DE102019217376A1 - Procedure for testing a battery sensor and battery sensor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung eines Batteriesensor (10), wobei der Batteriesensor (10) zumindest eine Erfassungseinrichtung (50, 30, 62) für einen Batterieparameter, eine Auswerteschaltung (92) für den zumindest einen erfassten Batterieparameter sowie eine Stromversorgung (20) für den Batteriesensor (10) aufweist, wobei eine Zuleitung für den Betriebsstrom (11) der Stromversorgung (20) eine elektronisches Bauteil (28) aufweist, für das in einer Steuerung des Batteriesensors ein Abhängigkeitsverhältnis zwischen Spannung und Strom und Temperatur gespeichert ist, mit folgenden Schritten:a) in einem ersten Zustand in dem ausschließlich der Betriebsstrom (11) über das elektronische Bauteil (28) fließt, Ermittlung eines ersten Spannungsabfalls (U1) zwischen einem ersten Kontaktpunkt (32) vor der Diode (28) und einem zweiten Kontaktpunkt (46) hinter dem elektronische Bauteil (28),b) anschließend in einem zweiten Zustand, in dem ein definierter zusätzlicher Messstrom (Is) über das elektronische Bauteil (28) fließt, Ermittlung eines zweiten Spannungsabfalls (U2) zwischen dem ersten Kontaktpunkt (32) vor der Diode (32) und dem zweiten Kontaktpunkt (46) hinter dem elektronischen Bauteil (28),c) Ermittlung des über das elektronische Bauteil (28) fließenden Betriebsstroms (11) aus dem erfassten ersten Spannungsabfall (U1), dem erfassten zweiten Spannungsabfall (U2) sowie dem bekannten Messstrom (Is),d) Ermittlung zumindest eines Sensorparameters aus dem ermittelten Betriebsstrom,e) Vergleich des zumindest einen Sensorparameters mit zumindest einem Grenzwert;f) Ausgabe eines Fehlersignals, wenn der Sensorparameter zumindest einen Grenzwert überschreitet und/oder unterschreitet.The invention relates to a method for testing a battery sensor (10), the battery sensor (10) having at least one detection device (50, 30, 62) for a battery parameter, an evaluation circuit (92) for the at least one recorded battery parameter and a power supply (20) for the battery sensor (10), a supply line for the operating current (11) of the power supply (20) having an electronic component (28) for which a dependency ratio between voltage and current and temperature is stored in a controller of the battery sensor, with the following Steps: a) in a first state in which only the operating current (11) flows through the electronic component (28), determination of a first voltage drop (U1) between a first contact point (32) in front of the diode (28) and a second contact point ( 46) behind the electronic component (28), b) then in a second state in which a defined additional measuring current (Is) over he flows the electronic component (28), determination of a second voltage drop (U2) between the first contact point (32) in front of the diode (32) and the second contact point (46) behind the electronic component (28), c) determination of the electronic component (28) flowing operating current (11) from the detected first voltage drop (U1), the detected second voltage drop (U2) and the known measurement current (Is), d) determining at least one sensor parameter from the determined operating current, e) comparing the at least a sensor parameter with at least one limit value; f) output of an error signal if the sensor parameter exceeds and / or falls below at least one limit value.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung eines Batteriesensor, wobei der Batteriesensor zumindest eine Erfassungseinrichtung für einen Batterieparameter, eine Auswerteschaltung für den zumindest einen erfassten Batterieparameter sowie eine Stromversorgung für den Batteriesensor aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen solchen Batteriesensor.The invention relates to a method for testing a battery sensor, the battery sensor having at least one detection device for a battery parameter, an evaluation circuit for the at least one detected battery parameter and a power supply for the battery sensor. The invention also relates to such a battery sensor.
