DE102019132455B4 - Method for determining the current and arrangement for implementing the method - Google Patents

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Abstract

Der Erfindung, welche ein Verfahren zur Strombestimmung betrifft, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung anzugeben, womit eine Messung von Strömen mittels eines Leiterbahn-Shuntwiderstands in seiner Genauigkeit verbessert wird und womit die Genauigkeit der Messung auch bei Temperaturschwankungen beibehalten wird. Zur Lösung dieser Aufgabe ist es vorgesehen, dass der Shuntwiderstand als ein Leiterplatten-Shuntwiderstand (6) bereitgestellt wird, dass eine Fertigungsfehlerkorrektur durchgeführt wird, bei welcher ein Ist-Wert RShuntist des Leiterplatten-Shuntwiderstands (6) ermittelt wird, dass eine Temperarturkompensation durchgeführt wird, bei welcher auf der Grundlage des Ist-Wertes RShuntist des Leiterplatten-Shuntwiderstands (6) ein temperaturkorrigierter Wert RShuntkorrdes Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 ermittelt wird und dass die Berechnung des Stroms IShuntmittels des Werts RShuntkorrerfolgt. Zur Lösung der Aufgabe ist es auch vorgesehen, dass eine die Fertigungsfehlerkorrektur und die Temperarturkompensation durchführende Logikanordnung (11) angeordnet ist.The invention, which relates to a method for current determination, is based on the object of specifying a solution with which a measurement of currents by means of a conductor track shunt resistor is improved in its accuracy and with which the accuracy of the measurement is maintained even with temperature fluctuations. To solve this problem, it is provided that the shunt resistor is provided as a circuit board shunt resistor (6), that a manufacturing error correction is carried out, in which an actual value RShuntist of the circuit board shunt resistor (6) is determined, that a temperature compensation is carried out , in which a temperature-corrected value RShuntkorr of the conductor track shunt resistor 6 is determined on the basis of the actual value RShuntist of the circuit board shunt resistor (6) and that the calculation of the current IShunt is carried out using the value RShuntkorr. To achieve the object, provision is also made for a logic arrangement (11) which carries out the manufacturing error correction and the temperature compensation to be arranged.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Strombestimmung, bei welchem in einem Wechselrichter mindestens ein Shuntwiderstand RShunt bereitgestellt wird, wobei eine Spannung UShunt über dem Shuntwiderstand gemessen wird und wobei nachfolgend ein Strom IShunt berechnet wird.The invention relates to a method for current determination in which at least one shunt resistor R Shunt is provided in an inverter, a voltage U Shunt being measured across the shunt resistor and a current I Shunt being subsequently calculated.

Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Umsetzung des Verfahrens zur Strombestimmung.The invention also relates to an arrangement for implementing the method for current determination.

Insbesondere soll das Verfahren zur Strombestimmung eine genaue Bestimmung eines Stroms ermöglichen, welche robust gegenüber Temperaturschwankungen und Fertigungstoleranzen erfolgt. Eine derartige Strombestimmung soll beispielsweise in mehreren Zweigen beziehungsweise Halbbrücken eines Wechselrichters erfolgen.In particular, the method for determining the current is intended to enable a current to be determined precisely, which is robust to temperature fluctuations and manufacturing tolerances. A current determination of this type should take place, for example, in several branches or half bridges of an inverter.

Wechselrichter, auch als Inverter bezeichnet, werden beispielsweise zur Umsetzung einer Gleichspannung in eine Wechselspannung benötigt. Derartige Wechselrichter werden beispielsweise zum Antrieb elektrischer Motoren, insbesondere in Fahrzeugen mit Bordnetzspannungen mit 48 Volt oder über 60 Volt genutzt.Inverters, also known as inverters, are required, for example, to convert a direct voltage into an alternating voltage. Such inverters are used, for example, to drive electric motors, in particular in vehicles with electrical system voltages of 48 volts or more than 60 volts.

Beispielsweise zur Ansteuerung eines von einem Wechselrichter gesteuerten dreiphasigen elektrischen Motors, wie ein in einem elektrischen Kältemittelverdichter (E-Kompressor) eingesetzter Motor, ist eine Stromerfassung in mindestens zwei Motorphasen erforderlich, da eine dritte Phase beispielsweise rechnerisch bestimmt werden kann. Eine bekannte Methode für eine derartige Strommessung ist eine Messung der Ströme der drei Motorphasen über je einen sogenannten Shuntwiderstand.For example, to control a three-phase electric motor controlled by an inverter, such as a motor used in an electric refrigerant compressor (e-compressor), the current must be measured in at least two motor phases, since a third phase can be determined by calculation, for example. A known method for such a current measurement is to measure the currents of the three motor phases via what is known as a shunt resistor.

So kann beispielsweise mittels in den sogenannten Halbbrücken eines Inverters, unter Einsatz je eines Shuntwiderstands je Halbbrücke, bestimmter Ströme rechnerisch auf die Ströme in den Motorphasen (U, V, W) geschlossen werden.For example, certain currents in the so-called half-bridges of an inverter, using one shunt resistor for each half-bridge, can be used to calculate the currents in the motor phases (U, V, W).

Der Begriff des Shuntwiderstands bezeichnet einen niederohmigen elektrischen Messwiderstand beziehungsweise Strommesswiderstand, welcher unmittelbar in die stromführende Leitung eingefügt wird.The term shunt resistor refers to a low-resistance electrical measuring resistor or current measuring resistor, which is inserted directly into the current-carrying line.

Der über einen Shuntwiderstand Rshunt fließende Strom IShunt erzeugt einen Spannungsabfall Ushunt am Shuntwiderstand, welcher gemessen wird. Zur Erfassung des Spannungsabfalls Ushunt kann sowohl analoge als auch digitale Messtechnik eingesetzt werden. Auch besteht die Möglichkeit einen analogen Messwert nachträglich in einen digitalen Messwert zu wandeln. Ein derartiger beispielsweise digitaler Messwert kann über eine zentrale Steuereinheit, welche unter anderem auch den Wechselrichter steuert, erfasst und derart der Strom IShunt 1, IShunt 2 und IShunt 3 je Motorphase ermittelt werden. Diese Ströme IShunt 1, Ishunt 2 und Ishunt 3 werden zur Regelung der Ansteuerung des Motors durch den Wechselrichter genutzt.The shunt current flowing through a shunt resistor R shunt current I generates a voltage drop U shunt at the shunt resistor, which is measured. Both analog and digital measuring technology can be used to record the voltage drop U shunt. It is also possible to convert an analog measured value into a digital measured value at a later date. Such a digital measured value, for example, can be recorded via a central control unit, which among other things also controls the inverter, and the current I Shunt 1, I Shunt 2 and I Shunt 3 per motor phase can be determined in this way. These currents I shunt 1, I shunt 2 and I shunt 3 are used to control the control of the motor by the inverter.

Derartige Shuntwiderstände werden üblicherweise als ein Durchsteckmontage-Bauteil oder ein SMD-Bauteil auf einer Platine eines Wechselrichters aufgebracht. Beispielsweise bei SMD-Shuntwiderständen liegen die Kosten pro Shuntwiderstand in einer Größenordnung von etwa 50 Eurocent, was einen nicht unbeachtlichen Kostenfaktor in der Produktion von Wechselrichtern darstellt.Such shunt resistors are usually applied as a through-hole assembly component or an SMD component on a circuit board of an inverter. In the case of SMD shunt resistors, for example, the costs per shunt resistor are in the order of about 50 euro cents, which is a not inconsiderable cost factor in the production of inverters.

