本發(fā)明涉及一種用于校準(zhǔn)測(cè)量電阻的方法、用于執(zhí)行該方法的校準(zhǔn)裝置、電池傳感器以及所屬的存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

測(cè)量電阻例如用于電池傳感器，該電池傳感器用于檢測(cè)去到或者來(lái)自電池或蓄電池的通過(guò)電流。特別是電池傳感器在機(jī)動(dòng)車中用于監(jiān)控車載電池，車載電池典型地是蓄電池。

在此典型地測(cè)量在測(cè)量電阻上下降的電壓。該電壓允許推斷出流過(guò)的電流。為此測(cè)量電阻的電阻值自然必須準(zhǔn)確已知。

一方面為此可以應(yīng)用長(zhǎng)期穩(wěn)定和溫度穩(wěn)定的測(cè)量電阻。這樣的測(cè)量電阻然而昂貴并且難以處理。備選地可以連續(xù)地或以確定時(shí)間間隔借助于串聯(lián)電阻來(lái)校準(zhǔn)測(cè)量電阻。在此特別是可以或者溫度穩(wěn)定和長(zhǎng)期穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電阻，這由于明顯更小的所需的電流承載能力而相比于測(cè)量電阻可成本有利得多地實(shí)現(xiàn)，或者串聯(lián)電阻可以借助于長(zhǎng)期穩(wěn)定和溫度穩(wěn)定的電流源來(lái)校準(zhǔn)。

已經(jīng)證明，這些做法導(dǎo)致非常準(zhǔn)確的結(jié)果。但是已經(jīng)證實(shí)為有問(wèn)題的是提高的自身電流消耗以及由于在高有用電流/有效電流(起動(dòng)拖動(dòng)狀態(tài)(cranking))的情況下糟糕的信噪比而需要的比較長(zhǎng)的積分時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種用于校準(zhǔn)測(cè)量電阻的方法，該方法相比于已知方法是改善的，特別是在自身電流消耗和/或積分時(shí)間方面。此外，本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種所屬的校準(zhǔn)裝置、所屬的電池傳感器以及所屬的存儲(chǔ)介質(zhì)。

這按照本發(fā)明通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的方法、根據(jù)權(quán)利要求13的校準(zhǔn)裝置、根據(jù)權(quán)利要求14的電池傳感器以及根據(jù)權(quán)利要求15的計(jì)算機(jī)可讀的非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)實(shí)現(xiàn)。有利設(shè)計(jì)方案可以例如從相應(yīng)從屬權(quán)利要求獲得。權(quán)利要求的內(nèi)容通過(guò)明確的引用而包括在說(shuō)明書的內(nèi)容中。

本發(fā)明涉及一種用于校準(zhǔn)測(cè)量電阻的方法，該方法具有以下步驟：

-根據(jù)特性曲線引導(dǎo)參考電流通過(guò)測(cè)量電阻，此時(shí)

-測(cè)量在測(cè)量電阻上下降的電壓；以及

-根據(jù)參考電流的電流強(qiáng)度和在測(cè)量電阻上下降的電壓求取測(cè)量電阻的電阻值，

按照本發(fā)明規(guī)定，特性曲線與流經(jīng)測(cè)量電阻的有用電流和/或與流經(jīng)測(cè)量電阻的有用電流的梯度有關(guān)。

借助于考慮特性曲線，該特性曲線又依賴于有用電流或其梯度，可以明顯更好地考慮到當(dāng)前情況。由此能以有利的方式降低電流消耗，例如其方法是：在如下情況——其中無(wú)論如何準(zhǔn)確測(cè)量都是不可能的——下如此調(diào)整/匹配特性曲線，使得少量或沒(méi)有參考電流流過(guò)。也可以例如在小的有用電流或小的梯度的情況下針對(duì)小的電流消耗調(diào)整特性曲線。

有用電流在此特別是理解為這樣的電流，該電流從電池流至接地、特別是車輛底盤或者反之。梯度可以特別是理解為時(shí)間梯度。

按照一個(gè)實(shí)施方案，特性曲線包括參考電流的電流強(qiáng)度。因此可以根據(jù)當(dāng)前情況調(diào)整并且優(yōu)化電流強(qiáng)度。

優(yōu)選地，有用電流越高，那么參考電流的電流強(qiáng)度越高。特別是可以相應(yīng)實(shí)現(xiàn)特性曲線。這允許優(yōu)化信噪比并且在小電流強(qiáng)度的情況下節(jié)省電流。

按照一個(gè)實(shí)施方案，特性曲線包括鍵控頻率/選通頻率(tastfrequenz)，以該鍵控頻率應(yīng)用參考電流。這也已經(jīng)證實(shí)為對(duì)于優(yōu)化有利。

優(yōu)選地，有用電流的梯度越高和/或有用電流的頻率越高，那么鍵控頻率越高。這已經(jīng)證實(shí)為有利于優(yōu)化信號(hào)檢測(cè)和電流消耗。

優(yōu)選地，有用電流越高，鍵控頻率越高。這允許更快地檢測(cè)到電阻值的變化，該電阻值在較高的有用電流的情況下例如通過(guò)溫度效應(yīng)可以快速變化。

