以使用电熔丝。
在这种大电流的情况下，可以使用分流电阻器测量电流。要测量的电流流经分流电阻器，并且测量分流电阻器两端的电压以确定电流。
然而，流过分流电阻器的电流可能会加热分流电阻器。这尤其适用于大电流应用。为了允许精确的测量，在常规解决方案中，使用特殊的分流电阻器，该分流电阻器在目标温度范围内具有基本恒定的电阻。这样的温度恒定分流电阻器相对昂贵。
另一方面，例如，如果使用简单的铜夹作为分流电阻器，则会导致电阻的高的温度依赖性，并且因此导致分流电阻器两端电压的高的温度依赖性。例如，以铜为例，对于大约5K的温差，电阻可能会变化大约2％。对于-40℃到125℃之间的温度范围(可能是例如针对汽车应用所需的温度范围)，根据温度的电阻的总体变化可以是从最低温度到最高温度的几乎两倍。
发明内容
提供了根据本发明的电流测量设备、电流测量方法和校准方法。
根据一个实施例，提供了电流测量设备，包括：
电压测量电路，被配置为测量电阻元件两端的电压，以及
校正电路，被配置为：
生成输出信号，所述输出信号基于电阻元件两端的电压指示通过电阻元件的电流，
基于电阻元件两端的电压，估计电阻元件的温度变化的指示，以及
基于温度变化的指示和电阻元件的测量的温度，校正指示通过电阻元件的电流的输出信号。
根据另一个实施例，提供了电流测量方法，包括：
测量电阻元件两端的电压，
生成输出信号，所述输出信号基于电阻元件两端的电压指示通过电阻元件的电流，
测量电阻元件的温度，
基于电阻元件两端的电压，估计电阻元件的温度变化的指示，以及
基于温度变化的指示和电阻元件的测量的温度，校正输出信号。
根据另一个实施例，提供了如上所述的用于校准电流测量设备的方法，包括：
将电流脉冲施加到电流测量设备的电阻元件，
在电流脉冲的开始处测量电阻元件两端的第一温度和第一电压，
在电流脉冲结束之前测量第二温度和第二电压，以及
基于第一温度、第一电压、第二温度和第二电压，确定电阻元件的电阻的温度依赖性。
上面的概述仅旨在给出一些实施例的简要概述，而不应被解释为限制性的。其它实施例可以包括上述的那些其它特征。
附图说明
图1是根据实施例的温度测量设备的框图。
图2是示出静态温度测量的框图。
图3A是示出分流电阻器的简单热模型的图，并且图3B是对应的等效热电路。
图4是示出根据一些实施例的温度变化估计的电路的框图。
图5是根据示出温度测量与温度变化估计相结合的实施例的电路的框图。
图6和图7是示出根据一些实施例的用于确定电阻元件的温度的电路的框图。
图8和图9是根据一些实施例的温度测量设备的框图。
图10是根据实施例的系统的透视图。
图11是示出根据实施例的温度测量方法的流程图。
图12是示出根据实施例的校准方法的流程图。
图13是示出图12的校准方法的一部分的图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述各种实施例。这些实施例仅被视为说明性示例，并且不应被解释为限制性的。
除了明确地示出和描述的特征和部件之外，还可以提供其它特征或部件(例如在常规电流测量设备中使用的特征或部件)。来自不同实施例的特征或部件可以被组合以形成进一步的实施例。关于实施例中的一个实施例描述的变化和修改也可以被应用于其它实施例，因此将不再重复描述。
除非明确地将它们描述为热连接或耦合，否则以下描述的连接或耦合是指电连接或耦合。只要基本上保持连接或耦合的一般目的，例如传输某种信号或传输某种信息，就可以修改这种电连接或耦合。
在所有附图中，相同的元件用相同的附图标记表示，因此将不再重复描述。
图1示出了根据实施例的电流测量设备10的框图。设备10包括电阻元件11、校正电路12、电压测量电路15和温度传感器13。要测量的电流Ishunt流过电阻元件11，导致电阻元件11两端的电压降。在一些实施例中，电阻元件11可以是由金属引线或者金属夹(例如，铜夹)形成的分流电阻器，但不限于此。例如，电阻元件11还可以包括MOSFET晶体管，并且MOSFET晶体管的导通电阻RON形成电阻元件11的电阻。通常，可以使用在电流Ishunt与电阻元件11两端的电压降之间具有明确定义的关系的任何电阻元件11。