Batteriesensoren werden in Fahrzeugen zur Erfassung von Batterieparametern verwendet, um den Zustand der Fahrzeugbatterie, insbesondere den Ladezustand der Fahrzeugbatterie, zu beurteilen. Der Batteriesensor weist hierzu Erfassungseinrichtungen, beispielsweise für die Batteriespannung, den Batteriestrom oder die Batterietemperatur auf. Der Batteriesensor muss die Batterieparameter mit einer sehr hohen Zuverlässigkeit ermitteln können. Hierzu ist es erforderlich, dass der Batteriesensor Diagnosefunktionen aufweist, um die eigene Funktion, insbesondere in regelmäßigen Abständen, prüfen zu können.Battery sensors are used in vehicles to record battery parameters in order to assess the state of the vehicle battery, in particular the state of charge of the vehicle battery. For this purpose, the battery sensor has detection devices, for example for the battery voltage, the battery current or the battery temperature. The battery sensor must be able to determine the battery parameters with a very high level of reliability. For this it is necessary that the battery sensor has diagnostic functions in order to be able to check its own function, in particular at regular intervals.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Prüfung eines Batteriesensors sowie einen Batteriesensor bereitzustellen, die eine zuverlässige Prüfung des Batteriesensors ermöglichen.The object of the invention is to provide a method for testing a battery sensor and a battery sensor which enable the battery sensor to be tested reliably.
Zur Lösung der Aufgabe ist ein Verfahren zur Prüfung eines Batteriesensor vorgesehen, wobei der Batteriesensor zumindest eine Erfassungseinrichtung für einen Batterieparameter, eine Auswerteschaltung für den zumindest einen erfassten Batterieparameter sowie eine Stromversorgung für den Batteriesensor aufweist, wobei eine Zuleitung für den Betriebsstrom der Stromversorgung ein elektronisches Bauteil aufweist, für das in einer Steuerung des Batteriesensors ein Abhängigkeitsverhältnis zwischen Spannung, Strom und Temperatur gespeichert ist, insbesondere in Form eines Kennlinienfelds. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- a) In einem ersten Zustand in dem ausschließlich der Betriebsstrom über das elektronische Bauteil fließt, Ermittlung eines ersten Spannungsabfalls zwischen einem ersten Kontaktpunkt vor dem elektronischen Bauteil und einem zweiten Kontaktpunkt hinter dem elektronischen Bauteil,
- b) anschließend in einem zweiten Zustand, in dem ein definierter zusätzlicher Messstrom über das elektronische Bauteil fließt, Ermittlung eines zweiten Spannungsabfalls zwischen dem ersten Kontaktpunkt vor dem elektronischen Bauteil und dem zweiten Kontaktpunkt hinter dem elektronischen Bauteil,
- c) Ermittlung des über das elektronische Bauteil fließenden Betriebsstroms aus dem erfassten ersten Spannungsabfall, dem erfassten zweiten Spannungsabfall sowie dem bekannten Messstrom,
- d) Ermittlung zumindest eines Sensorparameters aus dem ermittelten Betriebsstrom,
- e) Vergleich des zumindest einen Sensorparameters mit zumindest einem Grenzwert;
- f) Ausgabe eines Fehlersignals, wenn der Sensorparameter zumindest einen Grenzwert überschreitet und/oder unterschreitet.
- a) In a first state in which only the operating current flows through the electronic component, determination of a first voltage drop between a first contact point in front of the electronic component and a second contact point behind the electronic component,
- b) then in a second state in which a defined additional measuring current flows through the electronic component, determination of a second voltage drop between the first contact point in front of the electronic component and the second contact point behind the electronic component,
- c) Determination of the operating current flowing through the electronic component from the recorded first voltage drop, the recorded second voltage drop and the known measurement current,
- d) determination of at least one sensor parameter from the determined operating current,
- e) comparison of the at least one sensor parameter with at least one limit value;
- f) Output of an error signal if the sensor parameter exceeds and / or falls below at least one limit value.
Das elektronische Bauteil ist beispielsweise eine Diode und das Abhängigkeitsverhältnis zwischen Spannung, Strom und Temperatur ist durch ein Diodenkennfeld dargestellt.The electronic component is, for example, a diode and the relationship between voltage, current and temperature is represented by a diode map.
Die Vorteile des vorstehend beschriebenen Verfahren werden nachfolgend beispielhaft für eine Diode als elektronisches Bauteil beschrieben, wobei anstelle der Diode auch durch jedes andere elektronische Bauteil verwendet werden kann, für das ein Abhängigkeitsverhältnis zwischen Spannung, Strom und Temperatur bekannt ist, insbesondere in Form eines Kennlinienfeldes.The advantages of the method described above are described below by way of example for a diode as an electronic component, it being possible to use any other electronic component for which a relationship between voltage, current and temperature is known, in particular in the form of a family of characteristics, instead of the diode.