Eine alternative Möglichkeit für eine derartige Stromerfassung besteht in einem Einsatz eines Stromkompensationswandlers. Hier liegen die Nachteile darin, dass diese Variante kostenintensiv ist und eine deutlich begrenzte Messbandbreite aufweist.An alternative possibility for such a current detection is to use a current compensation converter. The disadvantages here are that this variant is cost-intensive and has a clearly limited measurement bandwidth.

Bei einer Strommessung der Motorphasen ist eine hinreichende Genauigkeit des Messergebnisses unerlässlich, was eine entsprechende Präzision eines eingesetzten Shuntwiderstands erfordert. Entsprechend genau gefertigte Shuntwiderstände führen aber zu einer weiteren Erhöhung der Kosten.When measuring the current of the motor phases, sufficient accuracy of the measurement result is essential, which requires a corresponding precision of the shunt resistor used. Correspondingly precisely manufactured shunt resistors, however, lead to a further increase in costs.

Eine bekannte Alternative besteht darin, dass der Shuntwiderstand auf einer Leiterbahn einer Leiterplatte ausgebildet wird. Hierbei wird bei einem Leiterplattenentwurf eine den Leiterbahn-Shuntwiderstand ausbildende Leiterbahn mit einer entsprechenden Dimensionierung vorgesehen. Diese bildet aufgrund ihrer Dimensionierung und des bekannten spezifischen elektrischen Widerstands des Leiterbahnmaterials einen Leiterbahn-Shuntwiderstand mit einem entsprechenden Widerstandswert aus. Derartiges Leiterbahnmaterial besteht beispielsweise aus Kupfer Cu und weist einen spezifischen elektrischen Widerstand von etwa 0,0171 Ohm*mm2/m auf.A known alternative is that the shunt resistor is formed on a conductor track of a printed circuit board. In this case, in the case of a printed circuit board design, a conductor track forming the conductor track shunt resistor is provided with a corresponding dimensioning. Due to its dimensioning and the known specific electrical resistance of the conductor track material, this forms a conductor track shunt resistor with a corresponding resistance value. Such conductor track material consists, for example, of copper Cu and has a specific electrical resistance of approximately 0.0171 Ohm * mm 2 / m.

Ein wesentlicher Nachteil derart bereitgestellter Leiterbahn-Shuntwiderstände besteht darin, dass bedingt durch die Fertigungstoleranzen bei der Leiterplattenherstellung unerwünscht große Abweichungen von einem benötigten Widerstandswert des gewünschten Shuntwiderstands auftreten.A major disadvantage of conductor track shunt resistors provided in this way is that, due to the manufacturing tolerances in the manufacture of circuit boards, undesirably large deviations from a required resistance value of the desired shunt resistor occur.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass im Gegensatz zu klassisch gefertigten Durchsteckmontage-Bauteilen oder SMD-Bauteilen der Widerstandswert von Kupfer Cu stark temperaturabhängig ist. Der Widerstandswert eines Leiterbahn-Shuntwiderstands verändert sich also bei einer Änderung der Umgebungstemperatur unerwünscht stark, was zu veränderten Messwerten bei der Messung des Stroms IShunt führt, welche somit zu ungenau wird.Another disadvantage is that, in contrast to classically manufactured push-through assembly components or SMD components, the resistance value of copper Cu is highly temperature-dependent. The resistance value of a conductor track shunt resistor changes undesirably strongly when there is a change in the ambient temperature, which leads to changed measured values when measuring the current I Shunt , which thus becomes too imprecise.

Aus dem Buch „Elektrotechnik für Gebäudetechnik und Maschinenbau“ von Andreas Böker, Ekkehard Boggasch und Hartmuth Paerschke, Seite 355 ff, ist der Einsatz von Shuntwiderständen beispielsweise zur Messbereichserweiterung bekannt.The use of shunt resistors, for example to expand the measuring range, is known from the book "Electrical engineering for building technology and mechanical engineering" by Andreas Böker, Ekkehard Boggasch and Hartmuth Paerschke, page 355 ff.

Weiterhin ist in der Zeitschrift ATZ offhighway, Sonderausgabe April 2011, Seite 44 bis 50, der Einsatz von Shuntwiderständen zur Strommessung in Invertern beschrieben.Furthermore, the use of shunt resistors for current measurement in inverters is described in the ATZ offhighway magazine, special issue April 2011, pages 44 to 50.

Diese bekannten Lösungen unterliegen aber sowohl Toleranzen bei der Fertigung als auch Temperaturschwankungen im laufenden Betrieb.However, these known solutions are subject to both tolerances during production and temperature fluctuations during operation.

Aus der DE 10 2006 007 741 A1 ist ein Verfahren zur Strommessung in mindestens einer Leitung eines elektrischen Schaltkreises mittels eines Shuntwiderstands bekannt. Die zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Strommessverfahren und eine Strommessvorrichtung zu schaffen, bei dem bzw. bei der auf Shuntwiderstände verzichtet werden kann und die Wärmeverluste und der Platzbedarf minimiert sind.From the DE 10 2006 007 741 A1 a method for current measurement in at least one line of an electrical circuit by means of a shunt resistor is known. The object to be solved is to create a current measuring method and a current measuring device in which shunt resistors can be dispensed with and heat losses and space requirements are minimized.

Zur Lösung wird ein Verfahren angegeben, bei welchem zur Strommessung in mindestens einer Leitung eines elektrischen Schaltkreises als Shuntwiderstand eine stromführende Leiterbahn des Schaltkreises verwendet wird. Werksseitig wird der absolute Widerstand der Leiterbahn zwischen zwei Spannungsabnahmepunkten aus einer Kalibriermessung mittels eines Teststroms ermittelt. Zur Strommessung wird der Spannungsabfall zwischen den Spannungsabnahmepunkten dieser Leiterbahn gemessen. Die Temperatur der Leiterbahn wird über den Spannungsabfall bei einem aufgeprägten Teststrom an einer thermisch angekoppelten Leiterbahn bekannten Widerstands und Temperaturgangs ermittelt.As a solution, a method is specified in which a current-carrying conductor track of the circuit is used as a shunt resistor for current measurement in at least one line of an electrical circuit. At the factory, the absolute resistance of the conductor track between two voltage pick-up points is determined from a calibration measurement using a test current. To measure the current, the voltage drop between the voltage pick-up points of this conductor track is measured. The temperature of the conductor track is determined via the voltage drop in the case of an impressed test current on a thermally coupled conductor track with known resistance and temperature response.

Nachdem die Temperatur ermittelt worden ist, wird der absolute Widerstand der Strom führenden Leiterbahn des Schaltkreises berechnet. Aus dem Spannungsabfall zwischen den Spannungsabnahmepunkten der Strom führenden Leiterbahn und ihrem errechneten absoluten Widerstand wird schließlich der Strom berechnet.After the temperature has been determined, the absolute resistance of the conductive track of the circuit is calculated. The current is finally calculated from the voltage drop between the voltage take-off points of the current-carrying conductor track and its calculated absolute resistance.

