DE102011080603A1 - Method for measuring electric current in electrical circuit of battery system of motor vehicle, involves splitting current on two parallel paths, where partial current per path is measured with current measuring unit - Google Patents

Method for measuring electric current in electrical circuit of battery system of motor vehicle, involves splitting current on two parallel paths, where partial current per path is measured with current measuring unit Download PDF

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Patrick Kaupp
Frank Stimm
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Samsung SDI Co Ltd
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SB LiMotive Germany GmbH
SB LiMotive Co Ltd
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Abstract

The method involves splitting the current on two parallel paths (4). The partial current per path is measured with a current measuring unit (3). The current is determined by adding all measured partial currents. The plausibility of the value measured and determined by the current measuring unit is checked. The determined value is formed by determining a ratio of the two measured partial currents. Independent claims are included for the following: (1) an electrical circuit with a battery control unit; and (2) a motor vehicle with a drive system.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung elektrischen Stroms in einer elektrischen Schaltung mit einer Batterie, wobei der Strom auf mindestens zwei parallel angeordnete Pfade aufgeteilt wird. Die Teilströme werden von einem Mittel zur Strommessung pro Pfad gemessen und durch Addieren aller Teilströme der Strom bestimmt.The present invention relates to a method for measuring electric current in an electrical circuit with a battery, wherein the current is divided into at least two parallel paths. The partial flows are measured by a means for current measurement per path and determined by adding all partial currents of the current.

Ferner werden eine elektrische Schaltung zur Durchführung des Verfahrens, ein Batteriesystem umfassend die elektrische Schaltung und ein Kraftfahrzeug umfassend das Batteriesystem beschrieben.Furthermore, an electrical circuit for carrying out the method, a battery system comprising the electrical circuit and a motor vehicle comprising the battery system are described.

Stand der TechnikState of the art

Batteriesysteme erlangen zunehmend Bedeutung als Energiespeicher, insbesondere für Antriebssysteme von Fahrzeugen. Zur Ermittlung des Ladezustandes solcher Batteriesysteme und auch aus Sicherheitsgründen wird der Stromfluss in und aus der Batterie oder auch der Stromfluss der einzelnen Batteriezellen gemessen. Da ein defekter Stromsensor nicht nur die korrekte Funktion des Fahrzeugantriebes gefährdet, sondern auch ein Sicherheitsrisiko darstellt, muss dieser fortlaufend überwacht werden.Battery systems are becoming increasingly important as energy storage, especially for drive systems of vehicles. For determining the state of charge of such battery systems and also for safety reasons, the current flow in and out of the battery or else the current flow of the individual battery cells is measured. Since a defective current sensor not only endangers the correct functioning of the vehicle drive, but also poses a safety risk, it must be continuously monitored.

Vielfach wird zur Strommessung ein Messwiderstand (Shunt) eingesetzt. Solche Shunt-Stromsensoren messen also einen Spannungsabfall, woraufhin mit Hilfe des ohmschen Gesetzes der durch den Shunt fließende Strom bestimmt werden kann. Da ein großer zusätzlicher Widerstand im Schaltkreis unerwünscht ist, wird der Widerstand des Shunts sehr viel kleiner als der des Verbrauchers gewählt. Durch den kleinen Widerstand fällt folglich die Spannung an diesem auch nur geringfügig ab. Mittels elektronischer Schaltungen wird dieser kleine Spannungsabfall verstärkt und ausgewertet. Um einen Defekt des Shunts oder der Messelektronik zu erkennen und darauf reagieren zu können, bedarf es durchdachter Überwachungsstrategien.In many cases, a measuring resistor (shunt) is used to measure the current. Thus, such shunt current sensors measure a voltage drop, whereupon the current flowing through the shunt can be determined with the help of ohmic law. Since a large additional resistance in the circuit is undesirable, the resistance of the shunt is chosen much smaller than that of the consumer. Due to the small resistance consequently the voltage drops at this only slightly. By means of electronic circuits, this small voltage drop is amplified and evaluated. In order to recognize a defect of the shunt or the measuring electronics and to be able to react to it, sophisticated monitoring strategies are required.

