WO2017140589A1 - Verfahren zum bestimmen eines kalibrierstrompulses - Google Patents

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WO2017140589A1
WO2017140589A1 PCT/EP2017/053007 EP2017053007W WO2017140589A1 WO 2017140589 A1 WO2017140589 A1 WO 2017140589A1 EP 2017053007 W EP2017053007 W EP 2017053007W WO 2017140589 A1 WO2017140589 A1 WO 2017140589A1
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measuring resistor
connection point
measuring
resistor
path
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PCT/EP2017/053007
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Inventor
Ralf SCHRÖPPEL
Wolfgang Weigert
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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.)
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    • 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
    • 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
    • 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
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/10—Measuring sum, difference or ratio

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a calibration current pulse.
  • IBS Intelligent Battery Sensor
  • Detecting the battery measurements of current, voltage, and temperature is typically intended to be very accurate, dynamic, and time-synchronized to determine the battery condition
  • the measurement of the battery measured quantity current today is usually carried out with the aid of a high-quality and precise measuring resistor, also called a measuring shunt, which typically has a drift of its resistance value of less than 1 ⁇ 6 from the measured value over its service life of, for example, 15 years.
  • a measuring resistor also called a measuring shunt
  • this measuring resistor is usually very costly with high accuracy and low temperature response.
  • this can be a
  • Copper-nickel-manganese alloy in particular an alloy known as manganin, can be used.
  • manganin an alloy known as manganin
  • Battery sensors are installed in the vehicle when installed. This can be done, for example, with a continuous
  • This calibration current pulse can be on the
  • the invention relates to a method for determining a calibration current pulse on a measuring resistor group.
  • the measuring resistor group has a number of measuring resistors which are connected at respective connection points with each other or with other components.
  • Measuring resistor group is a special 'procedure allows, which is part of the process of the invention.
  • connection points can be configured in many ways, for example as electrical contacts between physically delimitable resistors. However, it may also be merely specific points or locations on resistance materials which delimit parts of these resistance materials from each other.
  • the method comprises the following steps:
  • the load current is a current which flows from the battery to the chassis or vice versa, for example because consumers in the vehicle have a corresponding power requirement.
  • This may be, for example, starter or headlights.
  • a battery may be, for example, a typical car battery, which may be designed in particular as an accumulator. Also for other batteries or
  • Connection point is directly connected to the first measuring resistor, so that the first voltage pulse is measured exactly above the first measuring resistor.
  • the method according to an embodiment further comprises, at the same time as the step of measuring the first voltage pulse, the following step:
  • the calibration current pulse is also calculated based on the second voltage pulse.
  • the fourth connection point is directly connected to the second measurement resistor, so that the second voltage pulse is measured exactly above the second measurement resistor.
  • the second connection point is directly connected to the second measuring resistor.
  • the calibration current pulse is also based on a resistance value of the first measurement resistor and / or a Resistance value of the second measuring resistor and / or respective resistance values of further measuring resistors
  • Measuring resistance group calculated. It can be on everyone
  • Combinations of said values are recourse, for example, with one of these values, with any two of these values, or with three of these values. In particular, you can
  • Ratios of resistors are taken into account, as will be explained in more detail below.
  • the calibration current is conducted serially to the first sense resistor through a reference resistor, and a voltage drop is applied across the sense resistor
  • the load current is split into a first path and a second path parallel thereto. Preferably, it is divided equally. This corresponds to a possible procedure for separating the load current from the calibration current.
  • connection points typically measured according to the above information regarding the connection points.
  • the first path has the first measuring resistor and, in series, a third measuring resistor
  • Measuring resistor connected at the third connection point, and in that the first measuring resistor and the second measuring resistor are connected to one another at the second connecting point, which simultaneously forms the fourth connecting point. According to one embodiment, it is provided
  • the first path has the first measuring resistor, a third measuring resistor in series therewith and, in series, a fourth measuring resistor,
  • the first measuring resistor and the third measuring resistor are connected to one another at the first connection point
  • the first measuring resistor and the fourth measuring resistor are connected to one another at the second connection point
  • Measuring resistor are connected to each other at the fourth connection point.
  • the first path has the first measuring resistor and, in series, a third measuring resistor
  • the second path has the second measuring resistor and, in addition, a fourth measuring resistor in series therewith,
  • Measuring resistor are connected to each other at the third connection point
  • first measuring resistor and the second measuring resistor are connected to one another at the second connecting point, which simultaneously forms the fourth connecting point.
  • the first path has the first measuring resistor and, in series, a third measuring resistor,
  • the second path has the second measuring resistor and, in addition, a fourth measuring resistor in series therewith,
  • Measuring resistor are connected to each other at the second connection point
  • Measuring resistor are connected to each other at a further connection point
  • the first measuring resistor and the second measuring resistor are connected to one another at a further connection point.
  • first measuring resistor and the second measuring resistor are connected in series with one another
  • first measuring resistor and the second measuring resistor are connected to one another at the first connecting point, which simultaneously forms the fourth connecting point,
  • the second connection point is one of the first
  • Resistors are considered, for example, discrete resistors.
  • the invention further relates to a battery sensor which is configured to carry out a method according to the invention.
  • the battery sensor is configured to carry out a method according to the invention.
  • the battery sensor is configured to carry out a method according to the invention.
  • Memory means contain program code, in the execution of which the processor means execute a method according to the invention or behave accordingly.
  • the battery sensor may include a sensing resistor assembly configured as described with respect to the method. All embodiments described with reference to the method apply accordingly as possible device embodiments of a battery sensor. Regarding the method can be described on all
  • the invention further relates to a non-transitory computer-readable storage medium containing program code, in the execution of which a processor executes a method according to the invention.
  • a processor executes a method according to the invention.
  • the method can be used on all described versions and variants.
  • Reference shunt as well as generated at the measuring resistor or measuring shunt. This voltage drop can be so continuous measured differentially and the two voltages can be put into proportion.
  • the reference resistance should have only minimal aging behavior and temperature response. This is favored because it is only slightly thermally loaded and only small currents flow.
  • the load current is first divided over the measuring resistor and the calibration current is fed into the measuring shunt in such a way that it flows in different sizes over the divided measuring resistor.
  • the calibration current pulse can again be extracted from the load current.
  • This method provides a simple and inexpensive way to separate the calibration current signal from the load current. Below, an example of this method is calculated and associated simulation results are displayed.
  • the method according to the invention may, for example, allow the generated calibration current to be separated from the load current in such a way that the actual calibration current signal can be used for the further calculation with almost no superpositions. It also provides It is a simple, fast and cost-effective solution to extract the relevant voltage drops from the mixed stream.
  • the method of this signal extraction is based, for example, at least in some embodiments, on the method of parallel measurement at the measuring shunt, with simultaneous identical load current signals.
  • the trick may be, for example, that the load current is distributed in equal parts and the calibration current is distributed unevenly over the partial resistors.
  • the smaller resistance element can be flowed through with a large proportion of the calibration current pulse plus load current, and the larger resistance element can be flowed through with a proportionately smaller proportion of the calibration current pulse plus an equal proportion of load current.
  • Fig. 3 A block diagram, which serves to illustrate the method
  • 4a to 4k graphs illustrating the method and a simulation.
  • Measuring resistor group which has up to four measuring resistors.
  • a first measuring resistor with Rl a second measuring resistor with R2
  • a third measuring resistor with R3 a third measuring resistor with R3
  • the measuring resistors are connected at respective connection points with each other and with external components.