Aus der DE 10 2006 006 328 A1 ist eine Einrichtung zur Erfassung elektrischer Ströme mit einem Messwiderstand bekannt, welcher auf einer Leiterplatte angeordnet ist und durch einen Leiterbahnabschnitt gebildet wird. Die Aufgabe besteht darin, eine Einrichtung zur Erfassung elektrischer Ströme der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, dass der Platzbedarf auf der Leiterplatte verringert wird und die Erfassung mit einer erhöhten Genauigkeit erfolgen kann.From the DE 10 2006 006 328 A1 a device for detecting electrical currents with a measuring resistor is known, which is arranged on a printed circuit board and is formed by a conductor track section. The object is to improve a device for detecting electrical currents of the type mentioned at the beginning in such a way that the space requirement on the circuit board is reduced and the detection can take place with increased accuracy.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass dem Leiterbahnabschnitt mindestens ein Temperatursensor zugeordnet wird. Dabei ist vorgesehen, dass der Leiterbahnabschnitt mäanderförmig ausgebildet ist und den Temperatursensor zumindest teilweise umschließt. Außerdem besteht der Leiterbahnabschnitt aus Kupfer. Weiter offenbart ist es, dass in einer vorteilhaften Weiterbildung ein Messwert-Verstärker vorgesehen ist, der aus drei aktiven Halbleiterbauelementen gebildet wird, wobei die Halbleiterbauelemente vorzugsweise als Transistoren ausgebildet sind. Dabei ist vorgesehen, dass zwei Transistoren als Stromspiegel angeordnet sind, wobei einem Transistor der Spannungsabfall am Leiterbahnabschnitt zugeführt wird, was die Symmetrie des Stromspiegels beeinflusst. Der dritte Transistor ist derart angeordnet, dass eine Rückkopplung zur Aufhebung der Beeinflussung der Stromspiegelsymmetrie erfolgt.The object is achieved in that at least one temperature sensor is assigned to the conductor track section. It is provided that the conductor track section is designed in a meandering shape and at least partially encloses the temperature sensor. In addition, the conductor track section is made of copper. It is further disclosed that, in an advantageous development, a measured value amplifier is provided which is formed from three active semiconductor components, the semiconductor components preferably being designed as transistors. It is provided that two transistors are arranged as a current mirror, the voltage drop at the conductor track section being fed to one transistor, which influences the symmetry of the current mirror. The third transistor is arranged in such a way that feedback takes place to cancel the influence on the current mirror symmetry.

Somit besteht ein Bedarf nach einer verbesserten Genauigkeit derartiger Leiterbahn-Shuntwiderstände, insbesondere bei einem Einsatz zu einer Strommessung.There is thus a need for improved accuracy of such conductor track shunt resistors, in particular when used for current measurement.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Strombestimmung anzugeben, womit eine Messung von Strömen mittels eines Leiterbahn-Shuntwiderstands in seiner Genauigkeit verbessert wird und womit die Genauigkeit der Messung auch bei Temperaturschwankungen beibehalten wird.The object of the invention is to provide a method for current determination, with which a measurement of currents by means of a conductor track shunt resistor is improved in its accuracy and with which the accuracy of the measurement is maintained even with temperature fluctuations.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.The object is achieved by a method with the features according to patent claim 1. Further developments are given in the dependent claims.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist es vorgesehen, dass eine Nutzung von preiswert und einfach herzustellenden Leiterbahn-Shuntwiderständen dadurch ermöglicht wird, dass sowohl eine Fertigungsfehlerkorrektur als auch eine Temperaturfehlerkorrektur vorgenommen wird.To solve this problem, it is provided that the use of inexpensive and easy to manufacture conductor track shunt resistors is made possible in that both a manufacturing error correction and a temperature error correction are carried out.

Hierbei wird die Fertigungsfehlerkorrektur ein Mal beispielweise innerhalb einer Prüfung beziehungsweise Endprüfung einer den Leiterbahn-Shuntwiderstand beinhaltenden Baugruppe durchgeführt. In einer ersten Variante wird bei dieser Fertigungsfehlerkorrektur ein tatsächlicher Widerstandswert des Leiterbahn-Shuntwiderstands Rshunt ist ermittelt und gespeichert.In this case, the manufacturing error correction is carried out once, for example, within a test or final test of an assembly containing the conductor track shunt resistor. In a first variant, an actual resistance value of the conductor track shunt resistor R shunt is determined and stored in this manufacturing error correction.

In einer zweiten Variante kann auch ein erster Korrekturwert Rshunt korr für die Abweichung zwischen dem tatsächlichen Widerstand Rshunt ist des Leiterbahn-Shuntwiderstands und dem Nominalwert Rshunt nom gespeichert werden.In a second variant, a first correction value R shunt korr for the deviation between the actual resistance R shunt ist of the conductor track shunt resistance and the nominal value R shunt nom can also be stored.

Für nachfolgende Verfahrensschritte, beispielsweise der Ermittlung des Stroms IShunt für eine Motorphase, bei welcher die Spannung Ushunt über einem ausgebildeten Leiterbahn-Shuntwiderstand gemessen wird, kann auf den bei der Fertigungsfehlerkorrektur ermittelten und gespeicherten tatsächlichen Widerstandswert des Leiterbahn-Shuntwiderstands Rshunt ist zurückgegriffen werden. So wird der zu ermittelnde Strom IShunt für die Motorphase aus dem Quotienten der gemessenen Spannung Ushunt und dem tatsächlichen Wert für den Leiterbahn-Shuntwiderstand Rshunt ist gebildet.For subsequent process steps, for example the determination of the current I Shunt for a Motor phase at which the voltage U across a shunt formed interconnect shunt resistor is measured, can be determined in the in the fabrication error correction and stored actual resistance value of the conductor path shunt resistor R shunt is to resort. The current I Shunt to be determined for the motor phase is formed from the quotient of the measured voltage U shunt and the actual value for the conductor track shunt resistance R shunt is.

Alternativ kann auch auf den in der zweiten Variante ermittelten ersten Korrekturwert Rshunt korr für den Leiterbahn-Shuntwiderstand zurückgegriffen werden. Der Leiterbahn-Shuntwiderstand Rshunt ist ergibt sich aus dem Nominalwert Rshunt nom zuzüglich des ersten Korrekturwerts Rshunt korr, welcher mit einem Vorzeichen versehen ist.Alternatively, the first correction value R shunt korr determined in the second variant for the conductor track shunt resistance can also be used. The interconnect shunt resistor R shunt is derived from the nominal value R nom plus shunt of the first correction value R corr shunt, which is provided with a sign.

Für diesen Fall erfolgt eine Berechnung von Rshunt ist ber,wobei gilt: R shunt ist ber = R shunt nom + R shunt korr

Figure DE102019132455B4_0001
In this case, R shunt ist ber is calculated, where: R. shunt is about = R. shunt nom + R. shunt corr
Figure DE102019132455B4_0001

Hierbei weist Rshunt korr ein positives Vorzeichen (+) auf, wenn der tatsächliche Wert für den Leiterbahn-Shuntwiderstand Rshunt ist größer als der vorgegebene Nominalwert Rshunt nom ausfällt. Für den Fall, dass der tatsächliche Wert für den Leiterbahn-Shuntwiderstand Rshunt ist kleiner als der vorgegebene Nominalwert Rshunt nom ausfällt, weist der erster Korrekturwert Rshunt korr ein negatives Vorzeichen (-) auf.Here, R shunt korr has a positive sign (+) if the actual value for the conductor track shunt resistance R shunt is greater than the specified nominal value R shunt nom . In the event that the actual value for the conductor rail shunt resistor R shunt is less than the predetermined nominal value shunt R nom fails, the first correction value R shunt corr a negative sign (-) on.

