WO2014095227A1 - Verfahren zum einstellen eines stromsensors - Google Patents

Verfahren zum einstellen eines stromsensors Download PDF

Info

Publication number
WO2014095227A1
WO2014095227A1 PCT/EP2013/074524 EP2013074524W WO2014095227A1 WO 2014095227 A1 WO2014095227 A1 WO 2014095227A1 EP 2013074524 W EP2013074524 W EP 2013074524W WO 2014095227 A1 WO2014095227 A1 WO 2014095227A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
current
rational
measuring element
control signal
voltage characteristic
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/074524
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Rink
Wolfgang Jöckel
Original Assignee
Continental Teves Ag & Co. Ohg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves Ag & Co. Ohg filed Critical Continental Teves Ag & Co. Ohg
Priority to CN201380066400.6A priority Critical patent/CN104871017A/zh
Priority to US14/652,928 priority patent/US9746503B2/en
Priority to EP13794939.2A priority patent/EP2936170A1/de
Publication of WO2014095227A1 publication Critical patent/WO2014095227A1/de

Links

Classifications

    • 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]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
    • G01R35/005—Calibrating; Standards or reference devices, e.g. voltage or resistance standards, "golden" references

Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting a current sensor with a broken rational
  • Control device for carrying out the method and a current sensor with the control device.
  • a current sensor In order to carry out measurements of an electric current flowing between an electrical energy source and an electrical consumer in a motor vehicle, a current sensor can be connected in series between the electrical energy source and the electrical consumers. Such a current sensor is known for example from DE 10 2011 078 548 AI.
  • a method of adjusting a current sensor having a measurement element having a fractionally rational current-voltage characteristic comprises the step of changing the fractionally rational profile of the fractional current-voltage characteristic of the sensing element based on at least one predetermined condition.
  • measuring element can be additionally potentiated with any negative exponent.
  • any negative exponent Under a change in the broken rational course of the fractional rational current-voltage characteristic of the measuring element based on at least one predetermined condition to fall within the specified method, both a change to another broken rational course and a change to a non-broken rational course.
  • the consideration of the specified method is based on the above-mentioned current sensor, which has a measuring element and a control circuit which keeps a voltage drop across the measuring element constant over the current to be measured. With this constant voltage drop, the electric current can be detected by the measuring element even at low currents trouble-free.
  • the control imposes on the measuring element the aforementioned, fractionally rational current-voltage characteristic, which in the ideal case has a broken-root-shaped course. Nonetheless, the fractured rational course may be formed with any of the above-mentioned negative exponents. Due to the broken rational, ideally broken root-shaped characteristic of the measuring element, the actually quadratic dependence between the electrical power absorbed by the measuring element and the electric current is linearized by the measuring element. By virtue of this linear dependence between the electrical current and the power consumption at the measuring element, the measuring element absorbs more electrical power than a purely ohmic resistance, in which the electric current depends quadratically on the power consumption.
  • the rational current-voltage characteristic for meadow by adjusting the control loop are changed in such a manner comparable to the measured current in each measurement point with a signal / noise ratio is detected, wherein a reliable evaluation the current to be measured is guaranteed. In this way, the power consumption is reduced to a minimum without sacrificing the measurement result.
  • the abovementioned predetermined condition could be used for the change of the fractionally rational loss of the current-voltage characteristic of the current sensor and thus the situation-dependent change of the current-voltage characteristic of the measuring element could thus be defined on the measuring current itself.
  • the situation-dependent changed current-voltage characteristic of the measuring element also allows other errors in the measurement to be counteracted. For example, by a temperature-dependent and / or moisture-dependent changed current-voltage characteristic of the measuring element corresponding temperature and / or moisture-related measurement errors could be compensated. Accordingly, a variety of other influences on the current measurement by a corresponding Ver ⁇ change in the current-voltage characteristic of the measuring element could be entered against corresponds.
  • the fractional rational current-voltage characteristic of the measuring element can be adjusted to a nominal voltage drop based on a control signal by regulating an actual voltage drop across the measuring element which is dependent on a resistance value and an electric current to be measured.
  • a measuring element with a fractionally rational current-voltage characteristic could theoretically also be can be implemented in any other way, however, the implementation of the aforementioned control circuit is practically feasible in this way in the most efficient manner in an electrical circuit.
  • any conventional active and passive resistance that can be influenced via a control signal can be selected as the measuring element. Examples would be adjustable ohmic resistors or transistors, such as
  • Bipolar transistors or field effect transistors In an additional development, the specified includes
  • the method of the step of changing the broken rational course of the fractionally rational current-voltage characteristic of the measuring ⁇ element by adjusting the target voltage drop according to a physical quantity This means that the voltage drop across the measuring element of the current sensor need not be kept constant, but could be adapted to the abovementioned situations, which are dependent on specific physical quantities. If, for example, a reference resistance value of the measuring element changes due to physical variables, such as moisture, soiling or temperatures, the changed reference resistance value would correspondingly lead to a variation in the course of the refracted, rational current-voltage characteristic which is generated by the control loop. This course change then causes corresponding errors in the intended current measurement. With the above development, the shape change of the fractional-rational current-voltage characteristic is corrected via a ent ⁇ speaking change of the desired voltage drop, and thus compensated for the corresponding measurement errors.
  • the physical quantity itself can be arbitrary.
  • the specified method comprises the step of changing the fractionally rational current-voltage characteristic by influencing the control signal independently of the control. In this way, an al- ternative or additional influencing variable with which the fractional rational generated by the control loop is available
  • control signal is kept constant for influencing the control signal, so that the resistance value of the measuring element remains constant.
  • control loop is interrupted and the fractionally rational current-voltage characteristic of the measuring element is thus interrupted in a conventional linear manner
  • the control signal is kept constant when the electric current exceeds a predetermined value.
  • the training proposes to activate the fractional rational current-voltage characteristic of the measuring element only in measuring ranges of the electric current to be measured, in which the measurement results are too imprecise due to the quadratic course of the above-mentioned unregulated classical active or passive resistance. From a certain level of the current to be measured, from which the electric current can be detected with sufficient accuracy even with an unregulated and thus, for example, conventional ohmic resistance, the advantages of the low power consumption of the classic ohmic resistance can be utilized.
