用於在機動車中測量蓄電池電流的電流測量系統的校準方法和校準電路的製作方法

2023-05-03 17:48:21 1

專利名稱：用於在機動車中測量蓄電池電流的電流測量系統的校準方法和校準電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於在機動車中測量蓄電池電流的電流測量系統的校準方法和校準電路。
背景技術：
為了識別機動車中蓄電池的狀態，通常檢測溫度、電流和/或電壓並且藉助於適當的算法進行處理。在此，典型的是採用微控制器或相應的計算單元。為了檢測電流，通常使用旁路電阻。在EP 0 990 167 Bl中為了測量電流公開了一種相應構成的蓄電池測量接線柱， 其在其內部具有測量電阻(旁路)以及測量和信號處理單元，所述測量和信號處理單元通過數據導線例如LIN總線與機動車的控制裝置連接。這種「智能」蓄電池接線柱結構大、費事
且昂貴。作為一種改進方案，在DE 10 2008 041 539 Al中建議了 蓄電池接線柱僅僅裝備有測量電阻並且分析電路與其分開地通過相應的連接導線連接。在所述分析電路中確定經過測量電阻的電流並且將所確定的電流值通過機動車總線例如LIN總線傳輸給機動車控制裝置。這些現有技術中所有解決方案的共同點是，測量電阻持久地附於蓄電池的主電流迴路中並且從而必須被設計為特別地長時間穩定。通常由電阻和測量放大器組成的測量系統一次性地、即在帶端(Bandende)被校準並且然後應當在整個壽命期間提供可接受的測量值。所要求的公差極限在壽命周期的過程中不允許被超過。但是這種溫度穩定和長時間穩定的電阻和測量放大器一方面非常昂貴，另一方面隨著時間的流逝仍然會改變，從而使得測量結果不精確。因此值得期望的是提供一種能夠對處於應用中的測量系統進行再校準的可能性， 以便能夠確定實際流過的電流和測量到的電流的關係。

發明內容
根據本發明建議了具有獨立權利要求特徵的用於在機動車中測量蓄電池電流的電流測量系統的校準方法和校準系統。有利的構型是從屬權利要求以及下述說明的主題。本發明基本上基於下述認識，S卩如果將已知電流引導通過主測量電阻並且與測量到的電流比較的話，可以對機動車中的電流測量系統簡單地進行再校準。這種方案提供下述可能性，即在主電流路徑中採用具有較低的溫度穩定性或長時間穩定性的測量電阻(旁路)和測量放大器。通過所述再校準可能性也可以不進行帶端校準。在機動車中可以相對容易地產生一已知電流，其方式是接上一定功率的耗電器例如後窗加熱裝置、前大燈等。校準電流應符合目的要求地為至少7-10A以實現足夠的測量精度。在配置給所述耗電器的校準支路中設置一第二測量電阻、即所謂的校準電阻，其電阻值已知並且基於該電阻值通過降落的電壓可相對精確地確定校準電流。當主測量電阻連接在蓄電池極上時，所述校準電流必須也流經所述主測量電阻。在主測量電阻上出現的在電流變化曲線中的躍變由此應相應於所述校準電流。通過這種方式可以簡單地實施再校準。所述校準電阻不是處於主電流迴路中並且因此一方面可相對受保護地設置在機動車中、例如設置在控制裝置內部並且另一方面也不必針對高的功率而設計。此外，所述校準電阻僅僅很少並且於是僅僅短時地承受負荷。該校準電阻遭受很少的外部和內部影響， 從而該校準電阻總體上可比可比較的主測量電阻更便宜地提供並且此外也更加長時間穩定。所述主測量電阻和測量放大器又較少地必須長時間穩定地構成，因為可進行再校準。由此也可以採用更便宜的主測量電阻和測量放大器。有目的地接通短的(在寬界限內任意的) 負載電流及其檢測能夠實現測量系統的按需求控制的校準。根據一個優選的實施方式，主測量電阻構造為接地電纜或集中在導體中的電阻， 如其在DE 10 2006 029 547 Al中所述的那樣。