DE10041879B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Strommessung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Messung des Laststroms in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz, bei dem die an einem in Reihe zur Last liegenden Shuntwiderstand abfallende Spannungsdifferenz gemessen wird und der Laststrom aus der gemessenen Spannungsdifferenz und Betriebsparametern des Shuntwiderstands berechnet wird, wobei als Shuntwiderstand ein Sicherungselement (5) verwendet wird, welches den Laststrom bei Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwerts unterbricht, gekennzeichnet dadurch, dass die Temperatur des Sicherungselements (5) als Betriebsparameter gemessen und der wirksame Shuntwiderstand unter Einbeziehung der Widerstands-Temperaturabhängigkeit des Sicherungselements (5) berechnet wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahrung zur Messung des Laststroms in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Strommesseinrichtung zur Messung des Laststroms in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
  • In den unterschiedlichsten Anwendungen muss der in der Leiteranordnung von einer Stromquelle zu einem oder mehreren Verbrauchern fließende Laststrom bestimmt werden, insbesondere auch im Bordnetz von Kraftfahrzeugen, um Fehlfunktionen wie beispielsweise Kurzschlüsse oder dergleichen feststellen zu können.
  • Aus der DE 197 04 166 A1 ist eine Einrichtung zur Messung des Laststroms in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz bekannt. Das darin beschriebene Strommessverfahren sieht vor, im Strompfad in Serie zur Last als Messwiderstand einen Shuntwiderstand mit bekannten Betriebsparametern einzugliedern und die daran abfallende Spannungsdifferenz zu messen. Aus diesem Spannungsabfall kann in der einfachsten Näherung ohne Berücksichtigung weiterer Betriebsparameter des Shuntwiderstands nach dem Ohmschen Gesetz auf den durch den Shuntwiderstand fließenden Laststrom geschlossen werden.
  • IN der Hauptleitung eines Kraftfahrzeugs treten in der Praxis, beispielsweise bei der Betätigung des Anlassers und weiterer Aggregate mitunter Lastströme in der Größenordnung von 100 A und größer auf. Wird in dieser unmittelbar von den Klemmen des Starterakkus abgehenden Leitung ein zusätzlicher Shuntwiderstand eingegliedert, so fällt bei derartig hohen Strombelastungen eine erhebliche, ungenutzte Verlustleistung an. Diese wird als Wärme abgestrahlt und kann dadurch bei den beengten Einbauverhältnissen zu thermischen Problemen führen. Außerdem wirkt sich die Verlustleistung negativ auf die effektiv am Verbraucher bereitstehende Leistung aus, insbesondere bei den üblichen, relativ niedrigen Bordspannungen von 12 V oder 24 V. Schließlich bedeutet die Herstellung und Montage eines separaten Shuntwiderstands einen nicht unerheblichen Zusatzaufwand.
  • Aus der DE 195 07 959 C1 sind ein Verfahren und eine Einrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Bei der darin beschriebenen Vorrichtung wird als Messwiderstand bzw. als Shuntwiderstand eine in der Hauptstromleitung angeordnete Sicherung verwendet. Die Vorrichtung dient dazu, Teile des Bordnetzes bzw. einzelne Verbraucher zu überprüfen. Dazu werden die an der Sicherung angeordneten Messleitungen zu einer Diagnose-Steckdose geführt, die von der Außenseite des Fahrzeugs erreichbar ist. In diese Diagnose-Steckdose kann ein entsprechender Adapter eines externen Prüfgerätes eingebracht werden, das die Messleitungen mit einer Prüfspannung beaufschlagen kann. Die bei einer derartigen Prüfung durch das Kraftfahrzeug-Bordnetz fließenden Ströme sind sehr gering, weil die an den Messleitungen anliegenden Prüfspannungen im mV-Bereich liegen.
  • Aus der DE 41 42 760 C1 ist eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung eines Verbraucherstromkreises in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz bekannt. Bei dieser Überwachungseinrichtung wird eine Sicherung in Reihe mit einem Verbraucher geschaltet, wobei die über die Sicherung abfallende Spannung abgegriffen wird. Diese Spannung wird über einen Spannungsteiler einem Komparator zugeführt, der bei defektem Verbraucher eine LED ansteuert und aufleuchten lässt. Der Spannungsteiler und der Komparator sind derart ausgelegt, dass selbst bei Änderung des Innenwiderstands der Sicherung aufgrund von Temperaturerhöhung eine sichere Entscheidung gefällt werden kann, ob der Verbraucher defekt ist oder nicht.
  • Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Strommesseinrichtung der eingangs genannten Art, die eine zuverlässige Messung des Laststroms in der Hauptleitung eines Kraftfahrzeugbordnetzes ermöglichen, welche eine verbesserte Funktionalität hat und einen geringeren Zusatzaufwand erfordert.
  • Dies wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Strommesseinrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 11 gelöst.
  • Die Erfindung ist auf die Anwendung in Laststromkreisen gerichtet, bei denen im Lastzweig der von einer Stromquelle zu den Verbrauchern führenden Leiteranordnung ein Sicherungselement eingegliedert ist, welches bei Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwerts für den fließenden Laststrom, nämlich dem Nennwert der Sicherung, den Stromfluss unterbricht. In einem Kraftfahrzeug-Bordnetz ist dies eine Hochstrom-Sicherung, die in der Regel ummittelbar in der von dem Starterakku abgehenden Hauptstromleitung eingesetzt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung nutzt dabei den Umstand aus, dass bei den bekannten Sicherungselementen ein zwar nicht erwünschter, jedoch unvermeidlicher Durchgangswiderstand auftritt. Dieser hat jedoch einen geringen Wert, so dass die daran abfallende Spannung entsprechend gering ist und die elektrische Funktionalität nicht merklich eingeschränkt wird.
  • Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Sicherungselement, welches in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz vorgeschrieben und daher zwingend vorhanden ist, eine Zusatzfunktionalität im Hinblick auf die Strommessung erhält. Da dieses Sicherungselement erfindungsgemäß selbst den Shuntwiderstand bildet, muss kein weiterer Messwiderstand im Messzweig vorgesehen werden. Dadurch fällt keine zusätzliche Verlustleistung ab, so dass sich eine verbesserte Funktionalität sowohl bezüglich der zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung als auch der bisherigen Probleme bezüglich der abzuführenden Wärmeleistung ergibt. Zum anderen wird durch den Wegfall eines zusätzlichen Bauteils der Herstellungs- und Montageaufwand merklich verringert.
  • Bei der erfindungsgemäßen Verwendung eines Sicherungselements, insbesondere einer Schmelzsicherung, ist jedoch zu berücksichtigen, dass im Bereich der hohen auftretenden Lastströme kein einfaches, lineares Strom-Spannungs-Verhältnis in Sinne des Ohm'schen Gesetzes vorliegt. Erfindungsgemäß wird daher die Temperatur des Sicherungselements als Betriebsparameter gemessen und der wirksame Shuntwiderstand unter Einbeziehung der Widerstands-Temperaturabhängigkeit des Sicherungselements berechnet. Die eingangs bereits erwähnten, durch das Sicherungselement fließenden Lastströme sind relativ hoch, so dass sich der Schmelzleiter aufgrund der dadurch anfallenden Verlustleistung erwärmt, wodurch eine zusätzliche Erhöhung des Widerstands auftritt, was wiederum zu einer zusätzlichen Verlustleistung führt. Die daraus resultierenden, bezüglich der Strom-Messspannungs-Charakteristik nicht linearen Betriebsparameter sind jedoch reproduzierbar und lassen sich daher in die Berechnung des tatsächlich fließenden Laststroms einbeziehen.
  • Besonders vorteilhaft ist es, dass das Sicherungselement eine Schmelzsicherung mit einem Schmelzleiter umfasst. Derartige Schmelzsicherungen sind zuverlässig, robust und kostengünstig und werden praktisch durchgehend als Hauptsicherungen im Kraftfahrzeug-Bordnetz verwendet. Der Schmelzleiter ist dabei zur Vermeidung von Übergangswiderständen zumeist einstückig mit den eingangs- und ausgangsseitigen Anschlussklemmen des Sicherungselements ausgebildet und hat einen im Vergleich zu der Leiteranordnung in der Hauptleitung bzw. den Anschlussklemmen geringeren Leiterquerschnitt. Der dadurch erhöhte Durchgangswiderstand in diesem Bereich führt dazu, dass beim Überschreiten des Nennstroms dieser Schmelzleiter durchschmilzt bzw. durchbrennt, noch bevor Schäden in der übrigen Leiteranordnung auftreten. Dieser bislang lediglich tolerierte zusätzliche Durchgangswiderstand wird durch die Erfindung erstmals aktiv zur Strommessung ausgenutzt. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, dass der Schmelzleiter durch den in engen Toleranzen vorgegebenen Nennwert vorgegebene Leiterabmessungen und damit reproduzierbare Betriebsparameter aufweist, die ihn für eine Verwendung als quasi geeichter Shuntwiderstand geeignet machen.
