EP2691782A1 - Stromsensor - Google Patents

Stromsensor

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Publication number
EP2691782A1
EP2691782A1 EP12714274.3A EP12714274A EP2691782A1 EP 2691782 A1 EP2691782 A1 EP 2691782A1 EP 12714274 A EP12714274 A EP 12714274A EP 2691782 A1 EP2691782 A1 EP 2691782A1
Authority
EP
European Patent Office
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current
resistance element
current sensor
sensor according
voltage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12714274.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Jöckel
Klaus Rink
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
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Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of EP2691782A1 publication Critical patent/EP2691782A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/20—Modifications of basic electric elements for use in electric measuring instruments; Structural combinations of such elements with such instruments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G—PHYSICS
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    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/005—Circuits for altering the indicating characteristic, e.g. making it non-linear
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]

Definitions

  • the invention relates to a current sensor according to the preamble of claim 1.
  • the invention is based on the object of proposing a current sensor which can be used relatively inexpensively, in particular with a relatively large measuring range or with a relatively large dynamic range of the current to be measured.
  • An advantage of the invention is in particular that Various ⁇ ne current detection elements used in the current sensor who can ⁇ , for example, ohmic resistors and shunt or magnetic field sensor elements such as Hall sensor elements or AMR elements. It is preferred that the current sensor is formed such that the value detected by the current detection element load current is ge ⁇ measured by passing a current through the resistive element flows in dependence of the electrical Messsig ⁇ Nals and the voltage across the resistor element by an analog-digital converter is measured.
  • the riding ⁇ be supplied by the current detection element electrical measurement signal is substantially propor tional ⁇ to the load current through the electrical conductor which is to be detected and measured.
  • the signal processing unit preferably comprises Minim ⁇ least a control circuit with which the voltage across the resistive element is controlled to a defined reference voltage value, at least within a defined measurement range.
  • the defined reference voltage value is particularly preferably at least 1 mV.
  • the signal processing unit comprises an amplifier which amplifies the input side, the electrical measurement ⁇ signal and provides an output current flowing through the resistive element.
  • the signal processing unit is designed so that the percentage resolution of the current ⁇ measurement based on the current value of the load current over the defined measuring range of the current sensor, based on the current to be detected by the current detection element, remains substantially constant.
  • the current sensing element is preferred as the shunt alsobil ⁇ det and the resistance element of the Signal kausein ⁇ standardized in particular is not designed as a power resistor element.
  • the current detection element is preferably designed as a magnetic field sensor element and the resistance element of the signal processing unit is in particular not designed as a power resistance element .
  • a power resistor element is preferably an electronic component, for example a counter ⁇ stand element or a semiconductor device, such as a Tran understood ⁇ sistor, which is designed for current intensities of more than 1A, especially more than 10A.
  • the resistance element of the signal preparation unit is adapted accordingly expediently so that it comprises only components, which for electric currents up.
  • 1A, especially 10 A are laid out ⁇ , this relates especially preferred partial reflection ⁇ stand elements
  • the voltage for detecting the current through the resistance element is detected as a gate-source voltage or base-emitter voltage on a transistor element of the resistance element.
  • the resistance value of this counter- ⁇ stand element is mainly dependent on 1 by the value of the current through this resistor element or essen- is substantially dependent on 1 by the root of the value of the current through this resistance element.
  • the current sensor is preferably formed so that the peak value of the load current through the conductor by at least a factor of 100, in particular at least a factor of 1000, is greater than the peak value of the current through the counter ⁇ stand element of the signal processing unit.
  • the Signalver ⁇ processing unit is thus suitably designed such that at least its resistance element radio ⁇ tioniert as transmitters and the dynamic range or the limits of the interval of the dynamic range of the measurement signal significantly verrin ⁇ Gert, for example by a factor of one thousandth
  • the invention preferably has the advantage that the self-heating by the resistance element is low and for the current sensor essentially the external temperature influences are decisive.
