WO2016042109A1 - Verfahren zum kontinuierlichen kalibrieren von strommesssystemen in kraftfahrzeugen - Google Patents

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WO2016042109A1
WO2016042109A1 PCT/EP2015/071384 EP2015071384W WO2016042109A1 WO 2016042109 A1 WO2016042109 A1 WO 2016042109A1 EP 2015071384 W EP2015071384 W EP 2015071384W WO 2016042109 A1 WO2016042109 A1 WO 2016042109A1
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current
measuring resistor
calibration
resistor
measuring
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PCT/EP2015/071384
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Inventor
Martin Schramme
Wolfgang Jöckel
Wolfgang Fritz
Original Assignee
Continental Teves Ag & Co. Ohg
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Publication date
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    • 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
    • G01R1/203—Resistors used for electric measuring, e.g. decade resistors standards, resistors for comparators, series resistors, shunts
    • 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 measuring a current with a current sensor.
  • Electric currents in and out of a vehicle battery for example, in DE 10 2009 044 992 AI and in the
  • a method of calibrating a current sensor in a vehicle which is turned ⁇ aligned, an electric current based on a voltage drop across the sensing resistor and a dependent measuring resistor provision for a comparison ⁇ position of the voltage drop and the electrical through a measuring resistor To capture current, comprising:
  • the specified method is based on the consideration that in vehicles, in particular in motor vehicles, used current sensors for range prediction could detect the state of charge of a battery in the vehicle.
  • the current sensor has a high requirement for its accuracy over a long period of more than 15 years.
  • an age-related long-term drift of the current sensor can not be avoided. This is seen in conventional current sensors at over 1.5% to the aforementioned 15 years.
  • the long-term drift should be much smaller than 1%.
  • the resistance value of the electric resistance is subject to the aforementioned long-term drift. Therefore, a stored resistance value for the measurement shunt can be calibrated, ie readjusted, by applying a known calibration current to the measurement shunt and detecting the resulting calibration voltage drop, whereby the effect of the long-term drift is masked out.
  • the specified method comprises the
  • a power source outputs a constant current independent of the applied electrical load. This is in present case particularly favorable, because the shunt and thus the electrical load are not known.
  • the constant current source thus ensures that a guaranteed calibration current flows through the measuring shunt.
  • the specified method comprises the steps:
  • the energy storage can temporarily provide correspondingly high power levels to operate the constant current source. In this way, less stringent requirements need to be made of the electrical power supply of the current sensor itself.
  • the energy storage is a capacitor.
  • the capacitor serves in addition to the aforementioned energy storage at the same time for smoothing the retrieved from the actual power supply electrical power and thus reduces the power loss that would occur without smoothing in a sudden retrieval of the aforementioned high performance.
  • an electrolytic capacitor should be used as a capacitor, because they have particularly small capacities in particularly high capacity of the specified method exporting current sensor does not increase excessively in size.
  • a height of the calibration current is detected at a reference resistor connected in series with the measurement resistor.
  • the reference resistor has the advantage that the height of the calibration current in a simple manner with a
  • Anbalog digital converter detectable and so digital
  • a resistance value of the reference resistor is greater than a resistance value of the measuring resistor.
  • the re ference ⁇ resistance should be seen in the direction of Kalibrierstromes arranged upstream of the measuring resistor. This development is based on the consideration that the reference resistor dominates the voltage drop in the additional detection of Kalibrierstromes in this arrangement so that the calibrated and unknown resistance value of the measurement resistor can be ver ⁇ careless.
  • the resistance of the reference resistor should be at least ten times greater than the resistance value of the measuring resistor.
  • the calibration of the regulation dependent on the measuring resistor is started by closing a switch connected in series with the measuring resistor.
  • the current sensor using the specified method can perform the calibration at times when no current actually to be detected is passed through the measurement shunt, whereby the current actually to be detected would be corrupted by the calibration current.
  • the switch has the advantage that, even in normal operation, the calibration current can be conducted as a test through the measuring resistor and the reaction of the measuring resistor can be checked thereon. This way can be done on a regular basis to verify whether the measured resistance is still in effect ⁇ We circle the Kalibrierstromes. Since the calibration current is then superimposed with the current to be measured, can
  • the measuring resistance is also within the operating range of the current to be measured and that no galvanic interruptions are present in the overall circuit.
  • the method for calibrating a current sensor and / or the current sensor are preferably developed such that the
  • Calibration stream is designed as an alternating current signal having a defined frequency.
  • the current sensor in particular has a calibration current source.
  • This game may be designed as analog and / or digital AC source while ⁇ ⁇ and / or as a digital output of a microcontroller that provides a changing digital current signal.
  • the calibration stream expediently comprises pulses or pulse packets.
  • the pulses or pulse packets of the calibration current preferably have a pattern, for example forming one
  • Rectangular or delta current or sine current signal Rectangular or delta current or sine current signal.
  • the calibration current is generated or provided at defined times or substantially always or always.
  • the provision of the calibration current takes place at a time interval, that is to say with a period duration of less than 150 milliseconds, in particular substantially 10 milliseconds.
  • the duration of a pulse or pulse packet is preferably substantially 10 ys. It is preferred that the sampling ratio of the pulse duration of the calibration current divided by the regular time interval between two adjacent pulses, in particular the period duration, has a value of 1/100 to 1/10000, in particular essentially 1/1000.
  • the calibration current is designed as periodic alternating current or periodically pulsed direct current or that it has periodic current pulse packets and is designed accordingly.
  • the calibration current is preferably conducted through the measuring resistor and additionally through the reference resistor.
  • the reference resistor is expediently arranged on a circuit board of the device or of the current sensor.
  • This board also the measurement circuit and signal processing circuit ⁇ by means of which the method is particularly carried leads is formed.
  • the measuring circuit and signal processing circuit ⁇ and in particular the measuring resistor is arranged on an integrated chip, or integrated into an electronic circuit unit.
  • the calibration current is conducted in addition to a load current or operating current through at least the measurement resistance.
  • the method is therefore in particular designed such that it calibrates a current sensor which is arranged in a system such as a motor vehicle and this system or motor vehicle is in operation, the method being carried out as being particularly preferred with active ignition of the motor vehicle.
  • the method or the current sensor are preferably designed such that the voltage on or. above the measuring resistor and / or on resp. from the reference resistance, in particular in each case is detected and a frequency analysis or segregation of the detected voltage is carried out, in particular by means of a Frequenzanaly ⁇ seü or a demodulation unit, very particularly preferably a Entmischertician.