Üblicherweise ist der Stromversorgung des Batteriesensors als Verpolschutz eine Diode vorgeschaltet, die negative Versorgungsspannungen vom Batteriesensor, insbesondere von den elektrischen Schaltungen des Batteriesensors, fernhalten soll. Durch diese Diode fließt der gesamte Betriebsstrom, der durch den Batteriesensor verbraucht wird.Usually, the power supply of the battery sensor is preceded by a diode as reverse polarity protection, which is intended to keep negative supply voltages away from the battery sensor, in particular from the electrical circuits of the battery sensor. The entire operating current that is consumed by the battery sensor flows through this diode.
Für eine solche Diode liegt üblicherweise ein sogenanntes Diodenkennfeld vor. Bei einer Diode ändert sich die über die Diode abfallende Spannung mit der Temperatur, wobei das Verhältnis der Temperaturänderung zur Änderung des Spannungsabfalls direkt proportional ist. In einem Diodenkennfeld ist für verschiedene Temperaturen das Verhältnis zwischen dem Strom und dem Spannungsabfall dargestellt. Das heißt, eine Kennlinie des Kennlinienfelds definiert für eine bestimmte Temperatur das Verhältnis zwischen dem über die Diode fließenden Strom und der an der Diode abfallenden Spannung. Der Strom wird üblicherweise auf einer logarithmischen Skala über der Spannung aufgetragen, wodurch die Kennlinien in einem relevanten Betriebsbereich näherungsweise linear und parallel zueinander sind.A so-called diode map is usually available for such a diode. In the case of a diode, the voltage drop across the diode changes with temperature, the ratio of the temperature change to the change in the voltage drop being directly proportional. A diode map shows the relationship between the current and the voltage drop for different temperatures. That is, a characteristic curve of the characteristic curve field defines the ratio between the current flowing across the diode and the voltage drop across the diode for a specific temperature. The current is usually plotted against the voltage on a logarithmic scale, which means that the characteristics are approximately linear and parallel to one another in a relevant operating range.
Um den Betriebsstrom des Batteriesensors zu bestimmen, kann also der über die Diode fließende Strom bestimmt werden.In order to determine the operating current of the battery sensor, the current flowing through the diode can be determined.
Hierzu wird zunächst im ersten Zustand, in dem nur der - unbekannte - Betriebsstrom 11 über die Diode fließt, der Spannungsabfall U1 über der Diode gemessen, indem eine Spannung vor und hinter der Diode gemessen wird. Anschließend wird im zweiten Zustand zusätzlich ein Messstrom Is über die Diode geleitet, so dass ein Gesamtstrom 12 = 11 + Is über die Diode fließt, und der Spannungsabfall U2 gemessen. Aus den beiden Messungen erhält man zwei Wertepaare (
Mit dem berechneten Betriebsstrom können verschiedene Parameter des Batteriesensors geprüft werden.With the calculated operating current, various parameters of the battery sensor can be checked.
Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren lässt sich der Betriebsstrom des Batteriesensors auf einfache Weise bestimmen, ohne beispielsweise den genauen elektrischen Widerstand des elektronischen Bauteils kennen zu müssen. Es ist lediglich die Erfassung eines Spannungsabfalls über dem elektronischen Bauteil sowie das Anlegen eines bekannten zusätzlichen Messstroms erforderlich.With the method described above, the operating current of the battery sensor can be determined in a simple manner without, for example, having to know the exact electrical resistance of the electronic component. All that is required is the detection of a voltage drop across the electronic component and the application of a known additional measuring current.
Der zumindest eine Sensorparameter kann beispielsweise der Eigenstromverbrauch des Batteriesensors sein und ein erster Grenzwert ist ein maximaler Stromverbrauch der Stromversorgung. Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren lässt sich also prüfen, ob der Batteriesensor einen zu hohen Eigenstromverbrauch hat. Ist dies der Fall, wird von einer Fehlfunktion oder einem Defekt des Batteriesensors ausgegangen und ein Fehlersignal ausgegeben.The at least one sensor parameter can be, for example, the internal power consumption of the battery sensor and a first limit value is a maximum power consumption of the power supply. The method described above can therefore be used to check whether the battery sensor consumes too much electricity. If this is the case, a malfunction or a defect in the battery sensor is assumed and an error signal is output.
