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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Strommesseinrichtung zum Einbau
in eine stromführende Leitung,
insbesondere bei einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Anspruchs 1.
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Moderne
Kraftfahrzeuge sind mit einer Vielzahl von elektrischen oder elektronischen
Hilfsaggregaten und insbesondere mit einer Vielzahl von Steuergeräten ausgestattet.
Diese Stromverbraucher sind dabei an ein Bordnetz des Fahrzeugs
angeschlossen, das von wenigstens einer Fahrzeugbatterie gespeist
wird. Bei stehendem Fahrzeug bzw. bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine
ist es von entscheidender Bedeutung, dass der Stromverbrauch in
diesem Ruhezustand möglichst
niedrig ist, um eine Entladung der Fahrzeugbatterie zu vermeiden.
Um den Stromfluss innerhalb des Bordnetzes zu überwachen, können Strommesseinrichtungen
der eingangs genannten Art verwendet werden.
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Bei
Kraftfahrzeugen ist dabei problematisch, dass die unterschiedlichen
Verbraucher des Bordnetzes stark unterschiedliche Ströme benötigen, beispielsweise
benötigt
eine Quarzuhr einen Strom im Milliampere-Bereich, während der
Starter einen Strom im Kiloampere-Bereich zieht.
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Ein
weiteres Problem wird darin gesehen, dass eine Messeinrichtung,
die einen derartig großen Strombereich
mit hoher Genauigkeit messen soll, Messspannungen im Sub-mV-Bereich
zuverlässig, d.h.
ohne signifikante Drift- und Offsetfehler, reproduzierbar zu erfassen
in der Lage sein muss.
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Hierfür können nach
heutigem Stand der Technik für
die breite industrielle Anwendung nur Schaltungsschemata verwendet
werden, die direkt eine vom zu messenden Strom an einem Messwiderstand
hervorgerufene Messspannung ohne weitere Signalumsetzungen in einen
weiterverarbeitbaren Datenwert umsetzen.
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Vorhandene
Schaltungsvorschläge
sind typischerweise auf eine bestimmte Anwendung bzw. einen konkreten
Einbauort zugeschnitten. Dies bedeutet, dass bei veränderten
Bedingungen, z.B. des Einbauorts, üblicherweise Anpassungen notwendig
sind die insbesondere den Bereich Spannungsversorgung betreffen,
vor allem wenn die Spannungsversorgungsanschlüsse der Messeinrichtung eine
galvanische Verbindung zu den Messanschlüssen aufweisen. Solche Anpassungen
sind zeitaufwändig
und fehlerträchtig
und geeignet, zu Messwertfälschungen zu
führen.
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Ist
beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eine Messeinrichtung an den
Minus-Pol der Batterie angeschlossen, so lässt sich diese auch direkt
vom Plus-Pol derselben Batterie aus speisen. Soll dieselbe Messeinrichtung
am Plus-Pol der Batterie betrieben werden, so ist für die Spannungsversorgung
eine separate Batterie oder ein zusätzliches Netzteil notwendig.
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Eine
Strommesseinrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise
aus der
DE 196 23 441
C2 bekannt und umfasst einen Messwiderstand, an dem ein
Spannungssignal abgegriffen werden kann. Die abgegriffene Spannung
wird dabei verstärkt
und als Messsignal an eine Auswerte- oder Verarbeitungsschaltung
weitergegeben. Die bekannte Strommesseinrichtung arbeitet dabei
mit einem externen, bekannten Referenzwiderstand, um mit dessen
Hilfe Fertigungstoleranzen bei der Herstellung von Widerständen in
integrierten Schaltungen automatisch auszugleichen.
