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Die Erfindung betrifft ein Stromsensormodul für einen elektrischen Energiespeicher. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Stromsensormoduls für einen elektrischen Energiespeicher.
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Stand der Technik
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Mit zunehmender Elektrifizierung kommt der Strommessung im Fahrzeug eine immer höhere Bedeutung zu, wobei zu diesem Zweck mehrere unterschiedliche Messverfahren bekannt sind. Ein klassischer Ansatz verwendet z.B. einen Mess-Shunt, um anhand eines elektrischen Spannungsabfalles über einem geeigneten Leiterabschnitt einen fließenden elektrischen Strom zu messen.
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Bekannt sind ferner auch berührungslose Systeme, die z.B. anhand des Magnetfeldes den als Feldursache fließenden Strom bewerten, wobei für die berührungslose Strommessung unterschiedliche Ansätze bekannt sind. Zur berührungslosen Strommessung kommen heute vorwiegend AMR-, GMR- und neuerdings TMR-Sensoren (Anisotroper MR-Effekt, Giant-Magneto-Resistance, Tunneling-Magneto-Resistance) zum Einsatz. Die genannten Sensoren werden für lineare Anwendungen meistens in Messbrückenanordnungen verwendet.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum Messen von elektrischem Strom eines elektrischen Energiespeichers bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst mit einem Stromsensormodul für einen elektrischen Energiespeicher, aufweisend:
- - wenigstens einen ersten Sensor aufweisend zwei Sensorelemente, wobei ein erstes Sensorelement des ersten Sensors in einer ersten Magnetfeldmesstechnologie und ein zweites Sensorelement des ersten Sensors in einer zweiten Magnetfeldmesstechnologie ausgebildet ist;
- - wenigstens einen zweiten Sensor aufweisend zwei Sensorelemente, wobei ein erstes Sensorelement des zweiten Sensors in einer ersten Magnetfeldmesstechnologie und ein zweites Sensorelement des zweiten Sensors in einer zweiten Magnetfeldmesstechnologie ausgebildet ist, wobei Sensier-Richtungen der ersten und der zweiten Sensorelemente normal zueinander angeordnet sind;
- - eine Leiterplatte, auf der die beiden Sensoren galvanisch leitend angeordnet sind; und
- - eine Auswerteeinrichtung, mit der Messwerte der beiden Sensoren getrennt voneinander auswertbar sind, wobei aus Magnetfeldmessungen der beiden Sensoren eine indirekte Messung des Stroms durchführbar ist, wobei die Leiterplatte derart auf einer Stromschiene (200) des elektrischen Energiespeichers anbringbar ist, dass in bestimmungsgemäßer Anbringlage des Stromsensormoduls auf der Stromschiene des elektrischen Energiespeichers jeweils ein Sensor in jeweils einem Randabschnitt der Stromschiene angeordnet ist.
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Auf diese Weise wird ein Stromsensormodul bereitgestellt, mit dem ein in der Stromschiene fließender elektrischer Strom zwischen dem elektrischen Energiespeicher (z.B. Batterie) und einem weiteren Element (z.B. Inverter) gemessen werden kann. Ermöglicht wird auf diese Weise eine Magnetfeldmessung in bis zu drei Raumrichtungen. Aufgrund der Gleichstrommessung kann eine präzise Aussage über einen Ladezustand der Batterie getroffen werden. Vorteilhaft kann mit den Magnetfeldsensoren mit ihren Sensorelementen ausgeführt in unterschiedlichen Sensiertechnologien eine hohe Dynamik abgedeckt werden, wodurch z.B. eine Notabschaltung und eine hochpräzise Strommessung realisiert werden können. Im Ergebnis wird mit den beiden Sensoren eine indirekte Messung des elektrischen Stroms im Leiter durchgeführt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem Verfahren zum Betreiben eines Stromsensormoduls für einen elektrischen Energiespeicher, aufweisend die Schritte:
- - Ermitteln eines Magnetfelds mit einem ersten Sensor mit einem ersten Sensorelement einer ersten Magnetfeldmesstechnologie;
- - Ermitteln eines Magnetfelds mit einem zweiten Sensor mit einem ersten Sensorelement der ersten oder einer zweiten Magnetfeldmesstechnologie, wobei die Messungen beider Sensoren getrennt voneinander ausgewertet werden; und
- - Ermitteln eines Stromflusses für einen elektrischen Energiespeicher aus den ermittelten Magnetfeldern.
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Bevorzugte Ausführungsformen des Stromsensormoduls sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
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Eine bevorzugte Weiterbildung des Stromsensormoduls ist dadurch gekennzeichnet, dass er ferner einen auf der Leiterplatte angeordneten Steckverbinder zur Anbindung des Stromsensormoduls an ein übergeordnetes Modul aufweist.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des Stromsensormoduls ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Magnetfeldmesstechnologie eines ersten Sensorelements eines aus Folgendem ist: TMR, AMR, GMR. Mit dieser Technologie (auch xMR-Technologie genannt) kann vorteilhaft ein Magnetfeld in-plane, d.h. innerhalb der Ebene der Stromführung, gemessen werden. TMR hat dabei vorteilhaft ein sehr geringes Rauschen und kann daher für eine Magnetfeldmessung mit hoher Auflösung verwendet werden.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des Stromsensormoduls sieht vor, dass die zweite Magnetfeldmesstechnologie des zweiten Sensorelements auf dem Hall-Effekt basiert, insbesondere unter Verwendung von Graphen. Alternativ können auch andere sogenannte 2D-Materialien für die Anwendung in Frage kommen. Unter 2D-Materialien versteht man Materialien, die hauptsächlich über eine Ausdehnung in einer Ebene verfügen und senkrecht dazu lediglich einige wenige Atomlagen Ausdehnung aufweisen. Aufgrund der angestrebten Lage relativ zum stromführenden Leiter weist das Sensorelement mit dieser Technologie einen Tiefpass-Charakter auf, d.h. dass schnelle Änderungen des Stroms nicht so starke Auswirkungen auf das Sensorsignal haben wie langsame Änderungen. Diese Technologie wird zur Magnetfeldmessung out-of-plane, d.h. aus der Ebene der Stromführung heraus, verwendet.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Stromsensormoduls zeichnet sich dadurch aus, dass ein Sensorsignal des ersten Sensorelements eines ersten und eines zweiten Sensors gegenüber einem ersten Schwellwert einer Amplitude der Magnetfeldkomponente, die in Relation zum tatsächlich in der Stromschiene fließenden elektrischen Strom steht, auswertbar ist.