WO2013041603A1 - Vorrichtung zur messung eines batteriestroms - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung eines Batteriestromes einer Batterie. Die Vorrichtung weist eine Messstrecke (21, 40) auf, über die der gesamte zu messende Batteriestrom während der Messung fließt. Eine Messeinrichtung (26, 44a, 44b) misst einen Spannungsabfall über die Messstrecke. Basierend auf dem gemessenen Spannungsabfall und einem Widerstand der Messstrecke ermittelt eine Stromermittlungseinrichtung (27, 44a, 44b) den Batteriestrom, wobei die Messstrecke durch zumindest einen Teil eines Kabels mit einem temperaturabhängigen Widerstand (21, 40) gebildet wird.
Description
Beschreibung
Vorrichtung zur Messung eines Batteriestroms Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung eines Batteriestroms einer Batterie eines Fahrzeuges.
Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 102007045 512 AI bekannt. Dort ist ein Pol einer Autobatterie durch ein Kabel mit der Karosserie verbunden. Zwischen dem Kabel und dem Pol der Autobatterie befindet sich ein Shunt. Wie beispielsweise die DE 10 2004 033 836 B3 beschreibt, wird die über diesen Shunt abfallende Spannung einer Messeinrichtung zugeführt, um auf diese Weise den Strom zu ermitteln, der durch den Shunt fließt. Der Vorteil des Shunts liegt darin, dass sein Widerstand weitgehend temperaturunabhängig ist. Er verursacht jedoch nicht unerhebliche Kosten.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
kostengünstige Vorrichtung zur Messung eines Batteriestroms bereit zu stellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .
Die Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Messung eines Batteriestromes einer Batterie eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung weist eine Messstrecke auf, über die der gesamte zu messende Batteriestrom während der Messung fließt. Unter einem
Batteriestrom im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung soll dabei jeglicher Strom verstanden werden, der die in der Batterie gespeicherte Ladung erhöht oder erniedrigt. Zum Messen eines Spannungsabfalls über die Messstrecke weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Messeinrichtung auf. Darüber hinaus besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Stromermittlungseinrichtung zum Ermitteln des Batteriestromes basierend auf dem gemessenen
Spannungsabfall und einem Widerstand der Messstrecke.
Erfindungsgemäß wird die Messstrecke durch zumindest einen Teil eines Kabels mit einem temperaturabhängigen Widerstand gebildet . Gemäß dem oben dargestellten Stand der Technik wird als
Messstrecke ein Shunt verwendet, dessen Widerstand weitgehend temperaturunabhängig ist. Aufgrund der Erfindung kann auf diesen Shunt verzichtet werden, so dass entsprechend Kosten und Fertigungsaufwand eingespart werden können.
Das Kabel kann beispielsweise ein Massekabel sein, das einen Minuspol der Batterie mit einem elektrischen Leiter verbindet, an den Verbraucher mit ihrem Massepunkt angeschlossen sind. Beim elektrischen Leiter kann es sich insbesondere um eine Karosserie des Fahrzeugs handeln. Die Messstrecke muss nicht auf der Seite des Minuspols der Batterie angeordnet sein. In einer alternativen Ausführungsform befindet sich die Messstrecke am Pluspol der Batterie. Das Kabel kann somit auch ein Verbindungskabel sein, das einen Pluspol der Batterie mit z.B. einem Sicherungskasten verbindet. Wesentlich ist dabei, dass der gesamte Batteriestrom während der Messung über den Teil des Kabels fließt, der als Messstrecke dient.
Durch die Verwendung zumindest eines Teils des Massekabels bzw. des am Pluspol der Batterie angeordneten Verbindungskabels als Messstrecke kann auf den im Stand der Technik verwendeten Shunt verzichtet werden, wodurch erheblich Kosten sowie unter Umständen aufwendige Tätigkeiten im Fertigungsprozess vermieden werden können .