  • the connection points are denoted by VI for a first connection point, V2 for a second connection point, V3 for a third connection point, V4 for a fourth
  • Connection point, V5 for a fifth connection point, VW for another connection point and VNW for yet another connection point called.
  • a load current I L and a reference current I R are respectively initiated, which are each drawn with arrows in the left part of each of the figures.
  • the reference current I R is applied pulsed, while the load current I L is shown as a variable current, since this depends on the current power consumption of consumers, for example in a vehicle.
  • Resistance ratios deducted from each other can be implemented, measured and calculated in various resistor networks. In addition, this method is independent of how the calibration current pulse is generated and also regardless of the type of load current, since the load current in the measuring resistors is almost identical.
  • the first path has the first measuring resistor R 1 and, in series, the third measuring resistor R 3,
  • Measuring resistor R3 are connected to each other at the first connection point VI,
  • Measuring resistor R2 are connected to each other at the third connection point V3, and
  • Measuring resistor R2 are connected to each other at the second connection point V2, which at the same time the fourth
  • Connection point V4 forms.
  • connection points The nomenclature of the connection points has been chosen to account for the above definition of the first voltage pulse and the second voltage pulse.
  • first voltage pulse corresponding to the marked first the first voltage pulse corresponding to the marked first
  • the first path has the first measuring resistor R1, in series with the third measuring resistor R3 and, in series, the fourth measuring resistor R4,
  • Messwidersand R3 are connected to each other at the first connection point VI, that the first measuring resistor Rl and the fourth
  • Measuring resistor R4 are connected to each other at the second connection point V2,
  • Measuring resistor R2 are connected to each other at the third connection point V3, and
  • Measuring resistor R2 are connected to each other at the fourth connection point V4.
  • Measuring resistor R2 are connected in series with each other,
  • connection point V3 is a pole of the second one opposite the fourth connection point V4
  • Measuring resistor R2 is.
  • the first path has the first measuring resistor R 1 and, in series, the third measuring resistor R 3,
  • Measuring resistor R3 are connected to each other at the first connection point VI,
  • That the second path has the second measuring resistor R2 and serially to the fourth measuring resistor R4, that the second measuring resistor R2 and the fourth
  • Measuring resistor R4 are connected to each other at the third connection point V3,
  • Measuring resistor R4 are connected together at a fifth connection point V5, and
  • Measuring resistor R2 are connected to each other at the second connection point V2, which at the same time the fourth
  • Connection point V4 forms.
  • the first path has the first measuring resistor R 1 and, in series therewith, the third measuring resistor R 3,
  • That the second path has the second measuring resistor R2 and serially to the fourth measuring resistor R4,
  • Measuring resistor R3 are connected to each other at the first connection point VI,
  • Measuring resistor R4 are connected to each other at the second connection point V2,
  • Measuring resistor R4 are connected to each other at a further connection point VW, and
  • Measuring resistor R2 are connected to each other at yet another connection point VNW.
  • VNW connection point
  • a time-synchronous measurement of all measurement signals is basically advantageous.
  • the resistance value resp. the resistance ratio of the relevant resistors is typically chosen so that a calculation and extraction of the relevant measurement signal without load current component is possible and useful.
  • Lock-in amplifier This amplifier offers a possibility to measure very weak analogue signals and has a very good suppression of noise and offset. Another suggestion for the signal acquisition would be the method of modulation and
  • lb and ld can be spoken of a parallel differential voltage tap.
  • Resistor elements are each designed with a suitable voltage tap. It should be understood, however, that these are shown by way of example only and many others Designs are conceivable.
  • the connections shown typically correspond to respective connection points.
  • FIGS. 2a and 2b O shunts or O resistors with mechanically separated resistance elements are shown. These can also be called slit shunts.
  • FIG. 2a shows an O-shunt with resistance ratio 1/3
  • FIG. 2b shows an O-shunt with resistance ratio 1/2
  • FIG. 2c shows a bolt resistance with resistance ratio 1/2. A similar could also be
  • Figure 2d shows a resistor with measuring bridge, which is realized in the form of two projecting to the right, good conductive wings.
  • a resistance ratio can be here
  • FIG. 2e shows a U-shunt or U-resistor
  • a resistance ratio of 1/2 or 1/1 can be realized.
  • FIG. 2f shows an O-shunt or O-resistor
  • Figure 2g shows an O-shunt with resistance ratio 1/1. In contrast to FIG. 2f, a differential measurement is provided here.
  • Figure 3 shows an exemplary circuit for the simulation of a circuit example, which will be explained below with reference to Figures 4a to 4k.
  • the structure of this circuit is based on the embodiment of Figure la.
  • a calibration resistor or a reference resistor or reference shunt Rref is provided for measurement.
  • the total resistance is 100 DOhm.
  • FIGS. 4a to 4k are each represented as time-dependent graphs, the time axis corresponding in each case to the horizontal axis.
  • FIG. 4a shows a current pulse. This is a calibration current pulse.
  • FIG. 4b shows an applied load current across one
  • FIG. 4c shows an applied mixed current across the second measuring resistor R2, load current and calibration current adding together.
  • the voltage drop generated by the calibration current pulse is typically difficult to detect and measure during fast load current changes.
  • the falling voltage, which is due to the calibration current, is on the order of ⁇ " compared to load currents of the order of mV.
  • FIG. 4 d shows an applied mixed current across the first measuring resistor R 1, load current and also being shown
  • FIG. 4 e shows a voltage drop at the first measuring resistor R 1 (lower curve) and at the second measuring resistor R 2 (upper curve). Furthermore, a narrow time window ZOOM 1 is shown, which is shown in greater detail in FIG. 4f. In FIG. 4f, the lower curve shows the voltage drop across the reference resistor or series resistor Rref, while the upper curve shows the voltage drop
  • a narrow time window ZOOM 2 is shown. This is shown in more detail in Figure 4g.
  • the lower curve shows the voltage drop at the first measuring resistor Rl and the upper curve shows the voltage drop at the second measuring resistor R2. It can be seen that the voltage drop, which is based on the calibration current pulse or calibration current pulse, is only weakly recognizable.
  • a resulting voltage Ures for evaluation can only be calculated as follows:
  • FIG. 4h Such a signal, according to Uref defined above, is shown in FIG. 4h. Again, a narrow time window ZOOM 3 is shown. This time window is shown in greater detail in FIG. 4i. It can be seen that the pulse is clearly visible. The strong superposition by the load current was thus eliminated mathematically advantageous. The resulting signal includes an easy-to-detect pulse signal.
  • the load current component was shortened completely with this method. It should be understood that the above approach to offsetting resistance values may be generally applied depending on particular resistance values and / or other circumstances.
  • the calculation can be digital, that is implemented by means of mathematical formulas and / or algorithms, in particular in a programmable component, but it can also be implemented, for example, analog and / or circuit technology.
  • FIG. 4j shows the pulse signal without a load current at the reference resistor Rref (lower curve), at the first measuring resistor R1 (middle curve) and at the second measuring resistor R2 (upper curve).
  • FIG. 4k shows stresses caused by the
  • Kalibrierstrompuls be caused to the resistors Rl and R2, and the above-described resulting extracted signal.
  • a calibration current pulse can be easily separated from a superimposed Nutzstrompuls, which can advantageously serve for the calibration of a measuring resistor, in particular for fast and ongoing calibration during operation.
  • Mentioned steps of the method according to the invention can be carried out in the order given. However, they can also be executed in a different order. In one of its embodiments, for example with a specific set of steps, the method according to the invention can be carried out in such a way that no further steps are carried out. However, in principle also further steps can be carried out, even those which are not mentioned.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Kalibrierstrompulses bei Überlagerung durch einen Nutzstrompuls, wobei der Kalibrierstrompuls rechnerisch nach Messung über mehrere Messwiderstände einer Messwiderstandsgruppe ermittelt wird.