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Stromsensors zeichnet sich dadurch aus, dass das Stromsensormodul ferner wenigstens ein Abschirmelement gegenüber einem externen elektromagnetischen Feld aufweist. Durch die genannte Abschirmung, beispielsweise mit ferromagnetischem Material in Form eines Bleches, eines U-geformten Bleches, eines Sandwichs aus mindestens zwei Blechen oder auch einem kompletten Rahmen, usw. lassen sich vorteilhaft weitere Verbesserungen hinsichtlich der Störanfälligkeit des Stromsensormoduls gegenüber Magnetfeldern realisieren, die zusätzlich zu dem vom zu messenden Strom verursachten Magnetfeld in der Umgebung auftreten.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Stromsensormoduls zeichnet sich dadurch aus, dass die Stromsensoren mittels wenigstens eines dielektrischen Abstandshalters von der Stromschiene trennbar sind. Vorteilhaft bleibt auf diese Weise ein „Luftspalt“ zwischen Stromschiene und Stromsensoren konstant, weil sich das Dielektrikum kaum ausdehnt. Das Dielektrikum weist vorzugsweise eine hohe Permittivität auf, um eine galvanische Trennung auch bei hohen Spannungsunterschieden zwischen der Spannungsebene des Stromleiters und der der Stromsensoren zu gewährleisten. Als Materialien eignen sich z.B. Glas, FR2, FR4, Epoxidharz oder Keramiken.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Stromsensormoduls zeichnet sich dadurch aus, dass die Sensoren und ihre Sensorelemente jeweils in etwa im äußeren Drittel der Stromschiene angeordnet sind. Vorteilhaft kann an den genannten Positionen eine hohe Sensibilität und Reaktionsgeschwindigkeit auf Änderungen des zu messenden Stroms für die Stromsensoren erreicht werden, um auf diese Weise eine Notabschaltung bereitstellen zu können.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Stromsensormoduls zeichnet sich dadurch aus, dass es ferner eine Signalverarbeitungseinrichtung aufweist, mit der eine Notabschaltung und eine hochgenaue Messung des Stroms durchführbar sind.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Stromsensormoduls zeichnet sich dadurch aus, dass die Signalvorverarbeitung wenigstens teilweise mittels der Sensoren durchführbar ist. Vorteilhaft übernehmen die Sensoren auf diese Weise eine Signalvorverarbeitung.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Stromsensormoduls zeichnet sich dadurch aus, dass die Signalverarbeitung vollständig mittels der Auswerteeinrichtung durchführbar ist. Auf diese Weise werden „dumme Stromsensoren“ mit elektrischen Anschlüssen bereitgestellt.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Stromsensormoduls zeichnet sich dadurch aus, dass Sensoren mit je einem ersten Sensorelement der ersten Magnetfeldmesstechnologie für die Notabschaltung und je einem zweiten Sensorelement der zweiten Magnetfeldmesstechnologie für eine Strommessung verwendbar sind.
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Die Erfindung wird im Folgenden mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand von mehreren Figuren im Detail beschrieben. Gleiche oder funktionsgleiche Elemente haben darin gleiche Bezugszeichen. Die Figuren sind insbesondere dazu gedacht, die erfindungswesentlichen Prinzipien zu verdeutlichen.
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Offenbarte Vorrichtungsmerkmale ergeben sich analog aus entsprechenden offenbarten Verfahrensmerkmalen und umgekehrt. Dies bedeutet insbesondere, dass sich Merkmale, technische Vorteile und Ausführungen betreffend den Stromsensor aus entsprechenden Ausführungen, Merkmalen und technischen Vorteilen betreffend das Verfahren zum Betreiben eines Stromsensors für einen elektrischen Energiespeicher ergeben und umgekehrt.
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In den Figuren zeigt:
- 1 eine Definition eines Koordinatensystems;
- 2 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines vorgeschlagenen Stromsensormoduls;
- 3 eine Querschnittsansicht eines vorgeschlagenen Stromsensormoduls; und
- 4 ein Blockschaltbild einer Signalverarbeitungskette des vorgeschlagenen Stromsensormoduls.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Vorgeschlagen wird ein Stromsensormodul für einen elektrischen Energiespeicher, mit dem sich folgende zwei Funktionen in einem Sensorgehäuse realisieren lassen:
- - eine hochgenaue Strommessung zur Bestimmung des Ladezustands einer Batterie eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs
- - eine magnetische Erfassung eines schnell ansteigenden Stroms im Fehlerfall, der zum Beispiel ein Kurzschluss sein kann, und die Auslösung eines z.B. halbleiterbasierten Leistungsschalters zur sicheren Trennung der Batterie vom Rest des Stromkreises
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Insbesondere können mittels des vorgeschlagenen Stromsensormoduls eine funktionale Sicherheit durch Redundanz und Verifikation der Messsignale erhöht, eine Immunität gegen gleichgerichtete Störfelder, die insbesondere die hochgenaue Strommessung beeinflussen, sowie eine sehr kurze Ansprechzeit der Fehlerstromerkennung bereitgestellt werden.
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1 zeigt ein im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Stromsensormodul 100 verwendetes Koordinatensystem, bei dem sich die x- und y-Achse auf der Oberfläche einer elektrischen Stromschiene 200, deren Strom gemessen werden soll, befinden, wobei die y-Achse in oder entgegen der Richtung des fließenden Stroms zeigt.
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2 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines vorgeschlagenen Stromsensormoduls 100. Erkennbar sind zwei Sensoren 1, 2 (2D-Magnetsensoren), die sowohl für die hochgenaue Strommessung als auch die Notabschaltung genutzt werden, die auf einer Leiterplatte 3 links und rechts von der Mitte M platziert an Positionen mit Allpass-Charakter der Magnetfeldkompenente parallel zur x-Richtung angeordnet sind. Die beiden Sensoren 1, 2 sind jeweils dazu ausgebildet, ein Magnetfeld mittels einer ersten Messtechnologie und mittels einer davon verschiedenen zweiten Messtechnologie zu messen. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass jeweils ein Sensorelement der beiden Sensoren die gleiche oder zumindest im Wesentlichen gleiche Magnetfeldkomponente erfasst. Ferner erkennt man zum Zwecke einer Signalauswertung eine integrierte Auswerteeinrichtung 4 (z.B. ASIC), die mittig über der Stromschiene 200 angeordnet ist, externe Beschaltungselemente 6a...6n und ein Verbindungselement 5 (z.B. Steckverbinder) zu einem übergeordneten System (z.B. Batteriemanagementsystem, nicht dargestellt).
