DE102020215410A1

DE102020215410A1 - current measurement

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Publication number: DE102020215410A1
Application number: DE102020215410.4A
Authority: DE
Inventors: Stefan Tibus; Werner Schiemann; Robert Peter Uhlig; Joachim Nagel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-12-07
Filing date: 2020-12-07
Publication date: 2022-06-09

Abstract

Um eine Stromstärke zu messen, wird eine Eingangsgröße eines in einem Einflussbereich einer Leitung angeordneten Magnetfeldsensors bestimmt. Anschließend wird eine Ausgangsgröße einer Kompensationsleitung anhand der Eingangsgröße geregelt, wobei die Kompensationsleitung derart angeordnet ist, dass ein Stromfluss in der Kompensationsleitung am Magnetfeldsensor ein Kompensationsmagnetfeld zur Folge hat. Anschließend wird festgestellt, ob ein Magnetfeld der Leitung vollständig kompensiert werden kann und dann der erste Betriebsmodus gewählt, oder ob ein Magnetfeld der Leitung nicht kompensiert werden kann und dann der zweite Betriebsmodus gewählt.
Die Stromstärke kann dann im ersten Betriebsmodus anhand der Ausgangsgröße, mit der das Kompensationsmagnetfeld erzeugt wird, bestimmt werden und im zweiten Betriebsmodus mittels der Eingangsgröße sowie der Ausgangsgröße.

In order to measure a current strength, an input variable of a magnetic field sensor arranged in an area of influence of a line is determined. An output variable of a compensation line is then regulated using the input variable, with the compensation line being arranged in such a way that a current flow in the compensation line results in a compensation magnetic field at the magnetic field sensor. It is then determined whether a magnetic field of the line can be completely compensated and then the first operating mode is selected, or whether a magnetic field of the line cannot be compensated and then the second operating mode is selected.
The current intensity can then be determined in the first operating mode using the output variable with which the compensation magnetic field is generated, and in the second operating mode using the input variable and the output variable.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen einer Stromstärke. Ferner betrifft die Erfindung eine elektronische Schaltung, mit der das Messverfahren durchgeführt werden kann, ein Sensormodul und ein Batteriemanagementsystem.The invention relates to a method for measuring a current intensity. Furthermore, the invention relates to an electronic circuit with which the measuring method can be carried out, a sensor module and a battery management system.

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind kontaktfreie Batteriestromsensoren bekannt, bei denen eine Strommessung durch die Messung eines primären Magnetfelds, das einen stromführenden Leiter umgibt, realisiert werden kann. Diese Messung kann im Kompensationsmessverfahren durchgeführt werden, wobei dann im Bereich von Sensorelementen ein dem Magnetfeld des stromführenden Leiters entgegengerichtetes Kompensationsmagnetfeld erzeugt wird. Dies kann durch die Speisung einer zusätzlichen Stromleitung mit einem Kompensationsstrom erfolgen. Dabei kann es vorgesehen sein, dass der Kompensationsstrom geringer ist als der zu messende Strom des stromführenden Leiters, da die Stromleitung zur Erzeugung des Kompensationsmagnetfelds näher an den Sensorelementen angeordnet sein kann als der stromführende Leiter selbst. Soll mit einem solchen Sensor ein großer Messbereich abgedeckt werden, muss gegebenenfalls trotzdem ein relativ hoher Kompensationsstrom zur Verfügung gestellt werden, der einerseits einen Stromverbrauch des Batteriestromsensors signifikant erhöht und zum anderen zu einer starken Eigenerwärmung des Batteriestromsensors führt. Die Eigenerwärmung kann eine Verschlechterung der Messgenauigkeit zur Folge haben.Contactless battery current sensors are known from the prior art, in which a current measurement can be implemented by measuring a primary magnetic field that surrounds a current-carrying conductor. This measurement can be carried out using the compensation measurement method, in which case a compensation magnetic field that opposes the magnetic field of the current-carrying conductor is then generated in the area of the sensor elements. This can be done by feeding an additional power line with a compensation current. It can be provided that the compensation current is lower than the current to be measured in the current-carrying conductor, since the power line for generating the compensation magnetic field can be arranged closer to the sensor elements than the current-carrying conductor itself. If a large measuring range is to be covered with such a sensor If necessary, a relatively high compensation current must nevertheless be made available, which on the one hand significantly increases the power consumption of the battery current sensor and on the other hand leads to strong self-heating of the battery current sensor. The self-heating can lead to a deterioration in the measurement accuracy.

Aufgrund der Nachteile des Kompensationsmessverfahrens bei hohen Stromstärken kann dieses insbesondere im Bereich der Messung von Batterieströmen nicht sinnvoll eingesetzt werden, da für ein gut arbeitendes Batteriestrommanagementsystem sowohl kleine Stromstärken gemessen werden müssen, wenn sogenannte Leckströme auftreten, und aber auch große Stromstärken bei Belastung der Batterie gemessen werden müssen.Due to the disadvantages of the compensation measurement method at high currents, this cannot be used sensibly, especially in the area of measuring battery currents, since for a battery current management system to work well, both small currents must be measured when so-called leakage currents occur, and large currents must also be measured when the battery is loaded Need to become.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stromverbrauch eines Sensormoduls, welches zur Messung einer Stromstärke geeignet ist, zu reduzieren. Gleichzeitig ist es eine Aufgabe der Erfindung, bei diesem reduzierten Stromverbrauch einen großen Messbereich abzudecken. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Messen einer Stromstärke, eine elektronische Schaltung zur Durchführung des Verfahrens, ein Sensormodul und ein Batteriemanagementsystem zur Verfügung zu stellen.An object of the invention is to reduce the power consumption of a sensor module that is suitable for measuring a current intensity. At the same time, it is an object of the invention to cover a large measuring range with this reduced power consumption. A further object of the invention is to provide a method for measuring a current intensity, an electronic circuit for carrying out the method, a sensor module and a battery management system.

Diese Aufgaben werden mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.These objects are solved with the subject matter of the independent patent claims. Advantageous developments are specified in the dependent patent claims.

Ein Verfahren zum Messen einer Stromstärke ist derart ausgestaltet, dass die Messung entweder in einem ersten Betriebsmodus oder in einem zweiten Betriebsmodus durchgeführt wird. Der erste Betriebsmodus und der zweite Betriebsmodus können sich dabei insbesondere dahingehend unterscheiden, dass im ersten Betriebsmodus kleinere Stromstärken als im zweiten Betriebsmodus gemessen werden. Zur Durchführung des Verfahrens wird zunächst eine Eingangsgröße eines in einem Einflussbereich einer Leitung angeordneten Magnetfeldsensors gemessen. Dabei soll eine Stromstärke der Leitung gemessen werden. Durch den in der Leitung fließenden Strom wird nach dem Ampereschen Gesetz ein Magnetfeld um den Leiter erzeugt. Dieses Magnetfeld wirkt auf den Magnetfeldsensor, sodass eine Messung des Magnetfelds Rückschlüsse über die zu messende Stromstärke erlaubt. Der Magnetfeldsensor kann dabei beispielsweise einen Hall-Sensor, einen magnetischen Tunnelwiderstandsensor (TMR), einen anisotropen magnetoresistiven Effektsensor (AMR), einen Riesenmagnetowiderstandsensor (GMR) oder einen kolossalen magnetoresistiven Effektsensor (CMR) umfassen.A method for measuring a current intensity is designed in such a way that the measurement is carried out either in a first operating mode or in a second operating mode. The first operating mode and the second operating mode can differ in particular in that lower current intensities are measured in the first operating mode than in the second operating mode. To carry out the method, an input variable of a magnetic field sensor arranged in an area of influence of a line is first measured. A current strength of the line is to be measured. According to Ampere's law, the current flowing in the line creates a magnetic field around the conductor. This magnetic field acts on the magnetic field sensor so that a measurement of the magnetic field allows conclusions to be drawn about the current intensity to be measured. The magnetic field sensor can include, for example, a Hall sensor, a tunneling magnetic resistance (TMR) sensor, an anisotropic magnetoresistive effect (AMR) sensor, a giant magnetoresistive (GMR) sensor, or a colossal magnetoresistive (CMR) effect sensor.

