本發(fā)明涉及一種用于確定負(fù)載電流的方法以及一種相關(guān)的電池傳感器,所述電池傳感器尤其是可以實(shí)施這種方法。
背景技術(shù):
為了監(jiān)控譬如車輛電池之類的電池的狀態(tài),通常使用電池傳感器。在此尤其是可以涉及蓄電池。
在公知的實(shí)施方式中尤其是使用測量電阻,該測量電阻也稱作分流電阻,并且該測量電阻通常溫度穩(wěn)定地(temperaturstabil)并且長期穩(wěn)定地來實(shí)施。為此,該測量電阻例如可以由銅鎳錳合金(尤其是錳銅(manganin))來構(gòu)造。
測量精度在此基本上基于兩個(gè)因素,即一方面基于在任何時(shí)間用來了解測量電阻的電阻的精度,其次基于可以用來測量由待測量的電流在分流器上引起的電壓的精度。
然而,在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施方式中具有如下缺點(diǎn):對(duì)于測量電阻所需的材料是昂貴的,并且要費(fèi)事地處理所述材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
因此,本發(fā)明的任務(wù)是,設(shè)置一種用于測量負(fù)載電流的方法,該方法與公知的方法相比可替選地(例如在無需由相對(duì)應(yīng)昂貴的材料構(gòu)成的測量電阻的情況下)是可實(shí)施的。此外,本發(fā)明的任務(wù)是,設(shè)置相關(guān)的電池傳感器。
根據(jù)本發(fā)明,這通過按照權(quán)利要求1所述的方法以及按照權(quán)利要求14所述的電池傳感器來實(shí)現(xiàn)。
有利的構(gòu)建方案例如可以從相應(yīng)的從屬權(quán)利要求中得知。這些權(quán)利要求的內(nèi)容通過明確地參考說明書的內(nèi)容而得到。
本發(fā)明涉及一種用于確定負(fù)載電流的方法,該方法具有如下步驟:
-通過測量電阻組的第一支路并且同時(shí)通過所述測量電阻組的與所述第一支路并聯(lián)的第二支路,傳導(dǎo)負(fù)載電流,其中所述第一支路具有第一測量電阻和與所述第一測量電阻串聯(lián)的第二測量電阻,而所述第二支路具有第三測量電阻和與所述第三測量電阻串聯(lián)的第四測量電阻,
-在僅負(fù)載電流流經(jīng)時(shí),在整個(gè)測量電阻組上同時(shí)測量第一電壓和第二電壓,以及
-基于所述第一電壓和所述第二電壓,計(jì)算修正值,
-其中該方法只在相應(yīng)的校準(zhǔn)時(shí)段期間具有如下步驟:
-在第一點(diǎn)處將具有已知的電流強(qiáng)度的校準(zhǔn)電流引入到測量電阻組中,該第一點(diǎn)布置在第一測量電阻與第二測量電阻之間,以及
-在校準(zhǔn)電流流經(jīng)期間,在第一點(diǎn)與第二點(diǎn)之間測量第三電壓,其中第二點(diǎn)布置在第三測量電阻和第四測量電阻之間,
-其中基于所述第一電壓、所述第三電壓、所述校準(zhǔn)電流的電流強(qiáng)度和所述修正值,計(jì)算負(fù)載電流。
借助根據(jù)本發(fā)明的方法,在考慮到如下事實(shí)的情況下有利地確定負(fù)載電流是可能的:針對(duì)測量電阻不是溫度穩(wěn)定的和/或長期穩(wěn)定的情況,該測量電阻連續(xù)地改變其電阻值,尤其是在如下條件下改變其電阻值:所述條件要在汽車中被發(fā)現(xiàn),并且所述條件的特征在于電流快速變化,以及也許在于損耗功率高并且由此發(fā)熱。在根據(jù)本發(fā)明的方法中,尤其是有利地可能的是,明顯降低了整體預(yù)期的誤差,在下文中還將進(jìn)一步對(duì)此更詳細(xì)地予以探討。
負(fù)載電流尤其是可以是如下電流:該電流從車輛電池經(jīng)由車輛耗電器并且最后經(jīng)過電池傳感器而流過,在該電池傳感器中執(zhí)行本方法。該負(fù)載電流可以取非常不同的值,例如當(dāng)起動(dòng)器被操作時(shí),負(fù)載電流可以非常高。