  • influencing the control signal comprises regulating the control signal to a physical variable that is different from the actual voltage drop.
  • the control circuit for generating the fractionally rational current-voltage characteristic of the measuringiatas another control loop can be superimposed or superimposed, with the above-mentioned error influences, such as temperature, humidity and / or pollution can be compensated to further increase the precision of the measurement result.
  • a control device is set up to carry out a method according to one of the preceding claims.
  • the specified device has a memory and a processor.
  • the specified method is stored in the form of a Compu ⁇ terprogramms in the memory and the processor is provided for performing the method when the computer program from the memory is loaded into the processor.
  • a computer program comprises program code means for performing all the steps of one of the specified methods when the computer program is executed on a computer or one of the specified devices.
  • a computer program product comprises a program code which is stored on a data carrier and the compu ⁇ terlesbaren, when executed on a data processing device, carries out one of the methods specified.
  • Figure 1 is a schematic view of a connected to a vehicle battery ⁇ vehicle battery circuit with two current sensors.
  • Fig. 2 is a schematic view of a control circuit for controlling the current sensor of Fig. 1;
  • Fig. 3 is a diagram in which a current to be measured is compared with a power consumption of a resistor through which the current to be measured flows;
  • Fig. 4 is a graph showing a current-voltage characteristic of a resistor in a current sensor of Fig. 1.
  • FIGS. 1 and 2 respectively show a schematic view of a vehicle battery 2 connected to a vehicle battery circuit 4 with two current sensors 6 and a schematic view of a control circuit 8 for controlling the current sensors 6 of FIG.
  • Theffybatteriepol 2 is one of twoieribatte ⁇ riepolen 2 a vehicle battery 10.
  • the electric power source 14 and the electrical load 16 may be additionally electrically separated from each other via a switch 18, so that depending on the position of the switch 18 either the electrical Power source 14 or the electrical load 16 to the vehicle battery 10 is connected ⁇ . 0
  • the vehicle battery circuit 4 with the current sensors 6 can be constructed in accordance with the active shunt disclosed in DE 10 2011 078 548 A1.
  • each current sensor 6 in the present embodiment an unspecified referenced field effect transistor and an unspecified referenced ⁇ free-wheeling diode, which is connected in the forward direction from source to drain. Both current sensors 6 are connected to each other in antiparallel to the vehicle battery circuit 4.
  • an evaluation circuit 20 is also shown.
  • the evaluation circuit 20 may be part of the vehicle battery circuit 4 or formed as a separate circuit. In the present embodiment, the vehicle battery circuit 4 is formed, for example, separately from the evaluation circuit 20.
  • the evaluation circuit 20 controls the field-effect transistors of the current sensors 6 in such a way that a voltage drop 22 across the current sensors is kept at a specific desired value.
  • the evaluation circuit 20 receives a first electrical potential 24, which is tapped from the vehicle battery 10 ⁇ seen before the current sensors 6 and a second electric potential 26 which is tapped behind the current sensors 6 seen from the driving ⁇ battery 10 from the driving.
  • the voltage drop 22 is determined from the difference between the first electrical potential 24 and the second electrical potential 26.
  • control circuit 8 By driving the gates of the field-effect transistors of the current sensors 6, each with a control signal 28 for the current sensors 6, the voltage drop 22 is maintained at the reference value 30 via the control circuit 8 shown in FIG.
  • the control signals 28 are, as shown in DE 10 2011 078 548 AI, depending on the measured electric current 12. Therefore, when this dependency is deposited in the evaluation circuit 20, the electric current 12 are derived directly from the control signals 28.
  • the control signals can be limited to a certain value via limiters 29 to be described later.
  • the control circuit 8 comprises in the present embodiment as a controlled system, the vehicle battery circuit 4, which is controlled via the control signals 28 in the manner described above, so that via the current sensors 6 of the vehicle battery ⁇ circuit 4, the voltage drop 20 can be tapped.
  • This voltage drop 2 is compared to the reference value 30 at a difference element 32 by subtraction, resulting in a control difference 34, which is output to a known to the expert and arranged in the evaluation circuit 20 controller 36.
  • the controller 36 in turn generates the control signals 28 to maintain the voltage drop 22 at the setpoint 30. Further details of the current sensors 6 and their evaluation circuit 20 may be those already mentioned
  • FIG. 3 Reference is made to FIG. 3 with a diagram 38, in which the current 12 to be measured is compared with a power consumption 40 of one of the current sensors 6 through which the current 12 to be measured flows.
  • a straight line represents a straight line 42, which represents the power consumption 40 of the current sensor 6, if the control signal 28 could assume arbitrarily high values, and thus would be independent of the limiter 29. In this case, the power consumption 40 of the current sensor 6 over the entire value range of the current 12 to be measured would be linear.
  • a parabola 44 is shown, which would show the power consumption 40 of the current sensor 6, if this would be formed as an unregulated passive resistance.
  • the line 42 runs above the parabola 44, which means that the whier ⁇ acquisition 40 of the current sensor 6 is appreciably higher in the regulated with the control circuit 8 case than if a passive resistance would be used.
  • This high power consumption 40 is countered with the limiter 29, in that the current sensor 6 is only regulated up to a certain maximum current 46 with the control circuit 8. From this maximum current 46, the limiter 29 interrupts the control loop and the current sensor 6 acts like an ordinary passive resistor. In this way, the precise detection of the current to be measured can be combined with the regulated current sensor 6 in the lower value range and the low power consumption 40 of a passive resistance in higher value ranges of the current to be measured.
  • the limiter therefore combines the straight line 42 and the parabola 44 into a combination characteristic curve 48 for the current sensor 6.
  • FIG. 4 Reference is made to FIG. 4 with a diagram 50 in which the current 12 to be measured corresponds to the voltage drop 22 at the previously described in FIG.
  • the current-voltage characteristic curve 52 extends in a lower subarea 44 ⁇ up to the abovementioned maximum current 46 broken rationally, in particular broken root shaped.
  • the broken rational course is determined by the control loop 8. From the maximum current 46 of the Re ⁇ gel Vietnamese 8 becomes ineffective by the limiter 29 and the current sensor 6 behaves in a top portion 42 ⁇ as a linear resistor.
  • the limitation by the limiter 28 can be carried out based on empirical values for the control signal 28. In a manner not shown, however, the limitation can also be based on the current 12 to be measured in such a way that the limiter is activated above a certain value of the current 12 to be measured.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Stromsensors (6) mit einem eine gebrochen rationale Strom-Spannungskennlinie (52) aufweisenden Messelement, umfassend: - Ändern des gebrochen rationalen Verlaufs der gebrochen rationalen Strom-Spannungskennlinie (52) des Messelementes basierend auf wenigstens einer vorbestimmten Bedingung (46).