Die ISO 26262 ist eine Ableitung der IEC 61508 an die spezifischen Gegebenheiten im Automobilbereich und schlägt zur Absicherung von Signalen, beispielsweise Messsignalen, mit einem hohen Diagnoseabdeckungsgrad drei Methoden vor ( ISO 26262-5, Annex D ). Einerseits wird ein Vergleich mit einem redundanten Wert vorgeschlagen, ebenso schlägt sie einen Vergleich mit einem plausibilisierten Wert vor. Ferner besteht die Möglichkeit einer Absicherung der Signalerfassung und -übertragung gemäß dem geforderten Automotive Safety Integrity Level (ASIL). Dieses stellt eine von ISO 26262 spezifizierte Sicherheitsanforderungsstufe für sicherheitsrelevante Systeme in Kraftfahrzeugen dar.The ISO 26262 is a derivative of IEC 61508 to the specific circumstances in the automotive sector and proposes three methods for protecting signals, for example measuring signals, with a high degree of diagnostic coverage ( ISO 26262-5, Annex D ). On the one hand, a comparison with a redundant value is proposed, and it also proposes a comparison with a plausibility value. Furthermore, it is possible to secure the signal acquisition and transmission according to the required Automotive Safety Integrity Level (ASIL). This represents one of ISO 26262 specified safety requirement level for safety-relevant systems in motor vehicles.

Für Anwendungen, bei denen nur Shunt-Stromsensoren im Verbau (also bei einer Installation im Batteriepack) gestattet sind, beispielsweise aufgrund einer einzuhaltenden Genauigkeit, müssen für höhere Ströme mehrere Sensoren parallel geschaltet werden. Ferner ist zur Erreichung eines bestimmten ASIL ein gewisser Diagnoseabdeckungsgrad erforderlich.For applications where only shunt current sensors are installed (ie installed in the battery pack), for example due to accuracy requirements, multiple sensors must be connected in parallel for higher currents. Furthermore, to achieve a particular ASIL, a degree of diagnostic coverage is required.

Um den geforderten Diagnoseabdeckungsgrad zu erreichen, besteht die Möglichkeit einer Reihenschaltung mehrerer Shunts. Dafür ist aber eine kostenintensive galvanische Trennung erforderlich. Zusätzlich wird durch die Reihenschaltung der Messbereich nicht erweitert.In order to achieve the required degree of diagnostic coverage, it is possible to connect several shunts in series. But a costly galvanic isolation is required. In addition, the series connection does not extend the measuring range.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung eines elektrischen Stroms in einer, eine Batterie umfassenden elektrischen Schaltung umfasst grundsätzlich folgende Schritte: Der Strom wird auf mindestens zwei parallele, stromleitende Pfade aufgeteilt. Die sich daraus ergebenden mindestens zwei Teilströme werden mit den Mitteln zur Strommessung gemessen, wobei für jeden der mindestens zwei parallelen, stromleitenden Pfade ein Mittel zur Strommessung vorgesehen ist. Der Strom kann des Weiteren durch Addieren aller Teilströme bestimmt werden. Kennzeichnend umfasst das Verfahren ferner das Überprüfen der Plausibilität der von den Mitteln zur Strommessung gemessenen und/oder der daraus ermittelten Werte.The method according to the invention for measuring an electric current in an electric circuit comprising a battery basically comprises the following steps: The current is split up into at least two parallel current-conducting paths. The resulting at least two substreams are measured with the means for measuring the current, wherein a means for measuring the current is provided for each of the at least two parallel, current-carrying paths. The current can also be determined by adding all partial currents. Characteristically, the method further comprises checking the plausibility of the values measured by the means for measuring the current and / or the values determined therefrom.

Prinzipiell kann der Strom auf beliebig viele parallel geschaltete Mittel zur Strommessung aufgeteilt werden. Eine Aufteilung auf mehr als zwei parallel geschaltete Mittel zur Strommessung ist beispielsweise bei sehr hohen erwarteten Stromstärken und begrenztem Messbereich der Mittel zur Strommessung zweckmäßig. Ebenso kann es aufgrund einer gewünschten Erhöhung der Diagnosesicherheit auch möglich sein, pro Pfad mehr als nur ein Mittel zur Strommessung vorzusehen.In principle, the current can be divided into any number of parallel means of current measurement. A division to more than two current measuring means connected in parallel is expedient, for example, with very high expected current strengths and a limited measuring range of the means for measuring the current. Likewise, due to a desired increase in diagnostic confidence, it may also be possible to provide more than one means of current measurement per path.