  • Die inhomogene Erwärmung des Schmelzleiters, der bei Strombelastung aufgrund der schlechteren Wärmeabfuhr insbesondere im mittleren Bereich deutlich stärker erwärmt ist als an den Enden, die durch Wärmeabfuhr zu den Anschlussklemmen relativ kühler sind, kann durch ein modellbasiertes Korrekturverfahren kompensiert werden. Für die Berechnung des temperaturabhängigen Widerstands des Schmelzleiters wird dabei eine wirksame mittlere Temperatur angesetzt. Diese mittlere Temperatur berücksichtigt den Einfluss der Klemmentemperaturen des Sicherungselements, d. h. der Temperaturen der Anschlussklemmen, sowie einen laststromabhängigen Term. Durch dieses modellbasierte Korrekturverfahren lässt sich das reale Verhalten gut nachbilden, so dass der tatsächliche Messaufwand relativ gering ausfallen kann.
  • Die Temperaturmessung kann über mindestens einen an dem Sicherungselement angebrachten Temperatursensor erfolgen. Als Temperatursensor kann ein Halbleitersensor, ein Widerstandselement oder ein sonstiges thermoelektrisch ansprechendes Element verwendet werden, welches an die Auswerteeinrichtung angeschlossen wird, welche aus der gemessenen Stromdifferenz und dem gemessenen Temperaturwert gemäß einer vorgegebenen Rechenvorschrift den Laststrom berechnet.
  • Die Temperaturmessung erfolgt vorzugsweise am Eingang bzw. Ausgang des Sicherungselements. Dadurch, dass die wirksame mittlere Temperatur des Sicherungselements, d. h. bei einer Schmelzsicherung des Schmelzleiters durch ein modellbasiertes Korrekturverfahren wie vorangehend erläutert gebildet wird, ist es ausreichend, die Temperaturmessung an einer einzigen Stelle, beispielsweise an der Eingangsklemme oder der Ausgangsklemme als Berechnungsgrundlage für die mittlere wirksame Temperatur heranzuziehen. Dies ist insofern vorteilhaft, als dass zum einen lediglich ein einziger Temperatursensor installiert und ausgelesen werden muss und zum anderen die von diesem ermittelten Temperaturmesswerte mit geringerem Aufwand der weiteren Berechnung zuzuführen sind, als wenn mehrere Sensoren vorhanden sind.
  • Aus der am Sicherungselement gemessenen Spannungsdifferenz und der gemessenen Temperatur können Korrekturgrößen zur Berechnung des Laststroms ermittelt werden. Durch die Verwendung eines externen Temperatursensors unter Zuhilfenahme einer realistischen Modellierung, welche unter Berücksichtigung der inhomogenen Temperaturverteilung im Schmelzleiter eine effektiv wirksame mittlere Temperatur ansetzt, lässt sich trotz der auftretenden Nichtlinearitäten in dem Sicherungselement eine vergleichbare Messgenauigkeit erreichen, wie dies ansonsten nur mit einem zusätzlichen Messwiderstand möglich wäre. Im Gegensatz dazu fällt bei der Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch deutlich weniger Verlustleistung an.
  • Zusätzliche Korrekturgrößen können aus dem Kaltwiderstand des Sicherungselements und dem Temperaturkoeffizient des Sicherungsmaterials, d. h. des Schmelzleiters berechnet werden. Weiterhin können als Betriebsparameter des Sicherungselements die Form und/oder der Leitwert des Schmelzleiters verwendet werden. Durch Hinzuziehung dieser Parameter lässt sich im Einzelfall ein besonders gut mit der Realität übereinstimmendes Modell realisieren. Dadurch ist eine besonders hohe Messgenauigkeit erreichbar.