Description

Verfahren zum Einstellen eines Stromsensors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Stromsensors mit einem eine gebrochen rationale
Strom-Spannungskennlinie aufweisenden Messelement, eine
Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und einen Stromsensor mit der Steuervorrichtung.
Zur Durchführung von Messungen eines zwischen einer elektrischen Energiequelle und einem elektrischen Verbraucher fliesenden elektrischen Stromes in einem Kraftfahrzeug kann in Reihe zwischen die elektrische Energiequelle und den elektrischen Verbraucher ein Stromsensor geschaltet werden. Ein derartiger Stromsensor ist beispielsweise aus der DE 10 2011 078 548 AI bekannt .
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Strommessung zu verbessern .
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der ab¬ hängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Einstellen eines Stromsensors mit einem eine gebrochen rationale Strom-Spannungskennlinie aufweisenden Messelement den Schritt Ändern des gebrochen rationalen Verlaufs der gebrochen rationalen Strom-Spannungskennlinie des Messelementes basierend auf wenigstens einer vorbestimmten Bedingung.
Unter einem eine gebrochen rationale Strom-Spannungskennlinie aufweisenden Messelement im Rahmen des angegebenen Verfahrens soll ein elektrisches Bauelement verstanden werden, an dem ein Spannungsabfall in gebrochen rationaler Weise vom durchflossenen Strom abhängt. Im Gegensatz zu einem ohmschen Widerstand muss der durchflossene Strom zur mathematischen Beschreibung des
Messelementes daher zusätzlich mit einem beliebigen negativen Exponenten potenziert werden. Unter einer Änderung des gebrochen rationalen Verlaufs der gebrochen rationalen Strom-Spannungskennlinie des Messelementes basierend auf wenigstens einer vorbestimmten Bedingung soll im Rahmen des angegebenen Verfahrens sowohl eine Änderung auf einen anderen gebrochen rationalen Verlauf als auch eine Änderung auf einen nicht gebrochen rationalen Verlauf fallen.
Die Überlegung zu dem angegebenen Verfahren geht von dem eingangs genannten Stromsensor aus, der ein Messelement und einen Regelkreis aufweist, der einen Spannungsabfall am Messelement über den zu messenden Strom konstant hält. Mit diesem konstanten Spannungsabfall kann der elektrische Strom durch das Messelement selbst bei kleinen Strömen störungsrobust erfasst werden.
Im Rahmen dieser Überlegung wird jedoch erkannt, dass die Regelung dem Messelement die zuvor genannte gebrochen rationale Strom-Spannungskennlinie aufzwingt, die im Idealfall einen gebrochen wurzeiförmigen Verlauf aufweist. Der gebrochen rationale Verlauf kann nichtsdestotrotz mit einem beliebigen oben erwähnten negativen Exponenten ausgebildet werden. Durch die gebrochen rationale, im Idealfall gebrochen wurzeiförmige Kennlinie des Messelementes wird die eigentlich quadratische Abhängigkeit zwischen der vom Messelement aufgenommenen elektrischen Leistung und dem elektrischen Strom durch das Messelement linearisiert . Durch diese lineare Abhängigkeit zwischen dem elektrischen Strom und der Leistungsaufnahme am Messelement nimmt das Messelement verglichen mit einem rein ohmschen Widerstand, bei dem der elektrische Strom quadratisch von der Leistungsaufnahme abhängt, jedoch mehr elektrische Leistung auf.
Hier setzt das angegebene Verfahren an, im Rahmen dessen vorgeschlagen wird, die gebrochen rationale
Strom-Spannungskennlinie situationsabhängig zu ändern. Dies kann beispielsweise durch eine Anpassung verschiedener Parameter des zuvor genannten Regelkreises erreicht werden. Beispiele dafür sind in den Unteransprüchen angegebenen. ^
Um die zuvor genannte elektrische Leistungsaufnahme zu mini¬ mieren kann die gebrochen rationale Strom-Spannungskennlinie beispielswiese durch Einstellen des Regelkreises derart ver- ändert werden, dass der gemessene Strom in jedem Messpunkt mit einem Signal/Rausch-Verhältnis erfasst wird, bei dem eine zuverlässige Auswertung des zu messenden Stromes garantiert wird. Auf diese Weise wird die Leistungsaufnahme auf ein Minimum reduziert, ohne dass Einbußen im Messergebnis hinzunehmen wären. Die oben genannte vorbestimmte Bedingung könnte für die Änderung des gebrochen rationalen Verlaus der Strom-Spannungskennlinie des Stromsensors und damit die situationsabhängige Veränderung der Strom-Spannungskennlinie des Messelementes könnte so am Messstrom selbst definiert werden.