Mit den Mitteln zur Strommessung sind beispielsweise auch Mittel zur Messung eines Spannungsabfalls an einem Messwiderstand (Shunt) oder Mittel zur Messung einer anderen, in eine Stromstärke umrechenbaren Größe gemeint. Diese Größe kann beispielsweise der Stromstärke proportional oder auch indirekt proportional sein. Somit bezieht sich das Messen eines Stroms auch auf das Messen einer anderen Größe, die Aufschluss auf die Stromstärke geben kann.The means for measuring the current also means, for example, means for measuring a voltage drop across a measuring resistor (shunt) or means for measuring another variable which can be converted into a current intensity. For example, this quantity can be proportional to the current intensity or indirectly proportional. Thus, measuring a current also refers to measuring another quantity that can provide information about the current.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Strommessung hat den Vorteil, dass durch die Überprüfung der Plausibilität und die Redundanz ein hoher Diagnoseabdeckungsgrad und ein hohes ASIL erreicht werden können. Ferner können auch bei einer bevorzugten Verwendung von Shunt-Stromsensoren im Verbau (also bei einer Installation im Batteriepack) hohe Ströme durch die Parallelschaltung gemessen werden.The inventive method for current measurement has the advantage that achieved by checking the plausibility and redundancy, a high diagnostic coverage and a high ASIL can be. Furthermore, even with a preferred use of shunt current sensors in the shoring (ie in an installation in the battery pack) high currents can be measured by the parallel circuit.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei der Batterie um eine Lithium-Ionen Batterie. Durch die Verwendung der Lithium-Ionen Technologie können besonders hohe Energiespeicherdichten erzielt werden, was besonders im Bereich der Elektromobilität zu weiteren Vorteilen führt.According to an advantageous embodiment of the invention, the battery is a lithium-ion battery. By using lithium-ion technology, particularly high energy storage densities can be achieved, which leads to further advantages, especially in the field of electromobility.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die ermittelten Werte mittels Bestimmen mindestens eines Verhältnisses der mindestens zwei gemessenen Teilströme gebildet werden. Durch Bestimmung dieses mindestens einen Verhältnisses erhält man eine leicht zu bestimmende Kontrollgröße, mit der die Funktionsfähigkeit der mindestens zwei Mittel zur Strommessung überwacht werden können.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the determined values are formed by determining at least one ratio of the at least two measured partial flows. By determining this at least one ratio, one obtains an easily determinable control quantity with which the functionality of the at least two means of measuring the current can be monitored.

Gemäß einer ferner bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren ferner ein zumindest temporäres Speichern der gemessenen und/oder daraus ermittelten Werte umfasst. Durch das Speichern der Werte kann zu einem späteren Zeitpunkt beim Ausführen des Verfahrens auf die gespeicherten Werte zugegriffen werden und auf Basis der gespeicherten Werte ein Überprüfen der Plausibilität der aktuellen Werte erfolgen. Die Speicherung der Werte kann entweder im Rahmen einer initialen Bedatung vor dem eigentlichen Betrieb erfolgen, oder auch fortlaufend während des Betriebs.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the method further comprises at least temporary storage of the measured and / or determined values. By saving the values, the stored values can be accessed at a later point in the execution of the method, and the plausibility of the current values can be checked on the basis of the stored values. The values can either be stored as part of an initial pre-actual operation, or continuously during operation.

In einer besonderen Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass das Überprüfen der Plausibilität mittels Vergleichen der aktuell gemessenen und/oder der daraus ermittelten Werte mit den zu Beginn der Lebenszeit gespeicherten Werten unter Berücksichtigung einer tolerierten Abweichung erfolgt. Beispielsweise wird nach der Montage eines elektrischen Antriebssystems eine Funktionsüberprüfung durchgeführt. Wenn alle Mittel zur Strommessung korrekt funktionieren, werden die damit gemessenen und/oder die aus den Messwerten ermittelten Werte gespeichert. Im laufenden Betrieb können die aktuell gemessenen und/oder die daraus ermittelten Werte mit den zu Beginn der Lebenszeit gemessenen und/oder den daraus ermittelten und gespeicherten Werten verglichen werden. Durch den Bezug auf die gespeicherten Werte zu Beginn der Lebenszeit des Batteriesystems kann leicht eine absolute oder auch eine relative Abweichung des aktuellen Zustandes vom Ausgangszustand festgestellt werden. Um eine unbedenkliche, beispielsweise durch Alterung der Komponenten hervorgerufene Abweichung zu berücksichtigen, kann eine tolerierte Abweichung festgelegt werden, innerhalb derer die Werte als gültig erachtet werden.In a particular embodiment, it is further provided that the plausibility is checked by comparing the currently measured and / or the values determined therefrom with the values stored at the beginning of the lifetime taking into account a tolerated deviation. For example, a functional check is carried out after the assembly of an electric drive system. If all means of current measurement are working correctly, the values measured and / or the values obtained from the measured values are stored. During operation, the currently measured and / or the values determined therefrom can be compared with the values measured at the beginning of the lifetime and / or the values determined and stored therefrom. By referring to the stored values at the beginning of the life of the battery system, an absolute or a relative deviation of the current state from the initial state can easily be determined. In order to consider a harmless deviation caused, for example, by aging of the components, a tolerated deviation can be established within which the values are considered valid.