  • Das erfindungsgemäße Messverfahren kann praktisch umgesetzt werden mit einer Strommesseinrichtung zur Messung des Laststroms in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz, mit einem in Reihe zur Last liegenden Shuntwiderstand, an dem eine stromabhängige Spannungsdifferenz abgreifbar ist, wobei an den Shuntwiderstand eine Auswerteeinrichtung angeschlossen ist, von der aus der Spannungsdifferenz und Betriebsparametern des Shuntwiderstands der Laststrom berechenbar ist. Während im Stand der Technik zusätzliche Messwiderstände entweder im Laststromzweig oder einem zusätzlichen Messstromzweig vorgesehen sind, wird bei der erfindungsgemäßen Strommesseinrichtung der Shuntwiderstand durch ein Sicherungselement gebildet. Als Sicherungselement ist vorzugsweise eine Schmelzsicherung mit einem Schmelzleiter vorgesehen. Derartige Sicherungselemente sind in Form von Hochstrom-Sicherungen bei sämtlichen Kraftfahrzeugen unmittelbar im Laststromkreis an den Anschlussklemmen des Starterakkus vorhanden.
  • Ein besonderer Vorteil dieser Strommesseinrichtung ist, dass ein ohnehin vorhandenes Sicherungselement eine Zusatzfunktion erhält und die Verwendung zusätzlicher Messwiderstände entfällt. Durch die geringere Anzahl der Bauteile ergibt sich insgesamt ein geringerer Herstellungs- und Montageaufwand, der sich nicht zuletzt günstig auf die Kosten auswirkt.
  • Wie zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits erläutert worden ist, hat ein Sicherungselement, nämlich eine Hochstrom-Schmelzsicherung, einen temperaturabhängigen Widerstand, wobei die Temperatur des Schmelzleiters zusätzlich vom fließenden Laststrom abhängig ist. Um diese nichtlinearen Abhängigkeiten bei der Messung zu kompensieren, ist an dem Sicherungselement erfindungsgemäß zumindest ein Temperatursensor angebracht, der an die Auswerteeinrichtung angeschlossen ist. Als Temperatursensor kann ein thermoelektrisches Element, beispielsweise ein Halbleitersensor verwendet werden, der von der Auswerteschaltung mittels entsprechender Verstärker- bzw. Signalaufbereitungsschaltungen ausgelesen wird. In dieser Auswerteschaltung, die beispielsweise eine Recheneinheit in Form eines Mikrocontrollers umfasst, kann dadurch die Temperatur als Betriebsparameter des Shuntwiderstands zur Kompensation der Messwerte herangezogen werden.
  • Dadurch, daß in der Auswerteeinrichtung die Berechnung des Laststroms anhand der gemessenen Spannungsdifferenz und der gemessenen Temperatur gemäß einem realitätsnahem Modell, welches die inhomogene Temperaturverteilung im Sicherungselement berücksichtigt, berechnet werden, reicht es aus, daß ein Temperatursensor an einer Ausgangs- oder Eingangsklemme des Sicherungselements angeordnet ist. Bei einer Schmelzsicherung kann bereits dadurch zuverlässig ein mittlerer Temperaturwert gebildet werden, welcher die Ermittlung des tatsächlichen Widerstandswerts des Sicherungselements mit relativ hoher Genauigkeit ermöglicht.
  • Zur Aufbereitung der Messwerte, d. h. der gemessenen Spannungsdifferenz am Sicherungselement sowie Betriebsparameter, wie der gemessenen Temperatur, dem Kaltwiderstand des Sicherungselements sowie sonstiger Korrekturgrößen ist es vorteilhaft, dass die Auswerteeinrichtung Speichereinheiten umfasst, in denen Betriebsparameter-Werte speicherbar sind. Die einzelnen Betriebsparameter-Werte und gegebenenfalls auch Angaben bezüglich der verwendeten Berechnungsmodelle können darin abgespeichert werden. Die Speichereinheiten können einfach beschreibbar (ROM) oder mehrfach wiederbeschreibbar sein (EEPROM oder dergleichen), um eine Anpassung an unterschiedliche Typen von Sicherungslementen zu ermöglichen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigt diese
  • 1 eine schematische Ansicht einer in ein Kraftfahrzeug-Bordnetz integrierten erfindungsgemäßen Strommesseinrichtung.
  • In 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug-Bordnetz mit den wichtigsten Komponenten und dem Hauptstrompfad dargestellt und als ganzes mit dem Bezugszeichen 1 versehen.
  • Das dargestellte Bordnetz 1 umfaßt eine Stromquelle 2, nämlich einen Kraftfahrzeug-Starterakku. Als Hauptleitung gehen davon Stromleitungen 3 ab, zur Versorgung der Last 4, die beim Kraftfahrzeug aus sämtlichen elektrischen Verbrauchern gebildet wird, wie Anlasser, Beleuchtungseinrichtungen, Zündanlage und sämtlichen sonstigen Aggregaten.