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Eine hochgenaue Strommessung mittels des Stromsensormoduls 100 erfolgt in einem volldifferentiellen Messbetrieb, was den Einfluss von externen Magnetfeldern deutlich senken bzw. gegenüber homogenen Magnetfeldern negieren kann. Außerdem werden die erfassten Magnetfelder mit dem jeweils anderen Sensor 1, 2 verifiziert, so dass z.B. eine Fehlauslösung einer Notabschaltung verhindert werden kann und die Sensorfunktion zu jedem Zeitpunkt sichergestellt bleibt und überwacht werden kann. Durch die Platzierung der Sensoren 1, 2 mit der Auswerteschaltung 4 in einer Reihe quer zur Richtung des elektrischen Stromflusses kann eine Robustheit gegenüber Einstrahlung und somit gegenüber Messfehlern erhöht und die Anforderungen an die Leitungsführung auf der Leiterplatte 3 gesenkt sein.
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3 zeigt eine Querschnittsansicht des vorgeschlagenen Stromsensormoduls 100. Man erkennt eine Stromschiene 200, einen auf der Stromschiene 200 angeordneten Abstandshalter 210 mit geringem thermischem Ausdehnungskoeffizienten und hoher Dielektrizitätskonstante (z.B. Glas, Epoxidharz, Keramik, usw.), eine Leiterplatte 3 (z.B. FR4), sowie zwei Sensoren 1, 2 mit sensitiven Achsen in x- und z-Richtung.
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Ein Bereich TP deutet Anordnungspositionen der Sensoren 1, 2 auf der Leiterplatte 3 mit Tiefpassverhalten für Feldkomponente in x-Richtung an. Bereiche AP deuten Positionen der Sensoren 1, 2 auf der Leiterplatte 3 mit Allpass-Verhalten für Feldkomponente in x-Richtung an. HP deutet Positionen der Sensoren 1, 2 auf der Leiterplatte 3 mit Hochpassverhalten für Feldkomponente in x-Richtung an.
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Die beiden Sensoren 1, 2 mit sensitiven Achsen in x- und z-Richtung sind außerhalb der Mitte M der Stromschiene 200 über der Stromschiene 200 platziert, die beispielsweise als eine Verbindungsleitung zwischen einem elektrischen Energiespeicher (nicht dargestellt) und einem Inverter (nicht dargestellt) ausgebildet sein kann.
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Der Abstand zur Mitte M wird durch das dynamische Verhalten des Magnetfeldes bestimmt, welches mittels bekannter Filterverhalten beschrieben werden kann. Für die Notabschaltung sollte ein Bereich gewählt werden, wo die Feldkomponente in x-Richtung Allpassverhalten zeigt, um dem Messverfahren keine Verzögerung in der Erkennung eines Überstroms aufzubürden. Für die Erfassung der verzögerungsfreien Feldkomponente in x-Richtung wird beispielsweise eine in x-Richtung sensitive TMR-Brücke eingesetzt, die über eine hohe Bandbreite verfügt.
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Erkennbar ist in der Querschnittsansicht des vorgeschlagenen Stromsensormoduls 100 eine Anordnung zweier Sensoren 1, 2, welche Sensorelemente 1a und 1b bzw. 2a und 2b aufweisen (nicht dargestellt), die in jeweils unterschiedlichen Magnetfeldmesstechnologien ausgebildet sind, deren Positionierung auf beiden Seiten der Stromschiene 200 vorgeschlagen wird, wobei die Sensoren 1, 2 vorzugsweise jeweils in äußeren Randabschnitten angeordnet sind weitestgehend symmetrisch zur Mitte M, wodurch vorteilhaft eine Redundanz erreicht wird. Das ist insbesondere vom Gesichtspunkt der funktionalen Sicherheit wünschenswert, da der Versorgungskreis eines Elektrofahrzeugs mit höchster Einstufung vor Fehlfunktionen geschützt werden soll.
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Durch die Verteilung der präzisen Strommessung und der Notabschaltung betrifft die Redundanz nicht nur eine einzelne Funktionskomponente, sondern beide. Besonders vorteilhaft ist die Ermöglichung der Nutzung eines differentiellen Messprinzips der präzisen Strommessung. Die Magnetfeldkomponente senkrecht zur Stromrichtung und Stromschienenoberfläche (in z-Richtung) besitzt auf beiden Seiten der Stromschiene 200 ein unterschiedliches Vorzeichen aber die gleiche Amplitude, solange sich keine hochfrequenten Störer im Einflussbereich des Leiters befinden. Subtrahiert man in einer zentralen Signalauswerteeinheit beide Magnetfeldsignale, erhält man das Magnetfeldsignal mit doppelter Amplitude und kompensiert externe homogene Magnetfelder zu Null und Gradienten-behaftete Felder werden soweit reduziert, dass nur der Gradient über den Abstand der beiden betrachteten Sensoren als Messfehler verbleibt, also maximal die Breite der Stromschiene 200, im konkreten Anwendungsfall eher weniger. Ein Unterschied in den Amplituden, der sich durch Aufbau- und Lagetoleranzen ergibt, kann mithilfe einer geeigneten Kompensation in der Auswerteeinrichtung 4 ausgeglichen werden (nicht dargestellt), wobei ein solches Kompensationsverfahren an sich bekannt ist.
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Für die präzise Erfassung des elektrischen Stromes in der Stromschiene 200 wird im Sensor 1,2 ein zweites Sensorelement 1b bzw. 2b vorzugsweise ein Graphen-basierter Hall-Sensor eingesetzt, der im gleichen Gehäuse verbaut ist wie das erste Sensorelement 1a bzw. 2a in Form eines TMR-Sensors. Technologiebedingt ist der Graphen-Hall-Sensor in der z-Achse empfindlich. Die als möglicher Messfehler wirkende x-Komponente des Magnetfeldes wird dank der nahezu nicht vorhandenen Querfeldempfindlichkeit des Graphen-Hall-Sensors nicht erfasst.