In diesem Fall wird der zu ermittelnde Strom IShunt für eine Motorphase aus dem Quotienten der gemessenen Spannung Ushunt und Rshunt ist ber beziehungsweise der Summe aus Rshunt nom und Rshunt korr gebildet.In this case, the current I Shunt to be determined for a motor phase is formed from the quotient of the measured voltage U shunt and R shunt is over or the sum of R shunt nom and Rshunt corr .

Bei der Fertigungsfehlerkorrektur ist es vorgesehen, dass der Leiterbahn-Shuntwiderstand mit einem Referenzstrom IReferenz bestromt und die über diesem Leiterbahn-Shuntwiderstand auftretende Spannung UReferenz mit einem geeigneten Mittel gemessen wird. Nach dem Ohm'schen Gesetz kann dann der Leiterbahn-Shuntwiderstand Rshunt ist ermittelt werden. R S h u n t   i s t = U R e f e r e n z I R e f e r e n z

Figure DE102019132455B4_0002
In the production error correction, it is provided that the conductor track shunt resistor is energized with a reference current I reference and the voltage U reference occurring across this conductor track shunt resistor is measured with a suitable means. The conductor track shunt resistance R shunt ist can then be determined according to Ohm's law. R. S. H u n t i s t = U R. e f e r e n z I. R. e f e r e n z
Figure DE102019132455B4_0002

Vorgesehen ist auch eine Temperaturfehlerkorrektur zu realisieren, bei welcher auf der Grundlage eines bekannten Temperaturkoeffizienten des Werkstoffs des Leiterbahn-Shuntwiderstands eine temperaturabhängige Korrektur des Widerstandswerts vorgenommen wird. Bei einem beispielsweise aus Kupfer Cu bestehenden Leiterbahn-Shuntwiderstand ist für den Werkstoff Kupfer Cu der Temperaturkoeffizient α bekannt, welcher beispielsweise 3,93 ▪ 10-3 K-1 beträgt. A temperature error correction is also provided, in which a temperature-dependent correction of the resistance value is carried out on the basis of a known temperature coefficient of the material of the conductor track shunt resistor. In the case of a conductor track shunt resistor consisting, for example, of copper Cu, the temperature coefficient α is known for the material copper Cu, which is, for example, 3.93 · 10 -3 K -1 .

Dieser Temperaturkoeffizient α, welcher auch als Temperaturbeiwert bezeichnet wird, beschreibt die relative Änderung der physikalischen Größe des Widerstands des Kupferwerkstoffs in Änderung der Temperatur ϑ in Bezug auf eine festgelegte Referenztemperatur, wie eine sogenannte Raumtemperatur von 20°C.This temperature coefficient α, which is also referred to as the temperature coefficient, describes the relative change in the physical size of the resistance of the copper material in the change in temperature ϑ in relation to a specified reference temperature, such as a so-called room temperature of 20 ° C.

Vorgesehen ist es weiterhin, eine aktuelle Temperatur ϑ der Leiterplatte, auf welcher der Leiterbahn-Shuntwiderstand angeordnet ist, zu messen. Hierfür kann eine mit einem entsprechenden Sensor ausgestattete Messanordnung zum Einsatz kommen. Alternativ kann auch ein vorhandener Sensor auf der Platine oder beispielsweise an einem Kältemittelverdichter, an welchem die Platine angeordnet ist, zur Bestimmung der Temperatur ϑ genutzt werden.It is also intended to measure a current temperature ϑ of the circuit board on which the conductor path shunt resistor is arranged. A measuring arrangement equipped with a corresponding sensor can be used for this. Alternatively, an existing sensor on the circuit board or, for example, on a refrigerant compressor on which the circuit board is arranged, can be used to determine the temperature ϑ.

Mittels dieser bestimmten Temperatur ϑ wird eine Temperaturfehlerkorrektur durchgeführt. Hierzu wird eine Gleichung gemäß R S h u n t   k o r r = R S h u n t   i s t   @ 20 ° C ( 1 + ( ϑ 20 ° C ) α C u )

Figure DE102019132455B4_0003
genutzt. Hierbei ist RShunt ist @20° C der Widerstandswert des Leiterbahn-Shuntwiderstands bei 20°C also bei Raumtemperatur, ϑ die aktuell gemessene Temperatur und αCu der Temperaturkoeffizient von Kupfer Cu.A temperature error correction is carried out by means of this specific temperature ϑ. For this purpose, an equation according to R. S. H u n t k O r r = R. S. H u n t i s t @ 20th ° C. ( 1 + ( ϑ - 20th ° C. ) α C. u )
Figure DE102019132455B4_0003
used. Here, R Shunt is @ 20 ° C the resistance value of the conductor track shunt resistance at 20 ° C, i.e. at room temperature, ϑ the currently measured temperature and α Cu the temperature coefficient of copper Cu.

Derart können zu festgelegten Zeitpunkten eine Temperaturmessung und eine Temperaturfehlerkorrektur vorgenommen werden. Diese Temperaturfehlerkorrektur kann in regelmäßigen Zeitabständen erfolgen. Alternativ kann eine derartige Temperaturfehlerkorrektur zu Zeitpunkten erfolgen, welche beispielsweise von der zentralen Steuereinheit vorgegeben werden.In this way, a temperature measurement and a temperature error correction can be carried out at specified times. This temperature error correction can take place at regular time intervals. Alternatively, such a temperature error correction can take place at times which are predetermined, for example, by the central control unit.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

  • 1: einen Wechselrichter aus dem Stand der Technik,
  • 2: ein Dimensionierungsbeispiel für einen Leiterbahn-Shuntwiderstand aus dem Stand der Technik,
  • 3: eine Prinzipskizze der digitalen Fertigungsfehlerkorrektur des Leiterbahn-Shuntwiderstands gemäß der Erfindung,
  • 4: einen Ablaufplan der digitalen Fertigungsfehlerkorrektur des Leiterbahn-Shuntwiderstands mit einer Anordnung nach 3,
  • 5: eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Temperaturfehlerkompensation und
  • 6: einen Ablaufplan der digitalen Temperaturkompensation mit einer Anordnung nach 5.
Further details, features and advantages of embodiments of the invention emerge from the following description of exemplary embodiments with reference to the associated drawings. Show it:
  • 1 : a state-of-the-art inverter,
  • 2 : a dimensioning example for a conductor track shunt resistor from the prior art,
  • 3 : a schematic diagram of the digital manufacturing error correction of the conductor track shunt resistor according to the invention,
  • 4th : a flow chart of the digital manufacturing error correction of the conductor track shunt resistor with an arrangement according to 3 ,
  • 5 : a schematic diagram of the temperature error compensation according to the invention and
  • 6th : a flow chart of the digital temperature compensation with an arrangement according to 5 .