In einer Ausführungsform wird ein vorherbestimmter Messstrom entlang der Messstrecke gemultiplext . Das Multiplexen entlang der Messstrecke kann beispielsweise bedeuten, dass der vorherbestimmte Messstrom über die Messstrecke verläuft, aber vom Batteriestrom unterscheidbar ist. Genauso gut kann parallel zum Kabel ein weiteres Kabel verlaufen, so dass ein
Raummultiplexverfahren zum Einsatz kommt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine Widerstandskompensationseinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, einen Kompensationsspannungsabfall zu ermitteln, der aufgrund des vorherbestimmten Messstroms entlang der Messstrecke abfällt . Mithilfe des Kompensationsspannungsabfalls und des
vorherbestimmten Messstroms kann der Widerstand der Messstrecke kompensiert werden.
Der Zweck der Widerstandskompensationseinrichtung hängt mit der Temperaturabhängigkeit des Widerstands des Kabels zusammen. Die Temperatur des Kabels muss über dessen Länge nicht
notwendigerweise konstant sein. Um den Temperatureinfluss bei der Ermittlung des Batteriestroms herausrechnen zu können, kann ein bekannter Messstrom über eine zur Messstrecke äguivalente Strecke gesendet werden, deren Widerstand bei einer
Referenztemperatur bekannt ist. Nach dem ohmschen Gesetz ergibt sich bei einem bekannten Strom und einem bekannten Widerstand zwangsläufig ein Spannungsabfall, der über diesen Widerstand abfällt. Wenn der gemessene Spannungsabfall vom erwarteten Spannungsabfall abweicht, kann diese Abweichung der Temperatur zugeschrieben werden. Unter der Annahme, dass die Messstrecke derselben Temperatur ausgesetzt ist, kann mithilfe dieser Abweichung der Temperatureinfluss auf den Widerstand der Messstrecke kompensiert werden.
Erfindungsgemäß kann das Multiplexen des vorherbestimmten Messstroms entlang der Messstrecke mittels verschiedener Verfahren bewerkstelligt werden, die entweder isoliert oder auch in Kombination verwendet werden können. Sämtliche Verfahren, die es erlauben, den vorherbestimmten Messstrom vom Batteriestrom zu unterscheiden, können verwendet werden. Bekannte Verfahren sind insbesondere das Raummultiplex-, Freguenzmultiplex-,
Codemultiplex- und Zeitmultiplexverfahren . Bei Verwendung des Raummultiplexverfahrens kann die
erfindungsgemäße Vorrichtung ein parallel zum Kabel
verlaufendes, mit dem Kabel thermisch gekoppeltes
Kompensationskabel umfassen, wobei eine Temperaturabhängigkeit
des Widerstands des Kabels und des Kompensationskabels im Wesentlichen identisch ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Kabel und das Kompensationskabel aus demselben Material bestehen.
Das Kompensationskabel kann bei einer Referenztemperatur einen bekannten Widerstand haben. Da es thermisch mit dem Kabel gekoppelt ist, kann davon ausgegangen werden, dass das Kabel und das Kompensationskabel denselben Temperatureinflüssen ausgesetzt sind. Für die räumliche Anordnung des Kabels und des Kompensationskabels bestehen unterschiedliche Möglichkeiten. Beispielsweise kann das Kabel als eine koaxiale Ummantelung des Kompensationskabels ausgestaltet sein. Alternativ ist es auch denkbar, dass das Kompensationskabel als eine koaxiale
Ummantelung des Kabels ausgestaltet ist.
Durch eine vorteilhafte Anordnung des Kompensationskabels im Hinblick auf das Kabel kann beispielsweise eine Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlung erreicht werden.
In einer Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße
Vorrichtung einen Multiplexer zum Multiplexen des
vorherbestimmten Messstroms über die Messstrecke und einen Demultiplexer zum Trennen des Messstroms vom Batteriestrom. Auf diese Weise kann der vorherbestimmte Messstrom über die
Messstrecke gesendet werden und am Ende wieder vom Batteriestrom getrennt werden.