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Eine beispielhafte Realisierung eines 3D-Magnetsensors kann zwei Sensoren 1, 2 mit jeweils zwei Sensorelementen 1a, 1b bzw. 2a, 2b umfassen, wobei die ersten Sensorelemente 1, 2a parallel zur Oberfläche des Substrats sensitiv sind, und wobei die zweiten Sensorelemente 1b, 2b auf Magnetfelder senkrecht zur Oberfläche des Substrats sensitiv ist. Wie in 2 erkennbar, ist der erste Sensor 1 links der Mitte M und der zweite Sensor 2 rechts der Mitte M angeordnet.
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Die beiden ersten Sensorelemente 1a, 2a unterscheiden sich in ihrer Verschaltung, wobei eines der beiden ersten Sensorelemente 1a, 2a in einer ersten Richtung sensitiv ist und das andere der beiden ersten Sensorelemente 1a, 2a in einer zweiten Richtung, die senkrecht zur ersten Richtung ist, sensitiv ist und gleichzeitig parallel zur Ebene der Hauptausdehnungen der ersten Sensorelemente 1a, 2a liegt. Unterhalb der funktionalen Sensorschichten kann eine integrierte Schaltung auf der Oberfläche eines Substrats liegen, die gegenüber den Sensorschichten mit einer Passivierungsschicht abgetrennt ist.
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Durch eine Abschirmung mit ferromagnetischem Material in Form eines Bleches, eines U-geformten Bleches, eines Sandwichs bestehend aus zwei oder mehr Blechen oder auch einem kompletten Rahmen (nicht dargestellt) lassen sich weitere Verbesserungen hinsichtlich der Störanfälligkeit gegenüber externen Feldern erzielen. Eine konkrete Ausgestaltung, eine geeignete Materialauswahl und eine geeignete geometrische Dimensionierung werden mittels eines Optimierungsverfahrens ermittelt. Die konkrete Positionierung der Sensoren 1, 2 links und rechts der Stromschienenmitte M ist vorzugsweise derart, dass die Notabschaltung ein Allpass-Verhalten aufweist, wodurch einem Effekt der magnetischen Diffusion entgegengewirkt werden kann.
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Steigt der elektrische Strom in der Stromschiene 200 sprunghaft an, wie z.B. im Falle eines Kurzschlusses, nimmt die Stromdichte zunächst am Rand der Stromschiene 200 zu. Dieser Effekt wird dadurch verursacht, dass elektrischer Strom in der Mitte des Leiters durch elektrische Wirbelströme behindert wird, die durch die schnelle Zunahme des elektrischen Stroms erzeugt werden. Bevor sich der Strom in der gesamten Stromschiene 200 ausgebreitet hat, vergeht eine signifikante Zeit und ein Sensor oberhalb der Mitte der Stromschiene 200 bekommt das so entstandene Magnetfeld und hierbei nur die Magnetfeldkomponente parallel zur Oberfläche der Stromschiene nur mit Verzögerung gegenüber dem tatsächlich fließenden elektrischen Strom mit. Diese Verzögerung wird systemtheoretisch als Tiefpass oder im Sonderfall auch als Integrierer bezeichnet. Die Verzögerung kann derart hoch sein, dass eine rechtzeitige Notabschaltung der betroffenen Stromkreise nicht gewährleistet werden kann.
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Am Rand der Stromschiene 200 ist die Situation genau umgekehrt. Die Magnetfeldkomponente parallel zur Oberfläche der Stromschiene 200 nimmt aufgrund der Stromverteilung, die sich am Rand des Leiters konzentriert, zunächst einen höheren Wert an, als sie im stationären Fall und einer homogenen Stromdichteverteilung im Leiter annehmen würde. Dieses Übersprechen bei schnellen Änderungen wird systemtheoretisch Hochpass oder im Sonderfall auch Differenzierer genannt. Wenn also das Magnetfeld in der Mitte oberhalb der Stromschiene 200 verzögert ist und am Rand des Leiters eher überspricht, muss es eine Stelle geben, die auf einer gedachten Linie liegt, die parallel zur Stromschienenoberfläche liegt, an der das Magnetfeldsignal weder dem Strom vorauseilt noch verzögert ist. Dieses Verhalten wird systemtheoretisch als Allpass bezeichnet.
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Eine optimale Stelle für das Sensorelement 1, 2 kann vorzugsweise mittels FEM (Finite Elemente Methode) ermittelt werden und ist abhängig vom Abstand des Messpunktes von der Stromschienenoberfläche, der Stromschienengeometrie und den Umgebungsbedingungen wie z.B. einer eventuellen Abschirmung. An dieser optimalen Stelle werden die Sensoren 1, 2 derart platziert, dass ihre Sensorelemente 1a, 2a sicher eher zu Hochpassverhalten neigen, um einen schnellen Stromanstieg unverzögert, gegebenenfalls etwas überbewertet, zu messen.
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Die Sensoren 1, 2 können in einer Variante bereits einen Teil der Auswerteeinrichtung 4 aufweisen, so dass die Notabschaltsignale und auch das gemessene Magnetfeld an Ort und Stelle in ein maschinenlesbares Format übertragen werden. Dies geschieht z.B. auf einer integrierten Schaltung, die Teil des Sensors 1, 2 ist. Kurz ausgebildete Zuleitungen unterstützen vorteilhaft, dass Messfehler, die z.B. durch Einstrahlung von elektromagnetischen Feldern entstehen, klein gehalten werden können. Auch lässt sich derart sehr effizient eine Kompensation von Nichtlinearitäten und Umweltbedingungen wie z.B. Temperatur vornehmen.
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4 zeigt ein Blockschaltbild einer beispielhaften Signalverarbeitungskette des Stromsensormoduls 100. Man erkennt ein Blockdiagramm eines Sensors 1 mit einem ersten Sensorelement 1a für die Notabschaltung und integrierter analoger Signalauswertung sowie dem im geregelten Betrieb betriebenen präzisen Batteriestromsensor mit dem Sensorelement 1b auf Graphen-Hall-Basis. Die Ein- bzw. Ausgänge des in einem Gehäuse verpackten Chips können sowohl rein analog oder digital sein, abhängig von der konkreten Implementierung.