Description

Verfahren zum Bestimmen eines Kalibrierstrompulses
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Kalibrierstrompulses .
In Kraftfahrzeugen wird zunehmend eine
Batteriezustandserkennung durchgeführt, um die
Leistungsfähigkeit der Batterie zuverlässig zu berechnen. Für die Erfassung der Batteriemessgrößen wird dabei typischerweise ein sogenannter Intelligenter Batteriesensor (IBS) eingesetzt.
Eine kontinuierliche Messung des Batteriezustands ist dabei vorteilhaft, um die Leistungsbilanz des Kraftfahrzeuges zu optimieren und somit einen erheblichen Beitrag zur
Verbrauchsminderung und zur C02~Einsparung zu leisten. Zu der kurzeitigen Leistungsabgabe bei Motorstarts kommen in modernen Fahrzeugen Innovationen wie z.B. Start-Stopp-Betrieb und Rekuperation hinzu, welche zu einem erhöhten Energieumsatz führen und die Batterie zusätzlich zu den bereits bekannten Leistungsabgaben beanspruchen.
Eine Erfassung der Batteriemessgrößen Strom, Spannung und Temperatur soll typischerweise sehr genau, dynamisch und zeitsynchron sein, um den Batteriezustand, die
Leistungsfähigkeit der Batterie und deren Alterungsgrad ermitteln zu können, beispielsweise mittels eines Algorithmus.
Die Messung der Batteriemessgröße Strom wird heute in der Regel mit Hilfe eines hochwertigen und präzisen Messwiderstands, auch als Messshunt bezeichnet, durchgeführt, welcher typischerweise einen Drift seines Widerstandswerts von weniger als 1 ~6 vom Messwert über seine Lebensdauer von beispielsweise 15 Jahren aufweist. Dieser Messwiderstand ist jedoch mit einer hohen Genauigkeit und geringem Temperaturgang in der Regel auch sehr kostenintensiv. Beispielhaft kann hierfür eine
Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung, insbesondere eine als Manganin bekannte Legierung, verwendet werden. Um zukünftig kostengünstigere Widerstandsmaterialien bzw. Messwiderstände mit einer höheren Ungenauigkeit beim
Widerstandswert und Temperaturgang verwenden zu können, besteht die Möglichkeit, eine kontinuierliche Kalibration des Messsytem im Betrieb durchzuführen, um die Ungenauigkeiten zu
kompensieren. Eine solche Kalibration soll vorteilhaft kontinuierlich während der gesamten Lebensdauer des
Batteriesensors im eingebauten Zustand im Fahrzeug erfolgen. Dies kann beispielsweise mit einem kontinuierlichen
wiederkehrenden Kalibrationsstrompuls bzw. Kalibrierstrompuls erfolgen. Dieser Kalibrierstrompuls kann auf der
Batteriesensorplatine generiert werden. Er erzeugt
beispielsweise an einem Referenzwiderstand wie auch an dem Messwiderstand über alle Temperatur- und Laststrombereiche Spannungsabfälle, die dann kontinuierlich gemessen und ins Verhältnis gesetzt werden können. Somit ist ein kontinuierlicher Abgleich mit einem Referenzwiderstand möglich. Als problematisch hat sich bei kontinuierlichen
Kalibrationsverfahren erwiesen, dass sich dabei der
Kalibrationsstrompuls und der Laststrom addieren und nur wieder schwer voneinander trennen lassen, was zu großen Problemen bei der Auswertung der Messdaten führt.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Bestimmen eines Kalibrierstrompulses bereitzustellen, welches diesbezüglich verbessert ist. Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der
Beschreibung gemacht.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Kalibrierstrompulses an einer Messwiderstandsgruppe . Die Messwiderstandsgruppe weist eine Anzahl von Messwiderständen auf, welche an jeweiligen Verbindungspunkten miteinander oder mit weiteren Komponenten verbunden sind.
Durch den Übergang von einem Messwiderstand zu einer
Messwiderstandsgruppe wird eine besondere 'Vorgehensweise ermöglicht, welche Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist.
Es sei verstanden, dass die Verbindungspunkte vielfältig ausgestaltet sein können, beispielsweise als elektrische Kontakte zwischen physisch abgrenzbaren Widerständen. Es kann sich jedoch auch lediglich um bestimmte Punkte oder Orte auf Widerstandsmaterialien handeln, welche Teilbereiche dieser Widerstandsmaterialien voneinander abgrenzen. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
Durchleiten eines Laststroms durch einen ersten
Messwiderstand der Messwiderstandsgruppe und durch einen zweiten Messwiderstand der Messwiderstandsgruppe, gleichzeitig
Durchleiten eines Kalibrierstroms durch zumindest den ersten Messwiderstand, gleichzeitig
Messen eines ersten Spannungspulses zwischen einem ersten Verbindungspunkt und einem zweiten Verbindungspunkt, wobei der erste Verbindungspunkt unmittelbar mit dem ersten Messwiderstand verbunden ist, und
- Berechnen des Kalibrierstrompulses basierend zumindest auf dem ersten Spannungspuls.
Durch die besondere Vorgehensweise ist es möglich, anhand des ersten Spannungspulses einen Rückschluss auf den Kalibrierstrom zu erhalten, welcher sich vom Laststrom trennen lässt. Mögliche konkrete Ausgestaltungen werden weiter unten in der Anmeldung beschrieben .
Bei dem Laststrom handelt es sich insbesondere um einen Strom, welcher von der Batterie zum Chassis oder umgekehrt fließt, beispielsweise weil Verbraucher im Fahrzeug einen entsprechenden Strombedarf haben. Hierbei kann es sich beispielsweise um Anlasser oder Scheinwerfer handeln. Bei einer Batterie kann es sich beispielsweise um eine typische Autobatterie handeln, welche insbesondere als Akkumulator ausgebildet sein kann. Auch für andere Batterien oder
Akkumulatoren bzw. allgemein Stromspeicher oder Stromerzeuger ist das Verfahren jedoch entsprechend anwendbar.
Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der zweite
Verbindungspunkt unmittelbar mit dem ersten Messwiderstand verbunden ist, so dass der erste Spannungspuls genau über dem ersten Messwiderstand gemessen wird.
Das Verfahren weist gemäß einer Ausführung ferner gleichzeitig zum Schritt des Messens des ersten Spannungspulses folgenden Schritt auf:
Messen eines zweiten Spannungspulses zwischen einem dritten Verbindungspunkt und einem vierten Verbindungspunkt, wobei der dritte Verbindungspunkt unmittelbar mit dem zweiten
Messwiderstand verbunden ist, und
wobei der Kalibrierstrompuls auch basierend auf dem zweiten Spannungspuls berechnet wird.
Durch das Messen des zweiten Spannungspulses können
unterschiedliche Lösungen verwendet werden, um den
Kalibrierstrompuls von der Überlagerung mit dem Laststrom zu extrahieren. Beispielhafte Vorgehensweisen werden nachfolgend beschrieben .
Gemäß einer Ausführung ist der vierte Verbindungspunkt unmittelbar mit dem zweiten Messwiderstand verbunden, so dass der zweite Spannungspuls genau über dem zweiten Messwiderstand gemessen wird.
Gemäß einer Ausführung ist der zweite Verbindungspunkt unmittelbar mit dem zweiten Messwiderstand verbunden.