  • In den Stromleitungen 3 des dargestellten Hauptstrompfades ist als Hauptsicherung ein Sicherungselement, nämlich eine Schmelzsicherung 5 eingegliedert. Diese besteht im wesentlichen aus ein- und ausgangsseitigen Anschlussklemmen 6, zwischen denen sich ein Schmelzleiter 7 befindet. Dieser Schmelzleiter 7 ist aus leitendem Material, beispielsweise Kupfer, einstückig mit den Anschlussklemmen 6 ausgebildet und hat einen definierten, deutlich geringeren Leiterquerschnitt als die Anschlussklemmen 6 sowie die zu diesen führenden Stromleitungen 3 im Hauptstrompfad des Bordnetzes 1.
  • Am Eingang und Ausgang der Schmelzsicherung 5, d. h. an beiden Anschlussklemmen 6, sind Spannungsmessleitungen 8 angeschlossen, welche die an der Schmelzsicherung 5 abfallende Spannungsdifferenz in entsprechende Messeingänge einer Auswerteeinrichtung 9 einspeisen.
  • An der eingangsseitigen Anschlussklemme 6 der Schmelzsicherung 5 ist in der Nähe des Schmelzleiters 7 ein Temperatursensor 10 angebracht, beispielsweise ein Halbleiter-Thermosensor. Dieser ist über eine Temperaturmessleitung 11 ebenfalls an einen Eingang der Auswerteeinrichtung 9 angeschlossen. Der in der Auswerteeinrichtung 9 gemessene und berechnete, in den Stromleitungen 3 fließende Laststrom wird über einen Ausgang 12 ausgegeben und kann der Anzeige bzw. Weiterverarbeitung zugeführt werden.
  • Als wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Strommesseinrichtung ist offensichtlich, dass neben der ohnehin in den Stromleitungen 3 des Hauptstrompfades des Kraftfahrzeug-Bordnetzes 1 vorhandenen Schmelzsicherung 5, kein zusätzlicher Messwiderstand vorhanden ist und die ansonsten dadurch verursachten Nachteile grundsätzlich nicht auftreten. Als Shuntwiderstand zur Messung des Laststroms in der aus den Stromleitungen 3 gebildeten Leiteranordnung dient allein die Schmelzsicherung 5 bzw. der darin ausgebildete Schmelzleiter 7. Über die Spannungsmessleitungen 8 wird von der Auswerteeinrichtung 9 die an der Schmelzsicherung 5 bzw. am Schmelzleiter 7 abfallende, laststromabhängige Spannungsdifferenz abgegriffen. Wie eingangs bereits ausführlich erläutert, ist der Widerstand des Schmelzleiters 7 nicht konstant, sondern von der Temperatur der Anschlussklemmen 6 sowie dem durch die Stromleitungen 3 und damit den Schmelzleiter 7 fließenden Laststrom abhängig, der seinerseits wiederum zu einer weiteren Erwärmung des Schmelzleiters 7 und damit zu einer weiteren Widerstandserhöhung führt. Dieser Effekt wird dadurch berücksichtigt, dass an einem Ende des Schmelzleiters 7, im dargestellten Beispiel an der eingangsseitigen Anschlussklemme 6 der Temperatursensor 10 vorgesehen ist, welcher der Auswerteeinrichtung 9 über die Temperaturmessleitung 11 die dort momentan herrschende Temperatur angibt.
  • Die angesprochene, nichtlineare Beziehung zwischen dem wirksamen Shuntwiderstand, d. h. dem Widerstand des Schmelzleiters 7 und dem Laststrom wird anhand eines modellbasierten Korrekturverfahrens aus den Betriebsparametern der Schmelzsicherung 5 in der Auswerteeinrichtung berechnet. Neben analoger Messelektronik zur Aufbereitung der gemessenen Spannungsdifferenz an den Spannungsmessleitungen 7 sowie des über die Temperaturmessleitung 11 anstehenden Temperatursignals, wie Operationsverstärker, Filter und dergleichen ist eine digitale Recheneinheit in der Auswerteeinrichtung 9 integriert, vorzugsweise in Form eines Microcontrollers. Weitere Betriebsparameter, wie beispielsweise die Form und/oder der Leitwert des Schmelzleiters 7, der Kaltwiderstand des Sicherungselements 5, der Temperaturkoeffizient des Sicherungsmaterials und dergleichen können in der Auswerteeinrichtung 9 in Speichereinheiten abgespeichert der Berechnung zur Verfügung stehen.