In einem nächsten Verfahrensschritt wird eine Ausgangsgrößer einer Kompensationsleitung anhand der Eingangsgröße geregelt. Die Kompensationsleitung ist derart angeordnet, dass ein Stromfluss in der Kompensationsleitung am Magnetfeldsensor ein Kompensationsmagnetfeld zur Folge hat. Das durch die zu messende Stromstärke erzeugte Magnetfeld am Magnetfeldsensor wird also durch das Kompensationsmagnetfeld zumindest teilweise kompensiert. Dabei kann es vorgesehen sein, dass für die Ausgangsgröße ein vorgegebener Maximalwert nicht überschritten wird. Dadurch kann insbesondere erreicht werden, dass eine Erwärmung bzw. ein Stromverbrauch während der Strommessung begrenzt wird, da in der Kompensationsleitung ein Stromfluss durch den vorgegebenen Maximalwert der Ausgangsgröße ebenfalls begrenzt ist.In a next method step, an output variable of a compensation line is controlled based on the input variable. The compensation line is arranged in such a way that a current flow in the compensation line results in a compensation magnetic field at the magnetic field sensor. The magnetic field generated by the current to be measured at the magnetic field sensor is thus at least partially compensated for by the compensation magnetic field. It can be provided that a predetermined maximum value is not exceeded for the output variable. In this way, it is possible in particular to limit heating or power consumption during the current measurement, since a current flow in the compensation line is also limited by the predetermined maximum value of the output variable.

In einem nächsten Verfahrensschritt wird festgestellt, ob mittels des Kompensationsmagnetfelds das Magnetfeld der Leitung kompensiert werden kann. Für den Fall, das mittels des Kompensationsmagnetfelds das Magnetfeld der Leitung kompensiert werden kann, wird der erste Betriebsmodus gewählt. Für den Fall, dass mittels des Kompensationsmagnetfelds das Magnetfeld der Leitung nicht kompensiert werden kann, wird der zweite Betriebsmodus gewählt. Mit anderen Worten ist im ersten Betriebsmodus die zu messende Stromstärke so klein, dass das durch die zu messende Stromstärke im Magnetfeldsensor erzeugte Magnetfeld durch das in der Kompensationsleitung erzeugte Kompensationsmagnetfeld kompensiert werden kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Ausgangsgröße unterhalb des vorgegebenen Maximalwerts für die Ausgangsgröße zu regeln wäre und deshalb eine vollständige Kompensation möglich ist.In a next method step, it is determined whether the magnetic field of the line can be compensated by means of the compensation magnetic field. The first operating mode is selected for the case in which the magnetic field of the line can be compensated for by means of the compensation magnetic field. In the event that the magnetic field of the line cannot be compensated for by means of the compensation magnetic field, the second operating mode is selected. In other words, the current intensity to be measured is in the first operating mode so small that the magnetic field generated by the current to be measured in the magnetic field sensor can be compensated by the compensation magnetic field generated in the compensation line. This is particularly the case when the output variable is to be regulated below the specified maximum value for the output variable and full compensation is therefore possible.

In einem letzten Verfahrensschritt wird nun die Stromstärke bestimmt, wobei sich die Bestimmung der Stromstärke im ersten Betriebsmodus und im zweiten Betriebsmodus voneinander unterscheiden. Im ersten Betriebsmodus wird die Stromstärke ausschließlich mittels der Ausgangsgröße bestimmt. Dies basiert darauf, dass im ersten Betriebsmodus eine Kompensation des durch die zu messende Stromstärke erzeugten Magnetfelds mittels des Kompensationsmagnetfelds erfolgen kann. Die zur Erzeugung des Kompensationsmagnetfelds notwendige Ausgangsgröße kann also direkt als Maß für den zu messenden Strom verwendet werden. Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass beim Regeln der Ausgangsgröße die Regelung derart erfolgt, dass die Eingangsgröße null wird und jede Änderung der Eingangsgröße anschließend durch eine Anpassung der Ausgangsgröße erneut kompensiert wird. Die Ausgangsgröße ist dann ein gutes Maß für die Stromstärke, insbesondere bei kleinen Strömen.In a last method step, the current intensity is now determined, with the determination of the current intensity in the first operating mode and in the second operating mode differing from one another. In the first operating mode, the current strength is determined solely by means of the output variable. This is based on the fact that in the first operating mode the magnetic field generated by the current intensity to be measured can be compensated by means of the compensation magnetic field. The output variable required to generate the compensation magnetic field can therefore be used directly as a measure for the current to be measured. It can be provided, in particular, that when the output variable is regulated, the regulation takes place in such a way that the input variable becomes zero and each change in the input variable is then compensated again by adjusting the output variable. The output variable is then a good measure of the current strength, especially for small currents.

Im zweiten Betriebsmodus kann das durch die zu messende Stromstärke erzeugte Magnetfeld mittels des Kompensationsmagnetfelds nicht mehr bzw. nicht mehr vollständig kompensiert werden. In diesem Fall kann es vorgesehen sein, dass die Ausgangsgröße auf den vorgegebenen Maximalwert geregelt wird und anschließend die Stromstärke mittels der Eingangsgröße und der Ausgangsgröße bestimmt wird. In diesem Fall erfolgt die Bestimmung der Stromstärke basierend auf der Tatsache, dass mittels der Ausgangsgröße ein Teil des durch die zu messende Stromstärke erzeugten Magnetfelds kompensiert wird und folglich nur der nicht-kompensierte Teil zur Eingangsgröße beiträgt.In the second operating mode, the magnetic field generated by the current intensity to be measured can no longer or no longer be completely compensated by means of the compensation magnetic field. In this case it can be provided that the output variable is regulated to the specified maximum value and then the current intensity is determined using the input variable and the output variable. In this case, the current intensity is determined based on the fact that part of the magnetic field generated by the current intensity to be measured is compensated by means of the output variable and consequently only the non-compensated part contributes to the input variable.

Da sowohl im ersten Betriebsmodus als auch im zweiten Betriebsmodus als einzige Eingangsgröße für die Messung ein Signal des Magnetfeldsensors verwendet wird, erfordert ein Umschalten zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus keine Änderung eines Messbereichs eines Sensors, sodass zwischen beiden Betriebsmodi keine Einschwingzeiten von verschiedenen Messsensoren abgewartet werden müssen, da in beiden Betriebsmodi derselbe Magnetfeldsensor verwendet werden kann.Since a signal from the magnetic field sensor is used as the only input variable for the measurement both in the first operating mode and in the second operating mode, switching between the first operating mode and the second operating mode does not require a change in a measuring range of a sensor, so that there are no settling times from different measuring sensors between the two operating modes must be awaited since the same magnetic field sensor can be used in both operating modes.