Überraschender Weise erlaubt die situationsabhängig veränderte Strom-Spannungskennlinie des Messelementes auch anderen Fehlern bei der Messung entgegenzutreten. Beispielsweise könnten durch eine temperaturabhängig und/oder feuchtigkeitsabhängig ver- änderte Strom-Spannungskennlinie des Messelementes entsprechend temperatur- und/oder feuchtigkeitsbedingte Messfehler kompensiert werden. Entsprechend könnten einer Vielzahl weiterer Einflüsse auf die Strommessung durch eine entsprechende Ver¬ änderung der Strom-Spannungskennlinie des Messelementes ent- gegengetreten werden.
Mit der situationsabhängigen Änderung der gebrochen rationalen Strom-Spannungskennlinie für den Messelement lässt sich daher die Qualität eines Messergebnisses des Stromsensors mit dem Messelement erhöhen.
In einer Weiterbildung des angegebenen Verfahrens ist die gebrochen rationale Strom-Spannungskennlinie des Messelementes durch Ausregeln eines von einem Widerstandswert und einem zu messenden elektrischen Strom abhängigen Istspannungsabfalls am Messelement auf einen Sollspannungsabfall basierend auf einem Steuersignal einstellbar. Zwar könnte ein Messelement mit einer gebrochen rationalen Strom-Spannungskennlinie theoretisch auch in jeder beliebigen anderen Weise umgesetzt werden, die Realisierung über den zuvor genannten Regelkreis ist jedoch auf diese Weise praktisch am effizientesten in einer elektrischen Schaltung realisierbar. Als Messelement kann dabei prinzipiell jeder über ein Steuersignal beeinflussbare klassische aktive und passive Widerstand gewählt werden. Beispiele dafür wären einstellbare ohmsche Widerstände oder Transistoren, wie
Bipolartransistoren oder Feldeffekttransistoren. In einer zusätzlichen Weiterbildung umfasst das angegebene
Verfahren den Schritt Ändern des gebrochen rationalen Verlaufs der gebrochen rationalen Strom-Spannungskennlinie des Mess¬ elementes durch Einstellen des Sollspannungsabfalls gemäß einer physikalischen Größe. Das heißt, dass der Spannungsabfall am Messelement des Stromsensors nicht konstant gehalten werden braucht, sondern an die oben genannten Situationen angepasst werden könnte, die von bestimmten physikalischen Größen abhängig sind. Verändert sich beispielsweise ein Referenzwiderstandswert des Messelementes durch physikalische Größen, wie Feuchtigkeit, Verschmutzung oder Temperaturen, so würde der veränderte Referenzwiderstandswert entsprechend zu einer Verlaufsänderung der gebrochen rationalen Strom-Spannungskennlinie führen, die mit dem Regelkreis erzeugt wird. Diese Verlaufsänderung bedingt dann entsprechend Fehler in der beabsichtigten Strommessung. Mit der angegebenen Weiterbildung wird die Verlaufsänderung der gebrochen rationalen Strom-Spannungskennlinie über eine ent¬ sprechende Veränderung des Sollspannungsabfalls korrigiert und so der entsprechende Messfehler kompensiert. Die physikalische Größe selbst kann dabei beliebig sein.
Beispielsweise kann sie in nicht einschränkender Weise eine Temperatur, der elektrische Strom, ein Messbereich des elektrischen Stromes und/oder der Istspannungsabfall sein. In einer alternativen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Verändern der gebrochen rationalen Strom-Spannungskennlinie durch Beeinflussen des Steuersignals unabhängig von der Regelung. Auf diese Weise steht eine al- ternative oder zusätzliche Einflussgröße zu Verfügung, mit der die durch den Regelkreis erzeugte gebrochen rationale
Strom-Spannungskennlinie des Messelementes verändert werden kann .
In einer besonderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird zum Beeinflussen des Steuersignals das Steuersignal konstant gehalten, so dass der Widerstandswert des Messelementes konstant bleibt. Mit anderen Worten wird der Regelkreis un- terbrochen und die gebrochen rationale Strom-Spannungskennlinie des Messelementes somit in eine herkömmliche lineare