Die tolerierte Abweichung kann entweder einen Absolutwert oder auch einen Relativwert bezogen auf die zu Beginn der Lebenszeit gespeicherten Werte darstellen.The tolerated deviation may be either an absolute value or a relative value relative to the values stored at the beginning of the lifetime.

Alternativ ist mit Vorteil vorgesehen, dass das Überprüfen der Plausibilität mittels Vergleichen der aktuell gemessenen und/oder daraus ermittelten Werte mit kurz zuvor gemessenen und/oder daraus ermittelten und gespeicherten Werten unter Berücksichtigung einer tolerierten Abweichung erfolgt. Unter „kurz zuvor“ können bevorzugt ein oder wenige Messzyklen vor der aktuellen Messung verstanden werden. Ferner bevorzugt können darunter auch Messzyklen verstanden werden, die sich innerhalb einer gewissen kurzen Zeitspanne befinden, beispielsweise innerhalb einer Sekunde. Die aktuellen Messwerte werden mit diesen gespeicherten Werten verglichen, wodurch beispielsweise sprunghafte Änderung erkannt werden können. Eine Änderungsrate, die höher ist als eine bei korrekter Messung maximal erreichbare Änderungsrate, kann dadurch leicht erkannt werden.Alternatively, it is advantageously provided that the plausibility check is carried out by comparing the currently measured and / or determined values with values measured and / or determined and stored therefrom taking into account a tolerated deviation. "Short before" may preferably be understood as one or a few measuring cycles before the current measurement. In addition, measuring cycles that are within a certain short period of time, for example within one second, may also be understood as being preferred. The current measured values are compared with these stored values, whereby, for example, abrupt changes can be detected. A rate of change which is higher than a maximum rate of change which can be achieved with correct measurement can thus be easily recognized.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Überprüfen der Plausibilität nicht nur zwei mögliche Ergebnisse liefert, wonach der gemessene und/oder der daraus ermittelte Wert als gültig oder ungültig eingestuft wird. Beispielsweise können entsprechend einem Degradationskonzept verschiedene Abstufungen von gültig bis ungültig generiert werden.According to a further preferred embodiment, it is provided that checking the plausibility does not only yield two possible results, according to which the measured value and / or the value determined therefrom is classified as valid or invalid. For example, different gradations from valid to invalid can be generated according to a degradation concept.

Gemäß einer ferner bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Vorhandensein von mehr als zwei Mitteln zur Strommessung das Überprüfen der Plausibilität mittels Mehrheitsentscheidung oder ähnlichen Verfahren durchgeführt wird.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that in the presence of more than two means for current measurement, the plausibility check is carried out by majority decision or similar methods.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren ferner das Ausführen einer Aktion bei bestandener und/oder nicht bestandener Plausibilitätsprüfung umfasst. Eine Aktion kann z. B. das Generieren eines Signals sein, woraus erkannt werden kann, ob der gemessene Strom gültig oder ungültig ist, bzw. die Mittel zur Strommessung wie vorgesehen funktionieren oder ein Störfall vorliegt.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the method further comprises carrying out an action in the case of a passed and / or failed plausibility check. An action can z. Example, be generating a signal from which it can be detected whether the measured current is valid or invalid, or the means for measuring current function as intended or a fault exists.

Des Weiteren wird eine elektrische Schaltung zur Durchführung des Verfahrens zur Messung eines elektrischen Stroms zur Verfügung gestellt. Die Schaltung umfasst eine Batterie und mindestens zwei elektrisch leitend mit der Batterie verbundene, parallele Pfade, wobei an jedem Pfad ein Mittel zur Strommessung angeordnet ist.Furthermore, an electrical circuit for carrying out the method for measuring an electric current is provided. The circuit comprises a battery and at least two electrically connected to the battery, parallel paths, with a means for current measurement being arranged on each path.

Gemäß einer ferner bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens zwei Mittel zur Strommessung als Shunt-Stromsensoren ausgebildet sind, wodurch eine kostengünstige und ausreichend genaue Messung ermöglicht wird. Bevorzugt sind dafür an einem Shunt eine Verstärker- und Auswerteschaltung sowie ein Microcontroller nachgeschaltet.According to a further preferred embodiment of the invention it is provided that the at least two means for measuring current are designed as shunt current sensors, whereby a cost-effective and sufficiently accurate measurement is made possible. For this purpose, an amplifier and evaluation circuit and a microcontroller are preferably connected downstream of a shunt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltung eine Battery Control Unit (BCU) umfasst. Diese kann bevorzugt die Überprüfung der Plausibilität und das Ausführen der Aktion durchführen.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the circuit comprises a battery control unit (BCU). This can preferably perform the verification of the plausibility and the execution of the action.