In der 1 ist auszugsweise ein Wechselrichter 1 beziehungsweise Inverter aus dem Stand der Technik dargestellt. Dargestellt sind die Leistungsschalter 2a, 2b des Wechselrichters 1, welche paarweise in drei sogenannten Halbbrücken 3 des Wechselrichters 1 zwischen den Anschlüssen U+ und U- angeordnet sind. Wie üblich, ist in jeder der drei Halbbrücken 3 je eine Highside-Leistungsschalter 2a und je eine Lowside-Leistungsschalter 2b angeordnet. Derartige Leistungsschalter 2 sind meist Halbleiter-Leistungsschalter, wie Transistoren oder Thyristoren.In the 1 is partially an inverter 1 or inverters from the prior art. The circuit breakers are shown 2a , 2 B of the inverter 1 , which in pairs in three so-called half bridges 3 of the inverter 1 are arranged between the terminals U + and U-. As usual, is in each of the three half bridges 3 one highside circuit breaker each 2a and one lowside circuit breaker each 2 B arranged. Such circuit breakers 2 are mostly semiconductor power switches, such as transistors or thyristors.

Jeweils zwischen einem Highside-Leistungsschalter 2a und einem Lowside-Leistungsschalter 2b ist ein Abzweig für die Phasen U, V und W eines zu steuernden Motors 4 angeordnet. Wie üblich werden die Leistungsschalter 2 über ihre jeweilige Steuerelektrode von der nicht dargestellten zentralen Steuereinheit angesteuert und erzeugen derart die den Motor 4 antreibenden Spannungen auf den Phasen U, V und W.Each between a high-side circuit breaker 2a and a low-side breaker 2 B is a branch for the phases U, V and W of a motor to be controlled 4th arranged. As usual, the circuit breakers 2 controlled via their respective control electrode by the central control unit, not shown, and thus generate the motor 4th driving voltages on phases U, V and W.

Zur Realisierung einer effektiven Ansteuerung des Motors 4 ist es vorgesehen, die jeweiligen Ströme durch die Halbbrücken 3, vorteilhafterweise an einer Position angebunden an das negative Betriebsspannungspotential, zu messen und die gemessenen Werte der zentralen Steuereinheit zur Verarbeitung beziehungsweise zur Regelung der Betriebsweise des Motors 4 zur Verfügung zu stellen.For realizing an effective control of the motor 4th there is provision for the respective currents through the half bridges 3 , advantageously connected to the negative operating voltage potential at a position, and to measure the measured values of the central control unit for processing or for regulating the operating mode of the motor 4th to provide.

Zu diesem Zweck werden die Shuntwiderstände 5 RShunt 1, RShunt 2 und RShunt 3, wie in der 1 dargestellt, angeordnet. Somit wird es möglich, auf der Grundlage des bekannten Wertes für die Shuntwiderstände 5 RShunt 1, RShunt 2 und RShunt 3 und mittels je einer Messung der Spannungen UShunt 1, UShunt 2 und UShunt 3 die benötigten Ströme IShunt 1, IShunt 2 und IShunt 3 zu ermitteln.For this purpose, the shunt resistors 5 R Shunt 1 , R Shunt 2 and R Shunt 3 , as in the 1 shown, arranged. Thus it becomes possible on the basis of the known value for the shunt resistances 5 R Shunt 1 , R Shunt 2 and R Shunt 3 and by measuring the voltages U Shunt 1 , U Shunt 2 and U Shunt 3 to determine the required currents I Shunt 1 , I Shunt 2 and I Shunt 3 .

In der 1 sind an den Leistungsschaltern 2a und 2b, wie üblich, angeordnete Freilaufdioden nach dem Stand der Technik dargestellt.In the 1 are on the circuit breakers 2a and 2 B , as usual, shown arranged freewheeling diodes according to the prior art.

In der 2 ist ein Dimensionierungsbeispiel für einen Leiterbahn-Shuntwiderstand 6 aus dem Stand der Technik dargestellt. Über einen in der 2 dargestellten Abschnitt einer Leiterplatte 7 ist auszugsweise eine Leiterbahn 8, beispielsweise aus Kupfer Cu, dargestellt. Dieser Leiterzug wird derart bereitgestellt, dass er über eine Länge 9 I eine Breite 10 w aufweist.In the 2 is a dimensioning example for a conductor track shunt resistor 6th shown from the prior art. About one in the 2 illustrated section of a circuit board 7th is in extracts a conductor track 8th , for example made of copper Cu. This conductor run is provided in such a way that it extends over a length 9 I a width 10 w has.

Somit ergibt sich der sich ausbildende Widerstandswert dieses Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 Rshunt gemäß: R S h u n t = σ l h w

Figure DE102019132455B4_0004
This results in the resulting resistance value of this conductor track shunt resistor 6th R shunt according to: R. S. H u n t = σ l H w
Figure DE102019132455B4_0004

Hierbei ist h eine Höhe der Leiterbahn 8 und σ die elektrische Leitfähigkeit des Leiterbahnmaterials, im Beispiel von Kupfer Cu liegt dieser Wert bei 58 * 106 S·m-1. Derart lässt sich ein Leiterbahn-Shuntwiderstand 6 bei einem gegebenen Widerstandswert entsprechend dimensionieren und auf der Leiterplatte 7 fertigen. Hierfür können übliche Verfahren zur Herstellung von Leiterbahnen 8 auf Leiterplatten 7 zum Einsatz kommen. Eine über einem derartigen Leiterbahn-Shuntwiderstand 6 messbare Spannung UShunt ist in der 2 auch dargestellt.Here, h is a height of the conductor track 8th and σ is the electrical conductivity of the conductor track material, in the example of copper Cu this value is 58 * 10 6 S · m-1. A conductor track shunt resistor can be created in this way 6th Dimension accordingly for a given resistance value and on the circuit board 7th manufacture. For this purpose, customary processes for the production of conductor tracks 8th on circuit boards 7th come into use. One over such a conductor shunt resistor 6th measurable voltage U Shunt is in the 2 also shown.

Vorteilhaft an derartig gefertigten Leiterbahn-Shuntwiderständen 6 ist es, dass diese bei der Erzeugung der Leiterbahnen 8, also einem ohnehin notwendigen Verfahrensschritt bei der Herstellung einer Leiterplatte 7 für einen Wechselrichter, mit erzeugt werden können. Dies führt außerdem zu einer Reduzierung der Kosten, da keine Durchsteckmontage-Bauteile oder keine SMD-Bauteile benötigt werden.Advantageous in conductor track shunt resistors manufactured in this way 6th it is that this is when creating the conductor tracks 8th , a process step that is already necessary in the production of a printed circuit board 7th for an inverter, can be generated with. This also leads to a reduction in costs, since no through-hole assembly components or no SMD components are required.

In der 3 ist eine Prinzipskizze der digitalen Fertigungsfehlerkorrektur des Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 gemäß der Erfindung gezeigt. Im linken Teil der 3 ist der Ablauf der Fertigungsfehlerkorrektur dargestellt, während der rechte Teil der 3 den nach der abgeschlossenen Fertigungsfehlerkorrektur erfolgenden Normalbetrieb zeigt, welcher unter Berücksichtigung des Ergebnisses der Fertigungsfehlerkorrektur erfolgt.In the 3 is a schematic diagram of the digital manufacturing error correction of the conductor track shunt resistor 6th shown according to the invention. In the left part of the 3 the process of manufacturing error correction is shown, while the right-hand part of the 3 shows the normal operation taking place after the completed manufacturing error correction, which takes place taking into account the result of the manufacturing error correction.