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Desweiteren
ist aus der
DE 100
60 490 A1 eine Strommesseinrichtung bekannt, der eine gemeinsame
Auswerteeinheit, die vorzugsweise als Mikrocontroller ausgestaltet
ist, nachgeschaltet ist. Diese Strommesseinrichtung arbeitet mit
wenigstens zwei Strommesssensoren, von denen zumindest einer potentialfrei
geschaltet ist.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
eine Strommesseinrichtung der eingangs genannten Art eine verbesserte
Ausführungsform
anzugeben, die insbesondere hinsichtlich ihres Einbauorts eine erhöhte Flexibilität besitzt.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
den Gegenstand des unabhängigen
Anspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Strommesseinrichtung mit
einer Spannungsversorgungseinrichtung auszustatten, die aus einer
extern zugeführten
Quellspannung eine für
den Betrieb der Strommesseinrichtung erforderliche Betriebsspannung
generiert und diese intern der Strommesseinrichtung potentialfrei
bereitstellt. Durch die potentialfrei bereitgestellte Betriebsspannung
ist die Strommesseinrichtung unabhängig von dem Potential, das
in der auszumessenden Leitung herrscht, stets in der Lage, Ströme aufgrund kleiner
Spannungsänderungen
zu messen. Mit Bezug auf ein Fahrzeug bedeutet dies, dass die erfindungsgemäße Strommesseinrichtung
an einer beliebigen Stelle innerhalb des Bordnetzes in den vom Plus-Pol
der Fahrzeugbatterie bis zu deren Minus-Pol führenden Strompfad eingebaut
werden kann. Die potentialfrei bereitgestellte Betriebsspannung
gewährleistet
für jede
Position innerhalb des Strompfades die benötigte Stromversorgung der elektrischen
Komponenten der Strommesseinrichtung. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Strommesseinrichtung
auch in eine Verbindungsleitung eingebaut werden, welche die beiden
12-V-Batterien eines 24-V-Bordnetzes
miteinander verbindet.
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Entsprechend
einer vorteilhaften Ausführungsform
kann die Stromversorgungseinrichtung einen potentialgetrennten Gleichspannungswandler mit
weitem Eingangsspannungsbereich und geregelter Ausgangsspannung
aufweisen, der an einen externen Gleichspannungseingang der Stromversorgungseinrichtung
angeschlossen ist.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert, wobei
sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche
Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine
schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Strommesseinrichtung nach
der Erfindung,
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2 eine
schaltplanartige Prinzipdarstellung unterschiedlicher Einbausituationen
für die Strommesseinrichtung.
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Entsprechend 1 umfasst
eine erfindungsgemäße Strommesseinrichtung 1 ein
durch eine unterbrochene Linie angedeutetes Gehäuse 2, in dem sämtliche
elektronischen Komponenten der Strommesseinrichtung 1 untergebracht
sind. Vorzugsweise bildet das Gehäuse einen Spritzwasserschutz
für die
elektronischen Komponenten. Insbesondere ist das Gehäuse 2 durch
einen Kunststoffblock gebildet, in den die einzelnen elektronischen Komponenten
eingegossen sind. Von diesem Gehäuse 2 geht
ein Kabel 3 aus, an dessen Ende ein Stecker 4 angeordnet
ist, der mehrere Pins 5 aufweist. Das Kabel 3 ist
mehradrig und die Pins 5 sind den einzelnen Adern des Kabels 3 zugeordnet.
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Die
Strommesseinrichtung 1 dient zum Einbau in eine stromführende Leitung 6,
die hier lediglich durch Pfeile symbolisch angedeutet ist. Hierzu
besitzt die Strommesseinrich tung 1 einen Plus-Anschluss 7 sowie
einen Minus-Anschluss 8. An den Plus-Anschluss 7 ist
im Einbauzustand der Strommesseinrichtung 1 eine Plus-Seite 9 der
Leitung 6 angeschlossen. In entsprechender Weise ist an
den Minus-Anschluss 8 eine Minus-Seite 10 der
Leitung 6 angeschlossen. Die beiden Anschlüsse 7 und 8 sind über einen
Messwiderstand 11 elektrisch leitend miteinander verbunden.