為了使功率損失儘可能少，目前的主測量電阻設計得非常小(在100μ Ω的範圍內)，從而僅僅也降落小的測量電壓並且從而對於測量放大器特別是在漂移方面提出非常高的要求。接地電纜的與之相比較高的電阻導致成比例增高的測量電壓，這降低了對於測量系統、特別是測量放大器的要求。可以採用具有較高溫度漂移的更便宜的測量放大器，因為在需要時可實施所述測量系統的校準。因為接地電纜在承受負載時比旁路顯示出更小的自發熱，所以也降低了溫差電壓。基於所述通常較高的電阻，其也顯示出更好的信號/溫差電壓比。通過也使用包含在主控制器或控制裝置中的功率功能(例如用於後窗加熱裝置的開關、後大燈等)可以將實施耗費保持很小。可以利用已有的元件，所需的改裝非常小。在優選利用接地電纜作為主測量電阻時，將至測量裝置的引線壓入到所述接地電纜的端子中基本上就足夠。可節省單獨的旁路。此外提高了運行安全性。對於所述測量系統的要求非常小並且所述測量系統因此也顯示出更小的針對密封性問題的敏感性(結構和連接技術)，所述密封性問題特別是在 NFz中由於增高的機械載荷而會強烈地出現。本發明的另外的優點和構型從說明書和附圖中得出。顯然前述的以及後面還將闡述的特徵不僅能夠以相應說明的組合而且能夠以其他組合或單獨使用，而不脫離本發明的範圍。本發明藉助於實施例在附圖中示意性示出並且下面參照附圖進行詳細闡述。


圖1示意性地並且以電路圖示出一個包括按照本發明的校準電路的優選實施方式的機動車電流迴路的細節。
具體實施例方式圖1中示意性並且以電路圖示出機動車電網的細節。在該機動車電網中設置用於測量蓄電池電流L的測量系統200，所述測量系統在本例中設置在機動車電網中的正極 301'與地之間。所述測量系統200包括一個具有電阻值R的主測量電阻210以及一個用於放大在所述電阻210上由於所述蓄電池電流Ib而降落的電壓並且用於輸出測量電壓U測量放大器220。所述測量電壓仏與蓄電池電流^處於通過所述測量系統200定義的關係，其中，在現有技術中所述測量系統200或其部件被這樣構造或選擇，使得得到溫度穩定和長時間穩定的關係。即在現有技術中通常僅僅一次性地在帶端實施校準(確定仏與L之間的關係)，其中，該校準應對於整個壽命適用。出於該原因，所述測量系統200的在現有技術中採用的部件相對較昂貴。但是，按照本發明的所示實施方式，所述測量系統200的再校準可以在任意的時刻——特別是定期地或例如通過溫度波動觸發地——實施。為了這個目的，在機動車電網中也設置校準電路100。所述校準電路在本例中連接在耗電器302例如後窗加熱裝置之後。 所述耗電器302通常與所謂的接線柱15 (點火裝置)連接，所述接線柱用301表示。此外給所述耗電器配置用於使該耗電器接通和關斷的開關303。所述校準電路在本例中包括一個具有電阻值&的校準電阻110和一個在此構造為電晶體開關120的用於使所述校準電路與所述耗電器302連接的開關元件。所述校準電路同樣可具有這裡未示出的測量放大器。但是因為所述校準電阻110可被選擇得明顯大於所述主測量電路210，所以測量放大器的設置並非在任何情況下都符合目的要求。在操縱開關元件120時，經過校準電路100的電流迴路閉合，從而使得校準電流Ik 流經校準電阻110，由此在該校準電阻上降落校準電壓Uko所述耗電器302被這樣選擇，使得流過足夠高的例如IOA範圍內的校準電流Ικ，從而可確定蓄電池電流L的足夠大的改變。因為所述測量系統200處於機動車的主電流迴路中、在本例中連接在正極301』 上，所以校準電流k在所述校準過程期間也流經所述測量系統200並且導致蓄電池電流Ib 的相應提高。所述蓄電池電流L的所述提高作為測量電壓仏的提高由所述測量系統200 表示。