測量電阻組尤其是可以像惠斯登電橋地構(gòu)造,其中每條支路都分別有兩個(gè)測量電阻并且居中地測量第三電壓。
第一電壓和第二電壓在所有電壓表和布線理想地起作用時(shí)應(yīng)該會(huì)是相同的,因此可以從在第一電壓和第二電壓之間的偏差中取得關(guān)于誤差的信息。這樣的誤差尤其是能被表現(xiàn)在修正值中。
在第一測量電阻和第二測量電阻之間的連接部位尤其是可以與第一點(diǎn)相同。
根據(jù)一種優(yōu)選的實(shí)施方式,這些測量電阻有相同的電阻值或者有至少近似相同的電阻值。這使計(jì)算和分析變得容易。
優(yōu)選地,不僅第二電壓而且第三電壓都利用共用的電壓表來測量。該共用的電壓表因此例如可以通過將第二電壓與第一電壓相比較而予以調(diào)準(zhǔn),其中經(jīng)此取得的信息也可以被用于測量第三電壓。
要提及的是,“共用的電壓表”在此僅是針對(duì)確定的電壓表所選擇的名稱。該共用的電壓表例如也可能會(huì)被稱作中央電壓表。
在測量第一電壓和第二電壓時(shí),該共用的電壓表有利地可以與第一點(diǎn)去耦并且與第二點(diǎn)同樣去耦。這允許專門地測量所述第一電壓和所述第二電壓。
在測量第三電壓時(shí),該共用的電壓表與測量電阻組的外部連接部位去耦,而與第一點(diǎn)以及與第二點(diǎn)連接。通過與外部連接部位去耦,避免對(duì)測量的干擾。
尤其是可以通過在參考電阻(尤其是溫度穩(wěn)定的和/或長期穩(wěn)定的參考電阻)上的電壓測量來確定校準(zhǔn)電流的電流強(qiáng)度。尤其是,這可以通過將在參考電阻上降落的電壓除以參考電阻的電阻值來進(jìn)行。這針對(duì)實(shí)踐已經(jīng)受考驗(yàn),但是應(yīng)提及的是,也可以使用其他的方式方法。尤其是,可以使用足夠穩(wěn)定的參考電流源,由此不再需要測量參考電流。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式,在校準(zhǔn)時(shí)段之外,通過將當(dāng)前的第一電壓除以修正值并且除以在分別最后的校準(zhǔn)時(shí)段處測量到的第三電壓,以及通過與最后的校準(zhǔn)時(shí)段的校準(zhǔn)電流的電流強(qiáng)度相乘,計(jì)算負(fù)載電流。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式,在校準(zhǔn)時(shí)段期間,通過將當(dāng)前的第一電壓除以修正值和除以當(dāng)前的第三電壓,以及通過與校準(zhǔn)電流的當(dāng)前的電流強(qiáng)度相乘,計(jì)算負(fù)載電流。
這兩個(gè)剛剛說明的計(jì)算規(guī)則尤其是導(dǎo)致,與在可替選的實(shí)施方式中相比,對(duì)負(fù)載電流的計(jì)算以顯著更小的誤差來進(jìn)行。在下文中對(duì)此進(jìn)一步更詳細(xì)地予以探討。
有利地,相應(yīng)的校準(zhǔn)時(shí)段每隔10ms或者以在8ms到12ms之間的間隔開始。根據(jù)一種優(yōu)選的實(shí)施方式,相應(yīng)的校準(zhǔn)時(shí)段持續(xù)至少100μs、優(yōu)選地200μs或者300μs。校準(zhǔn)時(shí)段的持續(xù)時(shí)間例如可以為這些校準(zhǔn)時(shí)段之間的時(shí)間的1%。這在實(shí)踐中已被證實(shí)為有利的。
第一測量電阻和/或第二測量電阻有利地可以分別具有在50μω到150μω之間的值。尤其是,所述第一測量電阻和/或第二測量電阻可以分別具有100μω。這樣的值已被證實(shí)為有利的。
第三電壓優(yōu)選地在整個(gè)校準(zhǔn)時(shí)段期間被測量。在此尤其是可以被取平均。因此,尤其是可以記下多個(gè)值,接著對(duì)所述多個(gè)值取平均,以便計(jì)算第三電壓。第三電壓接著以該形式優(yōu)選地直至接下來的校準(zhǔn)時(shí)段相同地被使用。