电阻元件11具有与温度有关的电阻。例如，在分流电阻器由铜制成的情况下，电阻率基本上随温度线性变化。通常，对于由金属制成的电阻元件，电阻的温度依赖性在所关注的温度范围内基本上是线性的，并且在任何情况下都可以被测量。
电压测量电路15测量电阻元件11两端的电压，并且将其提供给校正电路12。例如，电压测量电路15可以包括模数转换器，以数字化形式提供电阻元件11两端的电压。校正电路12生成基于该测量值指示电流Ishunt的输出信号out。该输出信号out被校正以考虑电阻元件11的电阻的温度依赖性。
为此，校正电路12接收来自温度传感器13的输出。温度传感器13被热耦合到电阻元件11，使得电阻元件11的温度变化反映在由温度传感器13测量的温度中。
这允许在本文中被称为“静态”校正。换句话说，因为已知电阻元件11的电阻的温度依赖性，所以通过由温度传感器13测量温度，可以校正输出信号out。
然而，如将在下面更详细地解释的那样，由温度传感器13测量的温度以延迟的方式跟随电阻元件11的温度，例如，使得电阻元件11的温升仅在具有时间延迟的情况下反映在所测量的温度中。这种延迟的典型的时间常数可以为3至10秒的量级。例如，温度传感器13可以位于距电阻元件11一定距离(例如，直到10cm)处，其导致这种延迟。这对应于温度传感器的低通特性。
另一方面，例如，在短路或其它过电流事件的情况下，Ishunt可能迅速地升高，这可能导致电阻元件11的温度快速增加。如上所述，电阻元件11的温度的这种快速变化仅延迟地反映在由温度传感器13测量的温度中。
因此，在实施例中，校正电路12基于电阻元件11两端的电压来估计电阻元件11的温度变化的指示(即，反映温度变化的值)，并且基于由温度传感器13的温度测量和温度变化的指示两者来校正输出信号out。在一些实施例中，即使在由于快速上升的电流导致电阻元件11的温度快速升高的情况下，这也允许更精确的电流测量。如果使用基于热模型的计算来进行该估计，则下面还将更详细地解释这种温度变化的指示的估计的实施例。
使用温度变化的指示来补偿这种相对较快的温度增加在本文中也被称为“动态”校正。
图2示出了上述温度测量。可以对应于图1的温度传感器13的温度传感器20测量温度T。在图2的实施例中，温度传感器20是基于负温度系数(NTC)的温度传感器。应当注意，代替基于NTC的元件，可以使用其它常规的温度传感器，例如：二极管、感测金属结上的热电压的传感器、PTAT(与绝对温度成比例)电流传感器或任何其它常规温度传感器。在许多情况下，这种温度传感器被设置在系统中用于其它目的，例如提供过热保护。如上所述，温度传感器20具有低通特性，这本质上意味着仅在具有时间延迟的情况下测量电阻元件(例如，电阻元件11)的温度变化。该时间延迟可能是由电阻元件11与温度传感器20之间的热耦合，经由电路板或其它元件引起的，和/或由温度传感器本身的热惯性引起的。例如，即使很小，大数量的温度传感器也要花费一些时间来加热，并且热量也需要时间从电阻元件流到温度传感器。这种低通滤波器特性的典型时间常数可能在3至10秒的范围内。这对应于低通滤波器特性的转角频率1/(2π10)Hz至1/(2π3)Hz，因为转角频率f＝1/(2πτ)，其中τ是时间常数。这些值仅是示例，并且可以根据温度传感器的类型以及电阻元件与温度传感器之间热耦合而变化。
温度传感器20的输出信号，通常是输出电压，由模数转换器21数字化。模数转换器21可以是图1的校正电路12的一部分。使用查找表22，将得到的数字值转换为测量温度TNTC。查找表22实质上反映了温度传感器20的校准，即，将其输出信号转换成绝对温度。
接下来，将参照图3A、3B和4说明对温度变化的指示的估计。
图3A示出了安装在电路板33(例如，印刷电路板)上的电阻元件30的简单热模型。电路板33和其它部件(例如，电路板33上的引线)有具有电阻值Rth的热电阻31和具有电容值Cth的热电容32。热电容32本质上表示电路板33和其它部件(例如，引线)的热容量，并且热电阻31本质上表示电路板33和那些其它部件的热导率的倒数。它们共同确定了远离电阻元件30的热量传导的速度有多快。例如，在图3A的示例中，电阻元件30可以是被实现为电路板上的铜引线的分流电阻。