Der Demultiplexer kann beispielsweise als Filter oder
Lock-In-Verstärker ausgestaltet sein. Darüber hinaus kann ein Freguenzgenerator zur Erzeugung eines vorherbestimmten
Messstroms in Form eines Wechselstroms und/oder ein
Codegenerator zur Erzeugung eines vorherbestimmten Messstroms mit einem aufmodulierten Code vorgesehen sein. Dabei ermöglichen der Freguenzgenerator ein Freguenzmultiplexverfahren und der Codegenerator ein Codemultiplexverfahren .
In einer Ausführungsform wird ein Zeitmultiplexverfahren verwendet. Die Vorrichtung umfasst dabei einen Schalter, der bewirken soll, dass in einer ersten Phase der Batteriestrom und in einer zweiten Phase der vorherbestimmte Messstrom über die Messstrecke fließt. Auf diese Weise ist der Batteriestrom vom vorherbestimmten Messstrom trennbar.
Die Messeinrichtung kann durch ein Messkabel und eine weitere elektrische Verbindung mit dem Kabel verbunden sein. Dabei kann zum Beispiel das Messkabel spiralförmig um das Kabel
herumgewunden sein, um die Auswirkungen externen
elektromagnetischer Felder zu vermindern.
Darüber hinaus kann das Kabel als eine koaxiale Ummantelung des Messkabels und/oder der weiteren elektrischen Verbindung ausgestaltet sein. Genauso ist es denkbar, dass das Messkabel und/oder die weitere elektrische Verbindung als eine koaxiale Ummantelung des Kabels dienen. Durch eine geschickte
geometrische Anordnung der stromführenden Elemente können die Auswirkungen externen elektromagnetischer Felder, die möglicherweise störende Ströme induzieren, reduziert werden.
Darüber hinaus umfasst die Erfindung ein Fahrzeug mit einer Batterie und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung eines Batteriestroms einer Batterie.
Weitere Details der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die Figuren erläutert.
Dabei zeigen
Figur 1 einen Stromkreis eines Fahrzeugs mit einer
Batterie und einer Vorrichtung zur Messung eines Batteriestroms nach dem Stand der Technik ;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 3 eine schematische Darstellung einer zweiten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Figur 4 eine schematische Darstellung einer dritten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung .
In der nachfolgenden Beschreibung sind gleiche und
gleichwirkende Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen benannt.
Figur 1 illustriert einen Stromkreis 1 eines Fahrzeugs mit einer Batterie 2 und eine Vorrichtung zur Messung eines Batteriestromes nach dem Stand der Technik. Die Batterie 2 weist einen Pluspol 2a und einen Minuspol 2b auf. Über einen ersten Anschlussbereich 3a ist ein Shunt 3 mit dem Minuspol 2b der Batterie 2 verbunden. Ein Massekabel 4 ist über einen zweiten Anschlussbereich 3b an den Shunt 3 angeschlossen. Der Shunt 3 ist Teil eines nicht im Einzelnen dargestellten intelligenten Batteriesensors, der die Batterie 2 überwacht. Aus Messungen von Strom, Spannung und Temperatur wird mittels eines Prozessors und einer Software der Zustand und die
Leistungsfähigkeit der Batterie 2 berechnet. Der fließende Batteriestrom wird dabei mit Hilfe der über den Shunt 3 abfallenden Spannung berechnet. Der Spannungsabfall wird über einen Verstärker und einen Analog-Digital-Wandler in ein digitales Signal gewandelt. Es können auch magnetische Methoden zum Einsatz kommen, die das vom Strom verursachte Magnetfeld erfassen. Dabei wird der sogenannte Hall-Effekt bzw.
Magneto-resistive Effekt genutzt. Um exakte Ergebnisse bereit zu stellen, ist das Material des Shunts 3 dahingehend optimiert,
dass die Temperatur des Shunts 3 einen nur geringen Einfluss auf dessen Widerstandswert besitzt.