Dementsprechend erfolgt der Einbau der Strommesseinrichtung 1 in
die Leitung 6 so, dass der in der Leitung 6 geführte Strom
durch den Messwiderstand 11 fließt.
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Die
Strommesseinrichtung 1 umfasst nun außerdem eine Mess- und Auswerteeinrichtung 12, die
anhand des Spannungsabfalls am Messwiderstand 11 den in
der Leitung 6 fließenden
Strom ermittelt.
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Bei
einer bevorzugten Anwendung kann die Strommesseinrichtung 1 so
ausgestaltet sein, dass sie in ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs
eingebaut werden kann. Dabei ist die stromführende Leitung 6 dann
durch ein Hauptstromkabel gebildet, das zweckmäßig unmittelbar in der Nähe einer
Fahrzeugbatterie mit einem Pol dieser Batterie verbunden ist. Beispielsweise
kann einer der Anschlüsse 7 und 8 der
Strommesseinrichtung 1 direkt mit einer Batterie-Polklemme
verbunden oder mit einer solchen ausgestattet sein, die dann an
den jeweiligen Pol der Batterie angeschlossen ist. Bei einer derartigen
Anwendungsform können
in der Leitung 6 relativ große Ströme fließen, z.B. beim Anlassen einer
Brennkraftmaschine des Fahrzeugs. Ein hierzu benötigter Anlasser zieht beispielsweise
1,5 kA. Damit der am Messwiderstand 11 auftretende Spannungsabfall, insbesondere
bei größeren Strömen, keine
unzulässige
Spannungsabsenkung an nachgeschalteten Verbrauchern nach sich zieht,
und damit auch die auftretenden Verlustleistungen im Messwiderstand 11,
insbesondere bei größeren Strömen, die
bauteilspezifischen Maximalwerte nicht überschreiten, ist der Messwiderstand 11 mit
einem vergleichsweise kleinen Ohm'schen Widerstand versehen, der beispielsweise
im Bereich von etwa 0,1 mΩ bis
etwa 1 mΩ betragen
kann. Des Weiteren kann der Stromfluss im Bordnetz eines Kraftfahrzeugs
im Ruhezustand sehr niedrig sein, beispielsweise im mA-Bereich.
Die erfindungsgemäße Strommesseinrichtung 1 muss
auch diese kleinen Ströme
feststellen können,
um das ordnungsgemäße Funktionieren
des Bordnetzes überwachen
zu können.
Die Mess- und Auswerteeinrichtung 12 arbeitet daher in
einem relativ großen
Messbereich von etwa 5 bis 7 Zehnerpotenzen. Beispielsweise kann
die Strommesseinrichtung 1 Ströme von 2 mA bis 1,5 kA mit
einer vergleichsweise hohen Genauigkeit ermitteln. Durch geeignete
Auswahl des Messwiderstandswertes kann dieser exemplarische Messbereich
in weiten Bereichen verschoben und somit die Strommesseinrichtung
auf die jeweilige Applikation angepasst werden.
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Zweckmäßig ist
der Messwiderstand 11 aus einem Material hergestellt, das
einen kleinen Temperaturkoeffizienten, also eine kleine Abhängigkeit
des Ohm'schen Widerstandes
von der Temperatur aufweist. Beispielsweise besitzt das verwendete
Material des Messwiderstands 11 einen Temperaturkoeffizienten
von etwa 1% Widerstandsänderung
innerhalb eines Tempera turbereichs von etwa 0°C bis etwa 70°C. Durch
die Verwendung eines derartigen Werkstoffs kann für die Strommessung
eine relativ hohe Genauigkeit auch bei kleinen Strömen erreicht
werden. Ein für
den Messwiderstand 11 geeigneter Werkstoff kann beispielsweise
der Homepage der Firma Isabellenhütte (www.isabellenhuette.de)
entnommen werden.
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Die
Strommesseinrichtung 1 ist außerdem mit einer Spannungsversorgungseinrichtung 13 ausgestattet,
die ebenfalls im Gehäuse 2 untergebracht ist.