图3B示出了图3A的布置的热等效电路。因此，应当理解，图3B的电路不是电气线路，但是本领域技术人员将理解，可以以类似于电气线路的方式来表示热电路，并且其特性可以通过对应的电气线路来建模。
图3B的热电路接收电阻元件中的耗散功率P作为输入值。该耗散功率与流经电阻元件30的电流I2 el(对应于图1的Ishunt)成正比，因此与电阻元件30两端电压的平方成正比。图3B中的接地表示环境温度，然后其可以是由温度传感器(例如图1的温度传感器13或图2的温度传感器20)测量的温度。ΔT是电阻元件的温度与环境的温度之间的差，对应于电气线路中的电压降。
热电阻31和热电容32表示一阶低通滤波器。可以在图1的校正电路12中实现该一阶低通滤波器，以估计作为温度变化的指示的ΔT。
由于电容值Cth和电阻值Rth都比较大(例如，电容值达到nF或甚至mF的范围)，所以在实施例中，使用一阶低通滤波器的数字实现来估计ΔT。然而，在其它实施例中，图3B的热电路的特性也可以通过使用该对应的电容器和电阻器的模拟电气线路来复制。
图4示出了根据一些实施例的用于估计ΔT的电路的实现示例的框图。通过模数转换器40将电阻元件(例如，图1的电阻元件11)两端的与温度有关的电压Vshunt(T)数字化。在框41处将数字化的电压平方。如已经提到的，平方电压与电阻元件中的耗散功率P成正比。然后，该平方电压由低通滤波器42进行低通滤波，低通滤波器42反映了由图3B中的热电容31和热电阻32形成的热低通滤波器的特性。输入可以对应于P与平方电压之间的比例因数的低通滤波器42的转角频率和低通滤波器42的增益可以通过校准来确定。这样的校准的实现示例将在稍后参照图12和图13进行描述。
应当注意，尽管在图3A和图3B中使用了简单的一阶模型，从而产生了一阶低通滤波器42，但是在其它实施例中，也可以使用高阶的模型，从而产生了高阶低通滤波器。这样的高阶模型可以为用于电阻元件和用于电阻元件或温度传感器之间的热耦合两者的热网络建模，并且可以使用更多的热电阻器和更多的热电容器，如图3A和3B所示。在一些实现中，这在设备中发生很大不同的热时间常数的情况下可以提高精度。
此外，除了简单地平方电压，还可以使用电压的高阶多项式来考虑非线性(例如，热辐射)，这增加了模型的精度。模型的选择可能取决于电流测量所需的精度，因为它可能会影响ΔT的估计的精度。因此，如本文所使用的术语“估计”反映了以下事实：取决于用于计算ΔT的热模型，精度可以变化。
然后可以将如此获取的温度变化ΔT的指示与如图2中示出的测量的温度TNTC组合，以获取电阻元件的实际温度的估计Tshunt。图5示出了针对这种组合的示例。
图5的电路包括具有元件20至22的图2的电路，以基于测量的温度T提供温度TNTC。此外，图5的电路接收例如由图4的电路生成的指示ΔT。ΔT由数字高通滤波器50滤波。在一些实施例中，数字高通滤波器50具有对应于温度传感器20的低通特性的转角频率的转角频率。这实质上确保了由高通滤波器50滤波的ΔT表示电阻元件的动态温度变化，该动态温度变化由于低通特性而未被温度传感器20捕获，并且确保整体温度中没有“被测量两次”的分量。然后，高通滤波器50的输出在加法器51处被加到TNTC，以提供电阻元件的估计的实际温度Tshunt。应当注意，高通滤波器50可以是一阶或高阶的高通滤波器。
图6是根据实施例的电路的框图，该电路确定电阻元件的实际温度Tshunt的估计，该估计对应于关于结合在一起的先前附图所讨论的分量。可以看出，提供动态分量的路径41、42、50包括低通滤波器42和高通滤波器50。
如图7所示，这两个滤波器42、50可以组合到带通滤波器70。该带通滤波器的较低的转角频率对应于高通滤波器50的转角频率，因此对应于由温度传感器20测量的温度的低通特性的转角频率，并且带通滤波器70的上转角频率对应于低通滤波器42的转角频率，其表示相对于图3A和3B所示的热电路的低通特性。