Vorteilhaft wird der Kalibrierstrompuls auch basierend auf einem Widerstandswert des ersten Messwiderstands und/oder einem Widerstandswert des zweiten Messwiderstands und/oder jeweiligen Widerstandswerten weiterer Messwiderstände der
Messwiderstandsgruppe berechnet. Dabei kann auf alle
Kombinationen der genannten Werte zurückgegriffen werden, also beispielsweise mit einem dieser Werte, mit zwei beliebigen dieser Werte oder mit drei dieser Werte. Insbesondere können
Verhältnisse von Widerständen berücksichtigt werden, wie die weiter unten näher ausgeführt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird der Kalibrierstrom seriell zum ersten Messwiderstand durch einen Referenzwiderstand geleitet und ein Spannungsabfall wird über dem
Referenzwiderstand gemessen. Dies ermöglicht eine genaue Bestimmung der Stromstärke des Kalibrierstroms.
Gemäß einer Ausführung wird der Laststrom in einen ersten Pfad und einen dazu parallelen zweiten Pfad aufgeteilt. Vorzugsweise wird er zu gleichen Teilen aufgeteilt. Dies entspricht einer möglichen Vorgehensweise, um Laststrom und Kalibrierstrom voneinander zu trennen.
Nachfolgend werden bestimmte spezifische Ausführungen
beschrieben, welche die Erfinder als vorteilhafte, jedoch nicht als einzige Ausführungen zur Durchführung des Verfahrens erkannt haben. Es sei erwähnt, dass die Spannungspulse dabei
typischerweise entsprechend der obigen Angaben bezüglich der Verbindungspunkte gemessen werden.
Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen,
- dass der erste Pfad den ersten Messwiderstand und seriell dazu einen dritten Messwiderstand aufweist,
dass der erste Messwiderstand und der dritte Messwiderstand am ersten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind,
dass der zweite Pfad den zweiten Messwiderstand aufweist, - dass der dritte Messwiderstand und der zweite
Messwiderstand am dritten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind, und dass der erste Messwiderstand und der zweite Messwiderstand am zweiten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind, welcher gleichzeitig den vierten Verbindungspunkt bildet. Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen,
dass der erste Pfad den ersten Messwiderstand, seriell dazu einen dritten Messwiderstand und seriell dazu einen vierten Messwiderstand aufweist,
dass der erste Messwiderstand und der dritte Messwidersand am ersten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind,
dass der erste Messwiderstand und der vierte Messwiderstand am zweiten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind,
dass der zweite Pfad den zweiten Messwiderstand aufweist, dass der dritte Messwiderstand und der zweite
Messwiderstand am dritten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind, und
dass der vierte Messwiderstand und der zweite
Messwiderstand am vierten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind.
Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen,
dass der erste Pfad den ersten Messwiderstand und seriell dazu einen dritten Messwiderstand aufweist,
dass der erste Messwiderstand und der dritte Messwiderstand am ersten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind,
dass der zweite Pfad den zweiten Messwiderstand und seriell dazu einen vierten Messwiderstand aufweist,
dass der zweite Messwiderstand und der vierte
Messwiderstand am dritten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind,
dass der dritte Messwiderstand und der vierte
Messwiderstand an einem fünften Verbindungspunkt miteinander verbunden sind, und
dass der erste Messwiderstand und der zweite Messwiderstand am zweiten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind, welcher gleichzeitig den vierten Verbindungspunkt bildet.
Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der erste Pfad den ersten Messwiderstand und seriell dazu einen dritten Messwiderstand aufweist,
dass der zweite Pfad den zweiten Messwiderstand und seriell dazu einen vierten Messwiderstand aufweist,
- dass der erste Messwiderstand und der dritte Messwiderstand am ersten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind,
dass der zweite Messwiderstand und der vierte
Messwiderstand am zweiten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind,
- dass der dritte Messwiderstand und der vierte
Messwiderstand an einem weiteren Verbindungspunkt miteinander verbunden sind, und
dass der erste Messwidersand und der zweite Messwiderstand an noch einem weiteren Verbindungspunkt miteinander verbunden sind.
Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen,
dass der erste Messwiderstand und der zweite Messwiderstand seriell zueinander geschaltet sind,
- dass der erste Messwiderstand und der zweite Messeiderstand am ersten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind, welcher gleichzeitig den vierten Verbindungspunkt bildet,
dass der zweite Verbindungspunkt ein dem ersten
Verbindungspunkt gegenüberliegender Pol des ersten
Messwiderstands ist, und
dass der dritte Verbindungspunkt ein dem vierten
Verbindungspunkt gegenüberliegender Pol des zweiten
Messwiderstands ist. Alle diese Ausführungen ermöglichen eine vorteilhafte Bestimmung des Kalibrierstrompulses . Auf Details wird weiter unten mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher eingegangen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird der Kalibrierstrom am ersten Verbindungspunkt in die Messwiderstandsgruppe
eingeleitet. Dies kann insbesondere vorteilhaft mit den oben beschriebenen Ausführungen kombiniert werden. Gemäß einer Weiterbildung sind die Messwiderstände der
Messwiderstandsgruppe als Teilbereiche eines flächigen
Widerstands ausgeführt. Dies erlaubt eine einfache Herstellung der Widerstände. Beispielhafte Ausführungen sind weiter unten mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es sei jedoch verstanden, dass auch beliebige andere Ausführungen von
Widerständen in Betracht kommen, beispielsweise diskrete Widerstände . Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Batteriesensor, welcher dazu konfiguriert ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Insbesondere kann der Batteriesensor
Prozessormittel und Speichermittel aufweisen, wobei die
Speichermittel Programmcode enthalten, bei dessen Ausführung die Prozessormittel ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführen bzw. sich entsprechend verhalten. Außerdem kann der Batteriesensor eine Messwiderstandsbaugruppe aufweisen, welche wie mit Bezug auf das Verfahren beschrieben ausgeführt ist. Alle mit Bezug auf das Verfahren beschriebenen Ausführungen gelten entsprechend als mögliche vorrichtungsgemäße Ausführungen eines Batteriesensors. Hinsichtlich des Verfahrens kann auf alle beschriebenen
Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, welches Programmcode enthält, bei dessen Ausführung ein Prozessor ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt. Hinsichtlich des Verfahrens kann auf alle beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden .
Allgemein gesagt ist es eine mögliche Grundidee der
kontinuierlichen Kalibration, im eingebauten Zustand eines Sensors im Fahrzeug einen Kalibrationsstrom bzw . Kalibrierstrom zu erzeugen, der dann so geleitet wird, dass dieser einen Spannungsabfall an einem hochgenauen Vorwiderstand bzw.
Referenzshunt wie auch am Messwiderstand bzw. Messshunt generiert. Dieser Spannungsabfall kann so kontinuierlich differenziell gemessen und die beiden Spannungen können ins Verhältnis gesetzt werden.
Wenn dies bei allen bekannten Lastfällen und Temperaturbereichen geschieht, können so die schlechteren spezifischen Eigenschaften des manganinlosen Messshuntmaterials kompensiert werden.
Ausgehend davon soll der Referenzwiderstand nur minimales Alterungsverhalten und Temperaturgang aufweisen. Dies wird begünstigt, da dieser nur gering thermisch belastet wird und nur kleine Ströme fließen.
Die Problematik und Schwierigkeit bei dieser Methode der kontinuierlichen Kalibration mittels Kalibrierstrom über einen Referenzwiderstand besteht aber darin, dass über den zu kalibrierenden Messshunt sowohl der Kalibrierstrom wie auch der Laststrom fließt. Diese beiden Ströme addieren sich und es entsteht ein Mischstrom. Der so entstandene Mischstrom beinhaltet Anteile von beiden Signalen, die nur schwer wieder voneinander zu trennen sind.