Ferner wird ein Batteriesystem zur Verfügung gestellt, welches eine elektrische Schaltung zur Durchführung des Verfahrens zur Messung eines elektrischen Stroms umfasst.Furthermore, a battery system is provided, which comprises an electrical circuit for carrying out the method for measuring an electric current.

Des Weiteren wird ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt, welches ein Batteriesystem mit einer elektrischen Schaltung zur Durchführung des Verfahrens zur Messung eines elektrischen Stroms umfasst. Das Batteriesystem ist zur Speisung eines elektrischen Antriebssystems des Fahrzeuges vorgesehen.Furthermore, a motor vehicle is provided, which comprises a battery system with an electrical circuit for carrying out the method for measuring an electric current. The battery system is provided for feeding an electric drive system of the vehicle.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims and described in the description.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below. Show it:

1 eine Serienschaltung von Mitteln zur Strommessung (Stand der Technik), und 1 a series circuit of current measuring means (prior art), and

2 eine Schaltung zur Durchführung des Verfahrens zur Messung eines elektrischen Stroms. 2 a circuit for carrying out the method for measuring an electric current.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine elektrische Schaltung 1 mit einer Serienschaltung von Mitteln zur Strommessung 3 gemäß dem Stand der Technik. Die Mittel zur Strommessung 3 sind wie dargestellt als Shunt-Stromsensoren 3 ausgeführt und umfassen die Shunts R1 und R2. Diese sind elektrisch leitend mit einer Batterie 2 verbunden. Die Shunt-Stromsensoren 3 umfassen neben den Shunts R1 und R2 zudem jeweils eine Verstärker- und Auswerteschaltung sowie einen Microcontroller 7 und sind zur Messdatenübertragung mit einer Battery Control Unit (BCU) verbunden. Diese umfasst wiederum einen batterieseitigen Hochspannungskreis 5 und einen Niederspannungskreis 6 zur Datenübertragung. Ohne galvanische Trennung teilt sich der Strom auf die Pfade A und B auf, wodurch mit dem Shunt R1 lediglich der Strom B, nicht aber die eigentlich zu messende Summe der beiden Ströme A, B gemessen wird. 1 shows an electrical circuit 1 with a series connection of means for current measurement 3 according to the prior art. The means of current measurement 3 are as shown as shunt current sensors 3 executed and include the shunts R1 and R2. These are electrically conductive with a battery 2 connected. The shunt current sensors 3 In addition to the shunts R1 and R2 also each comprise an amplifier and evaluation circuit and a microcontroller 7 and are connected to a battery control unit (BCU) for measuring data transmission. This in turn comprises a battery-side high-voltage circuit 5 and a low voltage circuit 6 for data transmission. Without galvanic isolation, the current splits on the paths A and B, whereby with the shunt R1 only the current B, but not the actually measured sum of the two currents A, B is measured.