  • the frequency analysis unit or demodulation unit is part of the measurement circuit or signal processing circuit.
  • the method or the current sensor is designed so that the frequency analysis a
  • the detected voltage at the measuring resistor and at the reference resistor is expediently decomposed by means of a fast Fourier transformation, in particular in the same way.
  • a frequency spectrum with a defined fundamental wave with a current-dependent amplitude is obtained via the reference shunt, depending on the excitation function or the formation of the calibration current.
  • the spectrum of the voltage across the measuring shunt additionally contains, by way of example, all the frequencies of the measuring current or consumer current.
  • the fundamental frequency of the calibration current is known as its defined frequency.
  • the two amplitude values, amplitude value fundamental wave frequency reference resistance and amplitude value fundamental wave frequency measuring resistor behave in particular substantially in proportion to the resistance values of the reference resistance and of the measuring resistance.
  • the size or the resistance value of the measuring resistor can be calculated.
  • the method and the current sensor are formed so that the voltage detected at the measuring resistor and / or the reference resistor of a band-pass filtering ⁇ is subjected.
  • the detected or measured signal voltages or voltages on the measuring resistor and the reference resistor are very particularly preferably conducted via or through a bandpass filter which is designed such that it filters out the fundamental wave or the voltage amplitude with the defined frequency of the calibration current.
  • the method and the current sensor are designed such that the detected voltage at the measuring resistor and / or at the reference resistor or the corresponding voltage signal or the two corresponding alternating signals is demodulated with the alternating frequency of the calibration current, in particular at least one the change ⁇ frequencies of the calibration, if this has several Wech ⁇ seleigenschaften with different frequencies.
  • the two detected or measured voltages / signal voltages ie the signal mixture at the measuring resistor and the signal at the reference resistor, are demodulated in the same way, for example by multiplication with the same temporally periodic function and subsequent filtering.
  • the demodulation of the signal at Refe rence ⁇ resistance provides a reference amplitude, in particular the tension.
  • the demodulation of the signal at the measuring resistor supplies an amplitude value whose ratio to the reference amplitude corresponds to the one correction factor or to the reference amplitude.
  • Calibration factor resp. Calibration value for the measuring resistor supplies.
  • 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.
  • a current sensor for measuring an electric current comprises an electrical measuring resistor, via which the electrical current to be measured is feasible, one of the specified control devices.
  • the current sensor is preferably designed as a battery sensor for motor vehicles. In particular, it is designed for this purpose as an integrated battery terminal sensor.
  • the current sensor is expediently designed so that the measuring resistor is integrally connected to a battery terminal, in particular for fastening the current sensor as Bat ⁇ teriesensor to a pole of a motor vehicle battery, and / or ein joininging is connected to a terminal on which in particular In particular, a cable is arranged for connection to the supplier or the supply network of a motor vehicle.
  • the measuring resistor is particularly preferably made of a copper alloy or an aluminum alloy or a
  • a vehicle includes one of the specified controllers and / or the specified current sensor.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a vehicle with electric drive
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a vehicle electrical system with a current sensor in the vehicle of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of a vehicle electrical system with an alternative current sensor in the vehicle of FIG. 1, FIG.
  • Fig. 4 is a schematic diagram of a vehicle electrical system according to a second embodiment
  • Fig. 5 is a schematic diagram of a vehicle electrical system according to a third embodiment.
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of a vehicle 2 with a vehicle battery 4, from which an electric current 6 is discharged. With the electric power 6 2 different electrical loads are supplied with electrical energy 8 in the vehicle.
  • Electric motor 10 which drives the front wheels 12 of the vehicle 2 via a drive shaft 14 with the electric energy 8 ⁇ .
  • the rear wheels 16 of the vehicle 2 are therefore free ⁇ running wheels.
  • Such, for driving the vehicle 2 ver ⁇ applied electric motors 10 are typically designed as an alternating-current motors, while the electric current 6 is a direct current from the vehicle battery. 4 In this case, the electric current 6 must first be converted via a converter 18 into an alternating current.
  • vehicles such as the vehicle 2 is usually a
  • Current sensor 20 installed, which measures the output from the vehicle battery 4 electric current 6. Based on the measured electric current 6, various functions can then be realized. These include, for example protection functions, as known from DE 20 2010 015 132 Ul, with which the vehicle battery 4 can be protected, for example against a Tie ⁇ fenentladung.
  • the current 6 measured with the current sensor 2 corresponds only to the electrical current which is supplied to the converter 18, this current can also be used to regulate the drive power of the vehicle 2.
  • the drive power is usually specified by the driver of the vehicle 2 with a driver request 22.
  • a motor controller 24 compares a desired electrical current resulting from the driver's wish with the measured electrical current 6 and controls the converter 18 with control signals 26 in such a way that the measured electrical current 6 is adjusted to the desired current resulting from the driver's request becomes.
  • Such regulations are well known and should therefore not be further explored.
  • the current sensor 20 comprises a preferably known as a measuring resistor 28 and shunt formed sensor and an evaluation device 30.
  • the measuring resistor 28 is traversed in the present embodiment, the electric current 6, which leads to a voltage drop 32 on the Messwi ⁇ resistor 28 .
  • This voltage drop 32 is detected as measuring voltage by the evaluation device 30 via an input-side electrical potential 34 on the measuring resistor 28 and an output-side electrical potential 36 on the measuring resistor 28 as viewed in the direction of the electric current 6. From these two electrical potentials 34, 36, the evaluation unit 30 calculates the voltage drop 32 and the resistance value of the measuring resistor 28 to elekt ⁇ generic stream 6 flowing through the measuring resistor 28th
  • the measured voltage 32 can be determined from these via a subtraction element 42.
  • the electrical current 6 and the measuring voltage 32 can be compared according to a predetermined rule 44.
  • This predetermined rule 44 basically corresponds to the ohmic law, so that, for example, the resistance value of the measuring resistor 28 is included in the predetermined regulation.
  • rule 44 also takes into account other effects, such as temperature effects, etc.
  • the predetermined rule 44 may be stored in a memory 46, a calculating device 48, this retrieve based on the measured voltage 32 over the predetermined Before ⁇ magazine 44 can calculate the electric current.
  • the measuring resistor 28 differs as an electrical conductor usually from the other electrical conductors that carry the electric current 6 from the vehicle battery 4 to the converter 18. For example, his aforementioned resistance value should change less than 1% over a comparatively long period of more than 15 years.
  • gauge resistor 28 which is typically made of manganese, a copper-manganese alloy having a composition of 82-84% copper, 12-15% manganese, and optionally 2-4% nickel, drifts in the vehicle range above 1.5%.