Diese Spannungsversorgungseinrichtung 13 besitzt einen
externen Gleichspannungseingang 14 mit einem Plus-Pol 14+ und einem Minus-Pol 14– .
Des Weiteren weist die Spannungsversorgungseinrichtung 13 einen
internen Gleichspannungsaisgang 15 auf, der ebenfalls einen
Plus-Pol 15+ sowie einen Minus-Pol 15– besitzt.
Der Gleichspannungseingang 14 ist über das Kabel 3 aus
dem Gehäuse 2 herausgeführt. Dementsprechend
dienen zwei Pins 5 des Steckers 4 zur Spannungsversorgung
der Strommesseinrichtung 1, wobei der eine Pin 5 mit
dem Plus-Pol 14+ des Gleichspannungseingangs 14 verbunden
ist, während
der andere Pin 5 mit dem Minus-Pol 14– verbunden
ist. Über
den externen Gleichspannungseingang 14 kann die Strommesseinrichtung 1 an
eine externe Spannungsquelle angeschlossen werden, die in der Regel
eine Quellspannung aufweist, die größer ist als eine Betriebsspannung,
welche die elektronischen Komponenten der Strommesseinrichtung 1,
also die Mess- und Auswerteeinrichtung 12, für ihren
ordnungsgemäßen Betrieb
benötigt.
Die Spannungsquelle ist bei einer Anwendung im Fahrzeug zweckmäßig die
Fahrzeugbatterie. Dementsprechend beträgt die Quellspan nung beispielsweise 12
V bei einem Personenkraftwagen oder 24 V bei einem Lastkraftwagen.
Im Unterschied dazu beträgt die
Betriebsspannung bei elektronischen Einrichtungen regelmäßig etwa
5 V.
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Erfindungsgemäß ist nun
die Spannungsversorgungseinrichtung 13 so ausgestaltet,
dass sie die am Gleichspannungseingang 14 anliegende Quellspannung
auf die gewünschte
Betriebsspannung umwandelt und diese potentialfrei am Gleichspannungsausgang 15 bereitstellt.
Die Mess- und Auswerteeinrichtung 12 ist nun intern an
den Gleichspannungsausgang 15 angeschlossen. Da dies potentialfrei
erfolgt, kann die Mess- und Auswerteeinrichtung 12 stets
ordnungsgemäß arbeiten,
unabhängig
davon, auf welchem Potential der Leiter 6 liegt, in den der
Messwiderstand 11 eingebunden ist. Die Unabhängigkeit
vom Potential der Leitung 6 wird unter anderem auch dadurch
erreicht, dass ein Bezugs-Potential 16 der Mess- und Auswerteeinrichtung 12 mit dem
Minus-Pol 15– des Gleichspannungsausgangs 15 verbunden
ist. Dieses Bezugs-Potential 16 ist an den Minus-Anschluss 8 angeschlossen.
Auf diese Weise wird erreicht, dass die am Gleichspannungsausgang 15 bereitgestellte
Potentialdifferenz automatisch auf das Potential der Leitung 6 bzw.
auf das Potential des Bezugs-Potentials 16 aufgeschaltet wird.
Dementsprechend steht die Potentialdifferenz des Gleichspannungsausgangs 15 der
gesamten Mess- und
Auswerteeinrichtung 12 zur Spannungsversorgung zur Verfügung. Folglich
ist der Plus-Pol 15+ des Gleichspannungsausgangs 15 an
ein Plus-Potential 17 der Mess- und Auswerteeinrichtung 12 angeschlossen, über das
die einzelnen elek tronischen Komponenten der Mess- und Auswerteeinrichtung 12 mit
der Betriebsspannung versorgt werden.
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Die
Mess- und Auswerteeinrichtung 12 kann den durch den Messwiderstand 11 fließenden Strom messen
und damit korrelierende Stromsignale generieren. Diese Stromsignale
werden dann an wenigstens einer externen Schnittstelle 18 bereitgestellt.