2 zeigt eine elektrische Schaltung 1 zur Durchführung des Verfahrens zur Messung eines elektrischen Stroms. Die in 2 dargestellten zwei Mittel zur Strommessung 3 können wie dargestellt als Shunt-Stromsensoren 3 ausgeführt sein und umfassen jeweils einen Shunt R1, R2. Die Shunt-Stromsensoren 3 umfassen neben den Shunts R1, R2 zudem bevorzugt jeweils eine Verstärker- und Auswerteschaltung sowie einen Microcontroller 7. Die Shunts R1 und R2 sind über beispielsweise zwei parallele Pfade 4 parallel geschaltet und elektrisch leitend mit der Batterie 2 verbunden. Ferner können die Shunt-Stromsensoren 3 wie dargestellt mit einer Battery Control Unit (BCU) verbunden sein, welche einen batterieseitigen Hochspannungskreis 5 und einen Niederspannungskreis zur Datenübertragung 6 umfasst. Beispielsweise durch Leitungsverluste entstehen parasitäre Widerstände, symbolisch dargestellt als R1a, R1b, R2a und R2b. Dabei bezeichnet der parasitäre Widerstand R1b einen parasitären Widerstand im ersten der beiden parallelen Pfade 4. Er ergibt sich zwischen dem Punkt, in dem die Parallelschaltung der parallelen Pfade 4 beginnt (vom positiven Pol kommend gesehen), bis hin zum Shunt R1. Der parasitäre Widerstand R1a bezeichnet ferner jenen parasitären Widerstand, der sich nach dem Shunt R1 ergibt (vom positiven Pol kommend gesehen), bis zu jenem Punkt, in dem sich die beiden durch die Shunts R1 und R2 fließenden Teilströme wieder zu einem Strom vereinigen. Analoge Überlegungen gelten für R2a und R2b. Durch die Parallelschaltung der Shunt-Stromsensoren 3 bedarf es nun keiner galvanischen Trennung mehr. 2 shows an electrical circuit 1 to carry out the method for measuring an electric current. In the 2 presented two means of current measurement 3 can be used as shunt current sensors as shown 3 be executed and each include a shunt R1, R2. The shunt current sensors 3 In addition to the shunts R1, R2, moreover, each preferably comprises an amplifier and evaluation circuit and a microcontroller 7 , The shunts R1 and R2 are over, for example, two parallel paths 4 connected in parallel and electrically conductive with the battery 2 connected. Furthermore, the shunt current sensors 3 as shown, to be connected to a Battery Control Unit (BCU), which has a battery-side high voltage circuit 5 and a low voltage circuit for data transmission 6 includes. For example, due to line losses parasitic resistances, symbolically represented as R1a, R1b, R2a and R2b. In this case, the parasitic resistance R1b denotes a parasitic resistance in the first of the two parallel paths 4 , It arises between the point where the parallel connection of the parallel paths 4 begins (seen from the positive pole), up to the shunt R1. The parasitic resistance R1a also designates the parasitic resistance that results after the shunt R1 (seen from the positive pole) to the point where the two substreams flowing through the shunts R1 and R2 reunite to form a current. Analogous considerations apply to R2a and R2b. Through the parallel connection of the shunt current sensors 3 no galvanic isolation is needed anymore.

Der Spannungsabfall an den beiden Shunts R1 und R2 ist gemäß dem ohmschen Gesetz proportional dem durch die Shunts R1 und R2 fließenden Strom, wodurch bei bekannter Größe der Shunts R1 und R2 die Teilströme bestimmbar sind. Der zu messende Strom kann ferner einfach durch Summenbildung der mit den beiden Shunt-Stromsensoren 3 gemessenen Teilströme bestimmt werden. Durch die Parallelschaltung der Shunt-Stromsensoren 3 bedarf es im Gegensatz zu der in 1 gezeigten Serienschaltung keiner galvanischen Trennung, um den Strom messen zu können. Zudem kann durch die parallele Anordnung bei gleichen Shunt-Stromsensoren 3 ein doppelt so hoher Strom gemessen werden wie bei einer Serienschaltung. Durch die womöglich unterschiedlich großen parasitären Widerstände R1a, R1b, R2a und R2b, sowie durch eine Streuung der Shunts R1 und R2 wird durch beide parallelen Pfade 4 nicht ein exakt gleich großer Teilstrom fließen. Die Größe des Teilstroms wird durch die Größe des Gesamtwiderstandes eines jeden parallelen Pfades 4 bestimmt. Der Gesamtwiderstand des ersten parallelen Pfades 4 ermittelt sich zu R1ges = R1 + R1a + R1b, analog dazu ermittelt sich der Gesamtwiderstand des zweiten parallelen Pfades 4 zu R2ges = R2 + R2a + R2b. Das Verhältnis der Teilströme der beiden parallelen Pfade 4 ist naturgemäß indirekt proportional dem Verhältnis der Gesamtwiderstände der beiden parallelen Pfade 4. Wenn beispielsweise der Gesamtwiderstand des ersten Pfades R1ges doppelt so groß ist wie der Gesamtwiderstand des zweiten Pfades R2ges, fließt durch den Shunt R1 die Hälfte jenes Stromes, der durch den Shunt R2 fließt. Geht man von gleich großen parasitären Widerständen R1a, R1b, R2a und R2b in beiden parallelen Pfaden aus (R1a + R1b = R2a + R2b), wird eine unterschiedliche Größe der Teilströme rein durch die Streuung der Shunts R1 und R2 bewirkt. Beispielsweise fließen durch den ersten Pfad 52,5 % und durch den zweiten Pfad 47,5 % des gesamten zu messenden Stroms. Treten jedoch Unterschiede bei den parasitären Widerständen R1a, R1b, R2a und R2b auf, kann sich dieses Ungleichgewicht weiter vergrößern.The voltage drop across the two shunts R1 and R2 is, according to Ohm's law, proportional to the current flowing through the shunts R1 and R2, whereby, given a known size of the shunts R1 and R2, the partial currents can be determined. Further, the current to be measured can be easily obtained by summing the current with the two shunt current sensors 3 measured partial flows are determined. Through the parallel connection of the shunt current sensors 3 it requires in contrast to the in 1 Series connection shown no galvanic isolation in order to measure the current can. In addition, by the parallel arrangement with the same shunt current sensors 3 a twice as high current can be measured as in a series connection. By possibly different sized parasitic resistances R1a, R1b, R2a and R2b, and by a scattering of the shunts R1 and R2 is by both parallel paths 4 not an exactly equal partial flow flow. The size of the sub-stream is determined by the magnitude of the total resistance of each parallel path 4 certainly. The total resistance of the first parallel path 4 is determined to be R1ges = R1 + R1a + R1b, analogously, the total resistance of the second parallel path is determined 4 to R2ges = R2 + R2a + R2b. The ratio of the partial streams of the two parallel paths 4 is by nature indirectly proportional to the ratio of the total resistances of the two parallel paths 4 , For example, if the total resistance of the first path R1ges is twice the total resistance of the second path R2ges, half of the current flowing through the shunt R2 flows through the shunt R1. Assuming equal parasitic resistances R1a, R1b, R2a and R2b in both parallel paths (R1a + R1b = R2a + R2b), a different size of the partial currents is effected purely by the scattering of shunts R1 and R2. For example, 52.5% of the total current to be measured flows through the first path and 47.5% through the second path. However, if differences occur in the parasitic resistances R1a, R1b, R2a and R2b, this imbalance can increase further.