Strom-Spannungskennlinie wie an einem ohmschen Widerstand geändert. So würde sich zwar das eingangs genannte Problem der schlechten Messergebnisse für vergleichsweise kleine zu messende elektrische Ströme ergeben, bei hohen zu messenden elektrischen Strömen kann jedoch die Leistungsaufnahme des Stromsensors gesenkt werden kann.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird das Steuersignal konstant gehalten, wenn der elektrische Strom einen vorbestimmten Wert überschreitet. Im Einzelnen schlägt die Weiterbildung vor, die gebrochen rationale Strom-Spannungskennlinie des Messelementes nur in Messbereichen des zu messenden elektrischen Stromes zu aktivieren, in denen die Messergebnisse aufgrund des quadratischen Verlaufes des oben genannten ungeregelten klassischen aktiven oder passiven Widerstands zu unpräzise sind. Ab einer bestimmten Höhe des zu messenden Stromes, ab der der elektrische Strom auch mit einem ungeregelten und damit beispielsweise klassischen ohmschen Widerstand ausreichend präzise erfassbar ist, können die Vorteile der geringen Leistungsaufnahme des klassischen ohmschen Widerstands genutzt werden.
In einer noch anderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens umfasst das Beeinflussen des Steuersignals eine Regelung des Steuersignals auf eine vom Istspannungsabfall verschiedene physikalische Größe. Das heißt, dass dem Regelkreis zum Erzeugen der gebrochen rationalen Strom-Spannungskennlinie des Mess- elementes ein weiterer Regelkreis unter- oder überlagert werden kann, mit dem die oben genannten Fehlereinflüsse, wie Temperatur, Feuchtigkeit und/oder Verschmutzung ausgeregelt werden können, um die Präzision des Messergebnisses weiter zu steigern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Steuervorrichtung eingerichtet, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
In einer Weiterbildung der angegebenen Steuervorrichtung weist die angegebene Vorrichtung einen Speicher und einen Prozessor auf. Dabei ist das angegebene Verfahren in Form eines Compu¬ terprogramms in dem Speicher hinterlegt und der Prozessor zur Ausführung des Verfahrens vorgesehen, wenn das Computerprogramm aus dem Speicher in den Prozessor geladen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm Programmcodemittel, um alle Schritte eines der angegebenen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer der angegebenen Vorrichtungen ausgeführt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogrammprodukt einen Programmcode, der auf einem compu¬ terlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, eines der angegebenen Verfahren durchführt.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei :
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer an einen Fahrzeug¬ batteriepol angeschlossene Fahrzeugbatterieschaltung mit zwei Stromsensoren; Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Regelkreises zur Steuerung des Stromsensors aus Fig. 1 ; Fig. 3 ein Diagramm, in dem ein zu messender Strom einer Leistungsaufnahme eines Widerstandes gegenübergestellt ist, den der zu messenden Strom durchfließt; und
Fig. 4 ein Diagramm, eine Strom-Spannungskennlinie eines Widerstands in einem Stromsensor der Fig. 1 zeigen.
In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben. Es wird auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, die entsprechend eine schematische Ansicht einer an einen Fahrzeugbatteriepol 2 angeschlossene Fahrzeugbatterieschaltung 4 mit zwei Stromsensoren 6 und eine schematische Ansicht eines Regelkreises 8 zur Steuerung der Stromsensoren 6 aus Fig. 1 zeigen.
Der Fahrzeugbatteriepol 2 ist einer von zwei Fahrzeugbatte¬ riepolen 2 einer Fahrzeugbatterie 10. Über die Fahrzeugbat¬ teriepole 2 und die an einen der Fahrzeugbatteriepole 2 an¬ geschlossene Fahrzeugbatterieschaltung 4 kann ein elektrischer Strom 12 von einer elektrischen Energiequelle 14, wie beispielsweise einer Steckdose aufgenommen oder an einen elektrischen Verbraucher 16, wie beispielsweise einen Antriebsmotor eines nicht weiter dargestellten Fahrzeuges abgegeben werden. Um den elektrischen Verbraucher 16 nicht direkt an die elektrische Energiequelle 14 anschließen zu müssen, können die elektrische Energiequelle 14 und der elektrische Verbraucher 16 zusätzlich über einen Umschalter 18 voneinander elektrisch getrennt sein, so dass abhängig von der Stellung des Um- Schalters 18 entweder die elektrische Energiequelle 14 oder der elektrische Verbraucher 16 an die Fahrzeugbatterie 10 ange¬ schlossen ist. 0
Die Fahrzeugbatterieschaltung 4 mit den Stromsensoren 6 kann gemäß dem in der DE 10 2011 078 548 AI offenbarten aktiven Shunt aufgebaut sein. Dazu weist jeder Stromsensor 6 in der vorliegenden Ausführung einen nicht näher referenzierten Feld- effekttransistor und eine nicht näher referenzierte Frei¬ laufdiode auf, die in Durchlassrichtung von Source nach Drain verschaltet ist. Beide Stromsensoren 6 sind miteinander antiparallel zur Fahrzeugbatterieschaltung 4 verschaltet.