Die jeweilige Schnittstelle 18, in der Darstellung gemäß 1 sind
zwei solche externen Schnittstellen 18 dargestellt, werden über das
Kabel 3 aus dem Gehäuse 2 herausgeführt und
den Pins 5 des Steckers 4 zugeordnet.
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Bei
der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform umfasst die Mess-
und Auswerteeinrichtung 12 eine Messwerterfassungseinrichtung 19 sowie
eine Steuereinrichtung 20, die auf geeignete Weise miteinander
kommunizieren, was durch einen Doppelpfeil symbolisiert ist. Die
Messwerterfassungseinrichtung 19 und die Steuereinrichtung 20 sind
jeweils in Form einer integrierten Schaltung realisiert und können beispielsweise
auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sein.
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Die
Messwerterfassungseinrichtung 19 ist an das Bezugs-Potential 16 sowie
an das Plus-Potential 17 der Mess- und Auswerteeinrichtung 12 angeschlossen
und dementsprechend potentialfrei mit der Betriebsspannung versorgt.
Die Messwerterfassungseinrichtung 19 weist zumindest zwei
Eingänge auf.
Im vorliegenden Fall sind vier Eingänge vorgesehen, nämlich ein
erster Eingang 22, ein zweiter Eingang 23, ein
dritter Eingang 24 sowie ein vierter Eingang 25.
Der erste Eingang 22 ist an den Plus-Anschluss 7 angeschlossen
und befindet sich somit auf der einen Seite des Messwiderstands 11 in
der Leitung 6. Im Unterschied dazu ist der zweite Eingang 23 an
den Minus-Anschluss 8 angeschlossen und befindet sich somit
auf der anderen Seite des Messwiderstands 11 in der Leitung 6.
Die Messwerterfassungseinrichtung 19 enthält nun nicht
näher dargestellte
integrierte Schaltkreise, welche aus der Spannungsdifferenz zwischen
erstem Eingang 22 und zweitem Eingang 23 den Strom
in der Leitung 6 ermitteln können und damit korrelierende
Stromwerte bzw. Stromsignale generieren können. Des Weiteren kann die
Messwerterfassungseinrichtung 19 über ihren dritten Eingang 24 ein
Signal erhalten, das z. B. mit einer von der Strommesseinrichtung 1 außerdem zu
messenden Spannung, z.B. der Batteriespannung, korreliert. Des Weiteren
kann die Messwerterfassungseinrichtung 19 über ihren
vierten Eingang 25 ein weiteres Signal erhalten, das beispielsweise mit
einer ebenfalls von der Strommesseinrichtung 1 zusätzlich zu
messenden Temperatur, z.B. der Motorraumtemperatur, korreliert.
Grundsätzlich
können auch
beliebige andere Signale über
den dritten Eingang 24 oder vierten Eingang 25 oder über einen weiteren
Eingang der Messwerterfassungseinrichtung 19 zugeführt werden,
wobei diese Signale mit einer anderen zu messenden physikalischen
Größe korrelieren;
vorstellbar ist z.B. auch ein Druck oder eine Dehnung. Die Messwerterfassungseinrichtung 19 kann
dann in Abhängigkeit
der eingehenden Signale damit korrelierende Werte generieren.
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Zweckmäßig handelt
es sich bei der Messwerterfassungseinrichtung 19 um einen
anwenderspezifisch programmierbaren integrierten Schaltkreis, der
in der Regel als ASIC bezeichnet wird. Ein derartiger Asic 19,
der für
die Strommessung am Messwiderstand 11 besonders geeignet
ist, ist beispielsweise von der Homepage der Firma Isabellenhütte (www.isabellenhuette.de)
bekannt.
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Die
Steuereinrichtung 20 umfasst zweckmäßig zumindest einen Mikroprozessor
oder einen Mikrocontroller oder dergleichen und ist zu ihrer Spannungsversorgung
ebenfalls an das Plus-Potential 17 und
an das Bezugs-Potential 16 der Mess- und Auswerteeinrichtung 12 angeschlossen.