Um eine Überwachung im laufenden Betrieb zu ermöglichen, können beispielsweise zu Beginn der Lebenszeit die gemessenen und/oder die daraus ermittelten Werte gespeichert werden. Beispielsweise kann zu Beginn der Lebenszeit des Batteriesystems das Verhältnis der Teilströme bestimmt und gespeichert werden. Im Betrieb wird dann das aktuelle Verhältnis der Teilströme mit dem gespeicherten Verhältnis der Teilströme verglichen. Da es durch Alterung zu einer gewissen Abweichung über die Lebenszeit kommen kann, sollte zur Überprüfung der Plausibilität eine ausreichend bemessene Toleranz vorgesehen werden. Sollte das Verhältnis jedoch einen tolerierten Grenzwert überschreiten, deutet dies auf ein Problem des Stromsensors oder dessen Kontaktierung hin. Demzufolge wird bei der Überprüfung der Plausibilität der Strommesswert als ungültig eingestuft.In order to enable monitoring during operation, the measured and / or the values determined therefrom can be stored, for example, at the beginning of the lifetime. For example, at the beginning of the lifetime of the battery system, the ratio of the partial flows can be determined and stored. During operation, the current ratio of the partial flows is then compared with the stored ratio of the partial flows. Since aging can lead to a certain deviation over the lifetime, a sufficient tolerance should be provided to check the plausibility. However, should the ratio exceed a tolerated limit, this indicates a problem with the current sensor or its contacting. Consequently, when checking the plausibility, the current measured value is classified as invalid.

Ebenso denkbar ist ein Vergleich von aktuellen gemessenen und/oder daraus ermittelten Werten mit kurz zuvor gemessenen und/oder daraus ermittelten Werten. Ist beispielsweise der absolute oder relative Unterschied zwischen dem aktuellen Verhältnis der beiden Ströme bezogen auf das Verhältnis der im Messzyklus zuvor gemessenen Ströme zu groß, wird der Strommesswert als ungültig eingestuft.Also conceivable is a comparison of current measured values and / or values determined therefrom with previously measured and / or determined values. If, for example, the absolute or relative difference between the current ratio of the two currents relative to the ratio of the currents previously measured in the measurement cycle is too great, the current measurement value is classified as invalid.

Mittels eines Degradationskonzeptes können ferner verschiedene Abstufungen von gültig bis ungültig generiert werden.By means of a degradation concept, further different gradations from valid to invalid can be generated.

Zudem ist das Verfahren auf beliebig viele parallel geschaltete Stromsensoren erweiterbar, wodurch sich weitere Möglichkeiten der Plausibilisierung wie beispielsweise Mehrheitsentscheidungen ergeben.In addition, the method can be extended to any number of current sensors connected in parallel, which results in further possibilities of plausibility, such as majority decisions.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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Claims (11)