基于分流器Tshunt的该实际温度，可以将电阻元件两端的电压校正为与电阻元件的标称电阻Rnom处的电压相对应，从而提供基本上与温度无关的电流测量值。将参考图8和图9描述对应的实施例。同样，已经相对于先前实施例描述的部件具有相同的附图标记，并且将不再详细描述。
在图8中，如先前所讨论的那样确定电阻元件11的估计的实际温度Tshunt。基于该温度，在框81中，基于实际温度Tshunt处的电阻Rshunt(T)与分流器的标称电阻Rnom之间的比率来确定校正因数。该比率可以在例如具有简单线性电阻的电阻元件11的情况下计算，或者在电阻元件11的电阻与温度的其它依赖性的情况下，可以基于电阻元件11的校准曲线来获取。稍后将参考图12和13讨论框81的示例校准。
然后将校正因数施加到模数转换器40的输出，即施加到数字电压Vshunt(T)，以提供温度补偿电压Vshunt。然后该温度补偿电压既被用于温度变化的指示的估计，又被用作表示通过图8中的电阻元件11的电流Ishunt的输出信号Vshunt。
图9是图8的实施例的变型。这里，一方面，将来自框81的校正因数施加到91处的模数转换器40的输出信号，以提供校正的输出信号Vshunt，并且施加到90处的带通滤波器70的输入处。换句话说，在这种情况下，与温度有关的电压Vshunt(T)在41处被平方，并且仅在此之后才施加温度补偿。如稍后当讨论校准时将讨论的，在一些实施例中，该方法可以提高校正的准确性。
应当注意，图8中的元件80被表示为除法器，而图9中的元件90、91被表示为乘法器。这取决于在框81处如何形成校正因数。如果校正因数本质上是Rshunt(T)/Rnom，则使用除法器；如果校正因数是其倒数，即Rnom/Rshunt(T)，则可以使用乘法器。两种变型都可以在实施例中被使用。
应当进一步注意的是，图8和图9包括两个模数转换器21、40。在其它实施例中，单个模数转换器可以与多路复用器一起使用。以这种方式，例如以交替的方式，温度传感器20的输出值和电阻元件11两端的电压可以被数字化。可以使用任何合适的模数转换器。
上面讨论的处理数字信号的各种数字部件可以以各种方式被实现。例如，它们可以在作为集成电路一部分的逻辑电路中实现，该逻辑电路也被用于其它任务，例如控制MOSFET开关，因此包含栅极驱动器、其它类型的控制器、单片开关，以及通过对微控制器进行相应的编程在微控制器中实现，以及使用现场可编程门阵列或任何其它用于处理数字信号的常规方法来实现。
图10示出了根据实施例的使用电流测量设备的系统的实现示例。
图10示出了安装在载体103(例如，印刷电路板(PCB)或引线框架)上的MOSFET芯片102。MOSFET芯片102的一个端子被耦合到金属夹100以传导电流。例如，该端子可以是MOSFET芯片102的源极端子或漏极端子。
控制芯片101控制MOSFET芯片102。例如，控制芯片101可以包括栅极驱动器，以控制MOSFET芯片102的开关。
另外，控制芯片101包括根据如上所述的技术实现电流测量的电路。金属夹100用作电阻元件并且经由两条封装接线104A、104B耦合至控制芯片101，以将金属夹100两端的电压提供给控制芯片101。控制芯片101附加地包括如上所述的温度传感器。由控制芯片101进行的温度测量至少部分地由于控制芯片101与金属夹100之间的距离而具有已讨论的低通滤波器特性，从而金属夹100的温度变化反映在通过控制芯片101进行的以延迟方式的温度测量中。
然后控制芯片101实现如上所述的电路，以如上所述基于温度和基于电压的温度变化的估计指示来校正由金属夹100两端的电压表示的电流测量。应当注意，图10仅示出了一种实现和应用示例，并且本文中讨论的技术可以被用于各种应用和实现中的电流测量。
图11是示出根据一些实施例的电流测量方法的流程图。可以使用如上所述的设备和电路来实现图11的方法，但不限于此。然而，为了避免重复，将参照先前参照图1至图10进行的说明来描述图11的方法。
应当注意，尽管该方法被表示为一系列动作或事件，但是描述动作或事件的顺序不应被解释为限制性的。特别地，可以同时地执行各种动作或事件。
在110处，该方法包括测量电阻元件两端的电压。例如，电阻元件可以是如上所述的电阻元件11或30。