優(yōu)選地在整個(gè)校準(zhǔn)時(shí)段期間,并且也直接在相應(yīng)的校準(zhǔn)時(shí)段之前和/或直接在相應(yīng)的校準(zhǔn)時(shí)段之后,測量第三電壓。尤其是,這可以在為10μs、100μs、200μs、300μs或者也更長的相應(yīng)時(shí)段內(nèi)進(jìn)行。
為此要提及的是,在沒有校準(zhǔn)電流時(shí),第三電壓通常也不為零,而是與如下電阻比的分壓器分壓比(teilerverh?ltnissen)有關(guān):所述電阻比為第一測量電阻與第二測量電阻以及第四測量電阻與第三測量電阻的電阻比。電阻在此通常不是所有都精確相等,而是僅僅大約相等。通過在施加校準(zhǔn)電流之前和之后進(jìn)行測量,例如通過對(duì)第三電壓在施加校準(zhǔn)電流之前的時(shí)段期間求平均值,并且通過對(duì)第三電壓在施加校準(zhǔn)電流之后的時(shí)段期間求平均值,以及緊接著對(duì)兩個(gè)前面求得的平均值求平均值,獲得第三電壓的由此造成的偏置。
優(yōu)選地,通過將第二電壓除以第一電壓來計(jì)算修正值,和/或通過相對(duì)于第一電壓而對(duì)第二電壓進(jìn)行線性回歸分析來計(jì)算修正值。經(jīng)此,在第一電壓和第二電壓之間的比可以以修正值被記錄下來,這允許推斷出在系統(tǒng)里有的誤差。
此外,本發(fā)明涉及一種電池傳感器。該電池傳感器具有測量電阻組,該測量電阻組具有第一支路和與該第一支路并聯(lián)的第二支路,其中所述第一支路具有第一測量電阻和與該第一測量電阻串聯(lián)的第二測量電阻,而所述第二支路具有第三測量電阻和與該第三測量電阻串聯(lián)的第四測量電阻。該電池傳感器具有總電壓表,該總電壓表配置來測量在測量電阻組上降落的第一電壓。
此外,該電池傳感器具有共用的電壓表,該共用的電壓表經(jīng)由第一開關(guān)與第一點(diǎn)連接,該第一點(diǎn)在第一測量電阻與第二測量電阻之間,該共用的電壓表經(jīng)由第二開關(guān)與第二點(diǎn)連接,該第二點(diǎn)在第三測量電阻與第四測量電阻之間,該共用的電壓表經(jīng)由第三開關(guān)與測量電阻組的第一外部連接部位連接,并且該共用的電壓表經(jīng)由第四開關(guān)與測量電阻組的第二外部連接部位連接。
該電池傳感器具有校準(zhǔn)電流源,該校準(zhǔn)電流源配置來將具有電流強(qiáng)度的校準(zhǔn)電流以可開關(guān)的方式引入到第一點(diǎn)中。
此外,該電池傳感器具有電子控制設(shè)備,該電子控制設(shè)備配置來實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法。在此,可以追溯到所有所描述的實(shí)施方式和變型方案。
借助根據(jù)本發(fā)明的電池傳感器,尤其是可以有利地實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法。如所提及的那樣,存在適于此的測量電阻組。此外,存在適當(dāng)?shù)臏y量儀器(尤其是總電壓表和共用的電壓表),以及存在校準(zhǔn)電流源和用于進(jìn)行分析的控制設(shè)備。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式,該電池傳感器此外還具有參考電阻和參考電壓表,其中參考電壓表配置來測量在參考電阻上降落的電壓,并且其中參考電阻接線在校準(zhǔn)電流源和測量電阻組之間,使得校準(zhǔn)電流流經(jīng)測量電阻。
這使得能夠以有利的方式測量校準(zhǔn)電流或校準(zhǔn)電流的電流強(qiáng)度。然而要提及的是,也可以使用針對(duì)校準(zhǔn)電流的其他測量方法,或者校準(zhǔn)電流也可以從足夠精確的校準(zhǔn)電流源獲取。
附圖說明
本領(lǐng)域技術(shù)人員從隨后參照所附的附圖所描述的實(shí)施例得知其他特征和優(yōu)點(diǎn)。在此:
圖1示出了電池傳感器,以及
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電池傳感器。
具體實(shí)施方式
在下面進(jìn)一步更詳細(xì)地描述圖1和圖2之前,首先要給出用于本發(fā)明的背景的一些一般性的實(shí)施方式。
如上文曾已經(jīng)進(jìn)一步詳加說明的那樣,現(xiàn)有技術(shù)是,使用由特定的電阻合金構(gòu)成的高精度測量電阻或分流電阻,所述高精度測量電阻或分流電阻尤其鑒于(auf)其電阻與初始值的小偏差而關(guān)于溫度和使用壽命是優(yōu)化的。為了將在測量電阻中實(shí)現(xiàn)的電損耗功率保持得盡可能小,測量電阻通過材料選擇和幾何尺寸被設(shè)定到通常為0.1mω的非常小的值。與此相應(yīng)地,在要測量的電流在從1ma到2000a的范圍中時(shí),在測量電阻上的電壓出現(xiàn)在從大約0.1μv到200mv的范圍中。為了能夠測量這些電壓,測量鏈在一般情況下具有增益因數(shù)高的放大器,以及具有模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。放大器和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器大多與用于分析所測量的信號(hào)的微控制器和其他測量通道一起包含在集成電路中,所述其他測量通道例如是用于溫度和其他電池電壓的測量通道。
現(xiàn)在如果觀察這種測量鏈的電流測量的誤差,則認(rèn)識(shí)到,該誤差由測量電阻的誤差、放大器的誤差和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的誤差組成。
過去一段時(shí)間有如下方案:將作為測量電阻的精密電阻通過成本低廉的部件替代,更確切地說尤其是與如下方法結(jié)合地來進(jìn)行:在電流傳感器的使用壽命期間反復(fù)地重新校準(zhǔn)測量電阻。
但是如已查明的那樣,困難的是,因?yàn)闉榱诵?zhǔn)而要施加的參考電流要被選擇得小而且該參考電流要只短時(shí)地附著(anliegen),所以在同時(shí)測量在機(jī)動(dòng)車中出現(xiàn)的高的并且隨時(shí)間強(qiáng)烈改變的電流期間,在占主導(dǎo)地位的邊界條件(如傳感器的低電流消耗)下也執(zhí)行不斷的重新校準(zhǔn)。
現(xiàn)在值得期望的會(huì)是,能夠確定如下物理量:該物理量一方面與測量電阻的電阻成比例,而另一方面該物理量與分別附著的負(fù)載電流(即要測量的電池電流)無關(guān)地是可確定的。
這樣的思考導(dǎo)致了根據(jù)圖1的實(shí)施方式。要提及的是,該實(shí)施方式可以是獨(dú)立的發(fā)明方面。在此,使用有四個(gè)測量電阻的測量電阻組,所述四個(gè)測量電阻即第一測量電阻r1、第二測量電阻r2、第三測量電阻r3和第四測量電阻r4。如所示出的那樣,第一測量電阻r1和第二測量電阻r2串聯(lián)連接。同樣,第三測量電阻r3和第四測量電阻r4串聯(lián)連接。第一測量電阻r1和第二測量電阻r2在此形成第一支路,并且第三測量電阻r3和第四測量電阻r4一起形成第二支路。這兩個(gè)支路如所示出的那樣彼此并聯(lián)連接。
在圖1中所示出的電池傳感器構(gòu)造為,經(jīng)由負(fù)載被連接到車輛電池上。到車輛電池的連接部位在此用標(biāo)記vbat標(biāo)明。負(fù)載普遍被稱作載荷(load),其中該負(fù)載概括性地概述了各種耗電器,所述耗電器尤其是可能出現(xiàn)在機(jī)動(dòng)車中。在此,例如可以涉及車輛照明裝置、電子控制裝置或者也可以涉及起動(dòng)器。負(fù)載電流iload流經(jīng)該負(fù)載,該負(fù)載電流iload最后在第一連接部位a1上被引入到測量電阻組中。第一連接部位a1被限定在如下部位:該部位直接與第二測量電阻r2和第三測量電阻r3的相應(yīng)的極連接。