In einer Ausführungsform umfasst die Eingangsgröße eine Spannung. Die weiter oben genannten Magnetfeldsensoren können jeweils eingerichtet sein, als Messgröße eine Spannung auszugeben, wobei die Spannung von der Magnetfeldstärke und damit von der zu messenden Stromstärke abhängt. In einer Ausführungsform umfasst die Ausgangsgröße ebenfalls eine Spannung. Sind sowohl die Eingangsgröße als auch die Ausgangsgröße jeweils eine Spannung, so ist eine einfache Schaltung zur Regelung der Ausgangsgröße anhand der Eingangsgröße möglich. In einer alternativen Ausführungsform kann die Ausgangsgröße jedoch auch eine vorgegebene Stromstärke umfassen. In diesem Fall kann das Kompensationsmagnetfeld genauer eingestellt werden.In one embodiment, the input includes a voltage. The magnetic field sensors mentioned above can each be set up to output a voltage as a measured variable, the voltage depending on the magnetic field strength and thus on the current strength to be measured. In one embodiment, the output also includes a voltage. If both the input variable and the output variable are each a voltage, then a simple circuit for controlling the output variable using the input variable is possible. In an alternative embodiment, however, the output variable can also include a specified current intensity. In this case, the compensation magnetic field can be adjusted more precisely.

In einer Ausführungsform ist die zu messende Stromstärke im ersten Betriebsmodus direkt proportional zu einer ersten Gesamtspannung und im zweiten Betriebsmodus direkt proportional zu einer zweiten Gesamtspannung. Die erste Gesamtspannung wird dabei aus der Ausgangsgröße berechnet und die zweite Gesamtspannung aus der Eingangsgröße und der Ausgangsgröße berechnet. Im zweiten Betriebsmodus kann vorgesehen sein, dass die Eingangsgröße und die Ausgangsgröße unterschiedlich gewichtet werden.In one embodiment, the current intensity to be measured is directly proportional to a first total voltage in the first operating mode and directly proportional to a second total voltage in the second operating mode. The first total voltage is calculated from the output variable and the second total voltage is calculated from the input variable and the output variable. In the second operating mode it can be provided that the input variable and the output variable are weighted differently.

In einer Ausführungsform wird die Ausgangsgröße mittels eines Pl-Reglers geregelt. Ein Pl-Regler ist gut geeignet, die Ausgangsgröße anhand der Eingangsgröße im Rahmen eines Kompensationsmessverfahrens zu regeln.In one embodiment, the output variable is controlled using a PI controller. A PI controller is well suited to controlling the output variable based on the input variable as part of a compensation measurement process.

In einer Ausführungsform wird außerdem eine Temperatur ermittelt. Bei der Bestimmung der Stromstärke wird eine Temperaturkompensation der Eingangsgröße und/oder der Ausgangsgröße vorgenommen. Es kann sein, dass der Magnetfeldsensor für unterschiedliche Temperaturen unterschiedliche Werte der Eingangsgröße ausgibt, selbst wenn das Magnetfeld identisch ist. In diesem Fall kann mithilfe der Temperaturmessung dieser Effekt kompensiert werden. Ferner kann es sein, dass die Kompensationsleitung für unterschiedliche Temperaturen unterschiedlich leitfähig ist und insbesondere dann, wenn die Ausgangsgröße eine Spannung ist, mittels einer entsprechenden Temperaturkompensation diese unterschiedliche Leitfähigkeit berücksichtigt wird.In one embodiment, a temperature is also determined. When determining the current intensity, the input variable and/or the output variable is/are temperature-compensated. It may be that the magnetic field sensor outputs different values of the input variable for different temperatures, even if the magnetic field is identical. In this case, this effect can be compensated with the help of the temperature measurement. It can also be the case that the compensation line has different conductivity for different temperatures and, in particular when the output variable is a voltage, this different conductivity is taken into account by means of a corresponding temperature compensation.

Die Erfindung umfasst ferner eine elektronische Schaltung, die eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Dazu umfasst die elektronische Schaltung einen Regler, eine Steuerung, einen Eingang für die Eingangsgröße, einen Ausgang für die Ausgangsgröße sowie einen Signalausgang. Die Steuerung ist eingerichtet, anhand einer über den Eingang bestimmten Eingangsgröße den Regler anzusteuern und anhand des Reglers über den Ausgang eine Ausgangsgröße auszugeben. Die Steuerung ist ferner eingerichtet, zwischen einem ersten Betriebsmodus und einem zweiten Betriebsmodus zu wechseln, wobei die Steuerung eingerichtet ist, festzustellen, ob mittels eines Kompensationsmagnetfelds ein Magnetfeld einer Leitung kompensiert werden kann und für den Fall, dass mittels des Kompensationsmagnetfelds das Magnetfeld der Leitung kompensiert werden kann, der erste Betriebsmodus gewählt werden kann und für den Fall, dass mittels des Kompensationsmagnetfelds das Magnetfeld der Leitung nicht kompensiert werden kann, der zweite Betriebsmodus gewählt werden kann. Im ersten Betriebsmodus ist der Regler dabei insbesondere eingerichtet, die Ausgangsgröße derart zu regeln, dass die Eingangsgröße auf null gestellt und damit das durch die zu messende Stromstärke erzeugte Magnetfeld vollständig kompensiert wird. Die Steuerung ist ferner eingerichtet, im ersten Betriebsmodus eine Stromstärke mittels der Ausgangsgröße zu bestimmen und über den Signalausgang auszugeben und im zweiten Betriebsmodus eingerichtet, eine Stromstärke mittels der Eingangsgröße und der Ausgangsgröße zu bestimmen und über den Signalausgang auszugeben.The invention also includes an electronic circuit that is set up to carry out the method according to the invention. For this purpose, the electronic circuit includes a regulator, a controller, an input for the input variable, an output for the output variable, and a signal output. The controller is set up to control the controller using an input variable determined via the input and to extract an output variable using the controller via the output ben. The controller is also set up to switch between a first operating mode and a second operating mode, with the controller being set up to determine whether a magnetic field of a line can be compensated for by means of a compensation magnetic field and in the event that the magnetic field of the line is compensated for by means of the compensation magnetic field can be, the first operating mode can be selected and in the event that the magnetic field of the line cannot be compensated for by means of the compensation magnetic field, the second operating mode can be selected. In the first operating mode, the controller is set up in particular to regulate the output variable in such a way that the input variable is set to zero and the magnetic field generated by the current intensity to be measured is thus completely compensated. The controller is also set up to determine a current intensity using the output variable and to output it via the signal output in the first operating mode, and set up to determine a current intensity using the input variable and the output variable and output it via the signal output in the second operating mode.

Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Steuerung und der Regler getrennte Bauelemente oder ein gemeinsames Bauelement sind.It can be provided that the control and the regulator are separate components or a common component.