  • the resistive element of the Signalver ⁇ processing unit two or more parallel-connected partial ⁇ resistance elements comprises, formed in particular switched on and / or switched off, substantially expanding the measurement range. More preferably, the Wi ⁇ derstandselement comprises a first and a second control loop, with each of which the voltage across a resistor part ⁇ element to a defined reference voltage value
  • the partial resistance element of the first control loop can be traversed by the current to be measured with a first defined direction and the partial resistance element of the second control loop of the measured can be flown through the current with a second direction opposite to the first direction and the current to be measured depending on the detected current direction by means of the first control circuit or by means of the second control circuit and gemes ⁇ is sen.
  • the portion of the resistance elements of the first and second control loop as two mutually complementary formed field effect transistors are formed and / or that the partial resistance elements of the first and second control circuit are connected in parallel, while the drain or collector terminal of a part resisting ⁇ stand elements respectively connected to the source or
  • Emitter terminal of the other partial resistance element verbun ⁇ is, in particular mutually.
  • the at least one abutment part ⁇ stand element at least one SenseFET is associated, which is connected to an analog-to-digital converter, is determined by the SenseFETs the current through the resistance element.
  • the defined reference voltage is adjustable for measuring range extension.
  • the invention also relates to the use of the current sensor in motor vehicles, in particular for measuring a discharge and / or charging current of an electrical energy store in an electric or hybrid vehicle.
  • Fig. 1 shows an embodiment in which the Stromsen ⁇ sor for measuring a de-and / or charging current of an electrical energy storage in a
  • Electric or hybrid vehicle is used, and
  • an exemplary current sensor having a resistance element of a signal processing circuit, said resistor element has two part reflection ⁇ stand elements includes, over which the voltage, each with a control circuit to a defined reference voltage value is controlled.
  • Fig. 1 shows an embodiment of the current sensor, the ESS measuring the discharging and charging current i M of an electrical energy storage device or battery ⁇ rule 8 is used.
  • Current ⁇ detection element 1 for example, designed as a shunt, detects the load current through the electrical conductor through which battery 8 is connected and provides depending on the load current, an electrical measurement signal, the signal processing unit 2, 3 is supplied to the ⁇ play a non-linear transformer comprising at least one resistance element.
  • the adapted or by signal processing unit 2, 3 converted measurement signal is supplied by analog-to-digital converter 4, which performs the measurement.
  • FIG. 2 illustrates an exemplary current sensor comprising current sense element 1, by way of example is formed as a shunt through which the current to be detected measurement ⁇ llast flows and over which the voltage is taken out as electrical ⁇ ULTRASONIC measurement signal.
  • This voltage is applied to amplifier 5 of the signal processing unit 2.
  • Resist ⁇ it element 3 comprises a first and a second control loop, wherein the first control loop, the left Operawider ⁇ stand element 6, the left amplifier and the associated reference voltage value specification ref of a reference ⁇ voltage source comprises, and the second control loop the right ⁇ te partial resistance element , the right amplifier 4 and the corresponding reference voltage value preset + Ref.
  • the two partial resistance elements 6, 7 of the two control ⁇ circuits are traversed by the current to be measured, wherein the partial resistance element of the first control loop is discharged during discharge of current i Kess and the partial resistance element of the second control circuit during charging, so if measurement current i measurement the opposite flow direction having.
  • the partial resistance elements 6, 7 of the first and second re ⁇ gel Vietnamesees are, for example according to a two mutually komplemen ⁇ Secretary formed MOS field-effect transistors formed and connected in parallel, the drain terminal of the one partial resistor element mutually connected respectively to the source terminal of the other part of the resistive element.
  • the drain-source voltage of the two MOSFETs is adjusted to a defined reference voltage value, whereby the resistance value of the two partial resistance elements is substantially dependent on 1 by the value of the current i M ess is pronounced by the resistance element 3 and thus with increasing measuring current i Kess the resistance decreases and increases with decreasing current, the resistance of the lovedsele ⁇ element 3.