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Im oberen Abschnitt von 4 erkennt man, dass das erste Sensorelement 1a ungeregelt betrieben wird (Open-loop-Anordnung). Ein Ausgang des ersten Sensorelements 1a ist auf ein Verstärkungselement 6 (z.B. ein Instrumentenverstärker) geführt, dessen Ausgang mit einem Bandbegrenzer 7 verschaltet ist. Ein Ausgang des Bandbegrenzers 7 ist mit einer Parallelschaltung aus absoluter Schwellwerterkennung 8a und differentieller Schwellwerterkennung 8b verschaltet, deren Ausgänge auf ein logisches ODER-Glied 9 geführt sind. Ein digitales Ein-Bit-Speicherelement 10 (z.B. RS-Flip Flop) speichert den Ausgangswert der Schwellwerterkennungen 8a, 8b und ist über einen Eingang 20a rücksetzbar. Ein Ausgang 20b repräsentiert einen Statusindikator mit mindestens zwei Zuständen, der eine Zustandsaussage bzgl. des Eintritts eines Fehlerfalles bereitstellt (Fehler-Flag). Ein Ausgang 20c stellt einen Debugging-Ausgang dar, der zur Fehlersuche verwendet werden kann.
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Man erkennt im unteren Abschnitt von 4, dass das zweite Sensorelement 1b in einem geregelten Betrieb eingesetzt wird (Closed-Loop-Anordnung), wobei ein Ausgang des zweiten Sensorelements 1b an ein Verstärkungselement 11 (Instrumentenverstärker) geführt ist, dessen Ausgang auf ein Bandbegrenzungselement 12 verschaltet ist. Der Ausgang des Bandbegrenzungselements 12 ist einem Analog-Digital-Wandler (ADC) 13 zugeführt, der mit einem Regler 14 verschaltet ist. Ein Eingang 20d kann zum Konfigurieren des Reglers 14 genutzt werden. Der Ausgang des Reglers 14 ist mit einer Messeinrichtung 15 verschaltet, die mit einem Digital-Analog-Wandler (DAC) 16 verschaltet ist. Ein Ausgang des DAC 16 ist mit einem Verstärker 17 verschaltet, dessen Ausgang mit einem Magnetfeldgenerator 18 verschaltet ist. An einem Ausgang 20e kann ein hochgenauer Messwert des mittels des Stromsensormoduls 100 gemessenen Stroms bereitgestellt werden.
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In einer nicht in Figuren dargestellten Signalverarbeitung verfügen die beiden technologisch diversifizierten Sensoren 1, 2 über je einen TMR-Sensor in den Sensorelementen 1a, 2a und einen Graphen-Sensor in den Sensorelementen 1b, 2b sowie einen Magnetfeldgenerator, der sowohl für den geregelten Betrieb der hochgenauen Batteriestromsensoren sorgt als auch für einen eingebauten Selbsttest (BIST) genutzt werden kann.
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In einer nicht dargestellten Variante der Signalverarbeitung verfügen die zwei Sensoren 1, 2 über je einen TMR-Sensor in den Sensorelementen 1a, 2a und einen Graphen- Sensor in den Sensorelementen 1b, 2b sowie einen Magnetfeldgenerator als auch analoge Auswerteschaltungen und einen Regelkreis, der sowohl für den geregelten Betrieb der hochgenauen Batteriestromsensoren sorgt als auch für den eingebauten Selbsttest genutzt werden kann. Gesteuert werden die verteilten Sensoren über eine zentrale Steuereinheit, die als ASIC realisiert sein kann.
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Um Signalverarbeitungszeiten so gering wie möglich halten zu können, wird die Notabschaltung vorzugsweise mit analogen, d.h. ungetakteten und kontinuierlichen elektronischen Schaltungen realisiert, wobei das Ausgangssignal entsprechend einer binären Unterscheidung entsprechend seiner Amplitude zur Unterscheidung des Betriebszustandes herangezogen wird. Die Anforderungen an die präzise Strommessung hinsichtlich der zu realisierenden Bandbreite sind deutlich geringer als bei der Notabschaltung. Da hier die Präzision der Messung im Vordergrund steht, kann in der integrierten Schaltung das Messsignal bereits so früh wie möglich im Signalpfad in ein digitales Signal gewandelt werden. Die Übertragung eines solchen Signals ist im Wesentlichen weniger fehleranfällig, allerdings gegenüber analogen Signalen aufgrund des Wandlungsaufwands und der Taktung zeitverzögert.
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Eine analoge Weiterleitung des Signals nach einer Kompensation der Temperatur und von Nichtlinearitäten wird allerdings nicht ausgeschlossen. Die Nutzung eines 2D-Materials, z.B. Graphen, zum Aufbau des zweiten Sensorelements 1b, 2b für die Magnetfeldkomponente senkrecht zur Oberfläche der Stromschiene 200 entkoppelt die präzise Strommessung nahezu vollständig vom ersten Sensorelement 1a, 2a zur Notabschaltung. Durch die nahezu nicht vorhandene Ausdehnung des 2D-Materials in Richtung der zu messenden Magnetfeldkomponente ist die Querfeldempfindlichkeit nahezu nicht vorhanden. Diese niedrige Querfeldempfindlichkeit in Verbindung mit der hohen Elektronenmobilität tragen zu einem empfindlichen und rauscharmen Sensor bei.
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Das Rauschen ist gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten TMR-Sensoren nochmals um ca. eine Größenordnung verringert, was erst eine präzise Strommessung mit der benötigten Genauigkeit ermöglicht. Dazu trägt außerdem noch bei, dass die Magnetfeldkomponente senkrecht zur Stromschienenoberfläche grundsätzlich ein Tiefpassverhalten aufweist, was das Rauschen durch eine inhärente Bandbreitenbeschränkung weiter reduziert. Durch die Verteilung der Sensoren 1, 2 auf beide Seiten der Stromschiene 200 kann der entstehende Platz in der Mitte zwischen den Sensoren 1, 2 für die zentrale Signalauswertung genutzt werden. Dadurch kann vorteilhaft Bauraum eingespart werden und die Leitungsführung ist vorteilhaft, da keine magnetisch aktiven Flächen aufgespannt werden müssen, die zu einem Fehler beitragen können.