由所述測量電壓的提高可以確定所述附加地流過的電流、即校準電流、。通過由所述測量系統200顯示的值與實際值的比較可以實施所述測量系統200的重新校準。所述校準電流Ik的實際值通過在所述校準電阻110上降落的校準電壓Uk確定。 所述校準電阻110被選擇為特別是溫度穩定並且長時間穩定的。但是因為所述校準電阻 110僅僅很少並且從而也僅僅短時地承受負荷、即僅僅在校準過程期間承受負荷，所以所述校準電阻110比主測量電阻遭受較少的內部和外部影響。因此適當的校準電阻(該校準電阻此外可設置在受保護的部位上、例如設置在控制裝置內部)的提供更簡單並且更便宜。按照一個優選的構型，主測量電阻210構造為接地電纜。可節省自己的旁路電阻。 所述接地電纜使所述蓄電池的負極與車身(Fz-底盤)的接地點連接。如果所述蓄電池—— 如在大多數情況下通常的那樣——處於發動機艙中，則所述接地電纜約為50cm至80cm長並且具有足夠的電阻。
權利要求
1.一種用於電流測量系統(200)的校準方法，所述電流測量系統用於在機動車中測量蓄電池電流(IB)，其中，將校準電流(Ik)引導通過校準電阻(110)和所述電流測量系統 (200)，其中，將由所述電流測量系統(200)測量到的電流與所述校準電流(Ik)比較並且基於所述比較實施所述電流測量系統(200)的校準。
2.根據權利要求1的方法，其中，所述電流測量系統(200)具有主測量電阻(210)，將所述電池電流(Ib)引導通過所述主測量電阻，其中，藉助於在所述主測量電阻(210)上降落的電壓(Us)確定由所述電流測量系統測量的電流。
3.根據權利要求2的方法，其中，所述主測量電阻(210)構造為接地電纜或構造為被集中在電纜中的電阻。
4.根據以上權利要求中任一項的方法，其中，所述校準電流(Ik)藉助於所述校準電阻 (110)的電阻值(Rk)和在所述校準電阻(110)上降落的校準電壓( )來確定。
5.根據以上權利要求中任一項的方法，其中，將所述校準電阻(110)設置在所述機動車電流迴路的耗電器支路(302)中。
6.根據權利要求5的方法，其中，所述耗電器(302)被選擇為使得流過至少7、8、9或 IOA的校準電流(Ik)。
7.一種用於校準用於在機動車中測量蓄電池電流(Ib)的電流測量系統(200)的校準電路(100)，包括校準電阻(110)，校準電流(Ik)能夠被引導通過所述校準電阻，並且所述校準電阻與所述電流測量系統(200)串聯連接；開關器件(120)，以便使所述校準電阻 (110)與所述機動車的耗電器(302)連接，其中，所述校準電路(100)被設置用於與測量裝置連接，所述測量裝置用於測量在所述校準電阻(110)上降落的校準電壓(UK)。
8.根據權利要求7的校準電路(100)，包括測量系統(200)。
9.根據權利要求8的校準電路(100)，其中，所述測量系統(200)具有主測量電阻 (210)。
10.根據權利要求9的校準電路，所述主測量電阻(210)構造為接地電纜或構造為集中在電纜中的電阻。
全文摘要
本發明涉及用於在機動車中測量蓄電池電流(IB)的電流測量系統(200)的校準方法，其中，將校準電流(IK)引導通過校準電阻(110)和所述電流測量系統(200)，其中，將由所述電流測量系統(200)測量到的電流與所述校準電流(IK)比較並且基於所述比較實施所述電流測量系統(200)的校準。
文檔編號G01R31/36GK102236084SQ20111010084
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月21日 優先權日2010年4月22日
發明者M·沃爾夫 申請人:羅伯特·博世有限公司