Hier setzt die Erfindung an. Der Laststrom wird zunächst über dem Messwiderstand aufgeteilt und der Kalibrierstrom wird in den Messshunt derart eingespeist, dass dieser in unterschiedlicher Größe über den aufgeteilten Messwiderstand fließt. Durch eine einfache Subtraktion der Teillastströme kann beispielsweise der Kalibrierstrompuls wieder vom Laststrom extrahiert werden.
Diese Verfahren stellt eine einfache und kostengünstige Methode dar, um das Kalibrierstromsignal vom Laststrom zu trennen . Weiter unten ist ein Beispiel dieser Methode durchgerechnet und zugehörige Simulationsergebnisse werden dargestellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann es beispielsweise erlauben, den erzeugten Kalibrierstrom vom Laststrom so zu trennen, dass das eigentliche Kalibrierstromsignal nahezu ohne Überlagerungen für die weitere Berechnung herangezogen werden kann. Zudem stellt es eine einfache, schnelle und kostengünstige Lösung dar, die relevanten Spannungsabfälle aus dem Mischstrom zu extrahieren.
Das Verfahren dieser Signalextraktion beruht beispielsweise zumindest in manchen Ausführungen auf der Methode der parallelen Messung am Messshunt, bei gleichzeitig anliegenden identischen Laststromsignalen. Der Trick kann beispielsweise sein, dass sich der Laststrom zu gleichen Teilen und der Kalibrierstrom ungleich über die Teilwiderstände verteilt. Subtrahiert man die
Teillastströme, so bleibt ein Teil des Kalibrierstrompulses übrig .
Im Detail kann beispielsweise das kleinere Widerstandselement mit einem großen Anteil des Kalibrierstrompulses plus Laststrom durchflössen werden und das größere Widerstandselement kann mit einem im Verhältnis kleineren Anteil des Kalibrierstrompulses plus gleichem Anteil an Laststrom durchflössen werden.
Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann den nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen
Ausführungsbeispielen entnehmen. Dabei zeigen:
Fig. la bis le: Beispielhafte Ausführungen und
Beschaltungen einer Messwiderstandsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2a bis 2g: Beispielhafte Ausführungen einer
Messwiderstandsanordnung,
Fig. 3: Ein Prinzipschaltbild, welches zur Illustration des Verfahrens dient, und
Fig. 4a bis 4k: Graphen zur Illustration des Verfahrens und einer Simulation.
Die Figuren la bis le zeigen Ausführungsbeispiele einer
Messwiderstandsgruppe, welche bis zu vier Messwiderstände aufweist. Dabei werden grundsätzlich ein erster Messwiderstand mit Rl, ein zweiter Messwiderstand mit R2, ein dritter
Messwiderstand mit R3 und ein vierter Messwiderstand mit R4 bezeichnet . Die Messwiderstände sind an jeweiligen Verbindungspunkten untereinander und mit externen Komponenten verbunden. Die Verbindungspunkte sind mit den Bezugszeichen VI für einen ersten Verbindungspunkt, V2 für einen zweiten Verbindungspunkt, V3 für einen dritten Verbindungspunkt, V4 für einen vierten
Verbindungspunkt, V5 für einen fünften Verbindungspunkt, VW für einen weiteren Verbindungspunkt und VNW für einen noch weiteren Verbindungspunkt bezeichnet.
In die Messwiderstandsgruppe werden jeweils ein Laststrom IL und ein Referenzstrom IR eingeleitet, welche jeweils mit Pfeilen im jeweils linken Teil der Figuren eingezeichnet sind. Wie gezeigt wird der Referenzstrom IR gepulst angelegt, während der Laststrom IL als veränderlicher Strom gezeigt ist, da dieser vom aktuellen Strombedarf von Verbrauchern, beispielsweise in einem Fahrzeug, abhängt .
In den jeweils rechten Teilen der Figuren sind jeweils auch die Bereiche gezeigt, über welche der erste Spannungspuls (Udiffl) und der zweite Spannungspuls (Udiff2) gemessen werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Figur la wird der Laststrom über die Widerstände R2 parallel zu Rl und R3 geführt. Der
Kalibrierstrom fließt über den Widerstand Rl parallel R3 und R2. Gemessen werden dabei die Spannungen Udiffl und Udiff2 wie eingezeichnet. Diese werden dann entsprechend ihres
Widerstandsverhältnissen voneinander abgezogen. Dieses Verfahren kann in verschiedenen Widerstandsnetzwerken umgesetzt, gemessen und verrechnet werden. Darüber hinaus ist diese Methode unabhängig davon, wie der Kalibrierstrompuls erzeugt wird und auch unabhängig von der Art des Laststromes, da der Laststrom in den Messwiderständen nahezu identisch anliegt.
Nachfolgend werden die einzelnen Ausführungsbeispiele der Figuren la bis le beschrieben. Dabei wird insbesondere auch auf die Verschaltung der Widerstände sowie auf die Aufteilung der Widerstände auf Pfade, also einen ersten Pfad und einen zweiten Pfad, eingegangen.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Figur la ist vorgesehen, - dass der erste Pfad den ersten Messwiderstand Rl und seriell dazu den dritten Messwiderstand R3 aufweist,
dass der erste Messwiderstand Rl und der dritte
Messwiderstand R3 am ersten Verbindungspunkt VI miteinander verbunden sind,
- dass der zweite Pfad den zweiten Messwiderstand R2 aufweist, dass der dritte Messwiderstand R3 und der zweite
Messwiderstand R2 am dritten Verbindungspunkt V3 miteinander verbunden sind, und
dass der erste Messwiderstand Rl und der zweite
Messwiderstand R2 am zweiten Verbindungspunkt V2 miteinander verbunden sind, welcher gleichzeitig den vierten
Verbindungspunkt V4 bildet.