Verfahren zur Messung elektrischen Stroms in einer elektrischen Schaltung (1) mit einer Batterie (2), umfassend die folgenden Schritte: Aufteilen des Stroms auf mindestens zwei parallel angeordnete Pfade (4), Messen der Teilströme mit einem Mittel zur Strommessung (3) pro Pfad und Bestimmen des Stroms durch Addieren aller gemessenen Teilströme, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst: Überprüfen der Plausibilität der von den Mitteln zur Strommessung (3) gemessenen und/oder daraus ermittelten Werte.Method for measuring electric current in an electrical circuit ( 1 ) with a battery ( 2 ), comprising the following steps: splitting the stream onto at least two parallel paths ( 4 ), Measuring the substreams with a means of measuring current ( 3 ) per path and determining the current by adding all the measured substreams, characterized in that the method further comprises: checking the plausibility of the current measuring means ( 3 ) and / or values determined therefrom. Verfahren zur Messung eines elektrischen Stroms nach Anspruch 1, wobei die ermittelten Werte mittels Bestimmen mindestens eines Verhältnisses der mindestens zwei gemessenen Teilströme gebildet werden.A method of measuring an electrical current according to claim 1, wherein the determined values are formed by determining at least one ratio of the at least two measured partial currents. Verfahren zur Messung eines elektrischen Stroms nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner umfasst: zumindest temporäres Speichern der gemessenen und/oder der daraus ermittelten Werte.Method for measuring an electrical current according to one of the preceding claims, wherein the method further comprises: at least temporarily storing the measured and / or the values determined therefrom. Verfahren zur Messung eines elektrischen Stroms nach Anspruch 3, wobei das Überprüfen der Plausibilität mittels Vergleichen der aktuell gemessenen und/oder der daraus ermittelten Werte mit zu Beginn der Lebenszeit gemessenen und/oder der daraus ermittelten und gespeicherten Werten unter Berücksichtigung einer tolerierten Abweichung erfolgt.Method for measuring an electric current according to claim 3, wherein the plausibility check is carried out by comparing the currently measured and / or the values determined therefrom with values measured at the beginning of the lifetime and / or the values determined and stored therefrom taking into account a tolerated deviation. Verfahren zur Messung eines elektrischen Stroms nach Anspruch 3, wobei das Überprüfen der Plausibilität mittels Vergleichen der aktuell gemessenen und/oder daraus ermittelten Werte mit kurz zuvor gemessenen und/oder daraus ermittelten und gespeicherten Werten unter Berücksichtigung einer tolerierten Abweichung erfolgt. Method for measuring an electric current according to claim 3, wherein the plausibility check is carried out by comparing the currently measured and / or determined values with values measured and / or determined and stored therefrom taking into account a tolerated deviation. Verfahren zur Messung eines elektrischen Stroms nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner umfasst: Ausführen einer Aktion bei bestandener und/oder nicht bestandener PlausibilitätsprüfungA method of measuring an electrical current according to any one of the preceding claims, the method further comprising: performing an action on a passed and / or failed plausibility check Elektrische Schaltung (1) zur Durchführung des Verfahrens zur Messung eines elektrischen Stroms nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend eine Batterie (2) und mindestens zwei elektrisch leitend mit der Batterie (2) verbundene, parallele Pfade, wobei an jedem Pfad ein Mittel zur Strommessung (3) angeordnet ist.Electrical circuit ( 1 ) for carrying out the method for measuring an electric current according to one of claims 1 to 6, comprising a battery ( 2 ) and at least two electrically conductive with the battery ( 2 ), parallel paths, each path having a means for measuring current ( 3 ) is arranged. Elektrische Schaltung (1) nach Anspruch 7, wobei die mindestens zwei Mittel zur Strommessung (3) als Shunt-Stromsensoren (3) ausgebildet sind.Electrical circuit ( 1 ) according to claim 7, wherein the at least two means for measuring current ( 3 ) as shunt current sensors ( 3 ) are formed. Elektrische Schaltung (1) nach Anspruch 7, wobei die Schaltung eine Battery Control Unit (BCU) umfasst, welche die Überprüfung der Plausibilität und das Ausführen der Aktion durchführt.Electrical circuit ( 1 ) according to claim 7, wherein the circuit comprises a battery control unit (BCU), which performs the verification of the plausibility and the execution of the action. Batteriesystem, umfassend eine elektrische Schaltung (1) zur Durchführung des Verfahrens zur Messung eines elektrischen Stroms nach einem der Ansprüche 7 bis 9.Battery system comprising an electrical circuit ( 1 ) for carrying out the method for measuring an electric current according to one of claims 7 to 9. Kraftfahrzeug, umfassend ein Batteriesystem nach Anspruch 10, wobei das Batteriesystem zur Speisung eines elektrischen Antriebssystems des Fahrzeugs vorgesehen ist.Motor vehicle comprising a battery system according to claim 10, wherein the battery system is provided for feeding an electric drive system of the vehicle.
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