Mit dieser elektronischen Schaltung werden die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile ermöglicht und eine elektronische Schaltung zur Messung einer Stromstärke bereitgestellt, bei der einerseits eine genaue Strommessung für kleine Ströme im ersten Betriebsmodus und andererseits eine Messung höherer Ströme im zweiten Betriebsmodus möglich wird, ohne im zweiten Betriebsmodus zu einer starken Erwärmung des Sensors und damit zu einer Verfälschung der Messergebnisse zu führen.With this electronic circuit, the advantages described in connection with the method according to the invention are made possible and an electronic circuit for measuring a current intensity is provided in which on the one hand an accurate current measurement for small currents in the first operating mode and on the other hand a measurement of higher currents in the second operating mode is possible without in the second operating mode to a strong heating of the sensor and thus to a falsification of the measurement results.

In einer Ausführungsform der elektronischen Schaltung weist diese ferner einen Magnetfeldsensor und eine Kompensationsleitung auf. Der Magnetfeldsensor ist mit dem Eingang verbunden. Die Kompensationsleitung ist mit dem Ausgang verbunden. Der Magnetfeldsensor ist zur Messung des Magnetfelds der Leitung eingerichtet. Die Kompensationsleitung zur Erzeugung des Kompensationsmagnetfelds eingerichtet. Der Magnetfeldsensor kann dabei die bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Magnetfeldsensoren umfassen. Die Kompensationsleitung kann insbesondere als gerade Leitung, Leiterschleife oder Spule ausgestaltet sein.In one embodiment of the electronic circuit, it also has a magnetic field sensor and a compensation line. The magnetic field sensor is connected to the input. The compensation line is connected to the output. The magnetic field sensor is set up to measure the magnetic field of the line. Set up the compensation line to generate the compensation magnetic field. The magnetic field sensor can include the magnetic field sensors already described in connection with the method. The compensation line can be designed in particular as a straight line, conductor loop or coil.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist die elektronische Schaltung als integrierte Schaltung ausgestaltet. Die integrierte Schaltung kann insbesondere als Chip ausgestaltet sein.In one embodiment of the method, the electronic circuit is designed as an integrated circuit. The integrated circuit can be designed in particular as a chip.

Durch die Ausgestaltung als integrierte Schaltung kann insbesondere eine räumliche Anordnung und Orientierung von Magnetfeldsensor und Kompensationsleitung zueinander erreicht werden, sodass eine Programmierung des Reglers vereinfacht wird.The configuration as an integrated circuit makes it possible in particular to achieve a spatial arrangement and orientation of the magnetic field sensor and compensation line relative to one another, so that programming of the controller is simplified.

Die Erfindung umfasst ferner ein Sensormodul mit einer erfindungsgemäßen elektronischen Schaltung und weist ferner die Leitung auf. Die Leitung und die elektronische Schaltung sind in einem vorgegebenen Abstand und mit einer zueinander vorgegebenen Einbaulage im Sensormodul angeordnet. Insbesondere sind also im Sensormodul die Leitung, deren Stromstärke zu messen ist, der Magnetfeldsensor und die Kompensationsleitung jeweils in zueinander vorgegebenen Abständen und Orientierungen angeordnet, sodass eine Kalibrierung des Sensormoduls erleichtert wird.The invention also includes a sensor module with an electronic circuit according to the invention and also has the line. The line and the electronic circuit are arranged at a predetermined distance and in a predetermined installation position relative to one another in the sensor module. In particular, the line whose current intensity is to be measured, the magnetic field sensor and the compensation line are each arranged in the sensor module at predetermined distances and orientations from one another, so that calibration of the sensor module is facilitated.

Das bislang beschriebene Verfahren die bislang beschriebene elektronische Schaltung und das bislang beschriebene Sensormodul sind grundsätzlich überall einsetzbar, wo Stromstärken einerseits bei kleinen Stromstärken trotzdem sehr genau gemessen werden sollen und andererseits aber auch eine genaue Strommessung für größere Stromstärken zur Verfügung stehen soll.The method described so far, the electronic circuit described so far and the sensor module described so far can basically be used anywhere where current intensities are to be measured very precisely at low current intensities on the one hand and exact current measurement is to be available for larger current intensities on the other hand.

Die Erfindung betrifft ferner ein Batteriemanagementsystem mit einem erfindungsgemäßen Sensormodul und einer Ladesteuerung. Die Ladesteuerung ist mit dem Signalausgang des Sensormoduls bzw. der elektronischen Schaltung des Sensormoduls verbunden. Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die Leitung mit einem Pol einer Batterie verbunden werden kann und mittels der elektronischen Schaltung die aus der Batterie bzw. in die Batterie fließenden Ströme bestimmt werden können. Die Ladesteuerung kann dann über Informationen über den Ladezustand der Batterie verfügen und folglich bei Bereitstehen eines Ladestroms eine entsprechende Ladung der Batterie vornehmen. Das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße elektronische Schaltung und das erfindungsgemäße Sensormodul eignen sich insbesondere für die Anwendung in einem Batteriemanagementsystem, da in Batteriemanagementsystemen sowohl kleine Ströme gemessen werden müssen, wenn Leckströme auftreten, und aber auch größere Ströme bei Belastung der Batterie zuverlässig bestimmt werden müssen.The invention also relates to a battery management system with a sensor module according to the invention and a charging controller. The charging controller is connected to the signal output of the sensor module or the electronic circuit of the sensor module. It can be provided in particular that the line can be connected to one pole of a battery and the currents flowing out of the battery or into the battery can be determined by means of the electronic circuit. The charging controller can then have information about the state of charge of the battery and consequently charge the battery accordingly when a charging current is available. The method according to the invention, the electronic circuit according to the invention and the sensor module according to the invention are particularly suitable for use in a battery management system, since both small currents must be measured in battery management systems when leakage currents occur, and larger currents must also be reliably determined when the battery is loaded.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnungen erläutert. In der schematischen Zeichnung zeigen:

1 eine elektronische Schaltung, mit der eine Stromstärke gemessen werden kann, ein Sensormodul sowie ein Batteriemanagementsystem;
2 ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Messung einer Stromstärke;
3 eine Batterie mit einem Batteriemanagementsystem;
4 eine weitere elektronische Schaltung zur Messung einer Stromstärke, ausgestaltet als integrierte Schaltung; und
5 eine Kennlinie.

Exemplary embodiments of the invention are explained with reference to the following drawings. In the schematic drawing show:

1 an electronic circuit with which a current can be measured, a sensor module and a battery management system;
2 a flow chart for a method for measuring a current intensity;
3 a battery with a battery management system;
4 a further electronic circuit for measuring a current intensity, configured as an integrated circuit; and
5 a characteristic.