Das am zweiten Anschlussbereich 3b des Shunts 3 angeschlossene Massekabel 4 ist an seinem gegenüberliegenden Ende mit der Karosserie 5 des Fahrzeugs verbunden. Vorzugsweise wird eine solche Verbindung mittels einer Schraube gesichert. Zwei beispielhaft als Lampe dargestellte Verbraucher 6 und 7 sind mit ihrem Massepunkt über entsprechende Verbindungen an der Karosserie angeschlossen. Über entsprechende Schalter 8 und 9 können die Stromkreise der Verbraucher 6 und 7 geschlossen werden, so dass die Lampen zu leuchten anfangen. Auf der Seite des Pluspols 2a der Batterie 2 sind die Stromkreise der Verbraucher 6 und 7 mittels Sicherungen gesichert, die sich in einem Sicherungskasten 10 befinden. Der Sicherungskasten 10 ist über ein Verbindungskabel 11 mit dem Pluspol 2a der Batterie 2 verbunden .
Figur 2 illustriert eine erste Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung eines Batteriestroms 20 anhand einer schematischen Darstellung. Die gezeigte Messstrecke 21 ist als ein Teil des Massekabels 4 ausgebildet. Das Massekabel ist an einer Seite wie bereits mit Bezug auf Figur 1 beschrieben wurde mit der Karosserie 5 verbunden. Die Massepunkte zweier Verbraucher 6 und 7 sind ebenfalls an der Karosserie 5 angeschlossen. Über zwei Schalter 8 und 9 sind die Verbraucher 6 und 7 mit dem Sicherungskasten 10 verbunden, der wiederum über ein Verbindungskabel 11 mit dem Pluspol 22 der Batterie gekoppelt ist. Auf der anderen Seite ist das Massekabel 4 mit dem Minuspol 23 verbunden. Sobald einer der Schalter 8 oder 9 geschlossen ist, fließt der zu messende Batteriestrom über die Messstrecke 21. Über ein Messkabel 24 und eine weitere elektrische Verbindung 25 ist die Messstrecke 21 mit einer Messeinrichtung 26 verbunden, die einen Spanungsabfall über die Messstrecke 21 misst. Die Messeinrichtung 26 gibt den gemessenen Wert für den Spannungsabfall an eine Stromermittlungseinrichtung 27 weiter, die den Batteriestrom basierend auf dem gemessenen Spannungsabfall und dem Widerstand der Messstrecke 21 ermittelt .
Der Widerstandswert der Messstrecke 21 hängt jedoch stark von dessen Temperatur ab. Erschwerend kommt hinzu, dass die Temperatur über die Länge der Messstrecke nicht notwendigerweise konstant sein muss.
Um den Einfluss der Temperatur auf den Widerstand der Messstrecke 21 heraus zu rechnen, umfasst die gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 20 eine
Widerstandskompensationseinrichtung 28. Diese weist einen Multiplexer 29, einen Demultiplexer 30 und einen
Frequenzgenerator 31 auf. Vorzugsweise liegt die Frequenz des durch den Frequenzgenerator erzeugten Messstroms deutlich über den Frequenzen des Batteriestroms, damit der Demultiplexer 30 den Messstrom bequem vom Batteriestrom unterscheiden kann. Über die Leitungen 32 und 25 sendet der Multiplexer 29 den Messstrom über die Messstrecke 21. Über die Leitungen 24 und 33 wird der Stromkreis für den Messstrom geschlossen. Aufgrund des
Spannungsabfalls, den der Messstrom auf der Messstrecke 21 verursacht, kann in Kombination mit dem bekannten Widerstand der Messstrecke 21 bei einer Referenztemperatur und dem bekannten Messstrom, der über die Messstrecke 21 fließt, die von der Temperatur verursachte WiderStandsänderung bestimmt werden. Die WiderStandsänderung wird anschließend von der