  • FIG. 2 While it was assumed in Fig. 1 that the electric current 6 is delivered only from the vehicle battery 4, an example is shown in FIG. 2, in the context of which the vehicle ⁇ battery 4 can also be fed with the electric current 6.
  • a current path controller 52 is present in the electrical system 50 of the vehicle 2, the electrical current 6 from the vehicle battery 4 to the consumer, so for example, the electric motors 10 or the electric current 6 from a charging unit 56 to the vehicle battery 4 via a switch 54 can.
  • the current sensor 20 may be clamped in the context of FIG. 2 at the directly negative pole of the vehicle battery 4. This has to Advantage that for detecting the measuring voltage 32, only a single one of the two potentials 34, 36 must be detected, which in turn directly corresponds to the measuring voltage 32.
  • a calibration current 58 from a current source 60 can be applied to the measuring resistor 28.
  • the evaluation device 30 can close an on / off switch 52 via a trigger signal 62, which can be arranged in series between the current source 60 and the measuring resistor 28.
  • the current source 60 can be supplied with electrical energy via a capacitor 64, for example in the form of an electrolytic capacitor, wherein the capacitor 64 can be charged via a precharge resistor 66 with a supply voltage 68.
  • the evaluation device 30 closes with the trigger signal 62
  • Kalibrierstromes 46 should be starting from the reference potential ⁇ tial 40, so mass, behind the measuring resistor 28 and arranged in front of the vehicle battery 4.
  • the values from ⁇ means may set the changeover switch 42 in a neutral position 30, so that the battery 4, and other consumers are separated 10 from one circuit with the calibration current 46th
  • the evaluation device 30 detects the measurement voltage 32. Since both the calibration current 46 and the measurement voltage 32 are known, the evaluation device 30 can now determine the predetermined regulation 44 and store it in the memory 46 for further use. Thus, the current sensor 20 is calibrated.
  • the current source 60 must output the calibration current 58 with a very high accuracy in order to be able to reliably calibrate the predetermined regulation 44 in the memory 46. This is associated with a correspondingly high technical complexity.
  • the requirements for the current source 60 is proposed in the context of FIG. 4, in addition to the measuring voltage 32 to detect an additional reference voltage 70, which is above the measuring resistor 28 and a series between the measuring resistor 28 and the power source 60 switched ⁇ reference resistor 72 drops.
  • a resistance value of the reference resistor 72 should be at least ten times greater there when a resistance value of the measuring resistor 28. In this way, the influence of the unknown for the calibration measurement resistor can be neglected 28 to Refe ⁇ ence voltage 70th
  • the reference resistor 72 should be selected with high precision and durability, which is generally ensured when the reference resistor 72 is arranged outside the circuit of the current ⁇ to mes ⁇ 6 and thus flows only from comparatively low selectable calibration 58. In this way, the reference resistor 72, for example, only slightly thermally loaded. The longevity can be influenced for example, by the duration of the trigger signal via 62 down to ⁇ Kalibrierstromes 58 when this is selected, for example, to less than 10ys.
  • the evaluation device 30 can be made of the reference voltage 70 and the resistance value of the reference resistor 72 on the
  • Calibration current 58 is generated and provided by means of Kalibrierstrom provoke 80, which is controlled by the evaluation device 30, comprising a microcontroller yc.
  • Calibration 58 flows through reference resistor 72 and proportionately by measuring resistor 28 and causes a Kali ⁇ beer voltage drop 32 on the measuring resistor 28.
  • the detected voltage drop across measuring resistor 28 is amplified by means of Kerkermaschine 82 amplified and fed to a bandpass filter 81, the input side additionally detects the voltage across the reference resistor 72.
  • Band-pass filter 81 has its output side connected to an analog / digital converter 84, which the digitalized ised signals to a frequency analysis unit 85 or a Entmischertician, in this example, to a Frequenzanaly ⁇ seech forwards, which performs a Fast Fourier Transform for frequency analysis.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Stromsensors (20) in einem Fahrzeug (2), der eingerichtet ist, einen elektrischen Strom (6) durch einen Messwiderstand (28) basierend auf einem Spannungsabfall (32) am Messwiderstand (28) und einer vom Messwiderstand (28) abhängigen Vorschrift (46) für eine Gegenüberstellung des Spannungsabfalls (32) und des elektrischen Stromes (6) zu erfassen, umfassend: -Einprägen eines bekannten elektrischen Kalibrierstromes (58) in den Messwiderstand (28), -Erfassen eines durch den Kalibrierstrom (58) am Messwiderstand (28) hervorgerufenen Kalibrierspannungsabfalls (32), und -Kalibrieren der vom Messwiderstand (28) abhängigen Vorschrift (44) basierend auf einer Gegenüberstellung des Kalibrierstromes (58) und des Kalibrierspannungsabfalls (32).

Description

Verfahren zum kontinuierlichen Kalibrieren von Strommesssystemen in Kraftfahrzeugen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen eines Stromes mit einem Stromsensor.
Elektrische Ströme in und aus einer Fahrzeugbatterie werden beispielsweise in der DE 10 2009 044 992 AI und in der
DE 10 2004 062 655 AI mit einem Stromsensor über einen Messwiderstand, auch Shunt genannt, gemessen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung das bekannte Verfahren zur 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 Kalibrieren eines Stromsensors in einem Fahrzeug, der einge¬ richtet ist, einen elektrischen Strom durch einen Messwiderstand basierend auf einem Spannungsabfall am Messwiderstand und einer vom Messwiderstand abhängigen Vorschrift für eine Gegenüber¬ stellung des Spannungsabfalls und des elektrischen Stromes zu erfassen, umfassend:
Einprägen eines bekannten elektrischen Kalibrierstromes in bzw. durch den Messwiderstand,
Erfassen eines durch den Kalibrierstrom am Messwiderstand hervorgerufenen Kalibrierspannungsabfalls, insbesondere wobei dieser Kalibrierspannungsabfall direkt als unterscheidbarer Anteil vom Gesamtspannungsabfall am Messwiderstand bzw . indirekt als Teil eines Gesamtspannungsabfalls am Messwiderstand, erfasst wird,
und
Kalibrieren der vom Messwiderstand abhängigen Vorschrift basierend auf einer Gegenüberstellung des Kalibrierstromes und des Kalibrierspannungsabfalls. ^
Dem angegebenen Verfahren liegt die Überlegung zugrunde, dass in Fahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, eingesetzte Stromsensoren zur Reichweitenvorhersage den Ladezustand einer Batterie in dem Fahrzeug erfassen könnten. Hierzu wird an den Stromsensor über eine lange Zeitdauer von über 15 Jahren eine hohe Anforderung an seine Genauigkeit gestellt. Jedoch lässt sich eine altersbedingte Langzeitdrift des Stromsensors nicht vermeiden. Diese liegt in herkömmlichen Stromsensoren bei über 1,5% auf die zuvor genannten 15 Jahre gesehen. Die Langzeitdrift sollte jedoch viel kleiner als 1 % sein.