In Fig. 1 ist ferner eine Auswerteschaltung 20 gezeigt. Die Auswerteschaltung 20 kann Teil der Fahrzeugbatterieschaltung 4 oder als getrennte Schaltung ausgebildet sein. In der vorliegenden Ausführung ist die Fahrzeugbatterieschaltung 4 beispielhaft getrennt von der Auswerteschaltung 20 ausgebildet.
Die Auswerteschaltung 20 steuert in der vorliegenden Ausführung die Feldeffekttransistoren der Stromsensoren 6 derart, dass ein Spannungsabfall 22 über den Stromsensoren auf einem bestimmten Sollwert gehalten wird. Dazu empfängt die Auswerteschaltung 20 ein erstes elektrisches Potential 24, das von der Fahrzeug¬ batterie 10 aus gesehen vor den Stromsensoren 6 abgegriffen wird und ein zweites elektrisches Potential 26 das von der Fahr¬ zeugbatterie 10 aus gesehen hinter den Stromsensoren 6 abgegriffen wird. Der Spannungsabfall 22 bestimmt sich aus der Differenz zwischen dem ersten elektrischen Potential 24 und dem zweiten elektrischen Potential 26.
Durch Ansteuern der Gates der Feldeffekttransistoren der Stromsensoren 6 mit je einem Steuersignal 28 für die Strom- sensoren 6 wird der Spannungsabfall 22 über den in Fig. 2 gezeigten Regelkreis 8 auf dem Sollwert 30 gehalten. Die Steuersignale 28 sind, wie in der DE 10 2011 078 548 AI gezeigt, abhängig vom zu messenden elektrischen Strom 12. Daher kann, wenn diese Abhängigkeit in der Auswerteschaltung 20 hinterlegt ist, der elektrische Strom 12 unmittelbar aus den Steuersignalen 28 abgeleitet werden. In der vorliegenden Ausführung können die Steuersignale über noch zu beschreibende Begrenzer 29 auf einen bestimmten Wert begrenzt werden. Der Regelkreis 8 umfasst in der vorliegenden Ausführung als Regelstrecke die Fahrzeugbatterieschaltung 4, die über die Steuersignale 28 in der zuvor beschriebenen Weise angesteuert wird, so dass über den Stromsensoren 6 der Fahrzeugbatterie¬ schaltung 4 der Spannungsabfall 20 abgegriffen werden kann. Dieser Spannungsabfall 2 wird an einem Differenzglied 32 dem Sollwert 30 durch Differenzbildung gegenübergestellt, wobei sich eine Regeldifferenz 34 ergibt, die an einen dem Fachmann bekannten und in der Auswerteschaltung 20 angeordneten Regler 36 ausgegeben wird. Der Regler 36 erzeugt dann wiederum die Steuersignale 28, um den Spannungsabfall 22 auf dem Sollwert 30 zu halten. Weitere Details der Stromsensoren 6 beziehungsweise ihrer Auswerteschaltung 20 können der bereits genannten
DE 10 2011 078 548 AI entnommen werden.
Es wird auf Fig. 3 mit einem Diagramm 38 Bezug genommen, in dem der zu messende Strom 12 einer Leistungsaufnahme 40 einer der Stromsensoren 6 gegenübergestellt ist, den der zu messenden Strom 12 durchfließt.
In Fig. 3 ist mit einer durchgezogenen Linie eine Gerade 42 dargestellt, die die Leistungsaufnahme 40 des Stromsensors 6 darstellt, wenn das Steuersignal 28 beliebig hohe Werte annehmen könnte, und damit unabhängig vom Begrenzer 29 wäre. In diesem Fall wäre die Leistungsaufnahme 40 des Stromsensors 6 über den gesamten Wertebereich des zu messenden Stromes 12 linear.
Demgegenüber ist in Fig. 3 mit einer gestrichelten Linie eine Parabel 44 dargestellt, die die Leistungsaufnahme 40 des Stromsensors 6 zeigen würde, wenn dieser als ungeregelter passiver Widerstand ausgebildet wäre.
Aus Fig. 3 ist deutlich zu sehen, dass der zu messende Strom 12 in einem unteren Wertebereich kaum Änderungen in der Leistungsaufnahme 40 des passiven Widerstandes hervorruft. Ent- sprechend ließen sich bei Änderungen des zu messenden Stromes 12 in diesem unteren Wertebereich mit dem passiven Widerstand kaum Änderungen im Spannungsabfall 22 erfassen. Diesem Problem wird mit dem in Fig. 1 gezeigten Regelkreis 8 begegnet, der die Leistungsaufnahme 40 des Stromsensors 6 linearisiert und auch im unteren Messbereich des zu messenden Stromes 12 präzise
Messergebnisse erlaubt.