Widerstandskompensationseinrichtung 28 zur Kompensation der WiderStandsänderung der Messstrecke 21 benutzt. Der nach der Kompensation resultierende Strom, der über die Messstrecke 21 fließt, wird zur weiteren Nutzung an eine Auswerteinheit 34 übergeben . Figur 3 illustriert schematisch die wichtigsten Bestandteile einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung, bei der ein Raummultiplexverfahren zum Einsatz kommt. Das Massekabel 40 ist Bestandteil eines in der Figur nicht gezeigten Stromkreises, der außerdem Verbindungen vom Pluspol der Batterie mit elektrischen Verbrauchern des Fahrzeugs und die Karosserie des Fahrzeugs enthält. Das als Messstrecke dienende Massekabel 40 ist an einem Ende mit einem Minuspol 41 einer Fahrzeugbatterie verbunden. Das andere Ende des Massekabels 40
ist mit der Karosserie des Fahrzeugs verbunden. Über ein Messkabel 42 und eine weitere elektrische Verbindung 43 wird ein über das Massekabel 40 auftretender Spannungsabfall gemessen. Hierfür verbinden das Messkabel 42 und die weitere elektrische Verbindung 43 eine Leiterplatte 44a mit dem Massekabel 40. Auf der Leiterplatte 44a befinden sich eine nicht gezeigte
Messeinrichtung und eine Stromermittlungseinrichtung. Zum Zwecke der Stromversorgung der Leiterplatte 44a ist diese mit dem Pluspol 45 der Fahrzeugbatterie verbunden. Parallel zum Massekabel 40 verläuft ein mit dem Massekabel 40 thermisch gekoppeltes Kompensationskabel 46. Die Temperaturabhängigkeit des Widerstands des Massekabels 40 und des Kompensationskabels 46 sind im Wesentlichen identisch. Dies kann am einfachsten dadurch realisiert werden, dass das Material des Massekabels 40 und des Kompensationskabels 46 übereinstimmen. Dem
Kompensationskabel 46 wird aus der Leiterplatte 44a heraus ein bekannter Messstrom aufgeprägt und der Spannungsabfall über das Kompensationskabel 46 mittels eines auf der Leiterplatte 44a angeordneten Analog-Digital-Wandlers ermittelt. In alternativen Ausführungsformen hätte zur Stromrückführung auch das Massekabel 40 oder das Messkabel 42 verwendet werden können.
Da das Material des Kompensationskabels 46 und dessen Temperatur identisch zum Material und der Temperatur des Massekabels 40 sind, ist auch das Verhältnis zwischen deren Widerstand bei einer Referenztemperatur und deren Widerstand bei der aktuellen Temperatur identisch. Daher ist der Widerstand des Massekabels 40 proportional zum Spannungsabfall am Kompensationskabel 46. Auf diese Weise kann der Temperaturdrift des Widerstands des Massekabels 40 heraus gerechnet werden.
Besonders vorteilhaft ist in dem Ausführungsbeispiel in Figur 3, dass das Kompensationskabel 46 am gesamten Massekabel 40 entlang vor und zurück zur Leiterplatte 44a verläuft. So wird eine möglichst große Länge des Kompensationskabels 46 erreicht und damit ein möglichst großer, der Kabellänge proportionaler Widerstand. Damit werden die Anforderungen an die Präzision der Spannungsmessung, die zur Ermittlung der temperaturabhängigen
WiderStandsänderung des Kompensationskabels 46 durchgeführt wird, verringert. Zugleich bildet das Kompensationskabel 46 einen geschlossenen Stromkreis außerhalb der Leiterplatte 44a ohne zusätzliche Verbindungselemente, die die Ermittlung der WiderStandsänderung des Kompensationskabels 46 beeinflussen könnten. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass der dem Kompensationskabel 46 aufgeprägte bekannte Messstrom beispielsweise ein Gleichstrom sein kann, der mit besonders einfachen bzw. ohnehin auf der Leiterplatte 44a vorhandenen Mitteln zur Verfügung gestellt werden kann.