Beispielsweise mittels einer Logikanordnung 11, welche entsprechende Schnittstellen zur Ausgabe eines Stroms IReferenz beziehungsweise zur Messung einer Spannung UReferenz beziehungsweise UShunt aufweist, wird der Ablauf der Fertigungsfehlerkorrektur gesteuert.For example by means of a logic arrangement 11 , which has corresponding interfaces for outputting a current I reference or for measuring a voltage U reference or U shunt , the process of manufacturing error correction is controlled.

Diese Fertigungsfehlerkorrektur wird beispielsweise im Rahmen eines Tests beziehungsweise Endtests einer Baugruppe, wie einer zentralen Steuereinheit für einen Wechselrichter, durchgeführt. Eine derartige Logikanordnung 11 kann beispielsweise ein Mikroprozessor sein, welcher über die entsprechenden Schnittstellen zur Verbindung mit dem Leiterplatten-Shuntwiderstand 6 und einem Temperatursensor 23 verfügt oder mittels einer separaten Schnittstellenanordnung mit dem Leiterplatten-Shuntwiderstand (6) und dem Temperatursensor (23) verbunden ist.This manufacturing error correction is carried out, for example, as part of a test or final test of an assembly, such as a central control unit for an inverter. Such a logic arrangement 11 can be, for example, a microprocessor, which via the appropriate interfaces for connection to the circuit board shunt resistor 6th and a temperature sensor 23 or by means of a separate interface arrangement with the circuit board Shunt resistance ( 6th ) and the temperature sensor ( 23 ) connected is.

Für die Fertigungsfehlerkorrektur wird mittels einer Kalibrierungsbetriebsart 12 ein definierter Strom IReferenz bereitgestellt und in den Leiterbahn-Shuntwiderstand 6 eingeprägt. Dieser Strom IReferenz führt zu einer Spannung UReferenz über dem Leiterbahn-Shuntwiderstand 6. Diese Spannung UReferenz wird gemessen und beispielsweise unter Nutzung eines nicht dargestellten Analog-Digital-Wandlers in einen digitalen Messwert gewandelt. Dieser ermittelte digitale Messwert für die Spannung UReferenz wird zur exakten Bestimmung des Wertes RShunt ist für den Leiterbahn-Shuntwiderstand 6 in einem Messvorgang 13 gemäß der Beziehung R S h u n t   i s t = U R e f e r e n z I R e f e r e n z

Figure DE102019132455B4_0005
verwendet. Der Wert des Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 RShunt ist wird beispielsweise in einer Speichereinheit 14 abgespeichert und steht somit für den nachfolgenden Normalbetrieb der zentralen Steuereinheit zur Verfügung.A calibration mode of operation is used to correct manufacturing errors 12th a defined current I reference provided and in the conductor track shunt resistor 6th imprinted. This current I reference leads to a voltage U reference across the conductor track shunt resistor 6th . This voltage U reference is measured and, for example, converted into a digital measured value using an analog-digital converter (not shown). This determined digital measured value for the voltage U reference is used for the exact determination of the value R Shunt ist for the conductor track shunt resistance 6th in one measuring process 13th according to the relationship R. S. H u n t i s t = U R. e f e r e n z I. R. e f e r e n z
Figure DE102019132455B4_0005
used. The value of the trace shunt resistance 6th R Shunt is, for example, in a storage unit 14th and is thus available for the subsequent normal operation of the central control unit.

Wie im rechten Teil der 3 gezeigt ist, wird nach der abgeschlossenen Fertigungsfehlerkorrektur in die Normalbetriebsart 15 umgeschaltet. In dieser Normalbetriebsart 15 wird der Leiterbahn-Shuntwiderstand 6 von dem zu ermittelnden Strom IShunt durchflossen. Dieser Strom IShunt führt zu einer Spannung UShunt über dem Leiterbahn-Shuntwiderstand 6. Diese Spannung UShunt wird gemessen und beispielsweise unter Nutzung eines nicht dargestellten Analog-Digital-Wandlers in einen digitalen Messwert gewandelt. Dieser ermittelte digitale Messwert für die Spannung UShunt wird zur exakten Bestimmung des Wertes IShunt genutzt, wobei der in der Speichereinheit 14 gespeicherte tatsächliche Wert für den Leiterbahn-Shuntwiderstand 6 Rshunt ist verwendet wird, nach der Beziehung: I S h u n t = U S h u n t R S h u n t   i s t

Figure DE102019132455B4_0006
As in the right part of the 3 is shown, after the completed manufacturing error correction in the normal operating mode 15th switched. In this normal operating mode 15th becomes the conductor shunt resistance 6th traversed by the current to be determined I Shunt. This current I Shunt leads to a voltage U Shunt across the conductor track shunt resistor 6th . This voltage U Shunt is measured and converted into a digital measured value, for example using an analog-digital converter (not shown). This determined digital measured value for the voltage U Shunt is used for the exact determination of the value I Shunt , the one in the memory unit 14th stored actual value for the conductor track shunt resistance 6th R shunt is used according to the relationship: I. S. H u n t = U S. H u n t R. S. H u n t i s t
Figure DE102019132455B4_0006

Das Ergebnis der exakten Bestimmung des Stroms IShunt wird beispielsweise an die zentrale Steuereinheit weitergegeben, wie es in der 3 mit dem Ausgang 16 für einen Stromwert dargestellt ist.The result of the exact determination of the current I Shunt is passed on, for example, to the central control unit, as it is in the 3 with the exit 16 is shown for a current value.

Die 4 zeigt einen Ablaufplan der digitalen Fertigungsfehlerkorrektur des Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 mit einer Anordnung nach 3. Nach dem Start 17 der Fertigungsfehlerkorrektur wird in einem Schritt 18 der Strom IReferenz erzeugt und in den Leiterbahn-Shuntwiderstand 6 eingeprägt.the 4th shows a flow chart of the digital manufacturing error correction of the conductor track shunt resistor 6th with an arrangement according to 3 . After the start 17th the manufacturing error correction is done in one step 18th the current I reference is generated and in the conductor track shunt resistor 6th imprinted.

Im nachfolgenden Messschritt 19 wird die Spannung UReferenz über dem Leiterbahn-Shuntwiderstand 6 gemessen und in einen digitalen Wert gewandelt. Im Berechnungsschritt 20 erfolgt die Berechnung des Wertes RShunt ist für den Leiterbahn-Shuntwiderstand 6 gemäß der Beziehung: R S h u n t   i s t = U R e f e r e n z I R e f e r e n z

Figure DE102019132455B4_0007
In the following measuring step 19th becomes the voltage U reference across the conductor track shunt resistor 6th measured and converted into a digital value. In the calculation step 20th the calculation of the value R Shunt is for the conductor track shunt resistance 6th according to the relationship: R. S. H u n t i s t = U R. e f e r e n z I. R. e f e r e n z
Figure DE102019132455B4_0007

Der derart im Schritt 20 ermittelte genaue Wert RShunt ist des Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 wird im Schritt 21 abgespeichert und der Ablaufplan der digitalen Fertigungsfehlerkorrektur endet im Schritt 22.The one in the crotch 20th The determined exact value R Shunt is the conductor track shunt resistance 6th will be in crotch 21 and the flow chart of the digital manufacturing error correction ends in step 22nd .