1 zeigt einen Schaltplan eines Batteriemanagementsystems 100, welches ein Sensormodul 170 umfasst. Das Sensormodul 170 umfasst eine elektronische Schaltung 110, wobei die elektronische Schaltung 110 eine Steuerung 111 und einen Regler 112 aufweist. Die elektronische Schaltung 110 weist ferner einen Eingang 113 für eine Eingangsgröße, einen Ausgang 114 für eine Ausgangsgröße und einen Signalausgang 115 auf. Das Sensormodul 170 weist ferner eine Leitung 130, einen Magnetfeldsensor 140 und eine Kompensationsleitung 150 auf. Der Magnetfeldsensor 140 ist über einen optionalen Verstärker 160 mit dem Eingang 113 für die Eingangsgröße verbunden. Dabei ist einer von zwei Anschlüssen des Magnetfeldsensors 140 mit einer ersten Erde 141 verbunden. Alternativ (nicht in 1 gezeigt) kann der optionale Verstärkers 160 als volldifferentieller Instrumentverstärker ausgestaltet sein, so dass auf eine dedizierte erste Erde 141 verzichtet werden kann. Die Kompensationsleitung 150 ist mit dem Ausgang 114 für die Ausgangsgröße sowie mit einer zweiten Erde 151 verbunden. Die Leitung 130 weist einen ersten Anschluss 131 und einen zweiten Anschluss 132 auf. Fließt durch die Leitung 130 ein elektrischer Strom, so ist die Leitung 130 nach dem Ampereschen Gesetz von einem Magnetfeld umgeben. Dieses Magnetfeld erzeugt im Magnetfeldsensor 140 eine Eingangsgröße, die, gegebenenfalls durch den Verstärker 160 verstärkt, am Eingang 113 für die Eingangsgröße der elektronischen Schaltung 110 anliegt. Innerhalb der elektronischen Schaltung 110 steht die Eingangsgröße sowohl der Steuerung 111 als auch dem Regler 112 zur Verfügung. Ferner kann, wie in 1 dargestellt, die Steuerung 111 mit dem Regler 112 verbunden sein. Um den Strom durch die Leitung 130 zu messen, kann die Steuerung 111 eingerichtet sein, den Regler 112 anzusteuern derart, dass über den Ausgang 114 eine Ausgangsgröße ausgegeben wird, wobei aufgrund der Ausgangsgröße am Ausgang 114 innerhalb der Kompensationsleitung 150 ein Magnetfeld erzeugt wird, wobei dieses Kompensationsmagnetfeld das Magnetfeld der Leitung 130 am Magnetfelderzeuger zumindest teilweise kompensiert. Die Steuerung 111 ist eingerichtet, zwischen einem ersten Betriebsmodus und einem zweiten Betriebsmodus zu wechseln. Die Steuerung 111 ist ferner eingerichtet, festzustellen, ob mittels des Kompensationsmagnetfelds der Kompensationsleitung 150 ein Magnetfeld der Leitung 130 kompensiert werden kann. Für den Fall, dass mittels des Kompensationsmagnetfelds das Magnetfeld der Leitung 130 kompensiert werden kann, kann ein erster Betriebsmodus gewählt werden. Für den Fall, dass mittels des Kompensationsmagnetfelds das Magnetfeld der Leitung 130 nicht kompensiert werden kann, kann ein zweiter Betriebsmodus gewählt werden. Die Steuerung 111 ist eingerichtet, im ersten Betriebsmodus eine Stromstärke mittels der am Ausgang 114 anliegenden Ausgangsgröße zu ermitteln. Im zweiten Betriebsmodus ist die Steuerung 111 eingerichtet, eine Stromstärke mittels der am Eingang 113 anliegenden Eingangsgröße und der am Ausgang 114 ausgegebenen Ausgangsgröße zu ermitteln. 1 shows a circuit diagram of a battery management system 100, which includes a sensor module 170. The sensor module 170 includes an electronic circuit 110 , the electronic circuit 110 having a control 111 and a regulator 112 . The electronic circuit 110 also has an input 113 for an input variable, an output 114 for an output variable and a signal output 115 . The sensor module 170 also has a line 130 , a magnetic field sensor 140 and a compensation line 150 . The magnetic field sensor 140 is connected to the input 113 for the input variable via an optional amplifier 160 . In this case, one of two connections of the magnetic field sensor 140 is connected to a first ground 141 . Alternatively (not in 1 shown), the optional amplifier 160 can be designed as a fully differential instrumentation amplifier, so that a dedicated first ground 141 can be dispensed with. The compensation line 150 is connected to the output 114 for the output variable and to a second ground 151 . The line 130 has a first connection 131 and a second connection 132 . If an electric current flows through the line 130, the line 130 is surrounded by a magnetic field according to Ampere's law. In the magnetic field sensor 140, this magnetic field generates an input variable which, possibly amplified by the amplifier 160, is present at the input 113 for the input variable of the electronic circuit 110. Within the electronic circuit 110, the input variable is available both to the controller 111 and to the controller 112. Furthermore, as in 1 shown, the controller 111 may be connected to the controller 112. In order to measure the current through the line 130, the controller 111 can be set up to control the controller 112 in such a way that an output variable is output via the output 114, a magnetic field being generated within the compensation line 150 due to the output variable at the output 114, where this compensation magnetic field at least partially compensates for the magnetic field of line 130 at the magnetic field generator. The controller 111 is set up to switch between a first operating mode and a second operating mode. The controller 111 is also set up to determine whether a magnetic field of the line 130 can be compensated by means of the compensation magnetic field of the compensation line 150 . In the event that the magnetic field of line 130 can be compensated for by means of the compensation magnetic field, a first operating mode can be selected. In the event that the magnetic field of the line 130 cannot be compensated for by means of the compensation magnetic field, a second operating mode can be selected. The controller 111 is set up to determine a current intensity using the output variable present at the output 114 in the first operating mode. In the second operating mode, the controller 111 is set up to determine a current intensity using the input variable present at the input 113 and the output variable output at the output 114 .

Der Magnetfeldsensor 140 kann dabei einen Hall-Sensor, einen Tunnelmagnetwiderstandsensor, einen anisotropen magnetoresistiven Effektsensor, einen Riesenwiderstandsmagneteffektssensor oder einen kolossalen magnetoresistiven Effektsensor umfassen. Die Kompensationsleitung 150 ist in 1 als Leiterschleife 152 dargestellt, kann jedoch auch eine andere Form aufweisen.The magnetic field sensor 140 may include a Hall effect sensor, a tunneling magnetoresistive effect sensor, an anisotropic magnetoresistive effect sensor, a giant resistive magnetoresistive effect sensor, or a colossal magnetoresistive effect sensor. The compensation line 150 is in 1 shown as a conductor loop 152, but may have another shape.

Die erfindungsgemäße elektronische Schaltung 110 umfasst die Steuerung 111, den Regler 112, den Eingang 113, den Ausgang 114 sowie den Signalausgang 115. Über den Signalausgang 115 kann die ermittelte Stromstärke aus der elektronischen Schaltung 110 ausgegeben werden. In 1 ist dargestellt, dass eine weitere elektronische Schaltung 120 vorgesehen sein kann, die neben der elektronischen Schaltung 110 auch den Magnetfeldsensor 140 sowie die Kompensationsleitung 150 mit den im Zusammenhang mit diesen beiden Bauelementen beschriebenen weiteren Bauteilen wie der ersten Erde 141, der zweiten Erde 151 und dem Verstärker 160 umfasst. Dabei kann insbesondere ein Abstand und eine Orientierung des Magnetfeldsensors 140 und der Kompensationsleitung 150 zueinander vorgegeben werden.The electronic circuit 110 according to the invention comprises the controller 111, the regulator 112, the input 113, the output 114 and the signal output 115. The determined current intensity can be output from the electronic circuit 110 via the signal output 115. In 1 shows that a further electronic circuit 120 can be provided which, in addition to electronic circuit 110, also includes magnetic field sensor 140 and compensation line 150 with the other components described in connection with these two components, such as first ground 141, second ground 151 and the Amplifier 160 includes. In particular, a distance and an orientation of the magnetic field sensor 140 and the compensation line 150 relative to one another can be specified.