Die weitere elektrische Verbindung 43 kann beispielsweise als ein Kabel oder auch als eine elektrisch leitende Halterung für die Leiterplatte 44a an der Anschlussklemme des Kabels ausgestaltet sein. Das Messkabel 42 und die weitere elektrische Verbindung 43 können auch separat vom Massekabel 40 verlegt werden.
Generell können anstelle von Kabeln auch verschiedene andere Formen von elektrischen Leitern verwendet werden. Der Begriff eines Kabels ist gemäß der vorliegenden Patentanmeldung nicht auf einen runden Querschnitt beschränkt. Jede stromführende Form ist generell benutzbar. Beispielsweise können auch rechteckige Querschnitte zum Einsatz kommen. Darüber hinaus können das Massekabel 40, das Messkabel 42, die weitere elektrische Verbindung 43 und das Kompensationskabel 46 als einzelne Litzen eines Kabels ausgestaltet sein, wobei die Litzen elektrisch voneinander isoliert sind. Dennoch muss natürlich eine thermische Kopplung zwischen dem Massekabel 40 und dem
Kompensationskabel 46 gewährleistet bleiben. Genauso können Koaxialkabel zum Einsatz kommen, bei denen ein oder mehrere der stromführenden Elemente 40, 42, 43 und 46 als koaxiale
Ummantelung eines oder mehrerer stromführender Elemente 40, 42, 43, 46 dienen. Typischerweise haben handelsübliche Massekabel eine Länge von etwa 50cm und einen Widerstand von etwa lOO Ohm. Daher beträgt der Spannungsabfall am Massekabel bei Ruheströmen von etwa 20mA nur einige μν . Bei diesen Größenordnungen können Ströme, die
durch ein externes elektromagnetisches Feld induziert werden, durchaus eine Rolle spielen. Daher kann es vorteilhaft sein, das Messkabel 42 spiralförmig um das Massekabel 40 herum zu winden. Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung eines Batteriestroms . Wiederum sind die Pole der Batterie mit den Bezugszeichen 41 und 45 versehen. Die Leiterplatte 44b umfasst unter anderem eine Messeinrichtung, eine Stromermittlungs- einrichtung, einen Freguenzgenerator und einen Demultiplexer in Form eines Filters. Über das Messkabel 42 und die weitere elektrische Verbindung 43 wird der Spannungsabfall über das Massekabel 40 gemessen. Anders als bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform kommt jedoch kein Kompensationskabel 46 zum Einsatz. Stattdessen liefert die Leiterplatte 44b mit Hilfe des Freguenzgenerators einen hochfreguenten Messstrom, der ebenfalls über das Massekabel 40 geleitet wird. Weil sich dessen Freguenz erheblich von den Freguenzen des Batteriestroms unterscheidet, kann der vom Messstrom verursachte
Spannungsabfall mittels des Filters bestimmt werden. Auf der Basis des bekannten Messstroms kann der Widerstand des
Massekabels 40 ermittelt und kompensiert werden.
Anstelle der Leiterplatten 44a, 44b kann auch ein Halbleiterchip, ein Dünnschichthybrid, ein Stanzgitter oder eine andere Art von elektrischem Schaltkreis verwendet werden.
Die mit Bezug auf die Figuren gemachten Erläuterungen sind rein illustrativ und nicht beschränkend zu verstehen. An den Ausführungsformen können erhebliche Änderungen vorgenommen werden, ohne den Schutzbereich, wie er in den beigefügten Ansprüchen festgelegt ist, zu verlassen. Darüber hinaus können die Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um für den jeweiligen Anwendungszweck optimierte weitere Ausführungsformen bereitzustellen.