Die Steuereinrichtung 20 kommuniziert mit der Messwerterfassungseinrichtung 19 und
ist so ausgestaltet, dass sie die von der Messwerterfassungseinrichtung 19 generierten
Werte, insbesondere die Stromwerte, auslesen kann und in geeigneter
Weise an der jeweiligen Schnittstelle 18 bereitstellen
kann. Die Steuereinrichtung 20 bzw. ihr Mikrocontroller
ist programmierbar, was über
die jeweilige Schnittstelle 18 durchführbar ist. Des Weiteren kann über die
Steuereinrichtung 20 auch die Messwerterfassungseinrichtung 19 programmiert
werden.
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Zweckmäßig ist
die Steuereinrichtung 20 so ausgestaltet, dass sie die
aus der Messwerterfassungseinrichtung 19 ausgelesenen Werte
in zumindest ein Standard-Datenformat formatiert und die formatierten
Werte an der zugehörigen
Schnittstelle 18 bereitstellt, die dann als Standard-Schnittstelle 18 ausgebildet
werden kann. Beispielsweise kann die eine ge zeigte Schnittstelle 18 eine
serielle Schnittstelle 26 sein, während die andere Schnittstelle 18 eine
Feldbusschnittstelle 27 ist. Bei der seriellen Schnittstelle 26 handelt
es sich beispielsweise um eine RS232-Schnittstelle. Die Feldbusschnittstelle kann
beispielsweise als CAN-Bus-Schnittstelle
oder als Profi-Bus-Schnittstelle ausgestaltet sein. Folglich enthält die Steuereinrichtung
die für
die jeweilige Standard-Schnittstelle 26, 27 benötigten Treiber.
Die Formatierung der ausgelesenen Werte für Standard-Schnittstellen 26, 27 vereinfacht
die Kommunikation mit externen Datenverarbeitungssystemen, wie z.B.
mit einem Motorsteuergerät
oder allgemeinen mit einem Managementsystem zur Koordinierung des
Bordnetzes.
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Eine
Besonderheit wird hierbei auch darin gesehen, dass die wenigstens
zwei unterschiedlichen Standard-Schnittstellen 26, 27 durch
eine geeignete Belegung der Pins 5 an dem einzigen Stecker 4 des
Kabels 3 realisiert werden. Hierdurch kann mit Hilfe eines
geeigneten Adapters die Strommesseinrichtung 1 auf besonders
einfache Weise an das jeweils gewünschte Datenverarbeitungssystem
angeschlossen werden, ohne dass hierzu aufwändige Umbauten erforderlich
sind.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform
kann die Mess- und Auswerteeinrichtung 12 bzw. die Steuereinrichtung 20 die
Feldbus-Schnittstelle 27 potentialfrei bzw. mit getrennten Potentialen
ansteuern. Auf diese Weise kann die Strommesseinrichtung 1 besonders
einfach an Datenverarbei tungssysteme angeschlossen werden, die auf
einem anderen Potentialniveau arbeiten als die Strommesseinrichtung 1.
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Die
Steuereinrichtung 20 besitzt außerdem zumindest einen Steuereingang 28,
dem über
das Kabel 3 ein Pin 5 zugeordnet ist. Über diesen
Steuereingang 28 kann das Bereitstellen der ausgelesenen Werte
an der oder an den externen Schnittstellen 18 aktiviert
und deaktiviert werden. Auf diese Weise kann die Strommesseinrichtung 1 über das
jeweilige Datenverarbeitungssystem gezielt so angesteuert werden,
dass es nur dann Messwerte liefert, wenn diese auch verarbeitet
werden können
bzw. wenn diese benötigt
werden. Auf diese Weise können
beispielsweise Speichervolumen, Rechnerkapazität und Strom gespart werden.