在111处，该方法包括基于在110处测量的电阻元件两端的电压来生成输出。在一些实施例中，输出可以是电压本身。在其它实施例中，可以通过将电压除以电阻元件的标称电阻来将其转换为电流。
在112处，该方法包括通过低通滤波器特性来测量与电阻元件的温度有关的温度。特别地，如前所述，温度可以由温度传感器(例如，温度传感器13或20)测量，温度传感器热耦合至电阻元件并且出于上述原因具有低通特性。
在113处，该方法包括基于在110处测量的电阻元件两端的电压(例如，基于电压的平方或如上所述的其它多项式)，估计电阻元件的温度变化的指示。
在114处，该方法然后包括基于测量的温度和估计的指示来校正输出，例如，如上参考图8和图9所解释的。
接下来，将解释先前讨论的电流测量设备的校准。可以将校准分为“静态”部分，该部分本质上确定用于图8和图9中的框81的参数；以及动态校准，该动态校准本质上确定图8和图9的带通滤波器70(或者在使用分开的滤波器的情况下，图6的低通滤波器42和高通滤波器50)的参数。图12是示出根据实施例的校准方法的流程图。在转向图12之前，将解释用于校准的一些背景。
与温度有关的电阻Rshunt(T)至少可以通过以下等式近似：
Rshunt(T) ＝ Rshunt(Tref)·[1+α·(T-Tref)] (1)
在该等式中，Tref是参考温度，α是电阻元件的温度系数，并且Rshunt(Tref)是在参考温度Tref处的电阻元件的电阻值。
因此，对于图8和图9的框81，适用以下关系：
所提到的Rnom是标称分流电阻，例如它被用于从(校正的)电压计算电流。为了校准，必须确定值Rshunt(Tref)、Tref和α。
在图12中的120处，通过电阻元件发送具有已知电流I的电流脉冲。
在121处，在脉冲的开始处，由温度传感器测量温度T1(对应于上述实施例中的值TNTC)，并且测量分流器两端的电压Vshunt(T1)。在电流脉冲开始处，没有发生实质性的加热。进一步在121处，在仍然施加电流脉冲的特定时间之后，使用温度传感器测量另一个温度T2，并且测量对应的电压Vshunt(T2)。将一定时间设置得足够长，以使温度升高并达到稳定状态。在这样的稳定状态下，由电流提供的热量通过(例如，经由印刷电路板)热量耗散来平衡，并且温度传感器也达到了稳定状态。特别地，该特定时间大于电流传感器的低通滤波器特性的时间常数，并且也大于温度传感器的时间常数。
在123处，该方法包括确定温度系数α和其它参数。
等式(1)和(2)的Tref被定义为：
Tref： ＝T1 (3)
因此，上述等式(3)可以简化为
从图8可以看出以下关系
因此使用
对于T＝T1＝Tref，可以根据Vshunt(T1)/I计算Rshunt(Tref)，其中I是脉冲期间的已知电流。
如果现在将T2和Vshunt(T2)插入两个等式(2)和(6)，则通过组合两个等式(2)和(6)，可以确定α。因此，在122处，已经确定了所有参数α、Rshunt(Tref)和Tref。
接下来，在图12的123处，对带通滤波器进行校准。
在实施例中，确定以下参数：
-A0：带通滤波器的通带中的增益(放大)
-τLP：用于低通特性的时间常数，低通特性对应于上转角频率1/(2πτLP)，并且对应于如参考图3A和3B解释的电阻元件的热时间常数
-τHP：用于高通部分的时间常数，高通部分对应于带通滤波器的下转角频率1/(2πτHP)，并且对应于温度传感器的热时间常数
增益A0由下式给出：
在许多情况下，以1/Rnom近似A0是足够的近似。应当注意，“规避”这种近似的方法是参考图9讨论的实施例，其中在框41中的输入电压的平方与带通滤波器70之间施加校正，使得这里将A0设置为1/Rnom不是近似。
可以通过在123处的测量来确定分流器的热时间常数τLP。对于该测量，将具有恒定功率的脉冲施加至分流器(即，电压和电流的乘积保持恒定)，并且分流器两端的电压和电流随时间被测量。据此，可以随时间计算电阻Rshunt。使用等式(1)和在图12的122处确定的参数Rshunt(Tref)、Tref和α，可以随时间计算温度。图13中的曲线130示出了用于这种测量的随时间的示例温度。根据该曲线，可以如图13所示确定TLP，其中Tstart是施加功率开始处的温度，并且Tend是结束温度。τLP是在时间0处与曲线130相切并且T＝Tstart穿过结束温度Tend的点。