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Vorgeschlagen wird ein Magnetsensor mit einer Magnetwiderstandstechnologie, insbesondere in TMR-Technologie (TMR, Tunnelmagnetwiderstand, engl. tunnel magnetoresistance). Der Aufbau solcher TMR-Sensoren wird im Dünnschichtverfahren realisiert. Üblicherweise befindet sich die Fertigung im sogenannten Back-End zur ASIC-Fertigung und kann als Add-On-Prozess zur Fertigung elektrischer, integrierter Schaltungen verstanden werden, bei dem auf dem ASIC zusätzliche funktionale Schichten abgeschieden werden, die im Zusammenspiel einen Sensor bilden.
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TMR-Sensoren bestehen unter Anderem aus zwei magnetischen und elektrisch leitfähigen Schichten, die von einer nur einige Atomlagen dicken elektrisch nicht leitfähigen Schicht voneinander getrennt sind. Die Referenzlage, die im Wesentlichen die magnetische Referenzlage eines Sensorelements bildet, wird fixe Schicht (engl. fixed layer) oder Referenzschicht (engl. reference layer) genannt. Die magnetische Ausrichtung dieser Referenzschicht ist fest vorgegeben. Wird diese Referenzschicht durch ein externes Magnetfeld nachhaltig beeinflusst, führt dies zur Zerstörung des TMR-Sensors. Die magnetisch aktive Schicht wird „freie Schicht“ genannt, wobei die Orientierung der freien Schicht im Wesentlichen durch das von außen einwirkende Magnetfeld bestimmt wird.
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Der magnetische Tunneleffekt beschreibt die Wahrscheinlichkeit, dass Elektronen die nichtleitfähige Tunnelbarriere durchqueren, die Referenzschicht und freie Schicht voneinander trennen. Abhängig von der magnetischen Orientierung der beiden Lagen zueinander und somit von den jeweiligen Elektronenspins ändert sich die Tunnelwahrscheinlichkeit. Makroskopisch ergibt sich eine Änderung des ohmschen Widerstands eines solchen TMR-Widerstandselements.
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Baut man Wheatstone sche Messbrücken aus derartigen TMR-Elementen auf, können abhängig von der magnetischen Orientierung der Referenzschicht und der Nulllage der freien Schicht komponentenabhängige Anordnungen realisiert werden, die ohne zusätzliche Maßnahmen lediglich in der Ebene der Sensorausdehnung sensitiv sind. Insbesondere durch die Nutzung der geometrischen Anisotropie der freien Schicht kann eine vorteilhafte Nulllage für die einzelnen TMR-Sensorelemente erzeugt werden. Die Wheatstone-Brückenwiderstände bestehen aus mehreren parallel und in Reihe geschalteten TMR-Sensoren, die alle innerhalb des jeweiligen Brückenwiderstands die gleiche magnetische Ausgangsorientierung besitzen.
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Abhängig von der eingesetzten Technologie ist es möglich, entweder nur zwei oder aber auch vier Orientierungen der Referenzschichten einzustellen. Das Einstellen der Orientierungen der Referenzschichten kann mithilfe starker Magnetfelder unter Zuhilfenahme von lokaler Erwärmung erfolgen. Dies kann mit an sich bekannten Verfahren durchgeführt werden (z.B. in einem Ofen, mittels Laser). TMR-Sensoren, die unter Anwendung der geometrischen Anisotropie aufgebaut werden, besitzen meist mehr als einen stabilen Arbeitspunkt. Der bevorzugte Arbeitspunkt kann unter Einwirkung hoher äußerer Magnetfelder verlassen werden, so dass sich der Sensor in einem weniger bevorzugten Arbeitspunkt wiederfindet. Ein Zurücksetzen des Arbeitspunktes in den bevorzugten Arbeitspunkt kann mithilfe eines im Sensor generierten Magnetfelds, das z.B. über bestromte dedizierte Rückstellleitungen erzeugt wird, erfolgen.
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Um das Verlassen des bevorzugten Arbeitspunktes bei Einwirkung von hohen Feldern zu vermeiden, kann die fixe Schicht aus einer Nickel-Eisen-Schicht aufgebaut werden, die im richtigen Aspektverhältnis ausgeführt, magnetische Wirbel (auch als Vortex bezeichnet) ausbildet. Bei Einwirkung eines äußeren Magnetfeldes verschiebt sich der Schwerpunkt des Wirbels und somit der Anteil paralleler zu antiparalleler Elektronenspins in Bezug auf die Referenzschicht. Ist das äußere Magnetfeld sehr groß, löst sich der magnetische Wirbel auf und bildet sich von selbst wieder, wenn das externe Feld einen bestimmten Wert unterschreitet. TMR-Sensoren zeichnen sich insbesondere in der Vortex-Realisierung durch einen großen Messbereich und kleines Rauschen aus. Ferner besitzen TMR-Sensoren unabhängig von der konkreten Ausgestaltung der freien Lage eine große Messbandbreite, d.h. sie sind für einen großen Frequenzbereich empfindlich und reagieren sehr schnell auf Änderungen im Magnetfeld, was für die vorgeschlagene Anwendung in der Notabschaltung vorteilhaft ist.
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In einem zweiten Back-End-Prozess zur ASIC-Fertigung wird das Graphen in an sich bekannter Weise auf ein geeignetes Substrat, das eine Verbindung mit der Passivierungsschicht des ASICs eingegangen ist, übertragen (z.B. mithilfe eines Abscheideprozesses oder auch mithilfe eines Transferprozesses).
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Unter Graphen wird in diesem Zusammenhang ein 2D-Material aus regelmäßig angeordneten Kohlenstoffatomen verstanden. Als 2D-Material bezeichnet man Materialien, die eine Dicke von nur einigen wenigen Atomlagen aufweisen insbesondere nur einer einzigen Atomlage, einer sogenannten Monolage (engl.: Monolayer). Das Material Graphen zeichnet sich durch eine sehr hohe Elektronenmobilität aus. Diese Tatsache trägt besonders zur Eignung von Graphen als Sensormaterial unter Nutzung des Hall-Effekts bei.