Die Nomenklatur der Verbindungspunkte wurde so gewählt, um der oben gewählten Definition des ersten Spannungspulses und des zweiten Spannungspulses Rechnung zu tragen. Dabei wird der erste Spannungspuls entsprechend der eingezeichneten ersten
Spannungsdifferenz Udiffl zwischen dem ersten Verbindungspunkt VI und dem zweiten Verbindungspunkt V2 gemessen, und der zweite Spannungspuls wird entsprechend der eingezeichneten zweiten
Spannungsdifferenz Udiff2 zwischen dem dritten Verbindungspunkt V3 und dem vierten Verbindungspunkt V4 gemessen. Dies gilt für alle gezeigten Ausführungsbeispiele. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Figur lb ist vorgesehen, dass der erste Pfad den ersten Messwiderstand Rl, seriell dazu den dritten Messwiderstand R3 und seriell dazu den vierten Messwiderstand R4 aufweist,
dass der erste Messwiderstand Rl und der dritte
Messwidersand R3 am ersten Verbindungspunkt VI miteinander verbunden sind, dass der erste Messwiderstand Rl und der vierte
Messwiderstand R4 am zweiten Verbindungspunkt V2 miteinander verbunden sind,
dass der zweite Pfad den zweiten Messwiderstand R2 aufweist, - dass der dritte Messwiderstand R3 und der zweite
Messwiderstand R2 am dritten Verbindungspunkt V3 miteinander verbunden sind, und
dass der vierte Messwiderstand R4 und der zweite
Messwiderstand R2 am vierten Verbindungspunkt V4 miteinander verbunden sind.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Figur lc ist vorgesehen, dass der erste Messwiderstand Rl und der zweite
Messwiderstand R2 seriell zueinander geschaltet sind,
dass der erste Messwiderstand Rl und der zweite
Messeiderstand R2 am ersten Verbindungspunkt VI miteinander verbunden sind, welcher gleichzeitig den vierten
Verbindungspunkt V4 bildet,
dass der zweite Verbindungspunkt V2 ein dem ersten
Verbindungspunkt VI gegenüberliegender Pol des ersten
Messwiderstands Rl ist, und
dass der dritte Verbindungspunkt V3 ein dem vierten Verbindungspunkt V4 gegenüberliegender Pol des zweiten
Messwiderstands R2 ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist im Gegensatz zu den anderen Ausführungsbeispielen lediglich ein Pfad vorgesehen.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Figur ld ist vorgesehen, - dass der erste Pfad den ersten Messwiderstand Rl und seriell dazu den dritten Messwiderstand R3 aufweist,
dass der erste Messwiderstand Rl und der dritte
Messwiderstand R3 am ersten Verbindungspunkt VI miteinander verbunden sind,
- dass der zweite Pfad den zweiten Messwiderstand R2 und seriell dazu den vierten Messwiderstand R4 aufweist, dass der zweite Messwiderstand R2 und der vierte
Messwiderstand R4 am dritten Verbindungspunkt V3 miteinander verbunden sind,
dass der dritte Messwiderstand R3 und der vierte
Messwiderstand R4 an einem fünften Verbindungspunkt V5 miteinander verbunden sind, und
dass der erste Messwiderstand Rl und der zweite
Messwiderstand R2 am zweiten Verbindungspunkt V2 miteinander verbunden sind, welcher gleichzeitig den vierten
Verbindungspunkt V4 bildet.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Figur le ist vorgesehen, dass der erste Pfad den ersten Messwiderstand Rl und seriell dazu den dritten Messwiderstand R3 aufweist,
- dass der zweite Pfad den zweiten Messwiderstand R2 und seriell dazu den vierten Messwiderstand R4 aufweist,
dass der erste Messwiderstand Rl und der dritte
Messwiderstand R3 am ersten Verbindungspunkt VI miteinander verbunden sind,
- dass der zweite Messwiderstand R2 und der vierte
Messwiderstand R4 am zweiten Verbindungspunkt V2 miteinander verbunden sind,
dass der dritte Messwiderstand R3 und der vierte
Messwiderstand R4 an einem weiteren Verbindungspunkt VW miteinander verbunden sind, und
dass der erste Messwidersand Rl und der zweite
Messwiderstand R2 an noch einem weiteren Verbindungspunkt VNW miteinander verbunden sind. Damit wird bei dem Ausführungsbeispiel von Figur le lediglich ein Spannungspuls entsprechend der eingezeichneten ersten
Spannungsdifferenz Udiffl gemessen. Es hat sich gezeigt, dass dies für eine Messung ausreicht. Auf eine zweite Messung und den damit verbundenen Aufwand kann somit verzichtet werden.
In diesem Fall kann auch von einer weiteren Möglichkeit für die Anwendung der Methode „gleich verteilter Laststrom, ungleich verteilter Kalibrierstrompuls" gesprochen werden, wobei der Spannungsabfall einfach differenziell gemessen wird. In diesem Schaltungsbeispiel von Figur le wird der Laststrom über die Widerstände R2 und R4 parallel zu Rl und R3 geführt. Der Kalibrierstrom fließt über den Widerstand Rl parallel R3, R4 und R2. Gemessen wird dann die differenzielle Spannung Udiffl. Ein Vorteil dieser Vorgehensweise ist, dass der Puls mit einer höheren Auflösung gemessen werden kann. Wie bei der
Wheatstone' sehen Messbrücke oder H-Messbrücke wird hier die Differenzspannung erfasst.
Eine zeitsynchrone Messung aller Messsignale ist grundsätzlich vorteilhaft. Der Widerstandswert bzw . das Widerstandsverhältnis der relevanten Widerstände wird dabei typischerweise so gewählt, dass eine Verrechnung und Extraktion des relevanten Messsignals ohne Laststromanteil möglich und sinnvoll ist.
Eine Option für die Signalerfassung bietet ein
Lock-In-Verstärker . Dieser Verstärker bietet eine Möglichkeit, sehr schwache Analogsignale zu messen und hat eine sehr gute Unterdrückung von Rauschen und Offset. Ein weiterer Vorschlag für die Signalerfassung wäre die Methode der Modulation und
Demodulation (Analog Spectrum Modulation) .
Bei den Ausführungsbeispielen der Figuren la, lb und ld kann von einem parallelen differentiellen Spannungsabgriff gesprochen werden .
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur lc kann von einem seriellen differentiellen Spannungsabgriff gesprochen werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur le kann von einem einfachen differentiellen Spannungsabgriff gesprochen werden.
In den Figuren 2a bis 2g sind unterschiedliche Ausführungen von Widerstandsgruppen gezeigt, welche als flächige
Widerstandselemente mit jeweils geeignetem Spannungsabgriff ausgeführt sind. Es sei jedoch verstanden, dass diese nur beispielhaft gezeigt sind und auch zahlreiche andere Ausführungen denkbar sind. Die gezeigten Anschlüsse entsprechen dabei typischerweise jeweiligen Verbindungspunkten.
Bei den Figuren 2a und 2b sind O-Shunts bzw. O-Widerstände mit mechanisch getrennten Widerstandselementen gezeigt. Diese können auch als Schlitzshunts bezeichnet werden. Dabei zeigt Figur 2a einen O-Shunt mit Widerstandsverhältnis 1/3 und Figur 2b zeigt einen O-Shunt mit Widerstandsverhältnis 1/2. Figur 2c zeigt einen Riegelshunt bzw. Riegelwiderstand mit Widerstandsverhältnis 1/2. Ähnlich könnte auch ein
Widerstandsverhältnis von 1/1 realisiert werden, wenn
beispielsweise die Abstände der Messpunkte verändert werden. Figur 2d zeigt einen Widerstand mit Messbrücke, welche in Form von zwei nach rechts abstehenden, gut leitfähigen Flügeln realisiert ist. Als Widerstandsverhältnis kann hier
beispielsweise wie gezeigt 1/2 oder aber beispielsweise auch 1/1 realisiert werden.
Figur 2e zeigt einen U-Shunt bzw. U-Widerstand mit
Widerstandsverhältnis 1/3. Ebenso könnte hier jedoch
beispielsweise auch ein Widerstandsverhältnis von 1/2 oder 1/1 realisiert werden.
Figur 2f zeigt einen O-Shunt bzw. O-Widerstand mit
Widerstandsverhältnis 1/1.
Figur 2g zeigt einen O-Shunt mit Widerstandsverhältnis 1/1. Im Unterschied zu Figur 2f ist hier eine differentielle Messung vorgesehen .
Figur 3 zeigt eine beispielhafte Beschaltung für die Simulation eines Schaltungsbeispiels, welche nachfolgend mit Bezug auf die Figuren 4a bis 4k erläutert wird. Hinsichtlich des Aufbaus orientiert sich diese Beschaltung an dem Ausführungsbeispiel von Figur la. Bezüglich der Details sei auf die Beschreibung in der Figur verwiesen. Insbesondere sei angemerkt, dass zur Messung eines Kalibrierstroms ein Vorwiderstand bzw. Referenzwiderstand bzw. Referenzshunt Rref vorgesehen ist.