Da in dem gespeicherten Abhängigkeitsverhältnis zwischen Spannung, Strom und Temperatur, insbesondere in dem gespeicherten Diodenkennfeld, für verschiedene Temperaturen jeweils eine Kennlinie, insbesondere eine Diodenkennlinie, vorhanden ist, ist es auch möglich, aus den gemessenen Werten sowie dem ermittelten Betriebsstrom die Temperatur des elektronischen Bauteils, insbesondere der Diode, zu bestimmen, indem die entsprechende Kennlinie, insbesondere die Diodenkennlinie, bestimmt wird, auf der die beiden Wertepaare liegen. Da sich das elektronische Bauteil auf der Leiterplatte des Batteriesensors befindet, entspricht diese Temperatur im Wesentlichen der Batteriesensortemperatur. Der zumindest eine Sensorparameter kann also eine erste Batteriesensortemperatur sein, die aus den ermittelten Spannungen, dem ermittelten Strom sowie dem Abhängigkeitsverhältnis zwischen Spannung, Strom und Temperatur des elektronischen Bauteils ermittelt wird. Diese Temperatur kann mit einem Grenzwert verglichen werden.Since there is a characteristic curve, especially a diode characteristic curve, for different temperatures in the stored relationship between voltage, current and temperature, in particular in the stored diode characteristic map, it is also possible to determine the temperature of the electronic component from the measured values and the operating current determined , in particular the diode, by determining the corresponding characteristic, in particular the diode characteristic, on which the two pairs of values lie. Since the electronic component is located on the circuit board of the battery sensor, this temperature essentially corresponds to the temperature of the battery sensor. The at least one sensor parameter can therefore be a first battery sensor temperature, which is determined from the determined voltages, the determined current and the relationship between voltage, current and temperature of the electronic component. This temperature can be compared with a limit value.
Alternativ oder ergänzend kann der Batteriesensor einen internen Temperatursensor aufweisen, mit dem eine zweite Batteriesensortemperatur ermittelt wird, die mit der Batteriesensortemperatur verglichen wird. Der zumindest eine Grenzwert ist in dieser Ausführungsform als eine maximale Abweichung der Batteriesensortemperatur und der zweiten Temperatur definiert.As an alternative or in addition, the battery sensor can have an internal temperature sensor with which a second battery sensor temperature is determined, which is compared with the battery sensor temperature. In this embodiment, the at least one limit value is defined as a maximum deviation of the battery sensor temperature and the second temperature.
Ein Sensorparameter kann der Zuleitungswiderstand der Stromversorgung sein. In einem Zustand, in dem die Batteriespannung im Wesentlichen konstant ist, kann die Spannung vor dem elektronischen Bauteil in beiden Zuständen erfasst werden. Der Unterschied der gemessenen Spannungen ist proportional zum zugeschalteten Messstrom Is und dem Zuleitungswiderstand. Da der Messstrom Is bekannt ist, kann der Zuleitungswiderstand berechnet werden und mit einem vorgegebenen Maximalwert verglichen werden. Ist der gemessene Zuleitungswiderstand zu groß, wird ebenfalls ein Fehlersignal erzeugt.A sensor parameter can be the lead resistance of the power supply. In a state in which the battery voltage is essentially constant, the voltage in front of the electronic component can be detected in both states. The difference in the measured voltages is proportional to the connected measuring current Is and the lead resistance. Since the measurement current Is is known, the lead resistance can be calculated and compared with a specified maximum value. If the measured lead resistance is too high, an error signal is also generated.