相對(duì)置的第二連接部位a2被限定在如下部位:該部位與第一測量電阻r1和第四測量電阻r4的相應(yīng)的極連接。該連接部位與地連接,該地用標(biāo)記gnd示出。
在第一測量電阻r1與第二測量電阻r2之間限定第一點(diǎn)p1。同樣在第三測量電阻r3與第四測量電阻r4之間限定第二點(diǎn)p2。在這兩個(gè)點(diǎn)p1、p2之間連接共用的電壓表uy。該共用的電壓表uy因此可以測量在測量電阻組中在中央(zentral)出現(xiàn)的電壓。此外,在兩個(gè)連接部位a1、a2之間連接有總電壓表utot,該總電壓表utot因此測量在測量電阻組上降落的總電壓。
此外,設(shè)置有裝置,以便將校準(zhǔn)電流iref傳導(dǎo)到測量電阻組中。為此,首先設(shè)置串聯(lián)電阻rlim,該串聯(lián)電阻rlim直接連接到車輛電池上。從那里出發(fā)連接有開關(guān)s1,該開關(guān)s1又與參考電阻rref連接。該參考電阻rref又與第一點(diǎn)p1連接,以便因此將借助開關(guān)s1可開關(guān)的校準(zhǔn)電流iref引入到測量電阻組中。在參考電阻rref上連接有電壓表uref,以便測量在參考電阻rref上降落的電壓,這允許推斷出校準(zhǔn)電流iref的電流強(qiáng)度。
此外,在開關(guān)s1的在圖1中在左側(cè)的極與第二點(diǎn)p2之間,連接有作為用于校準(zhǔn)電流iref的電流源的電容器c。
圖1中所示出的設(shè)備尤其是使得能夠在與負(fù)載電流iload正交的方向上測量電阻。因此,(似乎在負(fù)載電流iload的橫向方向上)施加具有與負(fù)載電流iload正交的分量的已知電流,并且確定在負(fù)載電流的橫向方向上的由此產(chǎn)生的電壓降。在橫向方向上的電壓降主要與校準(zhǔn)電流iref有關(guān),并且由于與理想特性的偏差而僅小部分地與負(fù)載電流iload有關(guān),而且使得能夠大大地與負(fù)載電流iload無關(guān)地確定在測量電阻組上的由校準(zhǔn)電流iref產(chǎn)生的電壓降。
為了進(jìn)行計(jì)算并且控制開關(guān)s1,此外設(shè)置有微控制器mk,該微控制器mk與電壓表utot、uy、uref連接以及與開關(guān)s1連接。
接下來,對(duì)利用這種設(shè)備可實(shí)現(xiàn)的電流測量精度進(jìn)行觀察。為此,目前還應(yīng)無視由該系統(tǒng)的分電阻的空間上不對(duì)稱的可能分布得到的不精確性。在研究本發(fā)明時(shí)已表明的是,所述不精確性在真實(shí)條件下僅引起相對(duì)小的誤差。
原則上,根據(jù)在包含四個(gè)測量電阻r1、r2、r3、r4的測量電阻組上的測量到的電壓utot,要測量所有耗電器的流過的負(fù)載電流iload,所述耗電器概述地稱作負(fù)載載荷。在此,測量電阻r1、r2、r3、r4的電阻值是未知的,但是基本上要假設(shè)為相等的。為了進(jìn)行測量,短時(shí)施加參考電流,其方式是:電容器c通過使開關(guān)s1閉合來放電。經(jīng)此,形成電壓uy,該電壓uy根據(jù)如下公式計(jì)算:
負(fù)載電流iload在測量電阻組上引起電壓utot,該電壓utot按照如下公式計(jì)算:
在上述的如下前提下:測量電阻r1、r2、r3、r4的電阻基本上相等,適用:
因此得出
校準(zhǔn)電流iref本身首先不必是已知的,但是可如下地來確定:
在此,參考電阻rref是相對(duì)應(yīng)精密的電阻,并且與測量電阻r1、r2、r3、r4不同,具有小的溫度相關(guān)性以及小的載流能力。例如,該參考電阻rref可以由銅鎳錳合金(尤其是錳銅)制造。該參考電阻rref由于其小的尺寸和載流能力而價(jià)格低廉,易于得到,并且也可以容易地裝配在電路板上。