Für das Beispiel wurden dabei folgende Widerstandswerte verwendet:
Rl = R3 = 100 DOhm
R2 = 200 DOhm
Beide Pfade haben somit einen identischen Widerstand. Der Gesamtwiderstand beträgt 100 DOhm.
Die Figuren 4a bis 4k sind jeweils als zeitabhängige Graphen dargestellt, wobei die Zeitachse jeweils der horizontalen Achse entspricht .
Figur 4a zeigt einen Strompuls. Es handelt sich hierbei um einen Kalibrierstrompuls .
Figur 4b zeigt einen anliegenden Laststrom über einem
Gesamtwiderstand der Messwiderstandsbaugruppe von 100 DOhm.
Figur 4c zeigt einen anliegenden Mischstrom über dem zweiten Messwiderstand R2, wobei sich Laststrom und Kalibrierstrom addieren .
Der durch den Kalibrierstrompuls erzeugte Spannungsabfall ist bei schnellen Laststromänderungen typischerweise schwierig zu detektieren und zu messen. Die abfallende Spannung, welche auf den Kalibrierstrom zurückgeht, liegt in der Größenordnung von μν" im Vergleich zu Lastströmen in der Größenordnung von mV.
Figur 4d zeigt einen anliegenden Mischstrom über dem ersten Messwiderstand Rl, wobei sich ebenfalls Laststrom und
Kalibrierstrom addieren.
Die Aufteilung des Laststroms auf die Pfade erfolgt entsprechend der Spannung nach der Knotenregel zu gleichen Teilen, da wie bereits erwähnt die Widerstände der Pfade gleich sind. Die Figur 4e zeigt einen Spannungsabfall am ersten Messwiderstand Rl (untere Kurve) und am zweiten Messwiderstand R2 (obere Kurve) . Des Weiteren ist ein enges Zeitfenster ZOOM 1 dargestellt, welches in Figur 4f näher dargestellt ist. Dabei zeigt in Figur 4f die untere Kurve den Spannungsabfall am Referenzwiderstand bzw. Vorwiderstand Rref, während die obere Kurve den
Spannungsabfall am zweiten Messwiderstand R2 und die mittlere Kurve den Spannungsabfall am ersten Messwiderstand Rl zeigen.
Auch in Figur 4f ist ein enges Zeitfenster ZOOM 2 dargestellt. Dieses ist in Figur 4g näher dargestellt. Dabei zeigt die untere Kurve den Spannungsabfall am ersten Messwiderstand Rl und die obere Kurve zeigt den Spannungsabfall am zweiten Messwiderstand R2. Es ist zu sehen, dass der Spannungsabfall, welcher auf dem Kalibrierstrompuls bzw. Kalibrationsstrompuls beruht, nur schwach zu erkennen ist.
Eine resultierende Spannung Ures zur Auswertung kann nur folgendermaßen berechnet werden:
Ures = (Udiffl * 2) - Udiff2
Bei dieser Berechnung wird der Spannungsabfall an Rl auf das gleiche Niveau wie bei R2 gebracht.
Bei dem gegebenen Beispiel, mit den Verhältnis der beiden Widerstandselemente ΙΟΟμΟϊιιη zu 200μΟϊιιη, erfolgt dies mit einer einfachen Multiplikation mit 2, d.h. Udiffl wird mit 2 multipliziert. Somit ist der Anteil des durch den Laststrom hervorgerufenen Spannungsabfalls bei beiden Widerständen gleich groß. Durch die Multiplikation mit 2 wird der Anteil der durch den Kalibrierstrompuls hervorgerufen wird ebenfalls verdoppelt, was sich positiv auf das resultierende Pulssignal auswirkt.
Da es durch die Mess- und besondere Schaltungsmethode bei dem ersten Messwiderstand Rl zu einem höheren Kalibrierstromfluss und somit zu einem höheren Spannungsabfall kommt, bleibt nach der einfachen mathematischen Verrechnung, insbesondere Subration der beiden differenziellen Spannungen, ein einfach zu
detektierendes Pulssignal übrig. Ein solches Signal, entsprechend dem oben definierten Uref, ist in Figur 4h dargestellt. Dabei ist wiederum ein enges Zeitfenster ZOOM 3 eingezeichnet. Dieses Zeitfenster ist genauer in Figur 4i dargestellt. Dabei ist zu sehen, dass der Puls gut erkennbar ist. Die starke Überlagerung durch den Laststrom wurde somit mathematisch vorteilhaft eliminiert. Das resultierende Signal beinhaltet ein einfach zu detektierendes Pulssignal. Der Laststromanteil kürzte sich in mit dieser Methode vollkommen heraus . Es sei verstanden, dass die obige Vorgehensweise zur Verrechnung der Widerstandswerte allgemein angewendet werden kann, je nach bestimmten Widerstandswerten und/oder sonstigen Gegebenheiten. Die Verrechnung kann dabei digital, also mittels mathematischer Formeln und/oder Algorithmen implementiert sein, insbesondere in einem programmierbaren Bauteil, sie kann jedoch beispielsweise auch analog und/oder schaltungstechnisch implementiert sein.
Die Figur 4j zeigt schließlich das Pulssignal ohne Laststrom am Referenzwiderstand Rref (untere Kurve) , am ersten Messwiderstand Rl (mittlere Kurve) und am zweiten Messwiderstand R2 (obere Kurve) .
Die Figur 4k zeigt Spannungen, welche durch den
Kalibrierstrompuls an den Widerständen Rl und R2 hervorgerufen werden, sowie das oben beschriebene resultierende extrahierte Signal .
Insgesamt wurde mit dem eben beschriebenen Beispiel gezeigt, dass sich ein Kalibrierstrompuls von einem überlagerten Nutzstrompuls gut trennen lässt, was zur Kalibration eines Messwiderstands vorteilhaft dienen kann, insbesondere zur schnellen und laufenden Kalibrierung während des Betriebs. Erwähnte Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Sie können jedoch auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer seiner Ausführungen, beispielsweise mit einer bestimmten Zusammenstellung von Schritten, in der Weise ausgeführt werden dass keine weiteren Schritte ausgeführt werden. Es können jedoch grundsätzlich auch weitere Schritte ausgeführt werden, auch solche welche nicht erwähnt sind.
Die zur Anmeldung gehörigen Ansprüche stellen keinen Verzicht auf die Erzielung weitergehenden Schutzes dar.
Sofern sich im Laufe des Verfahrens herausstellt, dass ein Merkmal oder eine Gruppe von Merkmalen nicht zwingend nötig ist, so wird anmelderseitig bereits jetzt eine Formulierung zumindest eines unabhängigen Anspruchs angestrebt, welcher das Merkmal oder die Gruppe von Merkmalen nicht mehr aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs oder um eine durch weitere Merkmale eingeschränkte Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs handeln. Derartige neu zu formulierende Ansprüche oder Merkmalskombinationen sind als von der
Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass Ausgestaltungen, Merkmale und Varianten der Erfindung, welche in den verschiedenen Ausführungen oder Ausführungsbeispielen beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigt sind, beliebig untereinander kombinierbar sind. Einzelne oder mehrere Merkmale sind beliebig gegeneinander austauschbar. Hieraus entstehende Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen .
Rückbezüge in abhängigen Ansprüchen sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Diese Merkmale können auch beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden.