Zur Erfassung des Spannungsabfalls über dem elektronischen Bauteil ist eine Spannungserfassung vor und nach dem elektronischen Bauteil erforderlich. Dies kann auf verschiedene Weise erfolgen. Beispielsweise kann der Batteriesensor eine Spannungserfassungseinrichtung aufweisen, die zur Erfassung des ersten Spannungsabfalls und des zweiten Spannungsabfalls jeweils wechselweise mit dem ersten Kontaktpunkt und dem zweiten Kontaktpunkt verbunden wird. Dadurch können beispielsweise systembedingte Fehler bei der Messung, beispielsweise ein Offsetfehler der Spannungserfassungseinrichtungen kompensiert werden, da diese in beiden Messungen in gleichem Maße auftreten und somit bei der Differenzbildung der Spannungsabfälle herausgerechnet werden.To detect the voltage drop across the electronic component, voltage detection before and after the electronic component is required. This can be done in a number of ways. For example, the battery sensor can have a voltage detection device which is connected alternately to the first contact point and the second contact point in order to detect the first voltage drop and the second voltage drop. In this way, for example, system-related errors in the measurement, for example an offset error in the voltage detection devices, can be compensated, since these occur to the same extent in both measurements and are thus eliminated when the voltage drops are differentiated.
Alternativ kann der Batteriesensor eine erste Spannungserfassungseinrichtung und eine zweite Spannungserfassungseinrichtung aufweisen, wobei die erste Spannungserfassungseinrichtung mit dem ersten Kontaktpunkt und die zweite Spannungserfassungseinrichtung mit dem zweiten Kontaktpunkt verbunden ist, wobei die Spannungen am ersten Kontaktpunkt und am zweiten Kontaktpunkt gleichzeitig erfasst werden. Die Verwendung von zwei Spannungserfassungseinrichtungen hat den Vorteil, dass die Spannungen zeitgleich an beiden Kontaktpunkten gemessen werden können, sodass die Messung der Spannungsabfälle im Wesentlichen unabhängig von Spannungsschwankungen während der Messung ist.Alternatively, the battery sensor can have a first voltage detection device and a second voltage detection device, the first voltage detection device being connected to the first contact point and the second voltage detection device being connected to the second contact point, the voltages at the first contact point and the second contact point being detected simultaneously. The use of two voltage detection devices has the advantage that the voltages can be measured simultaneously at both contact points, so that the measurement of the voltage drops is essentially independent of voltage fluctuations during the measurement.
Die erste Spannungserfassungseinrichtung kann beispielsweise die Batteriespannung erfassen. Da die erste Spannungserfassungseinrichtungen vor dem elektronischen Bauteil angeordnet ist und somit mit einem der Batteriepole verbunden ist, kann diese auch die Batteriespannung erfassen. Insbesondere ist vor der ersten Spannungserfassungseinrichtungen und/oder der zweiten Spannungserfassungseinrichtung jeweils ein Spannungsteiler vorgesehen, um die zu messende Spannung an der ersten Spannungserfassungseinrichtungen und/oder der zweiten Spannungserfassungseinrichtung zu reduzieren. Des Weiteren kann vor der ersten Spannungserfassungseinrichtungen und/oder der zweiten Spannungserfassungseinrichtung jeweils ein Filter, insbesondere eine Tiefpassfilter, vorgesehen sein.The first voltage detection device can detect the battery voltage, for example. Since the first voltage detection device is arranged in front of the electronic component and is thus connected to one of the battery poles, it can also detect the battery voltage. In particular, a voltage divider is provided in front of the first voltage detection device and / or the second voltage detection device in order to reduce the voltage to be measured at the first voltage detection device and / or the second voltage detection device. Furthermore, a filter, in particular a low-pass filter, can be provided in front of the first voltage detection device and / or the second voltage detection device.
Die zweite Spannungsmesseinrichtung kann wechselweise mit dem zweiten Kontaktpunkt und einem Temperatursensor verbunden werden. Üblicherweise weist der Batteriesensor einen Temperatursensor auf, dessen Werte mit einer Erfassungseinrichtung erfasst werden. Da sich die Batteriesensortemperatur aber nur langsam ändert, kann die Erfassungseinrichtung des Temperatursensors auch vorübergehend zur Erfassung anderer Werte, insbesondere der Spannungen am zweiten Kontaktpunkt, verwendet werden. Hierzu ist vorzugsweise ein Umschalter vorgesehen, der die Erfassungseinrichtungen wechselweise mit dem zweiten Kontaktpunkt und dem Temperatursensor verbinden kann.The second voltage measuring device can alternately be connected to the second contact point and a temperature sensor. The battery sensor usually has a temperature sensor, the values of which are recorded with a recording device. However, since the battery sensor temperature changes only slowly, the detection device of the temperature sensor can also be used temporarily to detect other values, in particular the voltages at the second contact point. For this purpose, a changeover switch is preferably provided which can alternately connect the detection devices to the second contact point and the temperature sensor.