Das Sensormodul 170 umfasst neben der weiteren elektronischen Schaltung 120 zusätzlich die Leitung 130 mit dem ersten Anschluss 131 und dem zweiten Anschluss 132. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass die Leitung 130 und der Magnetfeldsensor 140 ebenfalls in einem vorgegebenen Abstand und mit einer zueinander vorgegebenen Einbaulage innerhalb des Sensormoduls 170 angeordnet sind.In addition to the further electronic circuit 120, the sensor module 170 also includes the line 130 with the first connection 131 and the second connection 132. In this case it can be provided that the line 130 and the magnetic field sensor 140 are also at a predetermined distance and with a predetermined Installation position within the sensor module 170 are arranged.

Das Batteriemanagementsystem 100 der 1 umfasst neben dem Sensormodul 170 ferner eine Ladesteuerung 101 für eine Batterie. Die Ladesteuerung 101 ist mit dem Signalausgang 115 verbunden und kann anhand der durch die Leitung 130 fließenden Ströme verschiedene Lade- und Entladezustände der Batterie ermitteln und steuern.The battery management system 100 of 1 In addition to the sensor module 170, it also includes a charging controller 101 for a battery. The charging controller 101 is connected to the signal output 115 and can use the currents flowing through the line 130 to determine and control various charging and discharging states of the battery.

Die elektronische Schaltung 110 sowie die weitere elektronische Schaltung 120 können jeweils als integrierte Schaltung und insbesondere als Chip ausgestaltet sein. Ferner kann auch das Sensormodul 170 oder das Batteriemanagementsystem 100 als integrierte Schaltung, insbesondere als Chip, ausgestaltet sein.The electronic circuit 110 and the further electronic circuit 120 can each be designed as an integrated circuit and in particular as a chip. Furthermore, the sensor module 170 or the battery management system 100 can also be designed as an integrated circuit, in particular as a chip.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm 200 eines Verfahrens zum Messen einer Stromstärke, wobei zur Messung der Stromstärke die in 1 gezeigte elektronische Schaltung 110 zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sein kann. In einem ersten Verfahrensschritt 201 wird die Eingangsgröße des in einem Einflussbereich der Leitung 130 angeordneten Magnetfeldsensors 140 gemessen. Diese Eingangsgröße kann beispielsweise eine Spannung umfassen. Diese Spannung kann gegebenenfalls mittels des optionalen Verstärkers 160 verstärkt werden. In einem zweiten Verfahrensschritt 202 wird die Ausgangsgröße der Kompensationsleitung 150 anhand der Eingangsgröße geregelt. Die Kompensationsleitung 150 ist dabei derart angeordnet, dass ein Stromfluss in der Kompensationsleitung 150 am Magnetfeldsensor 140 ein Kompensationsmagnetfeld zur Folge hat. In einem dritten Verfahrensschritt 203 kann nun festgelegt werden, ob mittels des Kompensationsmagnetfelds ein Magnetfeld der Leitung 130 kompensiert werden kann. In diesem Fall wird ein erster Betriebsmodus gewählt. Kann das Magnetfeld der Leitung 130 im Magnetfeldsensor 140 durch das durch die Kompensationsleitung 150 erzeugte Magnetfeld nicht kompensiert werden, wird ein zweiter Betriebsmodus gewählt. 2 shows a flowchart 200 of a method for measuring a current intensity, wherein the current intensity is measured in 1 Electronic circuit 110 shown can be set up to carry out the method. In a first method step 201, the input variable of the magnetic field sensor 140 arranged in an area of influence of the line 130 is measured. This input variable can include a voltage, for example. If necessary, this voltage can be amplified by means of the optional amplifier 160. In a second method step 202, the output variable of the compensation line 150 is controlled based on the input variable. The compensation line 150 is arranged in such a way that a current flow in the compensation line 150 results in a compensation magnetic field at the magnetic field sensor 140 . In a third method step 203 it can now be determined whether a magnetic field of the line 130 can be compensated by means of the compensation magnetic field. In this case, a first mode of operation is selected. If the magnetic field of line 130 in magnetic field sensor 140 cannot be compensated for by the magnetic field generated by compensation line 150, a second operating mode is selected.

Im ersten Betriebsmodus kann also an der Kompensationsleitung 150 ein Magnetfeld erzeugt werden, mit dem ein Magnetfeld der Leitung 130 vollständig kompensiert werden kann. Wird das Magnetfeld der Leitung 130 vollständig kompensiert, so wird die Eingangsgröße am Eingang 113 auf null absinken, wobei der Regler 112 eingerichtet sein kann, die Ausgangsgröße am Ausgang 114 jeweils so nachzuregeln, dass am Eingang 113 die Eingangsgröße null ist. Die am Ausgang 114 anliegende Ausgangsgröße kann dann jeweils als Maß für die Stromstärke innerhalb der Leitung 130 verwendet werden. Die Kompensation ist insbesondere bei kleinen Stromstärken möglich, da bei kleinen Stromstärken ein geringer Kompensationsstrom durch die Kompensationsleitung 150 fließen muss. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Kompensationsleitung 150 in einem deutlich geringeren Abstand zum Magnetfeldsensor 140 angeordnet ist als die Leitung 130. In diesem Fall können deutlich kleinere Ströme in der Kompensationsleitung 150 deutlich größere Ströme in der Leitung 130 kompensieren. Bei einem vorgegebenen Maximalwert der Ausgangsgröße kann also eine Stromstärke innerhalb der Kompensationsleitung 150 noch so klein sein, dass einerseits ein Stromverbrauch des Sensormoduls 170 gering ist und andererseits keine wesentliche Erwärmung des Sensormoduls 170 bzw. des Magnetfeldsensors 140 und der Kompensationsleitung 150 erfolgt. Die Bestimmung der Stromstärke erfolgt dann in einem vierten Verfahrensschritt 204.In the first operating mode, a magnetic field can thus be generated on the compensation line 150, with which a magnetic field of the line 130 can be completely compensated. If the magnetic field of line 130 is completely compensated, the input variable at input 113 will drop to zero, and controller 112 can be set up to readjust the output variable at output 114 in such a way that the input variable at input 113 is zero. The output variable present at the output 114 can then in each case be used as a measure of the current strength within the line 130 . Compensation is possible, in particular, in the case of small current intensities, since a small compensation current has to flow through the compensation line 150 in the case of small current intensities. Furthermore, it can be provided that the compensation line 150 is arranged at a significantly smaller distance from the magnetic field sensor 140 than the line 130. In this case, significantly smaller currents in the compensation line 150 can compensate for significantly larger currents in the line 130. With a predetermined maximum value of the output variable, a current strength within compensation line 150 can therefore still be so small that on the one hand power consumption of sensor module 170 is low and on the other hand there is no significant heating of sensor module 170 or magnetic field sensor 140 and compensation line 150. The current intensity is then determined in a fourth method step 204.