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Die über einen eingeprägten Strom bewegten Elektronen werden durch die von einem senkrecht durch das elektrisch leitfähige Material wirkende äußere Magnetfeld durch die entstehende Lorentzkraft abgelenkt. Diese Ablenkung erzeugt eine Spannung, die an zwei Elektroden bzw. elektrischen Kontakten quer zum eingeprägten Strom messbar und ein Maß für die Höhe des äußeren Magnetfelds ist. Durch die hohe Elektronenmobilität ist nur ein geringer eingeprägter Strom notwendig, um die notwendige Empfindlichkeit zu erreichen. Insbesondere kann mittels des eingeprägten Stroms abhängig von der Stromtragfähigkeit des Sensors die Empfindlichkeit auf die Anwendung eingestellt werden. Bezogen auf das äußere Magnetfeld lassen sich Graphen-Hall-Sensoren über die Größe der aktiven Fläche im Messbereich anpassen.
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Die Kombination eines TMR-Sensors und eines Graphen-Sensors in einem Halbleiterbauelement in Form des Sensors 1, 2 ermöglicht die Darstellung eines Magnetfeldsensors, der in allen drei Raumrichtungen empfindlich ist, ohne dass eine Technologie zur Umleitung der magnetischen Feldlinien eingesetzt werden müsste.
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In der dem vorgeschlagenen Stromsensormodul 100 zugrundeliegenden Anwendung ist der Einsatz eines zweidimensionalen Sensors vorteilhaft, um einerseits die Magnetfeldkomponente senkrecht zur Stromrichtung und parallel zur Oberfläche der Stromschiene zu messen und andererseits die Magnetfeldkomponente senkrecht zur Stromrichtung und senkrecht zur Oberfläche der Stromschiene.
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In der vorgesehenen Anwendungsweise wird das lötbare oder einpressbare Halbleiterbauelement, welches sowohl einen TMR-Sensor als auch einen Graphen-Hall-Sensor sowie eine integrierte Auswerteschaltung aufweist, sowohl links als auch rechts der Mitte der Stromschiene platziert, derart dass der TMR-Sensor in einem Bereich platziert ist, wo die Magnetfeldkomponente senkrecht zur Stromrichtung und parallel zur Oberfläche der Stromschiene gegenüber dem zeitabhängigen Stromverlauf nicht verzögert ist, was z.B. für eine Konfiguration ohne Abschirmung und einer Entfernung des Magnetsensors zur Stromschiene von ca. 5.5 mm etwa bei 75% der halben Stromschienenbreite ist.
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Um eine Verschiebung des Sensors durch Temperatureinfluss im Raum zu reduzieren und eine ausreichende galvanische Trennung zwischen der Leiterkarte, auf der der Magnetsensor montiert ist, und der Stromschiene 200 zu erreichen, kommen für die Schichten 3, 210 Materialien mit niedriger Dielektrizitätszahl zum Einsatz, wie z.B. Glas, Epoxidharz oder FR2/FR4. Die integrierte Signalauswertung erhöht mithilfe eines Instrumentenverstärkers das TMR-Sensorsignal, begrenzt die Bandbreite des TMR-Sensorsignals und führt eine Auswertung hinsichtlich des Übertretens einer ersten Schwelle aus. Die erste Schwelle betrifft die Amplitude der Magnetfeldkomponente, die in Relation steht zum tatsächlich in der Stromschiene 200 fließenden elektrischen Strom. Die erste Schwelle wird bei Inbetriebnahme des Sensorsystems abgeglichen und entsprechend der am Messort vorherrschenden Temperatur zur Laufzeit korrigiert.
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Die integrierte Signalauswertung führt des Weiteren eine Auswertung hinsichtlich des Unterschreitens einer zweiten Schwelle aus. Die zweite Schwelle betrifft die Amplitude der Magnetfeldkomponente, die in Relation steht zum tatsächlich in der Stromschiene 200 fließenden elektrischen Strom. Die zweite Schwelle wird bei Inbetriebnahme des Stromsensormoduls 100 abgeglichen und entsprechend der am Messort vorherrschenden Temperatur zur Laufzeit korrigiert. Parallel zum Auswerten der ersten beiden Schwellen wird mithilfe eines realen Differenzierers ein der Steigung des TMR-Sensorsignals proportionales Signal erzeugt, das gegen eine dritte und vierte Schwelle verglichen wird. Auch diese dritte und vierte Schwelle werden bei Inbetriebnahme des Sensorsystems abgeglichen und entsprechend der am Messort vorherrschenden Temperatur zur Laufzeit korrigiert.
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Die Schwellwerte können je nach Realisierung sowohl digital eingestellt werden oder über Spannungsteiler analog erzeugt werden. Unabhängig davon welcher Schwellwert über- oder unterschritten wurde, wird ein ein-Bit-Speicherbaustein gesetzt, der z.B. eine bipolare Kippstufe, ein R-S-Flipflop oder ähnliches sein kann, welcher lediglich über ein externes Steuersignal rücksetzbar ist.
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Neben dem Ausgang des Ein-Bit-Speicherelements wird das bandbegrenzte Sensorsignal an einem Ausgang des Sensormoduls zur Verfügung gestellt. Das Ausgangssignal des Graphen-Hall-Sensors wird mithilfe eines Instrumentenverstärkers 11 verstärkt, bevor es mittels eines Bandbegrenzers 12 bandbegrenzt wird. Abhängig von der tatsächlichen Realisierung kann der Graphen-Hall-Sensor sowohl geregelt als auch ungeregelt betrieben werden.
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Im ungeregelten Betrieb wird das bandbegrenzte Signal hinsichtlich Nichtlinearität und Temperaturabhängigkeit korrigiert. Vorzugsweise findet diese Korrektur in einem digitalen Signalverarbeitungspfad statt. Das so erhaltene dem Magnetfeld proportionale Signal kann entweder wieder analog ausgegeben werden oder, im Sinne der Messfehlervermeidung, mithilfe eines digitalen Übertragungsprotokolls, wie z.B. SPI, I2C oder dergleichen, am Ausgang zur Verfügung gestellt werden.
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Im geregelten Betrieb weist das Sensormodul zusätzlich Leitungen auf, mit denen ein Magnetfeld senkrecht zur Stromrichtung und senkrecht zur Stromschienenoberfläche erzeugt werden kann. Das bandbegrenzte und digital gewandelte Signal wird über eine entsprechend parametrierte Regeleinrichtung um seinen Nullpunkt geregelt. Als Stellgröße dient der Strom, der durch die zusätzlichen Leitungen getrieben wird. Ein Maß für das anliegende äußere Magnetfeld ist die Stellgröße, die entsprechend erfasst und hinsichtlich Nichtlinearität und Temperatur korrigiert werden muss. Die korrigierte Stellgröße wird entweder wieder analog ausgegeben oder, besser im Sinne der Messfehlervermeidung, mithilfe eines digitalen Übertragungsprotokolls, wie z.B. SPI, I2C oder dergleichen, am Ausgang zur Verfügung gestellt.