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Abstract

Stromsensor umfassend wenigstens ein erstes Stromerfassungs- element (1), welches einen Laststrom (i Last ) durch einen elektrischen Leiter erfasst und ein elektrisches Messsignal in Abhängigkeit von diesem Laststrom bereitstellt, wobei das Stromerfassungselement (1) mit einer Signalverarbeitungsein- heit (2) verbunden ist, die ein Widerstandselement (3) um- fasst, welches so ausgebildet ist, dass zumindest innerhalb eines definierten Messbereichs des Stromsensors der elektrische Widerstand des Widerstandselements (3) abnimmt, wenn der von dem Stromerfassungselement (1) erfasste Laststrom zunimmt.

Description

Stromsensor
Die Erfindung betrifft einen Stromsensor gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
In Kraftfahrzeugen werden heute an vielen Stellen Strommessungen durchgeführt. Diese Strommessungen sind beispielswei¬ se in Regelkreise eingebunden, dienen der Überwachung von Grenzwerten oder werden zum Messen des Entlade-, bzw. Ladestroms einer Batterie eingesetzt. Bei letzterem Einsatzge¬ biet wird unter anderem der Ladezustand der Batterie ermit¬ telt. Außerdem werden über das Monitoring bzw. die Überwachung des Innenwiderstandes der Batterie Rückschlüsse auf den Zustand der Batterie gezogen. Hierzu gehören Alter und Kapazität der Batterie.
Aufgrund der Suche nach neuen Antriebskonzepten unter Nutzung von erneuerbaren Energien konzentrieren sich zahlreiche Entwicklungen auf Elektro - und Hybridantriebe. Hier gewinnt die Erfassung des Ladezustands und des Gesamtzustandes der Batterie weiter an Bedeutung. Dabei muss der Strom und die Spannung der Batterie gemessen werden. Die Batteriespannun- gen liegen hier bei bis zu 1000V und die Entladeströme bei bis zu 600A. Der Dynamikbereich der zu messenden Ströme erstreckt sich beispielsweise von 10mA bis 1000A, also Faktor 1*10~5. Die Genauigkeit soll häufig < 1% bezogen auf den je¬ weiligen Messwert betragen. Damit keine zu hohe Verlustleis¬ tung entsteht, ist der Wert des Shuntwiderstandes auf maxi¬ mal ΙΟΟμΩ begrenzt.
Am weitesten verbreitet ist die Strommessung anhand der Mes¬ sung der Spannung über einem, in den Stromkreis geschalteten, ohmschen Widerstand (Shunt) . Dabei ist es allerdings häufig schwierig den geforderten Dynamikbereich mit der geforderten Genauigkeit abzudecken. Beispielsweise fällt bei einem Strom von 10mA am ΙΟΟμΩ Widerstand eine Spannung von Ιμν ab, die auf 1% genau gemessen werden muss. Bei 1000A fallen 100mV ab, die ebenfalls sehr genau gemessen werden müssen. Hierzu werden hochauflösende, genaue AD-Wandler be¬ nötigt, was relativ teuer ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Stromsensor vorzuschlagen, der relativ kostengünstig einsetzbar ist, insbesondere bei einem relativ großen Messbereich bzw. bei einem relativ großen Dynamikumfang des zu messenden Stroms.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Strom¬ sensor gemäß Anspruch 1.
Ein Vorteil der Erfindung ist insbesondere, dass verschiede¬ ne Stromerfassungselemente in dem Stromsensor verwendet wer¬ den können, beispielsweise ohmsche Widerstände bzw. Shunts oder Magnetfeldsensorelemente, wie Hallsensorelemente oder AMR-Elemente . Es ist bevorzugt, dass der Stromsensor so ausgebildet ist, dass der von Stromerfassungselement erfasste Laststrom ge¬ messen wird, indem in Abhängigkeit des elektrischen Messsig¬ nals ein Strom durch das Widerstandselement fließt und die Spannung an dem Widerstandselement durch einen Analog- Digitalwandler gemessen wird.
Es ist bevorzugt, dass das vom Stromerfassungselement be¬ reitgestellte elektrische Messsignal im Wesentlichen propor¬ tional ist zum Laststrom durch den elektrischen Leiter, der erfasst und gemessen werden soll.