Ist das durch den Stromfluss innerhalb der Leitung 130 erzeugte Magnetfeld am Magnetfeldsensor 140 so groß, dass zur Kompensation mittels der Kompensationsleitung 150 eine maximal vorgegebene Ausgangsgröße am Ausgang 114 überschritten werden müsste, so kann die Bestimmung der Stromstärke in einem alternativen vierten Verfahrensschritt 205 derart erfolgen, dass zum Bestimmen der Stromstärke die Eingangsgröße am Eingang 113 und die Ausgangsgröße am Ausgang 114 berücksichtigt wird. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass am Ausgang 114 eine vorgegebene Ausgangsgröße angelegt wird und damit ein Magnetfeld der Leitung 130 teilkompensiert wird am Magnetfeldsensor 140. Das darüber hinaus anliegende Magnetfeld wird nun vom Magnetfeldsensor 140 gemessen und gegebenenfalls über den Verstärker 160 verstärkt und liegt dann am Eingang 113 an. Dies ermöglicht eine zuverlässige Messung des durch die Leitung 130 fließenden Stromes auch bei größeren Stromstärken.If the magnetic field generated by the current flow within the line 130 at the magnetic field sensor 140 is so large that a maximum predetermined output variable at the output 114 would have to be exceeded for compensation by means of the compensation line 150, the current strength can be determined in an alternative fourth method step 205 in such a way that that the input variable at the input 113 and the output variable at the output 114 are taken into account for determining the current intensity. In this case, it can be provided that a predetermined output variable is applied to output 114 and thus a magnetic field of line 130 is partially compensated for at magnetic field sensor 140. The magnetic field that is present beyond this is now measured by magnetic field sensor 140 and, if necessary, amplified by amplifier 160 and is then present at entrance 113. This enables a reliable measurement of the current flowing through the line 130 even at higher current intensities.

In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Eingangsgröße am Eingang 113 und die Ausgangsgröße am Ausgang 114 jeweils eine Spannung. Es kann also vorgesehen sein, eine an der Kompensationsleitung 150 anliegende Spannung zu steuern und eine Spannung des Magnetfeldsensors 140 auszuwerten.In one embodiment, the input variable at input 113 and the output variable at output 114 each include a voltage. Provision can therefore be made to control a voltage present on the compensation line 150 and to evaluate a voltage of the magnetic field sensor 140 .

In diesem Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass im ersten Betriebsmodus eine erste Gesamtspannung ermittelt wird und im zweiten Betriebsmodus eine zweite Gesamtspannung ermittelt wird, wobei die jeweilige Gesamtspannung proportional zur Stromstärke ist. Die erste Gesamtspannung kann dabei nach der Formel $U_{1} = b * U_{A} + U_{C}$

berechnet werden. Die zweite Gesamtspannung kann der Formel

U_{2} = a * U_{E} + b * U_{A} + U_{C}

berechnet werden.In this exemplary embodiment, it can be provided that a first total voltage is determined in the first operating mode and a second total voltage is determined in the second operating mode, with the respective total voltage being proportional to the current intensity. The first total voltage can be calculated according to the formula

u_{1} = b * u_{A} + u_{C}

be calculated. The second total stress can be of the formula

u_{2} = a * u_{E} + b * u_{A} + u_{C}

be calculated.

Dabei sind a und b Koeffizienten, U_C eine konstante Spannung und U_A die am Ausgang 114 angelegte Spannung sowie U_E die am Eingang 113 anliegende Spannung. Sind die Eingangsgröße und die Ausgangsgröße keine Spannungen, können auch entsprechend angepasste Formeln verwendet werden.In this case, a and b are coefficients, U _C is a constant voltage and U _A is the voltage applied to the output 114 and U _E is the voltage applied to the input 113 . If the input variable and the output variable are not voltages, appropriately adapted formulas can also be used.

In einem Ausführungsbeispiel ist der Regler 112 ein PI-Regler. Die Ausgangsgröße am Ausgang 114 wird also mittels eines Pl-Reglers geregelt.In one embodiment, controller 112 is a PI controller. The output variable at the output 114 is therefore regulated by means of a PI controller.

In 1 ist ferner ein Temperatursensor 180 dargestellt, der mit der Steuerung 111 verbunden ist und außerhalb der elektronischen Schaltung 110, aber innerhalb der weiteren elektronischen Schaltung 120 angeordnet ist. Der Temperatursensor 180 kann alternativ auch innerhalb der elektronischen Schaltung 110 angeordnet sein. Ferner kann der Temperatursensor 180 auch an einem anderen Ort innerhalb der weiteren elektronischen Schaltung 120 angeordnet sein, beispielsweise näher am Magnetfeldsensor 140 oder näher an der Kompensationsleitung 150, insbesondere zwischen dem Magnetfeldsensor 140 und der Kompensationsleitung 150. Es kann vorgesehen sein, dass im vierten Verfahrensschritt 204 oder im alternativen vierten Verfahrensschritt 205 bei der Bestimmung der Stromstärke eine durch den Temperatursensor 180 ermittelte Temperatur berücksichtigt und eine entsprechende Temperaturkompensation der Eingangsgröße und/oder der Ausgangsgröße vorgenommen wird.In 1 a temperature sensor 180 is also shown, which is connected to the controller 111 and is arranged outside the electronic circuit 110 but inside the further electronic circuit 120 . Alternatively, the temperature sensor 180 can also be arranged within the electronic circuit 110 . Furthermore, the temperature sensor 180 can also be arranged at a different location within the further electronic circuit 120, for example closer to the magnetic field sensor 140 or closer to the compensation line 150, in particular between the magnetic field sensor 140 and the compensation line 150. It can be provided that in the fourth method step 204 or in the alternative fourth method step 205 when determining the current intensity, a temperature determined by the temperature sensor 180 is taken into account and a corresponding temperature compensation of the input variable and/or the output variable is carried out.

3 zeigt eine Batterie 300 mit einem ersten Batterieanschluss 301 und einem zweiten Batterieanschluss 302. Die Batterie 300 ist mit einem Batteriemanagementsystem 100 ausgestattet, das wie in 1 gezeigt ausgestaltet sein kann. Der erste Anschluss 131 ist dabei mit dem zweiten Batterieanschluss 302 verbunden. Um der Batterie 300 Strom zu entnehmen, kann nun ein Verbraucher zwischen dem ersten Batterieanschluss 301 und dem zweiten Batterieanschluss 132 angeschlossen werden, wobei mittels des Batteriemanagementsystems 100 wie im Zusammenhang mit den 1 und 2 die entsprechend entnommene Stromstärke gemessen werden kann und gegebenenfalls durch die Ladesteuerung 101 beim Laden der Batterie 300 berücksichtigt werden kann. 3 shows a battery 300 with a first battery connection 301 and a second battery connection 302. The battery 300 is equipped with a battery management system 100, as in FIG 1 shown can be designed. In this case, the first connection 131 is connected to the second battery connection 302 . In order to draw current from the battery 300, a consumer can now be connected between the first battery connection 301 and the second battery connection 132, with the battery management system 100, as in connection with FIGS 1 and 2 the current drawn accordingly can be measured and, if necessary, taken into account by the charging controller 101 when charging the battery 300 .