  • Anhand dieses Modellansatzes lässt sich in der Auswerteeinrichtung 9 allein aufgrund des an der Schmelzsicherung 5 bzw. dem Schmelzleiter 7 anstehenden Spannungsdifferenz, die über die Spannungsmessleitungen 8 erfasst wird, sowie eines einzigen Temperaturwerts oder des Mittelwerts zweier Temperaturwerte Tm der von Temperatursensoren 10 erfasst wird, das temperatur- und laststromabhängige Widerstandsverhalten des Schmelzleiters 7 nachbilden, so dass eine relativ genaue Berechnung des tatsächlich in den Stromleitungen 3 fließenden Laststroms möglich ist. Dieser Wert wird über den Ausgang 12 ausgegeben.

Claims (17)

  1. Verfahren zur Messung des Laststroms in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz, bei dem die an einem in Reihe zur Last liegenden Shuntwiderstand abfallende Spannungsdifferenz gemessen wird und der Laststrom aus der gemessenen Spannungsdifferenz und Betriebsparametern des Shuntwiderstands berechnet wird, wobei als Shuntwiderstand ein Sicherungselement (5) verwendet wird, welches den Laststrom bei Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwerts unterbricht, gekennzeichnet dadurch, dass die Temperatur des Sicherungselements (5) als Betriebsparameter gemessen und der wirksame Shuntwiderstand unter Einbeziehung der Widerstands-Temperaturabhängigkeit des Sicherungselements (5) berechnet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement eine Schmelzsicherung (5) mit einem Schmelzleiter (7) umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine wirksame mittlere Temperatur des Sicherungselements (5) für die Berechnung des temperaturabhängigen Widerstands verwendet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame mittlere Temperatur des Schmelzleiters (7) der Schmelzsicherung für die Berechnung des temperaturabhängigen Widerstands verwendet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmessung über mindestens einen an dem Sicherungselement (5) angebrachten Temperatursensor (10) erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmessung am Eingang oder am Ausgang des Sicherungselements (5) erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmessung über zwei an dem Sicherungselement (5) angebrachte Temperatursensoren (10) erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus der am Sicherungselement (5) gemessenen Spannungsdifferenz und der gemessenen Temperatur Korrekturgrößen zur Berechnung des Laststroms berechnet werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Kaltwiderstand des Sicherungselements (5) und dem Temperaturkoeffizient des Sicherungselements Korrekturgrößen berechnet werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsparameter die Form und der Leitwert des Schmelzleiters (5) verwendet werden.
  11. Strommesseinrichtung zur Messung des Laststroms in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz, mit einem in Reihe zur Last liegenden Shuntwiderstand, an dem eine stromabhängige Spannungsdifferenz abgreifbar ist, wobei an dem Shuntwiderstand eine Auswerteeinrichtung angeschlossen ist, von der aus der Spannungsdifferenz und Betriebsparametern des Shuntwiderstands der Laststrom berechenbar ist, und wobei der Shuntwiderstand ein Sicherungselement (5) ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Sicherungselement (5) zumindest ein Temperatursensor (10) angebracht ist, der an die Auswerteeinrichtung (9) angeschlossen ist.
  12. Strommesseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement eine Schmelzsicherung (5) mit einem Schmelzleiter (7) ist.
  13. Strommesseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12 dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Temperatursensor (10) an einer Ausgangs- oder Eingangsklemme (6) des Sicherungselements (5) angeordnet ist.
  14. Strommesseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Sicherungselement (5) zwei Temperatursensoren (10) angebracht sind, die an die Auswerteeinrichtung (9) angeschlossen sind.
  15. Strommesseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (9) Speichereinheiten umfasst, in denen Betriebsparameter-Werte speicherbar sind.