Wie jedoch ebenfalls aus Fig. 3 zu sehen verläuft die Gerade 42 oberhalb der Parabel 44, was heißt, dass die Leistungsauf¬ nahme 40 des Stromsensors 6 im mit dem Regelkreis 8 geregelten Fall spürbar höher ist, als wenn ein passiver Widerstand verwendet werden würde. Dieser hohen Leistungsaufnahme 40 wird mit dem Begrenzer 29 begegnet, indem der Stromsensor 6 nur bis zu einem bestimmten maximalen Strom 46 mit dem Regelkreis 8 geregelt wird. Ab diesem maximalen Strom 46 unterbricht der Begrenzer 29 den Regelkreis und der Stromsensor 6 wirkt wie ein gewöhnlicher passiver Widerstand. Auf diese Weise können die präzise Erfassung des zu messenden Stromes mit dem geregelten Stromsensors 6 im unteren Wertebereich und die niedrige Leistungsaufnahme 40 eines passiven Widerstandes in höheren Wertebereichen des zu messenden Stromes kombiniert werden.
Der Begrenzer kombiniert daher die Gerade 42 und die Parabel 44 zu einer Kombinationskennlinie 48 für den Stromsensor 6.
Es wird auf Fig. 4 mit einem Diagramm 50 Bezug genommen, in dem der zu messende Strom 12 dem Spannungsabfall 22 am zuvor im
Rahmen der Fig. 3 diskutieren Stromsensor 6 gegenübergestellt ist, den der zu messenden Strom 12 durchfließt. Das heißt, dass in Fig. 4 die Strom-Spannungskennlinie 52 dieses Stromsensors 6 dargestellt ist.
Wie aus Fig. 4 zu sehen verläuft die Strom-Spannungskennlinie 52 in einem unteren Teilbereich 44 λ bis zum oben genannten maximalen Strom 46 gebrochen rational, im Einzelnen gebrochen wurzel- förmig. Der gebrochen rationale Verlauf wird durch den Regelkreis 8 bestimmt. Ab dem maximalen Strom 46 wird der Re¬ gelkreis 8 durch den Begrenzer 29 wirkungslos und der Stromsensor 6 verhält sich in einem oberen Teilbereich 42 λ wie ein linearer Widerstand.
Die Begrenzung durch den Begrenzer 28 kann dabei basierend auf Erfahrungswerten für das Steuersignal 28 durchgeführt werden. In nicht dargestellter Weise kann die Begrenzung aber auch basierend auf dem zu messenden Strom 12 derart erfolgen, dass der Begrenzer ab einem bestimmten Wert des zu messenden Stromes 12 aktiviert wird .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Einstellen eines Stromsensors (6) mit einem eine gebrochen rationale Strom-Spannungskennlinie (52) aufweisenden Messelement, umfassend:
Ändern des gebrochen rationalen Verlaufs der gebrochen rationalen Strom-Spannungskennlinie (52) des Messelementes basierend auf wenigstens einer vorbestimmten Bedingung (46).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die gebrochen rationale Strom-Spannungskennlinie (52) des Messelementes durch Ausre¬ geln (8) eines von einem Widerstandswert und einem zu messenden elektrischen Strom (12) abhängigen Istspannungsabfall (22) am Messelement auf einen Sollspannungsabfall (30) basierend auf einem Steuersignal (28) einstellbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, umfassend Ändern des gebrochen rationalen Verlaufs der gebrochen rationalen
Strom-Spannungskennlinie (52) des Messelementes durch Ein- stellen des Sollspannungsabfalls (30) gemäß einer physikali¬ schen Größe.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die physikalische Größe eine Temperatur, der elektrische Strom (12), ein Messbereich des elektrischen Stromes und/oder der Istspannungsabfall (22) ist.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 4, umfassend Abweichen vom gebrochen rationalen Verlauf der gebrochen rationalen Strom-Spannungskennlinie (52) durch Be- einflussen des Steuersignals (28) unabhängig von der Rege¬ lung ( 8 ) .
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei zum Beeinflussen des Steuersignals (8) das Steuersignal (8) konstant gehalten wird, so dass der Widerstandswert des Messelementes konstant bleibt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Steuersignal (28) konstant gehalten wird, wenn der elektrische Strom (12) einen vorbestimmten Wert (46) überschreitet.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 7, wobei das Beeinflussen des Steuersignals (28) eine Regelung des Steuersignals (28) auf eine vom Istspannungsabfall (22) ver¬ schiedene physikalische Größe umfasst.
9. Steuervorrichtung (20), die eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
10. Stromsensor (6) zum Erfassen eines Stromes (12) aus oder in eine Fahrzeugbatterie (10) umfassend eine Steuervorrich¬ tung (20) nach Anspruch 9.
PCT/EP2013/074524 2012-12-20 2013-11-22 Verfahren zum einstellen eines stromsensors WO2014095227A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380066400.6A CN104871017A (zh) 2012-12-20 2013-11-22 用于调节电流传感器的方法
US14/652,928 US9746503B2 (en) 2012-12-20 2013-11-22 Method for adjusting a current sensor
EP13794939.2A EP2936170A1 (de) 2012-12-20 2013-11-22 Verfahren zum einstellen eines stromsensors