Optional lässt sich aus den im zweiten Zustand ermittelten Spannungen am ersten Kontaktpunkt und am zweiten Kontaktpunkt ein relativer Fehler der ersten Spannungserfassungseinrichtung und der zweiten Spannungserfassungseinrichtung ermitteln.Optionally, a relative error of the first voltage detection device and the second voltage detection device can be determined from the voltages determined in the second state at the first contact point and the second contact point.
Der zweite Zustand wird beispielsweise herstellt, indem eine elektrische Verbindung zwischen der Energieversorgung und dem Minuspol der Batterie hergestellt wird, wobei zumindest ein Widerstand mit bekanntem elektrischen Widerstand in Reihe zwischen der Energieversorgung und der Batterie angeordnet ist. Dadurch lässt sich auf einfache Weise ein zusätzlicher Messstrom mit bekannter Größe über die Diode leiten. Vorzugsweise ist ein Schalter vorgesehen, um die elektrische Verbindung herzustellen.The second state is established, for example, by establishing an electrical connection between the energy supply and the negative pole of the battery, at least one resistor with a known electrical resistance being arranged in series between the energy supply and the battery. In this way, an additional measuring current of known magnitude can be passed across the diode in a simple manner. A switch is preferably provided to establish the electrical connection.
Optional weist der Batteriesensor eine Stromerfassungseinrichtung auf, mit einem Messwiderstand sowie einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Spannungsabfalls über dem Messwiderstand, die mit einem ersten Kontakt vor dem Messwiderstand und einem zweiten Kontakt hinter dem Messwiderstand kontaktiert ist, wobei die elektrische Verbindung mit dem ersten und dem zweiten Kontakt verbunden ist, und wobei eine Fehlermeldung ausgegeben wird, wenn der Spannungsabfall im zweiten Zustand einen Grenzwert überschreitet. Die Erfassungseinrichtung für den Spannungsabfall über dem Messwiderstand erfasst die Differenz der Spannungen zwischen den beiden Kontakten des Messwiderstandes. Wird der Messstrom ebenfalls an die Kontakte angelegt, führt dies an beiden Kontakten zu einer Spannungsänderung, die insgesamt nur zu einer sehr geringen Änderung des gemessenen Spannungsabfalls über dem Messwiderstand führt. Wird dagegen die Verbindung einer der Kontakte zur Erfassungseinrichtungen für den Spannungsabfall unterbrochen, führt der zusätzlich anliegende Messstrom nur am jeweils anderen Kontakt zu einer Veränderung der gemessenen Spannung, sodass sich durch das Anlegen des Messstroms der erfasste Spannungsabfall ändert. Über eine Veränderung des Spannungsabfalls über dem Messwiderstand im zweiten Zustand bzw. beim Wechsel vom ersten Zustand in den zweiten Zustand kann also auf einen Fehler in der Stromerfassungseinrichtung geschlossen und ein Fehlersignal ausgegeben werden.Optionally, the battery sensor has a current detection device with a measuring resistor and a detection device for detecting a voltage drop across the measuring resistor, which is contacted with a first contact in front of the measuring resistor and a second contact behind the measuring resistor, the electrical connection with the first and the second Contact is connected, and an error message is output if the voltage drop in the second state exceeds a limit value. The detection device for the voltage drop across the measuring resistor detects the difference in voltages between the two contacts of the measuring resistor. If the measuring current is also applied to the contacts, this leads to a voltage change at both contacts, which altogether only leads to a very small change in the measured voltage drop across the measuring resistor. If, on the other hand, the connection of one of the contacts to the detection devices for the voltage drop is interrupted, the additional measuring current only leads to a change in the measured voltage at the respective other contact, so that the detected voltage drop changes when the measuring current is applied. A change in the voltage drop across the measuring resistor in the second state or when changing from the first state to the second state can therefore indicate an error in the current detection device and an error signal can be output.