  16. Strommesseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (9) einen Mikrocontroller aufweist.
  17. Strommesseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (5) in der Hauptleitung eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes (1) liegt.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008013407A1 (de) 2008-03-10 2009-09-17 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung für die Zustandserkennung einer Batterie
DE102012103551A1 (de) * 2012-04-23 2013-10-24 Block Transformatoren-Elektronik Gmbh Elektronische Sicherungsvorrichtung und elektronisches Sicherungsverfahren
DE102012014969A1 (de) 2012-07-30 2014-01-30 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Verfahren und Vorrichtung zur Strommessung in Kraftfahrzeugen
EP3723217A1 (de) * 2019-04-10 2020-10-14 Siemens Aktiengesellschaft Schutzeinrichtung zum abschalten eines überstroms in einem gleichspannungsnetz

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10331883B4 (de) * 2003-07-14 2018-01-18 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Messverfahren und Messanordnung zum Messen von Strömen mit grossem Dynamikbereich
DE102004002360A1 (de) * 2004-01-15 2005-08-18 Stefan Klaric Gmbh & Co. Kg Messsicherung und hierfür geeignetes Messgerät
DE102004014662A1 (de) * 2004-03-25 2005-10-13 Audi Ag Anordnung mit einer Fahrzeug-Sicherung und einem Analog/Digital-Wandler
DE102004037194A1 (de) * 2004-07-30 2006-03-23 Hella Kgaa Hueck & Co. Vorrichtung zum Messen eines elektrischen Stroms
DE102004039601B3 (de) * 2004-08-13 2006-07-13 Intedis Gmbh & Co. Kg Schaltungsanordnung zum Schutz eines Leiterelements gegen Überstrom
DE102004040575A1 (de) * 2004-08-21 2006-02-23 Abb Patent Gmbh Einrichtung zum Messen von elektrischem Strom, Spannung und Temperatur an einem aus starrem Material bestehenden elektrischen Leiter
DE102004042719A1 (de) * 2004-09-03 2005-09-29 Audi Ag Stromsensor mit einem Messwiderstand
DE102004062655B4 (de) * 2004-12-24 2014-12-31 Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Korrigieren einer durch eine elektrische Spannungsmessung indirekt durchgeführten elektrischen Strommessung
WO2006087342A1 (de) * 2005-02-16 2006-08-24 Continental Teves Ag & Co. Ohg Einrichtung zur erfassung elektrischer ströme
FR2896085B1 (fr) * 2006-01-10 2008-03-14 Diamecans Soc Par Actions Simp Coupe-circuit de batterie comportant des moyens de mesure du courant passant dans sa borne d'entree et methodes de mesure du courant et de l'etat du coupe-circuit
DE102006039097A1 (de) * 2006-02-20 2007-08-23 Conti Temic Microelectronic Gmbh Strommess-Einrichtung
FR2901057B1 (fr) * 2006-05-11 2008-07-18 Diamecans Soc Par Actions Simp Coupe-circuit adapte a etre raccorde a deux batteries d'accumulateurs et procede de charge de ces deux batteries d'accumulateurs
DE102006058879A1 (de) * 2006-12-13 2008-06-26 Siemens Ag Messvorrichtung zur Messung eines elektrischen Stromes
DE102007036837A1 (de) * 2007-08-02 2009-02-05 Siemens Ag Strommessverfahren in Niederspannungsleistungsschaltern mittels eines speziellen Messmoduls
DE102011083826B4 (de) * 2011-09-30 2018-10-18 Siemens Aktiengesellschaft Messwiderstand und Verfahren zur Messung des elektrischen Stromes
DE102014005524B4 (de) 2014-04-15 2022-10-20 Lisa Dräxlmaier GmbH Unterbrechung eines Stromes
DE102023101216A1 (de) 2023-01-19 2024-07-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Messchip zur temperaturabhängigen Spannungswertkorrektur für eine Strommessung sowie entsprechend eingerichtete Messeinrichtung, Batterie und Kraftfahrzeug

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2630958B2 (de) * 1976-07-07 1978-07-27 Heliowatt Werke Elektrizitaets-Gesellschaft Mbh, 1000 Berlin Fehlerkompensationsverfahren
EP0049754B1 (de) * 1980-10-14 1986-03-05 The Perkin-Elmer Corporation Hochgeschwindigkeitselektrometer mit Temperaturregelung
DE3212611C2 (de) * 1982-04-05 1991-02-21 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De