Die 5 zeigt eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Temperaturfehlerkompensation. Die Darstellung in der 5 zeigt zumindest teilweise die aus dem rechten Teil der 3 bekannten Anordnung für die Normalbetriebsart 15 in welcher der Strom IShunt für den Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 unter Nutzung des in der Speichereinheit 14 gespeicherten tatsächlichen Werts des Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 RShunt ist ermittelt wird.the 5 shows a schematic diagram of the temperature error compensation according to the invention. The representation in the 5 shows at least partially those from the right part of the 3 known arrangement for normal mode 15th in which the current I Shunt for the conductor track shunt resistor 6th using the in the storage unit 14th stored actual value of the conductor shunt resistance 6th R Shunt is being determined.

Zusätzlich vorgesehen ist ein Temperatursensor 23, welcher am Leiterbahn-Shuntwiderstand 6 oder zumindest in der Nähe des Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 angeordnet ist und derart die Temperatur des Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 messen kann. Als ein derartiger Temperatursensor 23 kann auch ein bereits auf der zentralen Steuereinheit oder einem elektrischen Kältemittelverdichter angeordneter Sensor genutzt werden, wenn es gewährleistet ist, dass dieser Sensor die Temperatur des Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 ausreichend genau erfassen kann.A temperature sensor is also provided 23 , which at the conductor shunt resistor 6th or at least in the vicinity of the conductor track shunt resistor 6th is arranged and such the temperature of the conductor track shunt resistor 6th can measure. As such a temperature sensor 23 A sensor already arranged on the central control unit or on an electric refrigerant compressor can also be used if it is guaranteed that this sensor can measure the temperature of the conductor track shunt resistor 6th can capture with sufficient accuracy.

Der Messwert der mittels des Temperatursensors 23 ermittelten Temperatur wird beispielsweise in digitaler Form an eine Berechnungseinheit 24 zur Berechnung eines temperaturkorrigierten Werts RShunt korr des Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 weitergeleitet. Diese Berechnung in der Berechnungseinheit 24 erfolgt unter Kenntnis der Beziehung: R S h u n t   k o r r = R S h u n t   i s t   @ 20 ° C ( 1 + ( ϑ 20 ° C ) α C u )

Figure DE102019132455B4_0008
The measured value of the by means of the temperature sensor 23 determined temperature is for example in digital form to a calculation unit 24 to calculate a temperature-corrected value R Shunt corr of the conductor track shunt resistance 6th forwarded. This calculation in the calculation unit 24 takes place with knowledge of the relationship: R. S. H u n t k O r r = R. S. H u n t i s t @ 20th ° C. ( 1 + ( ϑ - 20th ° C. ) α C. u )
Figure DE102019132455B4_0008

Auf der Grundlage dieses bekannten Zusammenhangs kann der temperaturrichtige Wert RShunt korr des Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 auf der Grundlage des bereits ermittelten Wertes RShunt ist bestimmt werden.On the basis of this known relationship, the temperature-correct value R Shunt korr of the conductor track shunt resistance 6th can be determined on the basis of the value R Shunt that has already been determined.

Alternativ ist es möglich, dass ein zur Temperaturfehlerkompensation genutzter Korrekturwert für den Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 beziehungsweise ermittelt wird. Dieser Korrekturwert beschreibt die durch die aktuelle Temperatur verursachte Abweichung des Widerstandswerts des Leiterbahn-Shuntwiderstands 6.Alternatively, it is possible that a correction value used for temperature error compensation for the conductor track shunt resistance 6th or is determined. This correction value describes the deviation in the resistance value of the conductor track shunt resistor caused by the current temperature 6th .

Wie in der 5 gezeigt ist, wird der in der Speichereinheit 14 gespeicherte tatsächliche Widerstandswert Rshunt ist des Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 bei der Berechnung des zu ermittelnden Stromes IShunt genutzt.Like in the 5 is shown, the one in the storage unit 14th Stored actual resistance value R shunt is the conductor shunt resistance 6th used when calculating the current I Shunt to be determined.

Außerdem wird bei der Ermittlung des Stromes IShunt auch der von der Berechnungseinheit 24 an eine Korrektureinheit 25 übertragene temperaturrichtige Wert RShunt korr des Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 bei der Berechnung des zu ermittelnden Stromes IShunt genutzt.In addition, when determining the current I Shunt , that of the calculation unit is also used 24 to a correction unit 25th Transferred temperature-correct value R Shunt corr of the conductor track shunt resistance 6th used when calculating the current I Shunt to be determined.

In der 6 ist ein Ablaufplan der digitalen Temperaturkompensation mit einer Anordnung nach 5 gezeigt. Nach dem Start 26 der Temperaturkompensation wird in einem Schritt 27 mittels eines geeigneten Temperatursensors 23 eine Temperaturmessung durchgeführt, bei welcher ein Wert der Temperatur ϑ am Leiterbahn-Shuntwiderstand 6 ermittelt wird.In the 6th is a flow chart of digital temperature compensation with an arrangement according to 5 shown. After the start 26th the temperature compensation is done in one step 27 by means of a suitable temperature sensor 23 a temperature measurement is carried out at which a value of the temperature ϑ at the conductor track shunt resistor 6th is determined.

Dieser gemessene Wert für die aktuelle Temperatur ϑ des Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 wird in einem Berechnungsschritt 28 für eine Berechnung des temperaturrichtigen Werts RShunt korr des Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 beziehungsweise eines Temperaturkorrekturwerts verwendet.This measured value for the current temperature ϑ of the conductor track shunt resistor 6th is in one calculation step 28 for a calculation of the temperature-correct value R Shunt corr of the conductor track shunt resistance 6th or a temperature correction value is used.

Im nachfolgenden Korrekturschritt 29 wird eine temperaturabhängige beziehungsweise temperaturrichtige Korrektur des in der Speichereinheit 14 gespeicherten Widerstandswert Rshunt ist vorgenommen. Diese weitere Korrektur, bei welcher der temperaturrichtige Wert RShunt korr des Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 ermittelt wird, bildet die Grundlage für die exakte Berechnung des Stromes IShunt, welche somit unter Beachtung sowohl der Fertigungsfehlerkorrektur als auch der Temperaturkompensation erfolgt. Die Temperaturkompensation endet im Schritt 30.In the subsequent correction step 29 a temperature-dependent or temperature-correct correction of the in the storage unit 14th The stored resistance value R shunt is made. This further correction, in which the temperature-correct value R Shunt corr of the conductor track shunt resistance 6th is determined, forms the basis for the exact calculation of the current I Shunt, which is carried out taking into account both the manufacturing error correction and the temperature compensation. The temperature compensation ends in step 30th .