4 zeigt ein Sensormodul 170, bei dem die in 1 innerhalb der weiteren elektronischen Schaltung 120 angeordneten Bauelemente sowie die Leitung 130 und der erste Anschluss 131 und der zweite Anschluss 132 im Rahmen einer integrierten Schaltung innerhalb des Sensormoduls 170 integriert sind. Ein solches Sensormodul 170 weist ebenfalls einen Signalausgang 115 auf, wobei mittels des Signalausgangs 115 eine in der Leitung 130 fließende Stromstärke ausgegeben werden kann. Ein solches Sensormodul 170 ist generell zur Messung eines Stromes geeignet, unabhängig davon, ob es innerhalb eines Batteriemanagementsystems eingesetzt werden soll. Ebenfalls in 4 mittels einer gestrichelten Linie dargestellt ist, dass die Steuerung 111 und der Regler 112 auch zu einer Regelsteuerung 116 zusammengefasst sein können, wobei die Regelsteuerung 116 dann den Eingang 113, den Ausgang 114 sowie den Signalausgang 115 aufweist. Dies bedeutet insbesondere, dass die Steuerung 111 und der Regler 112 auch innerhalb eines gemeinsamen Bauteils angeordnet sein können. 4 shows a sensor module 170 in which the in 1 components arranged within the further electronic circuit 120 and the line 130 and the first connection 131 and the second connection 132 are integrated within the framework of an integrated circuit within the sensor module 170 . Such a sensor module 170 likewise has a signal output 115 , it being possible for a current intensity flowing in the line 130 to be output by means of the signal output 115 . Such a sensor module 170 is generally suitable for measuring a current, regardless of whether it is to be used within a battery management system. also in 4 a dashed line shows that the controller 111 and the regulator 112 can also be combined to form a control system 116 , the control system 116 then having the input 113 , the output 114 and the signal output 115 . This means in particular that the controller 111 and the controller 112 can also be arranged within a common component.

Die Kompensationsleitung 150 ist in 4 als Spule 153 dargestellt. Mittels der Spule 153 kann insbesondere ein Kompensationsstrom durch die Kompensationsleitung 150 verringert werden und so der Messbereich im ersten Betriebsmodus vergrößert werden.The compensation line 150 is in 4 shown as coil 153. In particular, a compensation current through the compensation line 150 can be reduced by means of the coil 153 and the measuring range can thus be increased in the first operating mode.

Selbstverständlich kann das in 4 gezeigte Sensormodul 170 auch im Batteriemanagementsystem 100 der 1 eingesetzt werden. Ferner kann ebenfalls eine Ladesteuerung 101 innerhalb der integrierten Schaltung der 4 vorgesehen sein, wodurch ein Batteriemanagementsystem 100 erzeugt werden kann.Of course it can 4 Sensor module 170 shown also in the battery management system 100 of 1 be used. Furthermore, a charge controller 101 within the integrated circuit of the 4 be provided, whereby a battery management system 100 can be generated.

5 zeigt ein Diagramm 400, bei dem die in der Leitung 130 zu messende Stromstärke 401 als x-Achse und die Eingangsgröße 402 als y-Achse aufgetragen ist. In einem ersten Betriebsbereich 411, dargestellt durch senkrechte, gestrichelte Linien, kann die Stromstärke 401 noch komplett kompensiert werden, sodass die Eingangsgröße 402 im gesamten ersten Betriebsmodus 411 null ist, unabhängig von der Stromstärke 401. Wird der zweite Betriebsmodus 412 erreicht, so kann die Kompensation nicht mehr stattfinden, und mit weiter ansteigender Stromstärke 401 steigt auch die Eingangsgröße 402 an, bis irgendwann, durch weitere senkrechte, gestrichelte Linien angedeutet, ein linearer Messbereich des Magnetfeldsensors 140 verlassen wird. Konventionelle Kompensationsmessverfahren sind dabei nur innerhalb des ersten Betriebsmodus 411 möglich, im zweiten Betriebsmodus 412 findet keine entsprechende Auswertung der Eingangsgröße 402 mehr statt. 5 shows a diagram 400 in which the current intensity 401 to be measured in the line 130 is plotted as the x-axis and the input variable 402 is plotted as the y-axis. In a first operating range 411, represented by vertical, dashed lines, the current 401 can still be completely compensated, so that the input variable 402 is zero in the entire first operating mode 411, regardless of the current 401. If the second operating mode 412 is reached, the Compensation no longer takes place, and as the current strength 401 continues to rise, the input variable 402 also rises until at some point, indicated by further vertical dashed lines, a linear measuring range of the magnetic field sensor 140 is left. Conventional compensation measurement methods are only possible within the first operating mode 411; in the second operating mode 412, the input variable 402 is no longer evaluated accordingly.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen hieraus können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited to the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Method for measuring a current intensity (401), the measurement being carried out either in a first operating mode (411) or in a second operating mode (412), with the following steps: - determining an input variable (402) of a magnetic field sensor (140) arranged in an area of influence of a line (130) whose current strength (401) is to be measured; - Controlling an output variable of a compensation line (150) based on the input variable (402), the compensation line (150) being arranged in such a way that a current flow in the compensation line (150) results in a compensation magnetic field at the magnetic field sensor (140); - Determining whether a magnetic field of the line (130) can be compensated for by means of the compensation magnetic field, with the case that the magnetic field of the line (130) can be compensated for by means of the compensation magnetic field, the first operating mode (411) being selected and for the case that the magnetic field of the line (130) cannot be compensated for by means of the compensation magnetic field, the second operating mode (412) is selected; - Determining the current (401) using the output variable in the first operating mode (411) or determining the current (401) using the input variable (402) and the output variable in the second operating mode (412).

procedure after claim 1 , wherein the input quantity (402) and the output quantity comprise a voltage.

procedure after claim 2 , wherein the current to be measured (401) in the first operating mode (411) is directly proportional to a first total voltage and in the second operating mode (412) is directly proportional to a second total voltage, the first total voltage being calculated from the output variable and the second total voltage is calculated from the input (402) and the output.

Procedure according to one of Claims 1 until 3 , whereby the output variable is regulated by means of a PI controller.

Procedure according to one of Claims 1 until 4 , wherein a temperature is also determined, and wherein a temperature compensation of the input variable (402) and/or the output variable is carried out when determining the current intensity (401).

Electronic circuit (110), having a controller (112), a controller (111), an input (113) for the input variable (402), an output (114) for the output variable and a signal output (115), the controller ( 111) is set up to control the controller (112) using an input variable (402) determined via the input (113) and to output an output variable using the controller (112) via the output (114), the controller (111) being set up, to switch between a first operating mode (411) and a second operating mode (412), the controller (111) being set up to determine whether a magnetic field of a line (130) can be compensated for by means of a compensation magnetic field, wherein in the event that by means of the compensation magnetic field, the magnetic field of the line (130) can be compensated, the first operating mode (411) can be selected and in the event that the magnetic field of the line (130) is not ko by means of the compensation magnetic field can be compensated, the second operating mode (412) can be selected, and is set up to determine a current intensity (401) in the first operating mode (411) by means of the output variable and to output it via the signal output (115) and set up in the second operating mode (412). is to determine a current intensity (401) using the input variable (402) and the output variable and to output it via the signal output (115).

Electronic circuit (110) after claim 6 , further having a magnetic field sensor (140), the magnetic field sensor (140) being connected to the input (113), further having a compensation line (150), the compensation line (150) being connected to the output (114), the magnetic field sensor (140) is set up to measure the magnetic field of the line (130) and wherein the compensation line (150) is set up to generate the compensation magnetic field.

Electronic circuit (110) according to any one of Claims 6 or 7 , wherein the electronic circuit (110) is designed as an integrated circuit, in particular as a chip.

Sensor module (170) with an electronic circuit (110) according to one of Claims 6 until 8th , further comprising the line (130), wherein the line (130) and the electronic circuit (110) are arranged at a predetermined distance and in a predetermined installation position relative to one another in the sensor module (170).

Battery management system (100) with a sensor module (170). claim 9 , wherein the battery management system (100) further comprises a charging controller (101) for a battery (300), wherein the charging controller (101) is connected to the signal output (115).