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Das Stromsensormodul 100 weist in seiner vorzugsweisen Ausführungsform weitere Stromleitungen auf, die in der Lage sind, ein Magnetfeld in sowohl der Richtung zu erzeugen, in der das erste Sensorelement 1a, 2a empfindlich ist, als auch der Richtung, in der das zweite Sensorelement 1b, 2b empfindlich ist. Diese Leitungen werden für die Überprüfung der Funktionalität genutzt. Ein zweiter baugleicher Sensor 2 wird mit gleicher Orientierung in gleicher Entfernung zur Mitte der Stromschiene 200 platziert. Dadurch erhält man hinsichtlich der TMR-Sensoren ein vollredundantes System. Für den Fall der Notwendigkeit einer Technologiediversität im Sinne der funktionalen Sicherheit können auch AMR- oder GMR-Sensorelemente verwendet werden, die sich durch einen leicht modifizierten Schichtaufbau gegenüber den TMR-Sensoren unterscheiden, aber ebenso in das gleiche Halbleiterbauteil integriert werden können.
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Wirkt kein äußeres Feld mit höherer Frequenz derart auf die Stromschiene 200 ein, dass sich elektrische Wirbelströme bilden, die die Stromdichteverteilung innerhalb der Stromschiene 200 asymmetrisch werden lassen, weisen beide TMR-Sensoren im Wesentlichen gleiche Sensorsignale auf im Rahmen der Unterschiede, die durch Einbautoleranzen und Bauteilunterschiede zustande kommen. Die Graphen-Hall-Sensorsignale sind von der Amplitude ebenfalls im Wesentlichen gleich hoch, aber im Vorzeichen gegensätzlich. Eine volldifferentielle Auswertung der Signale der Graphen-Hall-Sensorsignale in einer zentralen integrierten Schaltung kann bei Subtraktion beider Signale zur Verdopplung der Amplitude und gleichzeitigen Auslöschung eventuell einwirkender äußerer Magnetfelder führen. Um eine weitere Verbesserung der Robustheit des Sensorsignals gegenüber äußeren Magnetfeldern, auch solchen, die Gradientenbehaftet sind, zu erreichen, können an sich bekannte Abschirmmaßnahmen getroffen werden.
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Abschirmmaßnahmen können ein einzelnes Blech umfassen, welches oberhalb der Sensormodule angebracht wird und über die Stromschiene 200 hinausragt. Andere Ausführungsformen von Abschirmmaßnahmen sind zwei Bleche, die oberhalb der Sensormodule und unterhalb der Stromschiene 200 montiert sind, aber auch der Einsatz eines umfassenden U-Profils, welches unterhalb der Stromschiene 200 geschlossen ist und über den Sensormodulen geöffnet, oder einem umfassenden geschlossenen Rahmen, der sowohl die Stromschiene 200 als auch die Sensoren 1, 2 umschließt. Bekannte Ausführungsformen von Abschirmmaßnahmen nutzen Blechpakete statt massiver Bauteile, um Verluste durch Wirbelströme und den Einfluss der Schirmung auf das Messsignal zu minimieren.
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Die zentrale Auswerteeinrichtung 4, die mittig über der Stromschiene 200 platziert wird, übernimmt die Verifizierung und Validierung der Sensorsignale sowie deren Verarbeitung wie z.B. die oben beschriebene Subtraktion. Weitere Funktionen der zentralen Auswerteeinheit sind die Kommunikation mit dem übergeordneten System unter Zuhilfenahme eines digitalen Kommunikationsprotokolls.
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Auch die Parametrierung der Sensoren 1, 2 und der Auswertealgorithmen kann von der zentralen Auswerteeinrichtung 4 übernommen werden. Eine wesentliche Funktion der zentralen Auswerteeinrichtung 4 ist die Ermittlung des maximal geflossenen elektrischen Stroms im Fehlerfalle. Da das Auslösen einer Schwelle über die Änderung des Ausgangs der bipolaren Kippstufe dem übergeordneten System direkt zur Verfügung gestellt wird, muss die Erfassung des elektrischen Stroms diesem Ereignis nachlaufen. Die Änderung der elektrischen Ausgangsspannung des Sensormoduls wird an einem Eingang der zentralen Auswerteeinrichtung 4 erkannt, welcher Algorithmen über einen Trigger hardwaregesteuert loslösen kann, und das Auslesen des mitlaufenden Pufferspeichers angestoßen.
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Um den maximalen Strom zu erfassen, können z.B. zwanzig Werte des Pufferspeichers nach Auslösen der Fehlererkennung erfasst werden und der maximale Betrag des Sensorsignals in einem RAM abgespeichert werden, der dann zu einem späteren Zeitpunkt ausgelesen werden kann. Das Auslesen findet entsprechend einem vorgegeben Zeittakt statt, so dass die ausgelesenen Werte eine auf die Anwendung zugeschnittene Zeitdauer abbilden.
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Ferner kann die zentrale Auswerteeinrichtung 4 über die Funktionalität verfügen, einen eingebauten Selbsttest zu initiieren und dessen Parametrierung auf Befehl durch das übergeordnete System zu verändern.
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In einer zentralisierten Ausführungsform des vorgeschlagenen Stromsensormoduls 100 der Erfindung kann die zentrale Auswerteeinheit um die Funktionalität der Regelung des Graphen-Hall-Sensors erweitert sein.
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Vorteilhaft wird mit dem vorgeschlagenen Stromsensormodul 100 ein hochgenaues und schnelles Batteriestromsensorik-Messinstrument bereitgestellt, das an die Batterie zugeführten und der Batterie entnommenen elektrischen Strom messen kann, wodurch im Ergebnis eine sehr genaue Ladezustandsanzeige der Batterie realisierbar ist.
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Der Fachmann kann vorgehend auch nicht oder nur teilweise offenbarte Ausführungsformen der Erfindung realisieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