电流传感器的热时间常数τHP通常在温度传感器的数据表中被规定。
在备选的实施例中，可以在123处以不同的方式确定带通滤波器的参数。在该备选的实施例中，由温度传感器测量的温度和分流器两端的电压Vshunt(T)不仅在121处测量两次，而且在多个时间点处(例如本质上连续地)测量，同时在120处施加电流脉冲。根据在电流脉冲期间施加的已知电流I和随时间的测量信号Vshunt(T)，可以通过将电压Vshunt(T)除以电流来确定电阻Rshunt(T)的时间特性。使用等式(1)和参数Rshunt(Tref)、Tref和α，可以随时间确定温度Tshunt。该温度特性Tshunt与由温度传感器随时间实际测量的温度之间的差给出了随时间的ΔT的理想特性，当带通滤波器接收到对应的电压Vshunt 2(注意：如图8所示，Vshunt＝I*Rnom)时，ΔT的理想特性理想地由带通滤波器输出。因此，通过该测量，已知针对带通滤波器的输入信号和对应的输出信号。然后经由拟合方法或使用傅里叶或拉普拉斯变换通过常规手段来确定带通的参数。例如，该方法还适用于高阶的带通滤波器，高阶的带通滤波器可以包括对于电阻元件和温度传感器两者的几个时间常数。
一些实施例由以下示例定义。
示例1一种电流测量设备，包括：
电压测量电路，被配置为测量电阻元件两端的电压，以及
校正电路，被配置为：
生成输出信号，所述输出信号基于电阻元件两端的电压指示通过电阻元件的电流，
基于电阻元件两端的电压，估计电阻元件的温度变化的指示，以及
基于温度变化的指示和电阻元件的测量的温度，校正指示通过电阻元件的电流的输出信号。
示例2根据示例1所述的电流测量设备，进一步包括热耦合到电阻元件的温度传感器，并且被配置为测量电阻元件的测量的温度。
示例3根据示例1或示例2所述的电流测量设备，其中校正电路被配置为基于电阻元件的测量的温度和温度变化的指示估计电阻元件的实际温度，并且基于电阻元件的估计的实际温度校正输出信号。
示例4根据示例1至示例3中的任一示例所述的电流测量设备，其中校正电路被配置为基于电阻元件的温度系数来校正输出信号。
示例5根据示例1至示例4中的任一示例所述的电流测量设备，其中校正电路被配置为基于电阻元件两端的电压的多项式(例如，平方)来估计温度变化的指示。
示例6根据示例5所述的电流测量设备，其中校正电路包括低通滤波器，低通滤波器被配置为对电阻元件两端的电压的多项式进行低通滤波。
示例7根据示例1至示例6中的任一示例所述的电流测量设备，其中为了估计温度变化的指示，校正电路包括高通滤波器，高通滤波器具有与电阻元件的测量的温度的温度测量值的低通特性的转角频率匹配的转角频率，其中高通滤波器被配置为对基于电阻元件两端的电压生成的信号进行滤波。例如，信号可以是基于上述多项式的信号，和/或示例6的低通滤波器的输出信号。
示例8根据示例6和示例7所述的电流测量设备，其中高通滤波器和低通滤波器被组合在带通滤波器中。
示例9根据示例1至示例8中的任一示例所述的电流测量设备，进一步包括模数转换器，模数转换器被配置为数字化电阻元件两端的电压，其中校正电路被配置为基于数字化的电压估计温度变化的指示。
示例10根据示例1至示例9中的任一示例所述的电流测量设备，其中校正电路被配置为基于电阻元件的热模型估计温度变化的指示。
示例11根据示例1至示例10中的任一示例所述的电流测量设备，进一步包括电阻元件。
示例12一种电流测量方法，包括：
测量电阻元件两端的电压，
生成输出信号，所述输出信号基于电阻元件两端的电压指示通过电阻元件的电流，
测量电阻元件的温度，
基于电阻元件两端的电压，估计电阻元件的温度变化的指示，以及
基于温度变化的指示和电阻元件的测量的温度，校正输出信号。
示例13根据示例12所述的电流测量方法，其中测量电阻元件的温度包括通过热耦合到电阻元件的温度传感器测量电阻元件的温度。
示例14根据示例12或示例13所述的电流测量方法，其中校正输出信号包括：