在使用在以前的時(shí)間t0執(zhí)行的參考電流測量的結(jié)果uy(t0)和uref(t0)的情況下,并且在已知參考電阻rref的情況下,作為針對(duì)在時(shí)間t的要測量的負(fù)載電流iload的計(jì)算規(guī)則,因此獲得:
針對(duì)uref、utot和uy的電壓表在一般情況下具有有誤差的增益g和絕對(duì)誤差z,尤其是在忽略如下噪聲的情況下更是如此:該噪聲對(duì)于精度觀察可以通過相對(duì)應(yīng)的濾波而容易地被消除。絕對(duì)誤差z在需要時(shí)可以通過使用斬波器(chopper)來消除。
因此,在誤差觀察中殘留針對(duì)uref、utot和uy的這三個(gè)測量設(shè)備或電壓表的相對(duì)誤差,這些相對(duì)誤差具有其相對(duì)誤差δg1(作為針對(duì)uref的電壓表的誤差)、δg2(作為針對(duì)utot的電壓表的誤差)和δg3(作為針對(duì)uy的電壓表的誤差)。為了闡明并不是電壓uref、utot和uy有誤差而是這些電壓的測量值有誤差,明確地在用于iload的計(jì)算規(guī)則中采用有誤差的量g1、g2和g3,盡管這由于其為1的標(biāo)稱值其實(shí)是多余的也如此。g1、g2和g3標(biāo)明針對(duì)utot、uy和uref的測量設(shè)備的相應(yīng)的增益(英語為“gain”),該增益標(biāo)稱地為1,但是是有誤差的。
因此得到針對(duì)在時(shí)間t的負(fù)載電流iload的如下公式:
按照已知的針對(duì)由彼此無關(guān)的有誤差的變量x構(gòu)成的函數(shù)y的最大總誤差的公式
現(xiàn)在可以說明根據(jù)測量計(jì)算出的電流的最大誤差δiload(t):
等式9中的δ還是有誤差的量的絕對(duì)誤差。通過如下等式過渡到相對(duì)誤差,其中蛇形符號(hào)(schlange)要標(biāo)明相對(duì)誤差。
在此,也可以立即用1等量代換g。
通過采用這些量,得出等式10。尤其是,消去g和相應(yīng)分?jǐn)?shù)的分母中的rref以及g2的平方。
立即認(rèn)識(shí)到,iload的總誤差包含兩項(xiàng)
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電池傳感器,利用該電池傳感器可以實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法。在此,隨后主要探討與圖1的實(shí)施方式的不同,而關(guān)于未特意提及的要素參閱對(duì)圖1的描述。
與圖1的實(shí)施方式不同,圖2的實(shí)施方式附加地具有第一開關(guān)s2a、第二開關(guān)s2b、第三開關(guān)s3a和第四開關(guān)s3b。第一開關(guān)s2a在此布置在第一點(diǎn)p1和中間的電壓表uy之間。第二開關(guān)s2b布置在第一連接部位a1和中間的電壓表uy之間。第三開關(guān)s3a布置在第二點(diǎn)p2和中間的電壓表uy之間。第四開關(guān)s3b布置在第二連接部位a2和中間的電壓表uy之間。由此,因此可以精確地選出:在哪些點(diǎn)或哪些連接部位之間,中間的電壓表uy要進(jìn)行測量。
只有當(dāng)要測量由校準(zhǔn)電流iref造成的電壓時(shí),才使第一開關(guān)s2a和第三開關(guān)s3a閉合,所述由校準(zhǔn)電流iref造成的電壓尤其是在上文中曾進(jìn)一步被稱作第三電壓。在此,第二開關(guān)s2b和第四開關(guān)s3b要同時(shí)斷開。因此不再存在中間的電壓表uy到兩個(gè)連接部位a1、a2的連接。