Hier setzt das angegebene Verfahren mit dem Vorschlag an, nicht die Langzeitdrift zu unterdrücken, weil dies technisch ohnehin wahrscheinlich nur mit einem wirtschaftlich nicht vertretbaren Aufwand möglich wäre, sondern eine Verarbeitungsvorschrift für ein Messsignal in dem Stromsensor, aus dem der zu messende elektrische Strom bestimmt wird, zu kalibrieren. In herkömmlichen Stromsensoren wird als Messsignal ein Spannungsabfall an einem Messshunt, durch den der zu messende elektrische Strom fließt, erfasst. In an sich bekannter Weise führt eine Ge¬ genüberstellung des Spannungsabfalls und des zu messenden Stromes zum elektrischen Widerstand des Messshunts. Ist im Grundprinzip der elektrische Widerstand des Messshunts bekannt, kann daher der elektrische Strom bestimmt werden, wenn der Messshunt bekannt ist.
Der Widerstandswert des elektrischen Widerstandes unterliegt jedoch der zuvor genannten Langzeitdrift. Daher kann ein gespeicherter Widerstandswert für den Messshunt durch Anlegen eines bekannten Kalibrierstromes an den Messshunt und Erfassen des resultierenden Kalibrierspannungsabfalls kalibriert, also nachjustiert werden, wodurch der Effekt des Langzeitdriftes ausgeblendet wird. In einer Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den
Schritt Einprägen des Kalibrierstromes in den Messwiderstand aus einer Stromquelle. Eine Stromquelle gibt einen Konstantstrom unabhängig von der angelegten elektrischen Last ab. Dies ist im vorliegenden Fall besonders günstig, weil der Messshunt und damit die elektrische Last nicht bekannt sind. Die Konstantstromquelle sorgt damit dafür, dass durch den Messshunt ein garantierter Kalibrierstrom fließt.
In einer besonderen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren die Schritte:
Laden eines Energiespeichers, und
Anlegen einer Energiespeicherspannung des geladenen Energiespeichers an die Stromquelle zum Einprägen des
Kalibrierstromes in den Messwiderstand.
Der Energiespeicher kann kurzzeitig entsprechend hohe Leistungen bereitstellen, um die Konstantstromquelle zu betreiben. Auf diese Weise brauchen an die elektrische Energieversorgung des Stromsensors selbst weniger hohe Anforderungen gestellt zu werden .
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist der Ener- giespeicher ein Kondensator. Der Kondensator dient neben der zuvor genannten Energiespeicherung gleichzeitig zur Glättung der von der eigentlichen Energieversorgung abgerufenen elektrischen Leistung und senkt somit die Verlustleistung, die ohne Glättung bei einem schlagartigen Abrufen der zuvor genannten hohen Leistung auftreten würde.
Zweckmäßigerweise sollte als Kondensator ein Elektrolytkondensator verwendet werden, weil diese auf kleinem Bauraum besonders hohe Kapazitäten besitzen der das angegebene Verfahren ausführende Stromsensor in seiner Größe nicht übermäßig stark ansteigt .
In einer anderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird eine Höhe des Kalibrierstromes an einem in Reihe zum Messwi- derstand verschalteten Referenzwiderstand erfasst. Dieser
Weiterbildung liegt die Überlegung zugrunde, dass an die zuvor genannte Stromquelle hohe technische Anforderungen gestellt werden müssen, um den Konstantstrom zu garantieren. Um diese Anforderungen zu minimieren wird vorgeschlagen, den aus der Stromquelle abgegebenen Kalibrierstrom unabhängig vom Messshunt ein zweites Mal zu messen. Auf diese Weise können selbst kleinere Schwankungen im Kalibrierstrom in Kauf genommen werden.
Ferner bietet der Referenzwiderstand den Vorteil, dass die Höhe des Kalibrierstromes in einfacher Weise mit einem
Anbalog-Digital-Wandler erfassbar und so digital
weiterverarbeitbar ist. Auf diese Weise lässt sich das gesamte Verfahren digital mit einer Recheneinrichtung, wie beispielsweise einem MikroController durchführen.
In einer besonderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens ist ein Widerstandswert des Referenzwiderstandes größer, als ein Widerstandswert des Messwiderstandes. Hierzu sollte der Re¬ ferenzwiderstand in Richtung des Kalibrierstromes gesehen vor dem Messwiderstand angeordnet werden . Dieser Weiterbildung liegt die Überlegung zugrunde, dass der Referenzwiderstand in dieser Anordnung den Spannungsabfall bei der zusätzlichen Erfassung des Kalibrierstromes dominiert, so dass der zu kalibrierende und damit unbekannte Widerstandswert des Messwiderstandes ver¬ nachlässig werden kann. Hierzu sollte der Widerstandswert des Referenzwiderstandes wenigstens zehnmal größer sein, als der Widerstandswert des Messwiderstandes.
In einer weiteren Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird das Kalibrieren der vom Messwiderstand abhängigen Vorschrift durch Schließen eines in Reihe zum Messwiderstand verschalteten Schalters gestartet. Auf diese Weise kann der das angegebene Verfahren verwendende Stromsensor die Kalibrierung zu Zeiten durchführen, zu denen kein eigentlich zu erfassender Strom durch den Messshunt geleitet werden, wodurch der eigentlich zu erfassende Strom durch den Kalibrierstrom verfälscht werden würde. Weiterhin hat der Schalter den Vorteil, dass selbst im Normalbetrieb der Kalibrierstrom testweise durch den Messwiderstand geführt und die Reaktion des Messwiderstandes darauf geprüft werden kann. Auf diese Weise kann in regelmäßigen Abständen verifiziert werden, ob sich der Messwiderstand noch im Wir¬ kungskreis des Kalibrierstromes befindet. Da der Kalibrierstrom dann mit dem zu messenden Strom überlagert wird, kann
gleichzeitig geschlussfolgert werden, dass sich der Messwi- derstand auch im Wirkungskreis des zu messenden Stromes befindet und in der Gesamtschaltung keine galvanischen Unterbrechungen vorhanden sind.