Bezugszeichenliste
1 Stromkreis eines Fahrzeugs
2 Batterie
2a Pluspol
2b Minuspol
3 Shunt
3a erster Anschlussbereich des Shunts
3b zweiter Anschlussbereich des Shunts
4 Massekabel
5 Karos serie
6,7 Verbraucher
8,9 Schalter
10 Sicherungskästen
11 Verbindungskabel
20 erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
21 Messstrecke
22 Pluspol der Batterie
23 Minuspol der Batterie
24 Messkabel
25 weitere elektrische Verbindung
26 Messeinrichtung
27 Stromermittlungseinrichtung
28 WiderStandskompensationseinrichtung
29 Multiplexer
30 Demultiplexer
31 Freguenzgenerator
32 Leitung
33 Leitung
40 Massekabel
41 Minuspol der Batterie
42 Messkabel
43 weitere elektrische Verbindung
44a Leiterplatte
44b Leiterplatte
45 Pluspol der Batterie
46 Kompensationskabel
Claims
1. Vorrichtung zur Messung eines Batteriestroms einer Batterie eines Fahrzeugs, mit
- einer Messstrecke (21,40), über die der gesamte zu messende Batteriestrom während der Messung fließt,
- einer Messeinrichtung (26, 44a, 44b) zum Messen eines
Spannungsabfalls über die Messstrecke (21,40) und
- einer Stromermittlungseinrichtung (27, 44a, 44b) zum Ermitteln des Batteriestroms basierend auf dem gemessenen Spannungsabfall und einem Widerstand der Messstrecke,
wobei die Messstrecke durch zumindest einen Teil eines Kabels mit einem temperaturabhängigen Widerstand (21,40) gebildet wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel ein Massekabel (21,40) ist, das einen Minuspol (23,41) der Batterie mit einem elektrischen Leiter, insbesondere einer Karosserie (5) des Fahrzeugs, verbindet, an den Verbraucher (6,7) mit ihrem Massepunkt angeschlossen sind, oder dass das Kabel ein Verbindungskabel (11) ist, das an einem Pluspol (22) der Batterie angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, einen
vorherbestimmten Messstrom entlang der Messstrecke (21,40) zu multiplexen .
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Widerstandskompensationseinrichtung (28, 44a, 44b) , die dazu eingerichtet ist, einen Kompensationsspannungsabfall zu ermitteln, der aufgrund des vorherbestimmten Messstroms entlang der Messstrecke (21,40) abfällt, und den Widerstand der Messstrecke (21,40) mit Hilfe des Kompensationsspannungsabfalls und des vorherbestimmten Messstroms zu kompensieren.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, das Multiplexen mittels mindestens eines Verfahrens aus einer Gruppe von Raummultiplexverfahren, Frequenzmulitplexverfahren,
Codemultiplexverfahren und Zeitmultiplexverfahren
durchzuführen .
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein parallel zum Kabel (40) verlaufendes mit dem Kabel thermisch gekoppeltes Kompensationskabel (46), wobei eine Temperaturabhängigkeit des Widerstands des Kabels und des Kompensationskabels im Wesentlichen identisch ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Multiplexer zum Multiplexen (29,44b) des vorherbestimmten Messstroms über die Messstrecke (21,40) und einen Demultiplexer (30,44b) zum Trennen des Messtroms vom Batteriestrom.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Demultiplexer (30,44b) als Filter oder Lock-In-Verstärker ausgestaltet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch einen Frequenzgenerator (31,44b) zur Erzeugung eines vorherbestimmten Messstroms in Form eines Wechselstroms und/oder einen
Codegenerator zur Erzeugung eines vorherbestimmten Messstroms mit einem aufmodulierten Code.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schalter zum Bewirken, dass in einer ersten Phase nur der Batteriestrom und in einer zweiten Phase zusätzlich ein vorherbestimmter Messstrom über die Messstrecke fließt .
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (26, 44a, 44b) durch ein Messkabel (24,42) und eine weitere elektrische Verbindung (25,43) mit dem Kabel (21,40) verbunden ist.
12. Fahrzeug mit einer Batterie und einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche .
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