DE4142760C1 (en) * 1991-12-23 1993-04-08 Leopold Kostal Gmbh & Co Kg, 5880 Luedenscheid, De Monitor for current circuit of appliance, e.g. separate lamps of motor vehicle - uses differential amplifier as comparator with inputs across fuse and output supplying warning appts. if heat exceeds threshold value
DE4033444C2 (de) * 1990-10-20 1994-01-13 Veba Kraftwerke Ruhr Überstrom-Schutzeinrichtung für mittels Notstromversorgungen gespeiste Netze
DE4130978C2 (de) * 1991-09-18 1994-03-31 Daimler Benz Ag Verfahren zum Prüfen von elektrischen, abgesicherten Verbrauchern in einem Fahrzeug-Bordnetz
DE4104184C2 (de) * 1991-02-12 1995-11-02 Telefunken Microelectron Verfahren zum Messen eines Laststromes
DE19507959C1 (de) * 1995-03-07 1996-07-18 Daimler Benz Ag Vorrichtung zur Strommessung an einer Hauptstromleitung eines Fahrzeug-Bordnetzes
DE19537495A1 (de) * 1995-09-25 1997-03-27 Hako Gmbh & Co Vorrichtung zur Überwachung der Stromaufnahme elektrischer Verbraucher
DE19544863A1 (de) * 1995-12-01 1997-06-05 Bosch Gmbh Robert Sensorvorrichtung
DE19704166A1 (de) * 1997-02-05 1997-08-14 Manfred Dipl Ing Glehr Gemeinsame Sicherung für zeitlich veränderliche Lastkreise
DE19838974A1 (de) * 1998-08-27 2000-03-02 Bosch Gmbh Robert Elektrische Schaltung mit einer Vorrichtung zur Erfassung einer Stromgröße

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2630958B2 (de) * 1976-07-07 1978-07-27 Heliowatt Werke Elektrizitaets-Gesellschaft Mbh, 1000 Berlin Fehlerkompensationsverfahren
EP0049754B1 (de) * 1980-10-14 1986-03-05 The Perkin-Elmer Corporation Hochgeschwindigkeitselektrometer mit Temperaturregelung
DE3212611C2 (de) * 1982-04-05 1991-02-21 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De
DE4033444C2 (de) * 1990-10-20 1994-01-13 Veba Kraftwerke Ruhr Überstrom-Schutzeinrichtung für mittels Notstromversorgungen gespeiste Netze
DE4104184C2 (de) * 1991-02-12 1995-11-02 Telefunken Microelectron Verfahren zum Messen eines Laststromes
DE4130978C2 (de) * 1991-09-18 1994-03-31 Daimler Benz Ag Verfahren zum Prüfen von elektrischen, abgesicherten Verbrauchern in einem Fahrzeug-Bordnetz
DE4142760C1 (en) * 1991-12-23 1993-04-08 Leopold Kostal Gmbh & Co Kg, 5880 Luedenscheid, De Monitor for current circuit of appliance, e.g. separate lamps of motor vehicle - uses differential amplifier as comparator with inputs across fuse and output supplying warning appts. if heat exceeds threshold value
DE19507959C1 (de) * 1995-03-07 1996-07-18 Daimler Benz Ag Vorrichtung zur Strommessung an einer Hauptstromleitung eines Fahrzeug-Bordnetzes
DE19537495A1 (de) * 1995-09-25 1997-03-27 Hako Gmbh & Co Vorrichtung zur Überwachung der Stromaufnahme elektrischer Verbraucher
DE19544863A1 (de) * 1995-12-01 1997-06-05 Bosch Gmbh Robert Sensorvorrichtung
DE19704166A1 (de) * 1997-02-05 1997-08-14 Manfred Dipl Ing Glehr Gemeinsame Sicherung für zeitlich veränderliche Lastkreise
DE19838974A1 (de) * 1998-08-27 2000-03-02 Bosch Gmbh Robert Elektrische Schaltung mit einer Vorrichtung zur Erfassung einer Stromgröße

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008013407A1 (de) 2008-03-10 2009-09-17 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung für die Zustandserkennung einer Batterie
DE102012103551A1 (de) * 2012-04-23 2013-10-24 Block Transformatoren-Elektronik Gmbh Elektronische Sicherungsvorrichtung und elektronisches Sicherungsverfahren
DE102012103551B4 (de) * 2012-04-23 2016-06-09 Block Transformatoren-Elektronik Gmbh Elektronische Sicherungsvorrichtung und elektronisches Sicherungsverfahren
DE102012014969A1 (de) 2012-07-30 2014-01-30 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Verfahren und Vorrichtung zur Strommessung in Kraftfahrzeugen
EP3723217A1 (de) * 2019-04-10 2020-10-14 Siemens Aktiengesellschaft Schutzeinrichtung zum abschalten eines überstroms in einem gleichspannungsnetz

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