Das Verfahren zum Kalibrieren eines Stromsensors und/oder der Stromsensor sind bevorzugt so weitergebildet, dass der
Kalibrierstrom als Wechselstromsignal mit einer definierten Frequenz ausgebildet ist.
Zum Erzeugen dieses Kalibrierstroms weist der Stromsensor insbesondere eine Kalibrierstromquelle auf. Diese kann bei¬ spielsweise als analoge und/oder digitale Wechselspannungs¬ quelle ausgebildet sein und/oder als Digitalausgang eines MikroControllers, der ein sich änderndes, digitales Stromsignal bereitstellt .
Dabei umfasst der Kalibrierstrom zweckmäßigerweise Pulse bzw. Pulspakete .
Die Pulse bzw. Pulspakete des Kalibrierstrom weisen vorzugsweise ein Muster auf, beispielsweise formend einen
Rechteckstrom oder Dreieckstrom oder Sinusstromsignal.
Es ist bevorzugt, dass der Kalibrierstrom zu definierten Zeiten erzeugt bzw. bereitgestellt wird oder im Wesentlichen immer bzw. stets.
Es ist zweckmäßig, dass die Bereitstellung des Kalibrierstroms im zeitlichen Abstand, also mit einer Periodendauer, von weniger als 150 Millisekunden, insbesondere im Wesentlichen 10 Mil- lisekunden, stattfindet.
Bevorzugt beträgt die Dauer eines Pulses bzw. Pulspakets im Wesentlichen 10 ys . Es ist bevorzugt, dass das Abtastverhältnis aus der Pulsdauer des Kalibrierstroms geteilt durch den regelmäßigen zeitlichen Abstand zwischen zwei benachbarten Pulsen, insbesondere der Periodendauer, einen Wert von 1/100 bis 1/10000 aufweist, insbesondere im Wesentlichen 1/1000.
Es ist zweckmäßig, dass der Kalibrierstrom als periodischer Wechselstrom oder periodisch gepulster Gleichstrom ausgebildet ist oder dass er periodische Strompulspakete aufweist und entsprechend ausgebildet ist.
Der Kalibrierstrom wird vorzugsweise durch den Messwiderstand geleitet und zusätzlich durch den Referenzwiderstand.
Der Referenzwiderstand ist zweckmäßigerweise auf einer Platine der Vorrichtung bzw. des Stromsensors angeordnet. Auf dieser Platine ist insbesondere auch die Messschaltung bzw. Signal¬ verarbeitungsschaltung, mittels derer das Verfahren durchge- führt wird ausgebildet.
Alternative vorzugsweise ist die Messschaltung bzw. Signal¬ verarbeitungsschaltung und insbesondere der Messwiderstand auf einem integrierten Chip angeordnet bzw. in eine elektronische Schaltungseinheit integriert.
Im Rahmen des Verfahrens bzw. als bevorzugte Ausbildung des Stromsensors wird der Kalibierstrom zusätzlich zu einem Verbraucherstrom bzw. Betriebsstrom durch zumindest den Messwi- derstand geleitet. Das Verfahren ist also insbesondere so ausgebildet, dass es einen Stromsensor kalibriert, der in einem System, wie beispielsweise einem Kraftfahrzeug, angeordnet ist und sich dieses System bzw. Kraftfahrzeug im Betrieb befindet, das Verfahren wird als besonders bevorzugt bei aktiver Zündung des Kraftfahrzeugs durchgeführt.
Das Verfahren bzw. der Stromsensor sind bevorzugt so ausgebildet, dass die Spannung am bzw . über dem Messwiderstand und/oder am bzw . über dem Referenzwiderstand, insbesondere jeweils, erfasst wird und eine Frequenzanalyse bzw. Entmischung der erfassten Spannung durchgeführt wird, insbesondere mittels einer Frequenzanaly¬ seeinheit bzw. einer Demodulationseinheit , dabei ganz besonders bevorzugt einer Entmischereinheit. Die Frequenzanalyseinheit bzw. Demodulationseinheit ist dabei Teil der Messschatung bzw. SignalverarbeitungsSchaltung .
Es ist zweckmäßig, dass vor der Frequenzanalyse bzw. Demodulation eine Tiefpassfilterung oder Bandpassfilterung des Signals durchgeführt wird, insbesondere sind dabei bevorzugte Band¬ passgrenzen im Wesentlichen einerseits 10kHz und andererseits 10 Mhz oder alternativ ist die untere Grenze 10kHz und obere Grenze 1 Mhz.
Ganz besonders bevorzugt ist das Verfahren bzw. der Stromsensor so ausgebildet, dass die Frequenzanalyse eine
Fast-Fourier-Transformation (FFT) umfasst. Hinsichtlich der Frequenzanalyse wird zweckmäßigerweise die erfasste Spannung am Messwiderstand und am Referenzwiderstand mittels einer Fast-Fourier-Transformation zerlegt, insbesondere in gleicher Weise. Man erhält dabei beispielhaft über den Referenzshunt, abhängig von der Anregefunktion bzw. der Aus- bildung des Kalibrierstroms, ein Frequenzspektrum mit einer definierten Grundwelle mit stromabhängiger Amplitude. Das Spektrum der Spannung über dem Messshunt enthält beispielhaft zusätzlich noch alle Frequenzen des Messstroms bzw. Verbraucherstroms. Die Grundwellenfrequenz des Kalibrierstroms ist als seine definierte Frequenz bekannt. Die beiden Amplitudenwerte, Amplitudenwert Grundwellenfrequenz Referenzwiderstand und Amplitudenwert Grundwellenfrequenz Messwiderstand verhalten sich insbesondere im Wesentlichen proportional zu den Widerstandswerten des Referenzwiderstands und des Messwiderstands . Da der Widerstandswert des Referenzwiderstands ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen temperaturstabil ist, lässt sich die Größe bzw. der Widerstandswert des Messwiderstands berechnen. Alternativ vorzugsweise und/oder zusätzlich sind das Verfahren bzw. der Stromsensor so ausgebildet, dass die erfasste Spannung am Messwiderstand und/oder am Referenzwiderstand einer Band¬ passfilterung unterzogen wird. Ganz besonders bevorzugt werden die erfassten bzw. gemessenen Signalspannungen bzw. Spannungen an dem Messwiderstand und dem Referenzwiderstand jeweils über bzw. durch einen Bandpassfilter geleitet, welcher so ausgebildet ist, dass er die Grundwelle bzw. die Spannungsamplitude mit der definierten Frequenz des Kalibrierstrom herausfiltert.