基于电阻元件的测量的温度以及温度变化的指示，估计电阻元件的实际温度，并且基于电阻元件的估计的实际温度校正输出信号。
示例15根据示例12至示例14中的任一示例所述的电流测量方法，其中校正输出信号包括基于电阻元件的温度系数来校正输出信号。
示例16根据示例12至示例15中的任一示例所述的电流测量方法，其中估计温度变化的指示包括基于电阻元件两端的电压的多项式(例如，平方)估计温度变化的指示。
示例17根据示例16所述的电流测量方法，其中估计温度变化的指示包括对电阻元件两端的电压的多项式进行低通滤波。
示例18根据示例12至示例17中的任一示例所述的电流测量方法，其中估计温度变化的指示包括：对基于电阻元件两端的电压生成的信号进行高通滤波，该信号具有与电阻元件的温度的测量的低通特性的转角频率相匹配的转角频率。例如，信号可以是基于上述多项式的信号，和/或示例17的低通滤波的输出信号。
示例19根据示例17和示例18所述的电流测量方法，其中高通滤波和低通滤波被组合在带通滤波中。
示例20根据示例12至示例19中的任一示例所述的电流测量方法，进一步包括数字化电阻元件两端的电压，其中基于电阻元件两端的数字化的电压来估计温度变化的指示。
示例21根据示例12至示例20中的任一示例所述的电流测量方法，其中基于电阻元件的热模型来估计温度变化的指示。
示例22一种用于校准根据示例1至示例11中的任一示例电流测量设备的方法，包括：
将电流脉冲施加到电流测量设备的电阻元件，
在电流脉冲的开始处测量电阻元件两端的第一温度和第一电压，
在电流脉冲结束之前测量第二温度和第二电压，以及
基于第一温度、第一电压、第二温度和第二电压，确定电阻元件的电阻的温度依赖性。
示例23根据示例22所述的方法，其中根据示例6至示例8中的任一示例实现电流测量设备，并且其中低通滤波器、高通滤波器和/或带通滤波器的增益被设置为电阻元件的标称电阻的倒数。
示例24根据示例22所述的方法，其中根据示例6至示例8中的任一示例实现电流测量设备，其中基于在电流脉冲期间测量的温度的时间特性和电阻元件两端测量的电压来确定低通滤波器、高通滤波器和/或带通滤波器的增益。
示例25根据示例23和示例24所述的方法，进一步包括基于电阻元件的热时间常数来确定低通滤波器的转角频率或带通滤波器的下转角频率。
尽管本文已经示出和描述了特定的实施例，但是本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，各种备选的和/或等效的实施方式可以代替示出的和描述的特定的实施例。本申请旨在覆盖本文讨论的特定实施例的任何改编或变型。因此，意图是本发明仅由权利要求及其等同物所限制。
Claims (20)
1.一种电流测量设备(10)，包括：
电压测量电路(15)，被配置为测量电阻元件(11)两端的电压，以及
校正电路(12)，被配置为：
生成输出信号(out)，所述输出信号基于所述电阻元件(11)两端的所述电压指示通过所述电阻元件(11)的电流(Ishunt)，
估计所述电阻元件(11)的动态温度变化的指示，其中所述估计随时间基于所述电阻元件(11)两端的所述电压进行，其中所述校正电路(12)为了估计所述温度变化的所述指示而包括高通滤波器，以对基于所述电阻元件(11)两端的所述电压生成的信号进行滤波，以及
校正所述输出信号(out)，所述输出信号基于动态的所述温度变化的所述指示和所述电阻元件(11)的测得温度来指示通过所述电阻元件(11)的所述电流(Ishunt)。
2.根据权利要求1所述的电流测量设备(10)，进一步包括温度传感器，所述温度传感器热耦合到所述电阻元件(11)并且被配置为测量所述电阻元件(11)的所述测得温度。
3.根据权利要求1或2所述的电流测量设备(10)，其中所述校正电路(12)被配置为：基于所述电阻元件(11)的所述测得温度和所述温度变化的所述指示来估计所述电阻元件(11)的实际温度，并且基于所述电阻元件(11)的所估计的实际温度校正所述输出信号(out)。
4.根据权利要求1或2所述的电流测量设备(10)，其中所述校正电路(12)被配置为基于所述电阻元件(11)的温度系数来校正所述输出信号(out)。