Die Steuereinrichtung 20 kann über den Steuereingang 28 beispielsweise
statusgesteuert (LOW-HIGH oder EIN-AUS) oder flankengesteuert (ansteigende
Flanke oder absteigende Flanke) sein.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Messwerterfassungseinrichtung 19 so ausgestaltet,
dass innerhalb des gesamten erfassbaren Messbereichs mehrere Teilbereiche
differenziert werden können,
die mit einer unterschiedlichen-Messwertauflösung arbeiten.
Die Steuereinrichtung 20 kann nun in Abhängigkeit
des gemessenen Stroms zwischen den einzelnen Teilmessbereichen umschalten,
um so stets eine möglichst
optimale Auflösung,
also Genauigkeit für
die Stromsignale zu erhalten.
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Üblicherweise
umfasst die Stromversorgungseinrichtung 13 einen nicht
näher dargestellten potentialgetrennten
Gleichspannungswandler, der vorzugsweise einen weiten Eingansspannungsbereich
aufweist und insbesondere eine geregelte Ausgansspannung besitzt.
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Durch
die integrale Bauweise der Strommesseinrichtung 1, bei
der die elektronischen Komponenten im Gehäuse 2 untergebracht
sind, baut die Strommesseinrichtung 1 sehr kompakt und
bildet dementsprechend eine kompakte Einheit. Eine derartige Einheit
kann besonders einfach und raumsparend in die jeweilige Leitung 6 eingebaut
werden. Durch die erfindungsgemäße potentialfreie
Betriebsspannung ist es dabei möglich,
die Strommesseinrichtung 1 quasi an einer beliebigen Stelle
innerhalb der Leitung 6 anzuordnen, so dass der Einbauort
der Strommesseinrichtung 1 eine hohe Variabilität aufweist
und an individuelle Bauraumsituationen angepasst werden kann.
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2 zeigt
exemplarisch drei verschiedene Einbausituationen für die erfindungsgemäße Strommesseinrichtung 1,
wobei die alternativen Einbausituationen mit I, II und III angedeutet
sind. Beispielsweise handelt es sich bei der Leitung 6 um
ein Hauptstromkabel eines Bordnetzes 29 eines Kraftfahrzeugs,
beispielsweise eines Nutzfahrzeugs. Das Bordnetz 29 besitzt
hier zwei in Reihe geschaltete Batterien 31 und 32 und
ist somit als 24-Volt-Bordnetz ausgebildet.
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Gemäß der ersten
Einbausituation I kann die Strommesseinrichtung 1 in unmittelbarer
Nähe des Plus-Pols
des Batterie paares 31–32 in
die Hauptstromleitung 6 des Bordnetzes 29 eingebunden
sein. Die Anschlüsse 7 und 8 sowie
der Messwiderstand 11 befinden sich somit auf einem Bezugspotential von
+24 V, bezogen auf Fahrzeugmasse.
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Bei
der zweiten Einbausituation II ist die Strommesseinrichtung 1 in
eine Verbindungsleitung 31 eingebaut, die den Plus-Pol
der einen Batterie 32 mit dem Minus-Pol der anderen Batterie 31 verbindet. Folglich
befindet sich das Bezugspotential für die Strommesseinrichtung 1 in
diesem Fall bei +12 V, bezogen auf Fahrzeugmasse.
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Bei
der dritten Einbausituation III ist die Strommesseinrichtung 1 in
unmittelbarer Nähe
des Minus-Pols des Batteriepaars 31–32 in der Hauptstromleitung 6 des
Bordnetzes 29 angeordnet. Folglich befinden sich die Anschlüsse 7, 8 und
der Messwiderstand 11 auf einem Bezugspotential von 0 V,
bezogen auf Fahrzeugmasse.
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In
allen drei Einbausituationen sorgt die potentialfreie Spannungsversorgung
der Strommesseinrichtung 1 dafür, dass die Strommesseinrichtung 1 jeweils
mit derselben Genauigkeit ihre Messfunktion ausführen kann.