如已經(jīng)在上文中進(jìn)一步提及的那樣,相對(duì)極少情況如此,因?yàn)樾?zhǔn)電流測量的持續(xù)時(shí)間要構(gòu)建得盡可能小并且校準(zhǔn)電流測量的頻率也要構(gòu)建得盡可能小,以便在此盡可能少地消耗電流。例如,可以每隔10ms施加校準(zhǔn)電流持續(xù)10μs或者100μs的持續(xù)時(shí)間,或者也可以施加校準(zhǔn)電流持續(xù)多個(gè)100μs的持續(xù)時(shí)間。那么,對(duì)第三電壓uy的測量例如在為30μs或者300μs或者也更長的持續(xù)時(shí)間內(nèi)是有意義的。在此,尤其是在校準(zhǔn)電流脈沖之前的持續(xù)時(shí)間內(nèi)、在校準(zhǔn)電流脈沖期間的近似相等的持續(xù)時(shí)間內(nèi)和在校準(zhǔn)電流脈沖之后的又至少近似相等的持續(xù)時(shí)間內(nèi),可以測量相應(yīng)的電壓uy。
在剩余的時(shí)間期間、即在校準(zhǔn)時(shí)段之外,第一開關(guān)s2a和第三開關(guān)s3a要斷開,而第二開關(guān)s2b以及第四開關(guān)s3b要閉合。除了utot和uy的測量鏈的偏差或誤差之外,對(duì)uy的測量在理想情況下要具有與對(duì)utot的測量相同的結(jié)果。通過在車輛運(yùn)行中的iload的預(yù)期的波動(dòng),實(shí)現(xiàn)測量點(diǎn)utot和uy在utot和uy的整個(gè)測量范圍期間的連續(xù)性。在可預(yù)給定的持續(xù)時(shí)間期間,微控制器mk可以存儲(chǔ)utot和uy在不同工作點(diǎn)iload處的值對(duì),并且執(zhí)行對(duì)所存儲(chǔ)的值對(duì)utot、uy的線性回歸分析。
以這種方式,可在相應(yīng)的時(shí)間范圍期間,例如只要集成電路的溫度在預(yù)給定的邊界之內(nèi)未變化,就導(dǎo)出在utot和uy的測量值之間的固定關(guān)系:
因數(shù)a在此是與已經(jīng)在上文進(jìn)一步提及的修正值相對(duì)應(yīng)的參數(shù)。
由于utot和uy在第二開關(guān)s2b和第四開關(guān)s3b閉合并且第一開關(guān)s2a和第三開關(guān)s3a斷開時(shí)的實(shí)際值相等,所以得出:
如果在用于計(jì)算iload的公式中采用根據(jù)本發(fā)明確定的在uy和utot的測量值之間的固定關(guān)系,則獲得:
立即認(rèn)識(shí)到:現(xiàn)在通過a*g1替代來自該公式的有誤差的量g2,其中g(shù)1又通過約分而從該計(jì)算規(guī)則中被消除。換言之,根據(jù)本發(fā)明,utot和uy的測量設(shè)備的實(shí)際的增益(并且由此其相對(duì)誤差)對(duì)于確定iload不再起作用。根據(jù)本發(fā)明,通過將在第二開關(guān)s2b和第四開關(guān)s3b閉合時(shí)以及在第一開關(guān)s2a和第三開關(guān)s3a斷開時(shí)測量到的電壓uy和utot進(jìn)行比較,已足夠精確地確定比例系數(shù)a。
為了計(jì)算在時(shí)間點(diǎn)t的負(fù)載電流iload,尤其是可以使用剛剛復(fù)述的公式,使得放大因數(shù)g被假定為1(其標(biāo)稱值),并且分別來自最后的校準(zhǔn)時(shí)段的或在校準(zhǔn)時(shí)段期間的uy以及uref以其當(dāng)前值被使用。參考電阻rref是已知的并且沒有改變,而且電壓utot分別以其當(dāng)前值被使用。
總誤差因此按照上述公式被減小到:
由于參考電阻rref與測量電阻r1、r2、r3、r4相比顯著更大,所以在參考電阻rref上降落的電壓uref與在測量電阻r1、r2、r3、r4上降落的電壓相比可以以小得非常多的誤差予以測量。對(duì)參考電壓uref的測量可以有利地在無放大器的情況下進(jìn)行,而電壓表utot、uy在一般情況下配備有連接在上游的高靈敏的放大器,所述放大器具有高的放大因數(shù)。恰恰具有高的放大因數(shù)的放大器造成針對(duì)utot和uy的測量設(shè)備的比較大的相對(duì)測量誤差,當(dāng)然該相對(duì)測量誤差可以通過根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式在最終結(jié)果中予以補(bǔ)償。