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012224105.1 2012-12-20
DE102012224105.1A DE102012224105A1 (de) 2012-12-20 2012-12-20 Verfahren zum Einstellen eines Stromsensors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014095227A1 true WO2014095227A1 (de) 2014-06-26

Family

ID=49626977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/074524 WO2014095227A1 (de) 2012-12-20 2013-11-22 Verfahren zum einstellen eines stromsensors

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9746503B2 (de)
EP (1) EP2936170A1 (de)
CN (1) CN104871017A (de)
DE (1) DE102012224105A1 (de)
WO (1) WO2014095227A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11105835B2 (en) * 2018-10-15 2021-08-31 Continental Automotive Gmbh Method for operating a current sensor and current sensor
KR102439598B1 (ko) * 2018-10-25 2022-09-05 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지의 내부 가스 발생 가속 구간 판단 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2068158A2 (de) * 2007-12-04 2009-06-10 Diehl Aerospace GmbH Vorrichtung zum Messen eines Laststroms
WO2011113939A1 (de) * 2010-03-18 2011-09-22 Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co Kg Verfahren zum messen eines elektrischen stroms und vorrichtung hierfür
DE102011078548A1 (de) 2010-07-01 2012-01-05 Continental Teves Ag & Co. Ohg Stromsensor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8854065B2 (en) * 2012-01-13 2014-10-07 Infineon Technologies Austria Ag Current measurement in a power transistor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2068158A2 (de) * 2007-12-04 2009-06-10 Diehl Aerospace GmbH Vorrichtung zum Messen eines Laststroms
WO2011113939A1 (de) * 2010-03-18 2011-09-22 Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co Kg Verfahren zum messen eines elektrischen stroms und vorrichtung hierfür
DE102011078548A1 (de) 2010-07-01 2012-01-05 Continental Teves Ag & Co. Ohg Stromsensor

Also Published As

Publication number Publication date
CN104871017A (zh) 2015-08-26
DE102012224105A1 (de) 2014-06-26
EP2936170A1 (de) 2015-10-28
US20150323607A1 (en) 2015-11-12
US9746503B2 (en) 2017-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3417305B1 (de) Batteriesensor, verfahren zum kalibrieren eines messwiderstands und verwendung
DE60205248T2 (de) Gerät zum nachweisen von überstrom und zum schutz eines schaltelements
DE102015204021B4 (de) Dynamische Strombegrenzungsschaltung
EP3701274A1 (de) Verfahren zum betrieb eines batteriesensors und batteriesensor
EP3134742A1 (de) Shuntstrommessung mit temperaturkompensation
DE102007001458A1 (de) Verfahren und elektronischer Regler mit Strommessschaltung zur Strommessung mittels Sense-FET und Sigma-Delta-Modulation
DE102014217131A1 (de) Parameter- und Zustandsbegrenzung in einer modellbasierten Batteriesteuerung
DE102014206292B4 (de) Elektroniksteuervorrichtung
DE102013004114A1 (de) Sauerstoffsensor-Steuerungsvorrichtung
WO2014095226A1 (de) Verfahren zum einrichten eines stromsensors
EP3097622B1 (de) Windparkregelung mit verbessertem sollwertsprungverhalten
DE102011054415A1 (de) Verfahren zum Anpassen der Sensitivität eines Sensorsystems
DE102015119846A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Fehlern in einem Photovoltaik(PV)-Generator
DE102015206374A1 (de) Impedanzdetektor für sauerstoffkonzentrationssensorelement
DE2165635C3 (de)
DE60123857T2 (de) Steuerungsvorrichtung
EP2905901B1 (de) Schaltungsanordnung und Verfahren zur Erfassung einer Kapazität und/oder einer Kapazitätsänderung eines kapazitiven Bauelements
WO2014095227A1 (de) Verfahren zum einstellen eines stromsensors
WO2016041658A1 (de) Kalibrierung von stromsensoren mittels referenzstrom
EP3281288B1 (de) Hysterese-regelung eines gleichspannungswandlers
WO2016042109A1 (de) Verfahren zum kontinuierlichen kalibrieren von strommesssystemen in kraftfahrzeugen
EP3669150B1 (de) Temperatursensorschaltung
EP0943077A1 (de) Verfahren zum betreiben eines widerstandsheizelementes und vorrichtung zum durchführen des verfahrens
WO2017102235A1 (de) Verfahren zur bestimmung einer flussrate bzw. strömungsgeschwindigkeit eines mediums
EP3389156B1 (de) Verfahren zum betreiben eines elektrischen garten- und/oder forstgerätesystems, schutzelektronikschaltung, schutzelektronikschaltungssystem, akkumulatorsystem und elektrisches garten- und/oder forstgerätesystem

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13794939

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2013794939

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013794939

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14652928

Country of ref document: US