5.根据权利要求1或2所述的电流测量设备(10)，其中所述校正电路(12)被配置为基于所述电阻元件(11)两端的所述电压的多项式来估计所述温度变化的所述指示。
6.根据权利要求5所述的电流测量设备(10)，其中所述校正电路(12)包括低通滤波器，所述低通滤波器被配置为对所述电阻元件(11)两端的所述电压的所述多项式进行低通滤波。
7.根据权利要求1或2所述的电流测量设备(10)，其中所述高通滤波器具有与所述电阻元件(11)的所述测得温度的温度测量的低通特性的转角频率相匹配的转角频率。
8.根据权利要求1或2所述的电流测量设备(10)，进一步包括模数转换器(40)，所述模数转换器被配置为数字化所述电阻元件(11)两端的所述电压，
其中所述校正电路(12)被配置为基于数字化的所述电压估计所述温度变化的所述指示。
9.根据权利要求1或2所述的电流测量设备(10)，其中所述校正电路(12)被配置为基于所述电阻元件(11)的热模型估计所述温度变化的所述指示。
10.一种电流测量方法，包括：
测量电阻元件(11)两端的电压，
生成输出信号(out)，所述输出信号基于所述电阻元件(11)两端的所述电压指示通过所述电阻元件(11)的电流(Ishunt)，
测量所述电阻元件(11)的温度，
估计所述电阻元件(11)的动态温度变化的指示，其中所述估计基于所述电阻元件(11)两端的所述电压进行，并且其中估计所述温度变化的所述指示包括对基于所述电阻元件(11)两端的所述电压生成的信号进行高通滤波，以及
基于动态的所述温度变化的所述指示和所述电阻元件(11)的测得温度，校正所述输出信号(out)。
11.根据权利要求10所述的电流测量方法，其中测量所述电阻元件(11)的所述温度包括通过热耦合到所述电阻元件(11)的温度传感器测量所述电阻元件(11)的所述温度。
12.根据权利要求10或11所述的电流测量方法，其中校正所述输出信号(out)包括：基于所述电阻元件(11)的所述测得温度和所述温度变化的所述指示，估计所述电阻元件(11)的实际温度，以及
基于所述电阻元件(11)的所估计的实际温度校正所述输出信号(out)。
13.根据权利要求10或11所述的电流测量方法，其中校正所述输出信号(out)包括：基于所述电阻元件(11)的温度系数校正所述输出信号(out)。
14.根据权利要求10或11所述的电流测量方法，其中估计所述温度变化的所述指示包括：基于所述电阻元件(11)两端的所述电压的多项式，估计所述温度变化的所述指示。
15.根据权利要求14所述的电流测量方法，其中估计所述温度变化的所述指示包括：对所述电阻元件(11)两端的所述电压的所述多项式进行低通滤波。
16.根据权利要求10或11所述的电流测量方法，其中所述高通滤波使用与所述电阻元件(11)的温度的所述测量的低通特性的转角频率相匹配的转角频率。
17.一种用于校准根据权利要求1至9中任一项所述电流测量设备(10)的方法，包括：
将电流(Ishunt)脉冲施加到所述电流测量设备(10)的所述电阻元件(11)，
在所述电流(Ishunt)脉冲的开始处测量所述电阻元件(11)两端的第一温度和第一电压，
在所述电流(Ishunt)脉冲结束之前测量第二温度和第二电压，以及
基于所述第一温度、所述第一电压、所述第二温度和所述第二电压，确定所述电阻元件(11)的电阻的温度依赖性。
18.根据权利要求17所述的方法，
其中根据权利要求6的电流测量设备的低通滤波器的增益、所述高通滤波器的增益被设置为所述电阻元件(11)的标称电阻的倒数。
19.根据权利要求17所述的方法，
其中根据权利要求6或7实现所述电流测量设备(10)
其中基于在所述电流(Ishunt)脉冲期间的测得温度的时间特性和所述电阻元件(11)两端测量的电压来确定所述电流测量设备的低通滤波器的增益、所述高通滤波器的增益。
20.根据权利要求18或19所述的方法，
进一步包括基于所述电阻元件(11)的热时间常数来确定所述低通滤波器的转角频率。
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