Als weitere zweckmäßige Alternative und/oder Ergänzung sind das Verfahren und der Stromsensor so ausgebildet, dass die erfasste Spannung am Messwiderstand und/oder am Referenzwiderstand bzw. das entsprechende Spannungssignal bzw. die beiden entsprechenden Wechselsignale demoduliert wird mit der Wechselfrequenz des Kalibrierstroms, insbesondere wenigstens einer der Wechsel¬ frequenzen des Kalibrierstroms, falls dieser mehrere Wech¬ seleigenschaften mit unterschiedlichen Frequenzen aufweist. Dabei werden besonders bevorzugt die beiden erfassten bzw. gemessenen Spannungen/ Signalspannungen, also das Signalgemisch am Messwiderstand und das Signal am Referenzwiderstand, in gleicher Weise, beispielsweise durch Multiplikation mit derselben zeitlich periodischen Funktion und anschließender Filterung demoduliert. Die Demodulation des Signals am Refe¬ renzwiderstand liefert eine Referenzamplitude, insbesondere der Spannung. Die Demodulation des Signals am Messwiderstand liefert einen Amplitudenwert, dessen Verhältnis zur Referenzamplitude den einen Korrekturfaktor bzw . Kalibierfaktor bzw . Kalibrierwert für den Messwiderstand liefert.
Aus dem frequenzanalysierten und/oder bandpassgefilterten und/oder demodulierten Signal bzw. den beiden entsprechend verarbeiteten Signalen, des Spannungssignals am Messwiderstand und des Spannungssignals am Referenzwiderstand, wird zweck¬ mäßigerweise der Kalibrierspannungsabfall am Messwiderstand berechnet, welcher durch den Kalibrierstrom hervorgerufen wird, und/oder der Kalibrierstrom berechnet. 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.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Stromsensor zum Messen eines elektrischen Stromes einen elektrischen Messwiderstand, über den der zu messende elektrische Strom führbar ist eine der angegebenen Steuervorrichtungen.
Der Stromsensor ist bevorzugt als Batteriesensor für Kraftfahrzeuge ausgebildet. Insbesondere ist er dazu als integrierter Batterieklemmensensor ausgebildet .
Der Stromsensor ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, dass der Messwiderstand einstückig mit einer Batterieklemme verbunden ist, insbesondere zur Befestigung des Stromsensors als Bat¬ teriesensor an einem Pol einer Kraftfahrzeugbatterie, und/oder einstücking mit einem Anschluss verbunden ist, an dem insbe- sondere ein Kabel angeordnet ist zum Anschluss an die Versorger oder das Versorgungsnetzwerk eines Kraftfahrzeugs.
Der Messwiderstand ist dabei besonders bevorzugt aus einer Kupferlegierung oder einer Aluminiumlegierung oder einer
Stahllegierung ausgebildet und/oder als Blechstanzteil aus¬ gebildet .
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug eine der angegebenen Steuervorrichtungen und/oder den angegebenen Stromsensor.
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 Prinzipdarstellung eines Fahrzeuges mit elektrischen Antrieb;
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines Bordnetzes mit einem Stromsensor in dem Fahrzeug der Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung eines Bordnetzes mit einem alternativen Stromsensor in dem Fahrzeug der Fig. 1 zeigen,
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung eines Bordnetzes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung eines Bordnetzes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben. Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeuges 2 mit einer Fahrzeugbatterie 4 zeigt, aus der ein elektrischer Strom 6 abgegeben wird. Mit dem elektrischen Strom 6 werden in dem Fahrzeug 2 verschiedene elektrische Verbraucher mit elektrischer Energie 8 versorgt .
Ein Beispiel für diese elektrischen Verbraucher ist ein
Elektromotor 10, der mit der elektrischen Energie 8 die Vorderräder 12 des Fahrzeuges 2 über eine Antriebswelle 14 an¬ treibt. Die Hinterräder 16 des Fahrzeuges 2 sind daher frei¬ laufende Räder. Derartige, zum Antrieb des Fahrzeuges 2 ver¬ wendete Elektromotoren 10 werden in der Regel als Wechsel- strommotoren ausgelegt, während der elektrische Strom 6 aus der Fahrzeugbatterie 4 ein Gleichstrom ist. In diesem Fall muss der elektrische Strom 6 zunächst über einen Konverter 18 in einen Wechselstrom gewandelt werden. In Fahrzeugen, wie dem Fahrzeug 2 wird in der Regel ein
Stromsensor 20 verbaut, der den von der Fahrzeugbatterie 4 abgegebenen elektrischen Strom 6 misst. Basierend auf dem gemessenen elektrischen Strom 6 können dann verschiedene Funktionen realisiert werden. Zu diesen gehören beispielsweise Schutzfunktionen, wie aus der DE 20 2010 015 132 Ul bekannt, mit denen die Fahrzeugbatterie 4 beispielsweise vor einer Tie¬ fenentladung geschützt werden kann.
Entspricht der mit dem Stromsensor 2 gemessene Strom 6 nur dem elektrischen Strom, der dem Konverter 18 zugeführt wird, kann dieser auch zur Regelung der Antriebsleistung des Fahrzeuges 2 verwendet werden. Die Antriebsleistung wird in der Regel über vom Fahrer des Fahrzeuges 2 mit einem Fahrerwunsch 22 vorgegeben. Eine Motorsteuerung 24 vergleicht dann einen aus dem Fahrer- wünsch resultierenden elektrischen Sollstrom mit dem gemessenen elektrischen Strom 6 und steuert den Konverter 18 mit Steuersignalen 26 derart an, dass der gemessene elektrische Strom 6 an den aus dem Fahrerwunsch resultierenden Sollstrom angeglichen wird. Derartige Regelungen sind bestens bekannt und sollen daher nicht weiter vertieft werden.
Der Stromsensor 20 umfasst einen vorzugsweise als Messwider- stand 28, auch Shunt genannt, ausgebildeten Messaufnehmer und eine Auswerteeinrichtung 30. Der Messwiderstand 28 wird im Rahmen der vorliegenden Ausführung vom elektrischen Strom 6 durchströmt, was zu einem Spannungsabfall 32 an dem Messwi¬ derstand 28 führt. Dieser Spannungsabfall 32 wird als Mess- Spannung durch die Auswerteeinrichtung 30 über ein in Richtung des elektrischen Stromes 6 gesehenes, eingangsseitiges elektrisches Potential 34 am Messwiderstand 28 und ein aus- gangsseitiges elektrisches Potential 36 am Messwiderstand 28 erfasst. Aus diesen beiden elektrischen Potentialen 34, 36 berechnet die Auswerteeinrichtung 30 den Spannungsabfall 32 und über den Widerstandswert des Messwiderstandes 28 den elekt¬ rischen Strom 6, der durch den Messwiderstand 28 fließt.