Zur Lösung der Aufgabe ist des Weiteren ein Batteriesensor zur Erfassung zumindest eines Batterieparameters vorgesehen, der zumindest eine Erfassungseinrichtung für einen Batterieparameter, eine Auswerteschaltung für den zumindest einen erfassten Batterieparameter sowie eine Stromversorgung für den Batteriesensor aufweist, wobei eine Zuleitung für den Betriebsstrom der Stromversorgung ein elektronisches Bauteil, für das ein Abhängigkeitsverhältnis zwischen Spannung, Strom und Temperatur bekannt ist, insbesondere eine Diode als Verpolschutz, aufweist, wobei der Batteriesensor eine Einrichtung zum Herstellen eines zweiten Zustandes, in dem ein zusätzlicher Messstrom über das elektronische Bauteil fließt, aufweist, sowie zumindest eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Spannungsabfalls zwischen einem ersten Kontaktpunkt vor dem elektronischen Bauteil und einem zweiten Kontaktpunkt hinter dem elektronischen Bauteil. Des Weiteren ist eine Steuerung zur Durchführung zumindest eines der vorstehend beschriebenen Verfahren vorgesehen. In der Steuerung ist vorzugsweise das Abhängigkeitsverhältnis zwischen Spannung, Strom und Temperatur des elektronischen Bauteils, insbesondere ein Diodenkennfeld für die Diode, das mehrere Diodenkennlinien für verschiedene Temperaturen aufweist, gespeichert.To achieve the object, a battery sensor for detecting at least one battery parameter is also provided, which has at least one detection device for a battery parameter, an evaluation circuit for the at least one detected battery parameter and a power supply for the battery sensor, with a supply line for the operating current of the power supply being an electronic one Component for which a relationship between voltage, current and temperature is known, in particular a diode as polarity reversal protection, the battery sensor having a device for producing a second state in which an additional measuring current flows through the electronic component, as well as at least one Detection device for detecting a voltage drop between a first contact point in front of the electronic component and a second contact point behind the electronic component. Furthermore, a control is provided for carrying out at least one of the methods described above. The dependency ratio between voltage, current and temperature of the electronic component, in particular a diode characteristic map for the diode, which has several diode characteristic curves for different temperatures, is preferably stored in the control.
Der Batteriesensor kann einen internen Temperatursensor aufweisen, mit dem eine zweite Batteriesensortemperatur ermittelt wird, wobei die Steuerung die zweite Batteriesensortemperatur mit der ersten Batteriesensortemperatur vergleichen und ein Fehlersignal ausgeben kann, wenn ein Grenzwert überschritten wird, der eine maximale Abweichung der Batteriesensortemperatur und der zweiten Temperatur definiert.The battery sensor can have an internal temperature sensor with which a second battery sensor temperature is determined, wherein the controller compares the second battery sensor temperature with the first battery sensor temperature and a Can output error signal when a limit value is exceeded, which defines a maximum deviation of the battery sensor temperature and the second temperature.
Der Batteriesensor weist beispielsweise eine Spannungserfassungseinrichtung auf, die zur Erfassung des ersten Spannungsabfalls und des zweiten Spannungsabfalls wechselweise mit dem ersten Kontaktpunkt und dem zweiten Kontaktpunkt verbunden werden kann. Insbesondere ist ein Schalter vorgesehen, um die Spannungserfassungseinrichtungen wechselweise mit dem ersten Kontaktpunkt und dem zweiten Kontaktpunkt zu verbindenThe battery sensor has, for example, a voltage detection device which can be alternately connected to the first contact point and the second contact point in order to detect the first voltage drop and the second voltage drop. In particular, a switch is provided in order to alternately connect the voltage detection devices to the first contact point and the second contact point
Alternativ kann der Batteriesensor eine erste Spannungserfassungseinrichtung und eine zweite Spannungserfassungseinrichtung aufweisen, wobei die erste Spannungserfassungseinrichtung mit dem ersten Kontakt verbunden ist und die zweite Spannungserfassungseinrichtung mit dem zweiten Kontakt verbunden ist.Alternatively, the battery sensor can have a first voltage detection device and a second voltage detection device, wherein the first voltage detection device is connected to the first contact and the second voltage detection device is connected to the second contact.
Die erste Spannungserfassungseinrichtung kann auch die Batteriespannung erfassen.The first voltage detection device can also detect the battery voltage.