要提及的是,在本申請(qǐng)中,不僅針對(duì)元件而且針對(duì)與之聯(lián)系在一起的值或者特征值部分地使用標(biāo)記。尤其是,標(biāo)記r1、r2、r3、r4和rref不僅可以被用于作為器件的相應(yīng)的電阻,而且可以被用于其相應(yīng)的電阻值。同樣,標(biāo)記utot、uref和uy不僅可以被用于相應(yīng)的電壓表,而且也可以被用于其相應(yīng)的電壓。
此外還要提及的是,標(biāo)記uy此處代表如下電壓:盡管通常由相同的電壓表測量所述電壓,但是在不同的環(huán)境中測量所述電壓,即在參考電流iref流經(jīng)時(shí)(第一開關(guān)s2a和第三開關(guān)s3a閉合、第二開關(guān)s2b和第四開關(guān)s3b斷開)測量一次,以及為了測量utot的比較值而在沒有參考電流iref的情況下(第一開關(guān)s2a和第三開關(guān)s3a斷開,第二開關(guān)s2b和第四開關(guān)s3b閉合)測量一次。第一種情況尤其是對(duì)應(yīng)于上面提及的第二電壓,第二種情況尤其是對(duì)應(yīng)于上面提及的第三電壓。
微控制器mk尤其是可以在按照?qǐng)D2的實(shí)施方式中配置來實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法。為此,該微控制器mk尤其是不僅與已經(jīng)參照?qǐng)D1描述的元件連接,而且與第一開關(guān)s2a、第二開關(guān)s2b、第三開關(guān)s3a和第四開關(guān)s3b連接,以便控制這些開關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的方法的所提及的步驟可以按所說明的順序來實(shí)施。然而,這些步驟也可以以其他順序?qū)嵤8鶕?jù)本發(fā)明的方法可以在其實(shí)施方式之一中(例如在確定的步驟編排的情況下)以如下方式予以實(shí)施:不實(shí)施其他步驟。然而原則上也可以實(shí)施其他步驟,即使這種其他步驟并未提及也如此。
與本申請(qǐng)有關(guān)的權(quán)利要求并不是對(duì)實(shí)現(xiàn)廣泛(weitergehend)保護(hù)的放棄。
只要在該方法的過程中表明一個(gè)特征或者一組特征不是絕對(duì)必要是必需的,這樣就申請(qǐng)人而言現(xiàn)在就已經(jīng)力求表述如下的至少一個(gè)獨(dú)立權(quán)利要求:該獨(dú)立權(quán)利要求不再具有該特征或者該組特征。在這種情況下例如可以涉及在本申請(qǐng)日存在的權(quán)利要求的下位組合(unterkombination),或者涉及在本申請(qǐng)日存在的權(quán)利要求的通過其他特征限制的下位組合。這樣的要新表述的權(quán)利要求或者特征組合要被理解為被本申請(qǐng)的公開內(nèi)容一同覆蓋。
此外要指出的是,本發(fā)明的在不同的實(shí)施方式或者實(shí)施例中描述的和/或在附圖中示出的構(gòu)建方案、特征和變型可以彼此被任意組合。各個(gè)或者多個(gè)特征可以相互任意交換。由此形成的特征組合要被理解為被本申請(qǐng)的公開內(nèi)容一同覆蓋。
在從屬權(quán)利要求中的回引并不應(yīng)被理解為放棄對(duì)于所回引的從屬權(quán)利要求的特征實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的、具體的保護(hù)。這些特征也可以與另外的特征任意組合。
僅在說明書中公開的特征或者在說明書中或者在權(quán)利要求中僅結(jié)合其他特征公開的特征原則上可以是有獨(dú)立的、反映本發(fā)明本質(zhì)的(erfindungswesentlich)意義的。因此,這些特征也可以單個(gè)地為了確定現(xiàn)有技術(shù)的界線而被納入權(quán)利要求書中。