Merkmale, die lediglich in der Beschreibung offenbart sind oder Merkmale, welche in der Beschreibung oder in einem Anspruch nur in Verbindung mit anderen Merkmalen offenbart sind, können grundsätzlich von eigenständiger erfindungswesentlicher
Bedeutung sein. Sie können deshalb auch einzeln zur Abgrenzung vom Stand der Technik in Ansprüche aufgenommen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen eines Kalibrierstrompulses an einer MesswiderStandsgruppe,
wobei die Messwiderstandsgruppe eine Anzahl von
Messwiderständen (Rl, R2, R3, R4) aufweist, welche an jeweiligen Verbindungspunkten (V) miteinander oder mit weiteren Komponenten verbunden sind,
wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- Durchleiten eines Laststroms durch einen ersten
Messwiderstand (Rl) der Messwiderstandsgruppe und durch einen zweiten Messwiderstand (R2) der Messwiderstandsgruppe, gleichzeitig
Durchleiten eines Kalibrierstroms durch zumindest den ersten Messwiderstand (Rl), gleichzeitig
Messen eines ersten Spannungspulses zwischen einem ersten Verbindungspunkt (VI) und einem zweiten Verbindungspunkt (V2), wobei der erste Verbindungspunkt (VI) unmittelbar mit dem ersten Messwiderstand (Rl) verbunden ist, und
- Berechnen des Kalibrierstrompulses basierend zumindest auf dem ersten Spannungspuls.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei
der zweite Verbindungspunkt (V2) unmittelbar mit dem ersten Messwiderstand (Rl) verbunden ist, so dass der erste
Spannungspuls genau über dem ersten Messwiderstand (Rl) gemessen wird .
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner gleichzeitig zum Schritt des Messens des ersten
Spannungspulses folgenden Schritt aufweist:
Messen eines zweiten Spannungspulses zwischen einem dritten Verbindungspunkt (V3) und einem vierten Verbindungspunkt (V4), wobei der dritte Verbindungspunkt (V3) unmittelbar mit dem zweiten Messwiderstand (R2) verbunden ist, und
wobei der Kalibrierstrompuls auch basierend auf dem zweiten Spannungspuls berechnet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei
der vierte Verbindungspunkt (V4) unmittelbar mit dem zweiten Messwiderstand (R2) verbunden ist, so dass der zweite Spannungspuls genau über dem zweiten Messwiderstand (R2) gemessen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei
der zweite Verbindungspunkt (V2) unmittelbar mit dem zweiten Messwiderstand (R2) verbunden ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Kalibrierstrompuls auch basierend auf einem
Widerstandswert des ersten Messwiderstands (Rl) und/oder einem Widerstandswert des zweiten Messwiderstands (R2) und/oder jeweiligen Widerstandswerten weiterer Messwiderstände (R3, R4 ) der Messwiderstandsgruppe berechnet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Kalibrierstrom seriell zum ersten Messwiderstand (Rl) durch einen Referenzwiderstand (Rref) geleitet wird und ein Spannungsabfall über dem Referenzwiderstand (Rref) gemessen wird .
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei der Laststrom in einen ersten Pfad und einen dazu parallelen zweiten Pfad aufgeteilt wird, vorzugsweise zu gleichen Teilen.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
- wobei der erste Pfad den ersten Messwiderstand (Rl) und seriell dazu einen dritten Messwiderstand (R3) aufweist,
wobei der erste Messwiderstand (Rl) und der dritte
Messwiderstand (R3) am ersten Verbindungspunkt (VI) miteinander verbunden sind,
- wobei der zweite Pfad den zweiten Messwiderstand (R2) aufweist, wobei der dritte Messwiderstand (R3) und der zweite Messwiderstand (R2) am dritten Verbindungspunkt (V3) miteinander verbunden sind, und
wobei der erste Messwiderstand (Rl) und der zweite
Messwiderstand (R2) am zweiten Verbindungspunkt (V2) miteinander verbunden sind, welcher gleichzeitig den vierten
Verbindungspunkt (V4) bildet.
10. Verfahren nach Anspruch 8,
wobei der erste Pfad den ersten Messwiderstand (Rl), seriell dazu einen dritten Messwiderstand (R3) und seriell dazu einen vierten Messwiderstand (R4) aufweist,
wobei der erste Messwiderstand (Rl) und der dritte
Messwidersand (R3) am ersten Verbindungspunkt (VI) miteinander verbunden sind,
wobei der erste Messwiderstand (Rl) und der vierte
Messwiderstand (R4) am zweiten Verbindungspunkt (V2) miteinander verbunden sind,
wobei der zweite Pfad den zweiten Messwiderstand (V2) aufweist,
wobei der dritte Messwiderstand (R3) und der zweite Messwiderstand (R2) am dritten Verbindungspunkt (V3) miteinander verbunden sind, und
wobei der vierte Messwiderstand (R4) und der zweite Messwiderstand (R2) am vierten Verbindungspunkt (V4) miteinander verbunden sind.
11. Verfahren nach Anspruch 8,
wobei der erste Pfad den ersten Messwiderstand (Rl) und seriell dazu einen dritten Messwiderstand (R3) aufweist,
wobei der erste Messwiderstand (Rl) und der dritte
Messwiderstand (R3) am ersten Verbindungspunkt (VI) miteinander verbunden sind,
wobei der zweite Pfad den zweiten Messwiderstand (R2) und seriell dazu einen vierten Messwiderstand (R4) aufweist,
wobei der zweite Messwiderstand (R2) und der vierte Messwiderstand (R4) am dritten Verbindungspunkt (V3) miteinander verbunden sind, wobei der dritte Messwiderstand (R3) und der vierte Messwiderstand (R4) an einem fünften Verbindungspunkt (V5) miteinander verbunden sind, und
wobei der erste Messwiderstand (Rl) und der zweite
Messwiderstand (R2) am zweiten Verbindungspunkt (V2) miteinander verbunden sind, welcher gleichzeitig den vierten
Verbindungspunkt (V4) bildet.
12. Verfahren nach Anspruch 8,
- wobei der erste Pfad den ersten Messwiderstand (Rl) und seriell dazu einen dritten Messwiderstand (R3) aufweist,
wobei der zweite Pfad den zweiten Messwiderstand (R2) und seriell dazu einen vierten Messwiderstand (R4) aufweist,
wobei der erste Messwiderstand (Rl) und der dritte
Messwiderstand (R3) am ersten Verbindungspunkt (VI) miteinander verbunden sind,
wobei der zweite Messwiderstand (R2) und der vierte Messwiderstand (R4) am zweiten Verbindungspunkt (V2) miteinander verbunden sind,
- wobei der dritte Messwiderstand (R3) und der vierte
Messwiderstand (R4) an einem weiteren Verbindungspunkt (VW) miteinander verbunden sind, und
wobei der erste Messwidersand (Rl) und der zweite
Messwiderstand (R2) an noch einem weiteren Verbindungspunkt (VNW) miteinander verbunden sind.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei der erste Messwiderstand (Rl) und der zweite
Messwiderstand (R2) seriell zueinander geschaltet sind, - wobei der erste Messwiderstand (Rl) und der zweite
Messeiderstand (R2) am ersten Verbindungspunkt (VI) miteinander verbunden sind, welcher gleichzeitig den vierten
Verbindungspunkt (V4) bildet,
wobei der zweite Verbindungspunkt (V2) ein dem ersten Verbindungspunkt (VI) gegenüberliegender Pol des ersten
Messwiderstands (Rl) ist, und wobei der dritte Verbindungspunkt (V3) ein dem vierten Verbindungspunkt (V4) gegenüberliegender Pol des zweiten Messwiderstands (R2) ist.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kalibrierstrom am ersten Verbindungspunkt (VI) die Messwiderstandsgruppe eingeleitet wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messwiderstände (Rl, R2, R3, R4) der
Messwiderstandsgruppe als Teilbereiche eines flächigen Widerstands ausgeführt sind.
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