Die Signalverarbeitungseinheit umfasst vorzugsweise mindes¬ tens einen Regelkreis, mit welchem die Spannung über dem Widerstandselement auf einen definierten Referenzspannungswert eingeregelt wird, zumindest innerhalb eines definierten Messbereichs. Der definierte Referenzspannungswert beträgt dabei besonders bevorzugt mindestens 1 mV.
Es ist zweckmäßig, dass die Signalverarbeitungseinheit einen Verstärker umfasst, der eingangsseitig das elektrische Mess¬ signal verstärkt und einen Ausgangsstrom bereitstellt, der durch das Widerstandselement fließt.
Es ist bevorzugt, dass die Signalverarbeitungseinheit so ausgebildet ist, dass die prozentuale Auflösung der Strom¬ messung bezogen auf den aktuellen Wert des Laststroms über den definierten Messbereich des Stromsensors, bezogen auf den zu erfassenden Strom durch das Stromerfassungselement, im Wesentlichen konstant bleibt. Das Stromerfassungselement ist bevorzugt als Shunt ausgebil¬ det und das Widerstandselement der Signalverarbeitungsein¬ heit ist insbesondere nicht als Leistungswiderstandselement ausgelegt .
Das Stromerfassungselement ist alternativ vorzugsweise als Magnetfeldsensorelement ausgebildet und das Widerstandsele¬ ment der Signalverarbeitungseinheit ist insbesondere nicht als Leistungswiderstandselement ausgelegt.
Unter einem Leistungswiderstandselement wird vorzugsweise ein elektronisches Bauelement, beispielsweise ein Wider¬ standselement bzw. ein Halbleiterbauelement, wie ein Tran¬ sistor, verstanden, der für Stromstärken von mehr als 1A, insbesondere mehr als 10A, ausgelegt ist.
Das Widerstandselement der Signalerarbeitungseinheit ist entsprechend zweckmäßigerweise so ausgebildet, dass es nur Bauelemente umfasst, die für elektrische Ströme von bis zu bzw. höchstens bzw. weniger als 1A, insbesondere 10 A, aus¬ gelegt sind, dies betrifft besonders bevorzugt Teilwider¬ standselemente .
Es ist bevorzugt, dass die Spannung zur Erfassung des Stroms durch das Widerstandselement als Gate-Source-Spannung oder Basis-Emitter-Spannung an einem Transistorelement des Widerstandselements erfasst wird.
Es ist zweckmäßig, dass bei geregelter Referenzspannung über dem Widerstandselement der Widerstandswert dieses Wider¬ standselements im Wesentlichen abhängig ist von 1 durch den Wert des Stroms durch dieses Widerstandselement oder im We- sentlichen abhängig ist von 1 durch die Wurzel aus dem Wert des Stroms durch dieses Widerstandselement.
Der Stromsensor ist vorzugsweise so ausgebildet, dass der Spitzenwert des Laststroms durch den Leiter um mindestens den Faktor 100, insbesondere mindestens den Faktor 1000, größer ist, als der Spitzenwert des Stroms durch das Wider¬ standselement der Signalverarbeitungseinheit. Die Signalver¬ arbeitungseinheit ist also zweckmäßigerweise so ausgebildet, dass zumindest sein Widerstandselement als Übertrager funk¬ tioniert und den Dynamikbereich bzw. die Grenzen des Intervalls des Dynamikbereichs des Messsignal deutlich verrin¬ gert, beispielsweise um den Faktor 1000.
Die Erfindung weist vorzugsweise den Vorteil auf, dass die Eigenerwärmung durch das Widerstandselement gering ist und für den Stromsensor im Wesentlichen die äußeren Temperatureinflüsse maßgeblich sind.