Die zweite Spannungsmesseinrichtung kann wechselweise mit dem zweiten Kontakt und einem Temperatursensor verbunden werden, insbesondere mit einem Umschalter.The second voltage measuring device can alternately be connected to the second contact and a temperature sensor, in particular to a changeover switch.
Um den Messstrom über das elektronische Bauteil zu leiten, kann zwischen der Energieversorgung und dem Minuspol der Fahrzeugbatterie eine elektrische Verbindung hergestellt werden, wobei zumindest ein Widerstand mit bekanntem elektrischen Widerstand in Reihe zwischen der Energieversorgung und der Batterie angeordnet ist. Vorzugsweise ist ein Schalter vorgesehen, um die elektrische Verbindung zu schließen oder zu öffnen.In order to conduct the measurement current via the electronic component, an electrical connection can be established between the energy supply and the negative pole of the vehicle battery, at least one resistor with a known electrical resistance being arranged in series between the energy supply and the battery. A switch is preferably provided in order to close or open the electrical connection.
Der Batteriesensor weist beispielsweise eine Stromerfassungseinrichtung auf, mit einem Messwiderstand sowie einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Spannungsabfalls über dem Messwiderstand, die mit einem ersten Kontakt vor dem Messwiderstand und einem zweiten Kontakt hinter dem Messwiderstand kontaktiert ist.The battery sensor has, for example, a current detection device with a measuring resistor and a detection device for detecting a voltage drop across the measuring resistor, which is contacted with a first contact in front of the measuring resistor and a second contact behind the measuring resistor.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesem zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesensors; -
2 eine beispielhafte Darstellung eines Diodenkennfeldes für eine Diode; -
3 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Prüfung des Batteriesensors
-
1 a schematic representation of a battery sensor according to the invention; -
2 an exemplary representation of a diode map for a diode; -
3rd an illustration of the method according to the invention for testing the battery sensor
In
Der Batteriesensor
Die vom Batteriesensor
Die Batteriespannung wird mit einer ersten Spannungserfassungseinrichtung
Des Weiteren ist eine zweite Spannungserfassungseinrichtung
Zusätzlich kann sowohl zwischen dem Kontaktpunkt
Die Stromerfassungseinrichtung
Der elektrische Widerstand des Messwiderstandes
Des Weiteren weist der Batteriesensor eine elektrische Verbindung
Die elektrische Verbindung
Analog dazu ist ein zweiter Zweig vorgesehen, der einen aus den Widerständen
Des Weiteren weist der Batteriesensor
Im Mikrocontroller
Der Strom wird üblicherweise auf einer logarithmischen Skala über der Spannung aufgetragen, wodurch die Kennlinien in einem relevanten Betriebsbereich näherungsweise linear und parallel zueinander sind (siehe
Ist der Schalter
Der vorstehend beschriebene Aufbau des Batteriesensors
Ein erster Sensorparameter kann beispielsweise der Betriebsstrom
Hierzu wird in einem ersten Zustand, in dem der Schalter
Anschließend wird ein zweiter Zustand hergestellt, indem ein zusätzlicher Messstrom Is über das elektronische Bauteil
Aus den beiden Messungen erhält man zwei Wertepaare (
In der Steuerung sind für den Betriebsstrom
Ein weiterer Sensorparameter kann eine erste Batteriesensortemperatur des Batteriesensors
Ist der Betriebsstrom
Die ermittelte Batteriesensortemperatur kann ebenfalls mit einem Grenzwert verglichen werden, wobei dieser Grenzwert entweder eine definierte Temperatur oder die Abweichung von einer zweiten ermittelten Batteriesensortemperatur sein kann. Beispielsweise wird mit dem Temperatursensor
Wird ein Grenzwert überschritten, wird ein Fehlersignal ausgegeben.If a limit value is exceeded, an error signal is output.
Ein dritter Sensorparameter kann der Zuleitungswiderstand
In der hier gezeigten Ausführungsform des Batteriesensors
Wird die Verbindung einer der Kontakte
Mit dem vorstehend beschriebenen Batteriesensor
Der Aufbau des Batteriesensors
Der Messstrom Is wird in der hier gezeigten Ausführungsform durch das Schließen des Schalters
Beispielsweise kann auf zumindest einzelne der Widerstände
Alternativ zu den zwei Spannungserfassungseinrichtungen
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