Anhand von Fig. 2 soll nachstehend näher auf die Bestimmung des elektrischen Stromes 6 eingegangen werden.
Nachdem die beiden elektrischen Potentiale 34, 36 mit entsprechenden Spannungsmesseinrichtungen 38 beispielsweise einem in Fig. 3 gezeigten Bezugspotential 40 gegenüber erfasst würden, können aus diesen über ein Subtraktionsglied 42 die Mess¬ spannung 32 bestimmt werden.
Der elektrische Strom 6 und die Messspannung 32 lassen sich gemäß einer vorbestimmten Vorschrift 44 einander gegenüberstellen. Diese vorbestimmte Vorschrift 44 entspricht grundsätzlich dem ohmschen Gesetzt, so dass in die vorbestimmte Vorschrift beispielsweise der Widerstandswert des Messwiderstandes 28 mit eingeht. Darüber werden mit der Vorschrift 44 auch andere Effekte, wie Temperatureffekte, u.s.w. berücksichtigt. Die vorbestimmte Vorschrift 44 kann in einem Speicher 46 hinterlegt sein, wobei eine Berechnungseinrichtung 48 diese abrufen basierend auf der Messspannung 32 über die vorbestimmte Vor¬ schrift 44 den elektrischen Strom 6 berechnen kann. Der Messwiderstand 28 unterscheidet sich als elektrischer Leiter in der Regel von den übrigen elektrischen Leitern, die den elektrischen Strom 6 von der Fahrzeugbatterie 4 zum Konverter 18 führen. Sein zuvor genannter Widerstandswert sollte sich beispielsweise selbst über einen vergleichsweise langen Zeitraum von mehr als 15 Jahren mit weniger als 1% verändert. Diese Anforderungen an die Genauigkeit des Widerstandswertes des Messwiderstandes 28 lassen sich in der Regel mit wirtschaftlich vernünftigen Maßnahmen nicht erreichen. Normalerweise driftet der Messwiderstand 28, der im Fahrzeugbereich normalerweise aus Manganin, einer Kupfer-Mangan-Legierung mit einer Zusammensetzung von 82-84% Kupfer, 12-15% Mangan und optional 2-4% Nickel gefertigt wird, mit über 1,5%.
Dies führt dazu, dass die Berechnung des elektrischen Stromes 6 basierend auf der vorbestimmten Vorschrift 44 und der Mess¬ spannung 32 zwangsläufig zu falschen Ergebnissen führt. Im Rahmen der vorliegenden Ausführung wird vorgeschlagen, die Folgen des Langzeitdrifts und damit die fehlerhafte Bestimmung des elektrischen Stromes 6 durch eine Kalibrierung des
Stromsensors zu vermeiden. Dies soll nachstehend anhand der Fig. 2 näher erläutert werden.
Während in Fig. 1 davon ausgegangen wurde, dass der elektrische Strom 6 nur von der Fahrzeugbatterie 4 abgegeben wird, ist in Fig. 2 ein Beispiel gezeigt, im Rahmen dessen die Fahrzeug¬ batterie 4 zusätzlich auch mit dem elektrischen Strom 6 gespeist werden kann. Hierzu ist in dem Bordnetz 50 des Fahrzeuges 2 eine Strompfadsteuerung 52 vorhanden, die über einen Umschalter 54 den elektrischen Strom 6 aus der Fahrzeugbatterie 4 zum Verbraucher, also beispielsweise den Elektromotoren 10 oder den elektrischen Strom 6 aus einer Ladeeinheit 56 zur Fahrzeug- batterie 4 leiten kann.
Der Stromsensor 20 kann im Rahmen der Fig. 2 am unmittelbar Minuspol der Fahrzeugbatterie 4 angeklemmt sein. Dies hat zum Vorteil, dass zum Erfassen der Messspannung 32 nur ein einziges der beiden Potentiale 34, 36 erfasst werden muss, das dann wiederum direkt der Messspannung 32 entspricht. Zum Kalibrieren des Stromsensors 20 kann ein Kalibrierstrom 58 aus einer Stromquelle 60 an den Messwiderstand 28 angelegt werden. Hierzu kann beispielsweise die Auswerteeinrichtung 30 über ein Triggersignal 62 einen Ein-/Ausschalter 52 schließen, der in Reihe zwischen der Stromquelle 60 und dem Messwider- stand 28 angeordnet sein kann. Die Stromquelle 60 kann über einen Kondensator 64 beispielsweise in Form eines Elektrolytkondensators mit elektrischer Energie versorgt werden, wobei der Kondensator 64 über einen Vorladewiderstand 66 mit einer Versorgungsspannung 68 geladen werden kann.
Wird das Kalibrieren des Stromsensors 20 gestartet, schließt die Auswerteeinrichtung 30 mit dem Triggersignal 62 den
Ein-/Ausschalter 52 und leitet so den Kalibrierstrom 46 durch die Messwiderstand 28. Der Einleitepunkt des
Kalibrierstromes 46 sollte dabei ausgehend vom Bezugspoten¬ tial 40, also Masse, hinter dem Messwiderstand 28 und vor der Fahrzeugbatterie 4 angeordnet sein. Optional kann die Aus¬ werteeinrichtung 30 den Umschalter 42 in eine neutrale Position legen, damit die Fahrzeugbatterie 4 und andere Verbraucher 10 von einem Stromkreis mit dem Kalibrierstrom 46 abgetrennt sind.
Nun erfasst die Auswerteeinrichtung 30 die Messspannung 32. Da sowohl der Kalibrierstrom 46 als auch die Messspannung 32 bekannt sind, kann die Auswerteeinrichtung 30 nun die vorbe- stimmte Vorschrift 44 bestimmen und diese im Speicher 46 zur weiteren Verwendung hinterlegen. Damit ist der Stromsensor 20 kalibriert .