Es ist bevorzugt, dass das Widerstandselement der Signalver¬ arbeitungseinheit zwei oder mehr parallel geschaltete Teil¬ widerstandselemente umfasst, welche insbesondere zu- und/oder abschaltbar ausgebildet sind, im Wesentlichen zur Messbereichserweiterung . Besonders bevorzugt umfasst das Wi¬ derstandselement einen ersten und einen zweiten Regelkreis, mit welchen jeweils die Spannung über einem Teilwiderstands¬ element auf einen definierten Referenzspannungswert
eingeregelt wird, zumindest innerhalb eines definierten Messbereichs, wobei das Teilwiderstandselement des ersten Regelkreises von dem zu messenden Strom mit einer ersten definierten Richtung durchflössen werden kann und das Teilwiderstandselement des zweiten Regelkreises von dem zu messen- den Strom mit einer zweiten, zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung durchflössen werden kann und der zu messende Strom je nach Stromrichtung mittels des ersten Regelkreises oder mittels des zweiten Regelkreises erfasst und gemes¬ sen wird.
Ganz besonders bevorzugt sind die Teilwiderstandselemente des ersten und zweiten Regelkreises als zwei zueinander komplementär ausgebildete Feldeffekttransistoren ausgebildet und/oder dass die Teilwiderstandselemente des ersten und zweiten Regelkreises parallel geschaltet sind und dabei der Drainanschluss oder Kollektoranschluss des einen Teilwider¬ standselements jeweils mit dem Sourceanschluss oder
Emitteranschluss des anderen Teilwiderstandselements verbun¬ den ist, insbesondere wechselseitig.
Es ist zweckmäßig, dass dem wenigstens einen Teilwider¬ standselement zumindest ein SenseFET zugeordnet ist, welcher mit einem Analog-Digital-Wandler verbunden ist, wobei mittels des SenseFETs der Strom durch das Widerstandselement bestimmt wird.
Es ist bevorzugt, dass die definierte Referenzspannung zur Messbereichserweiterung einstellbar ist.
Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung des Stromsensors in Kraftfahrzeugen, insbesondere zur Messung eines Ent- und/oder Aufladestroms eines elektrischen Energiespeichers in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug.
Weitere bevorzugte Aus führungs formen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibungen von Ausführungsbeispielen an Hand von Figuren.
Es zeigen in beispielhafter, schematischer Darstellung
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der Stromsen¬ sor zur Messung eines Ent- und/oder Aufladestroms eines elektrischen Energiespeichers in einem
Elektro- oder Hybridfahrzeug verwendet wird, und
Fig. 2 ein beispielhafter Stromsensor mit einem Widerstandselement einer Signalverarbeitungsschaltung, wobei dieses Widerstandselement zwei Teilwider¬ standselemente umfasst, über denen die Spannung mit jeweils einem Regelkreis auf einen definierten Referenzspannungswert eingeregelt wird.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Stromsensors, der zur Messung des Entlade- und Ladestroms iMess eines elektri¬ schen Energiespeichers bzw. Batterie 8 benutzt wird. Strom¬ erfassungselement 1, beispielweise als Shunt ausgebildet, erfasst den Laststrom durch den elektrischen Leiter, durch welchen Batterie 8 angeschlossen ist und stellt in Abhängigkeit des Laststroms ein elektrisches Messsignal bereit, das Signalverarbeitungseinheit 2, 3 zugeführt wird, die bei¬ spielhaft einen nichtlinearen Übertrager, umfassend wenigstens ein Widerstandselement, aufweist. Das angepasste bzw. durch Signalverarbeitungseinheit 2, 3 gewandelte Messsignal wird durch Analog-Digitalwandler 4 zugeführt, welches die Messung durchführt.