Claims (8)

Verfahren zur Strombestimmung, bei welchem in einem Wechselrichter (1) mindestens ein Shuntwiderstand (5, 6) RShunt bereitgestellt wird, wobei eine Spannung UShunt über dem Shuntwiderstand (5, 6) gemessen wird und wobei nachfolgend ein Strom IShunt berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Shuntwiderstand als ein Leiterplatten-Shuntwiderstand (6) bereitgestellt wird, dass eine Fertigungsfehlerkorrektur durchgeführt wird, bei welcher ein Ist-Wert RShunt ist des Leiterplatten-Shuntwiderstands (6) ermittelt wird, dass eine Temperarturkompensation durchgeführt wird, bei welcher auf der Grundlage des Ist-Wertes RShunt ist des Leiterplatten-Shuntwiderstands (6) ein temperaturkorrigierter Wert RShunt korr des Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 ermittelt wird, dass die Berechnung des Stroms IShunt mittels des Werts RShunt korr erfolgt, dass bei der Temperarturkompensation eine Temperatur ϑ am Leiterplatten-Shuntwiderstand (6) gemessen wird und dass unter Nutzung eines bekannten Temperaturkoeffizienten α eines Werkstoffs des Leiterplatten-Shuntwiderstands (6) eine Berechnung des temperaturkorrigierten Werts RShunt korr des Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 erfolgt und dass die Berechnung des temperaturkorrigierten Werts RShunt korr des Leiterbahn-Shuntwiderstands 6 gemäß der Beziehung R S h u n t   k o r r = R S h u n t   i s t   @ 20 ° C ( 1 + ( ϑ 20 ° C ) α C u )
Figure DE102019132455B4_0009
erfolgt.
A method for current determination in which at least one shunt resistor (5, 6) R shunt is provided in an inverter (1), a voltage U Shunt being measured across the shunt resistor (5, 6) and a current I Shunt being subsequently calculated, characterized in that the shunt resistor is provided as a circuit board shunt resistor (6), that a manufacturing error correction is carried out, in which an actual value R Shunt ist of the circuit board shunt resistor (6) is determined, that a temperature compensation is carried out, in which On the basis of the actual value R Shunt , the printed circuit board shunt resistor (6) is a temperature-corrected value R Shunt corr of the conductor track shunt resistor 6, it is determined that the current I Shunt is calculated using the value R Shunt corr that occurs during temperature compensation a temperature ϑ is measured on the circuit board shunt resistor (6) and that using a known temp erature coefficient α of a material of the circuit board shunt resistor (6) a calculation of the temperature-corrected value R Shunt korr of the conductor shunt resistor 6 is carried out and that the calculation of the temperature-corrected value R Shunt korr of the conductor shunt resistor 6 according to the relationship R. S. H u n t k O r r = R. S. H u n t i s t @ 20th ° C. ( 1 + ( ϑ - 20th ° C. ) α C. u )
Figure DE102019132455B4_0009
he follows.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Fertigungsfehlerkorrektur ein festgelegter Strom I Referenz erzeugt und eine Spannung UReferenz am Leiterplatten-Shuntwiderstand (6) gemessen wird und dass der Ist-Wert RShunt ist des Leiterplatten-Shuntwiderstands (6) berechnet wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that a fixed current I reference is generated during the manufacturing error correction and a voltage U reference is measured at the circuit board shunt resistor (6) and that the actual value R shunt ist of the circuit board shunt resistor (6) is calculated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Wert RShunt ist des Leiterplatten-Shuntwiderstands (6) gemäß der Beziehung R S h u n t   i s t = U R e f e r e n z I R e f e r e n z
Figure DE102019132455B4_0010
ermittelt wird.
Method according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the actual value R Shunt is the circuit board shunt resistor (6) according to the relationship R. S. H u n t i s t = U R. e f e r e n z I. R. e f e r e n z
Figure DE102019132455B4_0010
is determined.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Stroms IShunt mittels des Werts RShunt korr in mehreren Halbbrücken (3) des Wechselrichters (1) erfolgt.Method according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the calculation of the current I Shunt by means of the value R Shunt korr takes place in several half bridges (3) of the inverter (1). Anordnung zur Umsetzung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Fertigungsfehlerkorrektur und die Temperarturkompensation durchführende Logikanordnung (11) angeordnet ist, wobei die Logikanordnung (11) eine Berechnungseinheit (24) und eine mit der Berechnungseinheit (24) verbundene Korrektureinheit (25) aufweist und wobei die Berechnungseinheit (24) mit einem Temperatursensor (23) verbunden ist.Arrangement for the implementation of the procedure according to the Claims 1 until 4th , characterized in that a logic arrangement (11) performing the manufacturing error correction and the temperature compensation is arranged, the logic arrangement (11) having a calculation unit (24) and a correction unit (25) connected to the calculation unit (24), and wherein the calculation unit (24 ) is connected to a temperature sensor (23). Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikanordnung (11) ein Mikroprozessor ist.Arrangement according to Claim 5 , characterized in that the logic arrangement (11) is a microprocessor. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor Schnittstellen zur Verbindung mit dem Leiterplatten-Shuntwiderstand (6) und dem Temperatursensor (23) aufweist oder über eine separate Schnittstellenanordnung mit dem Leiterplatten-Shuntwiderstand (6) und dem Temperatursensor (23) verbunden ist.Arrangement according to Claim 6 , characterized in that the microprocessor interfaces to Has connection to the circuit board shunt resistor (6) and the temperature sensor (23) or is connected to the circuit board shunt resistor (6) and the temperature sensor (23) via a separate interface arrangement. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikanordnung (11) eine Einheit für eine Kalibrierungsbetriebsart (12), eine Einheit für eine Normalbetriebsart (15), eine Einheit zur Durchführung eines Messvorgangs (13) und eine Speichereinheit (14) aufweist.Arrangement according to one of the Claims 5 until 7th , characterized in that the logic arrangement (11) has a unit for a calibration mode (12), a unit for a normal mode (15), a unit for carrying out a measuring process (13) and a memory unit (14).
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006006328A1 (en) 2005-02-16 2006-08-24 Continental Teves Ag & Co. Ohg Electric current detector e.g. for electric motor, has measuring resistor formed by section of conductive track and provided with temperature sensor
DE102006039097A1 (en) 2006-02-20 2007-08-23 Conti Temic Microelectronic Gmbh Electric motor e.g. direct current motor, current measuring device for motor vehicle, has conductor path section electrically connected with input and output contacts, has and including voltage meter to measure voltage drop between points
DE102006007741A1 (en) 2006-02-20 2007-08-30 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Current measurement method for measuring current in cable of electric circuit, involves measuring voltage drop for current measurement between voltage drop points of strip conductor
DE102014013368B4 (en) 2014-09-09 2019-10-17 Infineon Technologies Austria Ag Metallic shunt resistor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3514229B2 (en) * 2000-10-25 2004-03-31 ダイキン工業株式会社 Inverter circuit failure detection method
US20110089931A1 (en) * 2009-10-19 2011-04-21 Nemic-Lambda Ltd. Temperature-compensated shunt current measurement
KR101191424B1 (en) * 2010-01-19 2012-10-16 위니아만도 주식회사 Apparatus for detecting over current of inverter circuit
US8598942B2 (en) * 2011-07-06 2013-12-03 Fuji Electric Co., Ltd. Current correction circuit for power semiconductor device and current correction method
US20190361057A1 (en) * 2017-03-17 2019-11-28 Sanyo Electric Co., Ltd. Current detector

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006006328A1 (en) 2005-02-16 2006-08-24 Continental Teves Ag & Co. Ohg Electric current detector e.g. for electric motor, has measuring resistor formed by section of conductive track and provided with temperature sensor
DE102006039097A1 (en) 2006-02-20 2007-08-23 Conti Temic Microelectronic Gmbh Electric motor e.g. direct current motor, current measuring device for motor vehicle, has conductor path section electrically connected with input and output contacts, has and including voltage meter to measure voltage drop between points
DE102006007741A1 (en) 2006-02-20 2007-08-30 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Current measurement method for measuring current in cable of electric circuit, involves measuring voltage drop for current measurement between voltage drop points of strip conductor
DE102014013368B4 (en) 2014-09-09 2019-10-17 Infineon Technologies Austria Ag Metallic shunt resistor

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