In dem Stromsensor 20 der Fig. 3 muss die Stromquelle 60 jedoch den Kalibrierstrom 58 mit einer sehr hohen Genauigkeit ausgeben, um die vorbestimmte Vorschrift 44 im Speicher 46 zuverlässig kalibrieren zu können. Das ist mit einem entsprechend hohen technischen Aufwand verbunden. Um diesen technischen Aufwand und damit die Anforderungen an die Stromquelle 60 zu senken wird im Rahmen der Fig. 4 vorgeschlagen, neben der Messspannung 32 eine zusätzliche Referenzspannung 70 zu erfassen, die über dem Messwiderstand 28 und einem in Reihe zwischen dem Messwiderstand 28 und der Stromquelle 60 ver¬ schalteten Referenzwiderstand 72 abfällt. Ein Widerstandswert des Referenzwiderstandes 72 sollte dabei mindestens zehnmal größer gewählt werden, als ein Widerstandswert des Messwi- derstandes 28. Auf diese Weise kann der Einfluss des für die Kalibrierung unbekannten Messwiderstandes 28 auf die Refe¬ renzspannung 70 vernachlässigt werden.
Der Referenzwiderstand 72 sollte jedoch hochgenau und langlebig ausgewählt werden, was in der Regel gewährleistet ist, wenn der Referenzwiderstand 72 außerhalb des Stromkreises des zu mes¬ senden Stromes 6 angeordnet wird und so nur vom vergleichsweise niedrig wählbaren Kalibrierstrom 58 durchflössen wird. Auf diese Weise wird der Referenzwiderstand 72 beispielsweise nur gering thermisch belastet. Die Langlebigkeit kann beispielsweise auch durch die zeitliche Dauer des über das Triggersignal 62 an¬ gelegten Kalibrierstromes 58 beeinflusst werden, wenn diese beispielsweise auf weniger als 10ys gewählt wird. Die Auswertevorrichtung 30 kann aus der Referenzspannung 70 und dem Widerstandswert des Referenzwiderstandes 72 auf den
Kalibrierstrom 58 schließen und dann Kalibrierung, wie im Rahmen der Fig. 3 beschrieben, abschließen. Ausgehend von Fig. 4 ist anhand der Fig. 5 ein Ausführungs¬ beispiel schematisch veranschaulicht, in welchem der
Kalibrierstrom 58 mittels Kalibrierstromquelle 80 erzeugt und bereitgestellt wird, die von der Auswerteeinrichtung 30, umfassend einen Mikrokontroller yc angesteuert wird.
Kalibrierstrom 58 fließt durch Referenzwiderstand 72 und anteilsmäßig durch Messwiderstand 28 und ruft einen Kali¬ bierspannungsabfall 32 am Messwiderstand 28 hervor. Der erfasste Spannungsabfall an Messwiderstand 28 wird mittels Verstär- kereinheit 82 verstärkt und einem Bandpassfilter 81 zugeführt, das eingangsseitig zusätzlich die Spannung am Referenzwiderstand 72 erfasst. Bandpassfilter 81 ist ausgangsseitig an einen Analog-/Digitalwandler 84 angeschlossen, welcher die digita- lisierten Signale an eine Frequenzanalyseeinheit 85 oder einer Entmischereinheit, in diesem Beispiel an eine Frequenzanaly¬ seeinheit, weiterleitet, die eine Fast-Fourier-Transformation zur Frequenzanalyse durchführt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Kalibrieren eines Stromsensors (20) in einem Fahrzeug (2), der eingerichtet ist, einen elektrischen Strom (6) durch einen Messwiderstand (28) basierend auf einem Span¬ nungsabfall (32) am Messwiderstand (28) und einer vom Mess¬ widerstand (28) abhängigen Vorschrift (46) für eine Gegen¬ überstellung des Spannungsabfalls (32) und des elektrischen Stromes (6) zu erfassen, umfassend:
- Einprägen eines bekannten elektrischen
Kalibrierstromes (58) in den Messwiderstand (28),
Erfassen eines durch den Kalibrierstrom (58) am Messwiderstand (28) hervorgerufenen Kalibrierspannungsabfalls (32), und
- Kalibrieren der vom Messwiderstand (28) abhängigen Vorschrift (44) basierend auf einer Gegenüberstellung des
Kalibrierstromes (58) und des Kalibrierspannungsabfalls (32).
2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend:
- Einprägen des Kalibrierstromes (58) in den Messwider¬ stand (28) aus einer Stromquelle (60).
3. Verfahren nach Anspruch 2, umfassend:
Laden eines Energiespeicher (64), und
- Anlegen einer Energiespeicherspannung des geladenen
Energiespeichers (64) an die Stromquelle (60) zum Einprägen des Kalibrierstromes (58) in den Messwiderstand (28).
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Energiespeicher (64) ein Kondensator, insbesondere ein Elektrolytkondensator ist.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Höhe des Kalibrierstromes (58) an einem in Reihe zum Messwi¬ derstand (28) verschalteten Referenzwiderstand (72) erfasst wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Widerstandswert des Referenzwiderstandes (72) größer ist, als ein Widerstandswert des Messwiderstandes (28).
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Widerstandswert des Referenzwiderstandes (72) wenigstens zehnmal größer ist, als der Widerstandswert des Messwiderstandes (28).
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Kalibrieren der vom Messwiderstand (28) abhängigen Vorschrift (44) durch Schließen eines in Reihe zum Messwiderstand (28) verschalteten Schalters (52) gestartet wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Kalibrierstrom (58) als Wechselstromsignal mit einer definierten
Frequenz ausgebildet ist, wobei der Kalibrierstrom (58) ins¬ besondere Pulse und/oder Pulspakete umfasst.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Abtastverhältnis aus der Pulsdauer des Kalibrierstroms (58) geteilt durch den regel¬ mäßigen zeitlichen Abstand zwischen zwei benachbarten Pulsen einen Wert von 1/100 bis 1/10000 aufweist, insbesondere im Wesentlichen 1/1000.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dieses Verfahren bei aktiver Zündung des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird, insbesondere zu definierten Zeitpunkten und/oder periodisch wiederkehrend.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Spannungsabfall (32) über dem Messwiderstand (28) und über dem Referenzwiderstand (72) jeweils erfasst werden und eine Fre¬ quenzanalyse und/oder Entmischung der erfassten Spannungen durchgeführt wird, insbesondere mittels einer Frequenzanaly- seeinheit und/oder einer Entmischereinheit.
13. Vorrichtung (30), die eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
14. Stromsensor (20) zum Messen eines elektrischen Stromes (6), umfassend:
einen elektrischen Messwiderstand (28), über den der zu messende elektrische Strom (6) führbar ist,
eine Vorrichtung (30) nach Anspruch 13 zum Bestimmen des elektrischen Stromes (6) basierend auf der am elektrischen Messwiderstand abfallenden Messspannung (32) und der vorbestimmten Vorschrift (44) und zum Kalibrieren der Vor- schrift (44) .
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