In Fig. 2 ist ein beispielhafter Stromsensor veranschaulicht, umfassend Stromerfassungselement 1, das beispielhaft als Shunt ausgebildet ist durch den der zu erfassende Mess¬ strom lLast fließt und über welchem die Spannung als elektri¬ sches Messsignal abgegriffen wird. Diese Spannung liegt an Verstärker 5 der Signalverarbeitungseinheit 2 an. Der Ver¬ stärker 5, beispielhaft als Spannungverstärker ausgebildet, erzeugt in Abhängigkeit der eingangsseitigen Spannung am Ausgang in Verbindung mit dem Hilfswiderstand R ein Stromsignal, das dem Widerstandselement 3 zugeführt wird und durch Widerstandselement 3 als Messstrom iKess fließt. Wider¬ standselement 3 umfasst dabei einen ersten und einen zweiten Regelkreis, wobei der erste Regelkreis das linke Teilwider¬ standselement 6, den linken Verstärker sowie die diesem zugeordnete Referenzspannungswertvorgabe -Ref einer Referenz¬ spannungsquelle umfasst, und der zweite Regelkreis das rech¬ te Teilwiderstandselement 7, den rechten Verstärker 4 und die entsprechende Referenzspannungswertvorgabe +Ref umfasst. Die beiden Teilwiderstandselemente 6, 7 der beiden Regel¬ kreise werden von dem zum messenden Strom durchflössen, wobei das Teilwiderstandselement des ersten Regelkreises beim Entladen von Strom iKess durchflössen wird und das Teilwiderstandselement des zweiten Regelkreises beim Laden, also wenn Messstrom iMess die entgegengesetzte Fließrichtung aufweist. Die Teilwiderstandselemente 6, 7 des ersten und zweiten Re¬ gelkreises sind beispielgemäß als zwei zueinander komplemen¬ tär ausgebildete MOS-Feldeffekttransistoren ausgebildet und parallel geschaltet, wobei der Drainanschluss des einen Teilwiderstandselements jeweils mit dem Sourceanschluss des anderen Teilwiderstandselements wechselseitig verbunden ist. Die Drain-Source-Spannung der beiden MosFETs wird dabei auf einen definierten Referenzspannungswert eingeregelt, wodurch der Widerstandswert der beiden Teilwiderstandselemente im Wesentlichen abhängig von 1 durch den Wert des Stroms iMess durch das Widerstandselement 3 ausgeprägt ist und somit bei steigendem Messstrom iKess der Widerstandswert abnimmt und bei abnehmendem Strom der Widerstandswert des Widerstandsele¬ ments 3 zunimmt. Zur Messung des Stroms wird dabei die Gate- Source-Spannung des entsprechenden Teilwiderstandselements erfasst, welche die Stellgröße des ersten und zweiten Regel¬ kreises ist und dem Analog-Digitalwandler 4 zugeführt wird. Die zu regelnde Drain-Source-Spannung liegt beispielhaft je¬ weils weit unter der Flussspannung der parasitären Dioden, bei einigen mV.

Claims

Patentansprüche
1. Stromsensor umfassend wenigstens ein erstes Stromerfas¬ sungselement (1), welches einen Laststrom (iLast) durch einen elektrischen Leiter erfasst und ein elektrisches Messsignal in Abhängigkeit von diesem Laststrom bereit¬ stellt, dadurch gekennzeichnet, dass
das Stromerfassungselement (1) mit einer Signalverarbei¬ tungseinheit (2) verbunden ist, die ein Widerstandsele¬ ment (3) umfasst, welches so ausgebildet ist, dass zu¬ mindest innerhalb eines definierten Messbereichs des Stromsensors der elektrische Widerstand des Widerstands¬ elements (3) abnimmt, wenn der von dem Stromerfassungs¬ element (1) erfasste Laststrom zunimmt.
2. Stromsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromsensor so ausgebildet ist, dass der von Stromerfassungselement (1) erfasste Laststrom (iLast) ge¬ messen wird, indem in Abhängigkeit des elektrischen Messsignals ein Strom durch das Widerstandselement (3) fließt und die Spannung an dem Widerstandselement durch einen Analog-Digitalwandler (4) gemessen wird.
3. Stromsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (2) mindestens einen Regelkreis umfasst, mit welchem die Spannung über dem Widerstandselement (3) auf einen definierten Refe¬ renzspannungswert eingeregelt wird, zumindest innerhalb eines definierten Messbereichs.
4. Stromsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Referenzspannungswert mindestens 1 mV beträgt.
5. Stromsensor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (2) einen Ver¬ stärker (5) umfasst, der eingangsseitig das elektrische Messsignal verstärkt und einen Ausgangsstrom bereit¬ stellt, der durch das Widerstandselement (3) fließt.
6. Stromsensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (2) so ausgebildet ist, dass die prozentuale Auflö¬ sung der Strommessung bezogen auf den aktuellen Wert des Laststroms über den definierten Messbereich des Stromsensors, bezogen auf den zu erfassenden Strom durch das Stromerfassungselement (1), im Wesentlichen konstant bleibt .
Stromsensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromerfassungselement (1) als Shunt ausgebildet ist und das Widerstandselement der Signalverarbeitungseinheit insbesondere nicht als Leistungswiderstandselement ausgelegt ist.
Stromsensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Stromerfassungselement (1) als Magnet feldsensorelement ausgebildet ist und das Widerstandselement der Signalverarbeitungseinheit insbe sondere nicht als Leistungswiderstandselement ausgelegt ist .
9. Stromsensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung zur Erfassung des Stroms durch das Widerstandselement (3) als Gate- Source-Spannung oder Basis-Emitter-Spannung an einem Transistorelement des Widerstandselements erfasst wird.
10. Stromsensor nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei geregelter Referenzspannung über dem Widerstandselement (3) der Widerstandswert dieses Widerstandselements im Wesentlichen abhängig ist von 1 durch den Wert des Stroms durch dieses Widerstandselement oder im Wesentlichen abhängig ist von 1 durch die Wurzel aus dem Wert des Stroms durch dieses Widerstandselement.
11. Stromsensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement zwei oder mehr parallel geschaltete Teilwiderstandsele¬ mente (6, 7) umfasst, welche insbesondere zu- und/oder abschaltbar ausgebildet sind, im Wesentlichen zur Messbereichserweiterung .
12. Stromsensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (3) einen ersten und einen zweiten Regelkreis umfasst, mit welchen jeweils die Spannung über einem Teilwiderstandselement (6, 7) auf einen definierten Referenzspannungswert eingeregelt wird, zumindest innerhalb eines definierten Messbe¬ reichs, wobei das Teilwiderstandselement des ersten Re¬ gelkreises von dem zu messenden Strom mit einer ersten definierten Richtung durchflössen werden kann und das Teilwiderstandselement des zweiten Regelkreises von dem zu messenden Strom mit einer zweiten, zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung durchflössen werden kann und der zu messende Strom je nach Stromrichtung mittels des ersten Regelkreises oder mittels des zweiten Regel¬ kreises erfasst und gemessen wird .
Stromsensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilwiderstandselemente (6, 7) des ersten und zweiten Regelkreises als zwei zueinander komplementär ausgebildete Feldeffekttransistoren ausgebildet sind und/oder dass die Teilwiderstandselemente des ersten und zweiten Regelkreises parallel geschaltet sind und dabei der Drainanschluss oder Kollektoranschluss des einen Teilwiderstandselements jeweils mit dem Sourceanschluss oder Emitteranschluss des anderen Teilwiderstandsele¬ ments verbunden ist, insbesondere wechselseitig.
Stromsensor nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem wenigstens einen Teilwiderstandselement (6, 7) zumindest ein SenseFET z geordnet ist, welcher mit einem Analog-Digital-Wandler verbunden ist, wobei mittels des SenseFETs der Strom durch das Widerstandselement bestimmt wird.
Verwendung des Stromsensors nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14 in Kraft fahrzeugen, insbesondere zur Messung eines Ent- und/oder Aufladestroms eines elektri- sehen Energiespeichers in einem Elektro- oder Hybrid- fahrzeug .
EP12714274.3A 2011-03-29 2012-03-29 Stromsensor Withdrawn EP2691782A1 (de)

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DE102011006376 2011-03-29
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ID=45954640

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Application Number Title Priority Date Filing Date
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US (1) US20140015533A1 (de)
EP (1) EP2691782A1 (de)
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