按照一個(gè)實(shí)施方案，具有已知電流強(qiáng)度的參考電流通過(guò)精確電流源產(chǎn)生。

按照一個(gè)實(shí)施方案，借助在與測(cè)量電阻串聯(lián)連接的串聯(lián)電阻上測(cè)得的電壓降確定參考電流的電流強(qiáng)度。

這兩種做法已經(jīng)在實(shí)踐中證明是有利的。

如果應(yīng)用長(zhǎng)期穩(wěn)定和/或溫度穩(wěn)定的串聯(lián)電阻、例如由銅-鎳-錳合金如錳鎳銅合金構(gòu)成的串聯(lián)電阻，那么串聯(lián)電阻的電阻值可以例如持久地已知。備選地，連續(xù)地或者按照間隔確定串聯(lián)電阻的電阻值，例如借助于長(zhǎng)期穩(wěn)定和/或溫度穩(wěn)定的精確電流源。

特性曲線可以優(yōu)選連續(xù)或周期地調(diào)整。這允許連續(xù)的優(yōu)化。

為了調(diào)整特性曲線，可以特別是連續(xù)或周期地測(cè)量有用電流。這允許特別有利地與有用電流的實(shí)際值相匹配。

為了求取電阻值，可以有利地在時(shí)間段上求平均。由此可以消除短期波動(dòng)。特別是可以在此對(duì)該時(shí)間段上的電阻值求平均。

有用電流或參考電流的電流強(qiáng)度越小，該時(shí)間段可以特別是越長(zhǎng)。在小的電流強(qiáng)度的情況下，僅可在較長(zhǎng)的時(shí)間段上預(yù)料有電阻值的變化，因?yàn)椴淮嬖跍y(cè)量電阻的如此高的取決于電流的溫度變化。在小的參考電流的情況下，較長(zhǎng)的時(shí)間段可以有利地改善信噪比。

本發(fā)明此外還涉及一種用于測(cè)量電阻的校準(zhǔn)裝置，該校準(zhǔn)裝置被設(shè)置用于，實(shí)施按照本發(fā)明的方法。在此可以使用所有所述實(shí)施方案和變型。所闡明的優(yōu)點(diǎn)相應(yīng)地適用。

校準(zhǔn)裝置可以特別是具有存儲(chǔ)單元和處理器單元，其中在存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)有程序代碼，在執(zhí)行程序代碼時(shí)處理器單元執(zhí)行按照本發(fā)明的方法。

特別是特性曲線可以在具體的方法流程和/或參數(shù)中實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明此外涉及一種電池傳感器，該電池傳感器具有測(cè)量電阻和按照本發(fā)明的校準(zhǔn)裝置，該校準(zhǔn)裝置與測(cè)量電阻的一個(gè)極相連接。在此可以使用所有所述實(shí)施方案和變型。

本發(fā)明此外還涉及一種計(jì)算機(jī)可讀的非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)，該存儲(chǔ)介質(zhì)包含程序代碼，在執(zhí)行程序代碼時(shí)處理器執(zhí)行按照本發(fā)明的方法。在此可以使用所有所述實(shí)施方案和變型。

一般地說(shuō)，可以采取例如兩種措施，以便降低自身電流消耗和顯著改善信噪比。這兩種措施不僅可以單獨(dú)使用而且可以一起應(yīng)用。

一方面，參考電流的大小可以依賴于待測(cè)量的有用電流，即，要測(cè)量的有用電流越高，那么參考電流越高。這導(dǎo)致信噪比的改善和在低有用電流的情況下自身電流消耗的降低。

另一方面，校準(zhǔn)信號(hào)的鍵控頻率或占空比可以依賴于要測(cè)量的有用電流的梯度和/或大小，亦即，

a)有用電流頻率越低，那么參考電流頻率越低；

b)有用電流越小，那么參考電流的鍵控頻率或占空比越小。

附圖說(shuō)明

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從以下參考附圖所述的實(shí)施例得知另外的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。其中：

圖1示出處于典型接線中的、用于執(zhí)行本發(fā)明方法的電池傳感器；

圖2示出在起動(dòng)拖動(dòng)狀態(tài)時(shí)有用電流的典型變化曲線；

圖3示出參考電流與有用電流的關(guān)系；以及

圖4示出鍵控頻率與有用電流的關(guān)系。

具體實(shí)施方式

圖1示出在典型的示例性示出的接線中按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池傳感器10。

電池傳感器10與電池5連接，電池特別是可以是車載電池。負(fù)載1通過(guò)電流路徑開(kāi)關(guān)2連接到電池5，負(fù)載在此僅僅示意地示出。電流路徑開(kāi)關(guān)2可通過(guò)電流路徑控制器3驅(qū)控。此外設(shè)有電池充電單元4，電池充電單元可以連接到電池5上，以便給電池5充電。

電池傳感器10具有測(cè)量電阻15，測(cè)量電阻在此示例性地具有100歐姆的電阻值。該測(cè)量電阻在此不是特別地溫度穩(wěn)定和長(zhǎng)期穩(wěn)定的。此外電池傳感器10具有按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的校準(zhǔn)裝置20。

校準(zhǔn)裝置20具有示意示出的can總線接口22用于與其他構(gòu)件通信。

此外校準(zhǔn)裝置20具有測(cè)量連接端24，在其上連接有測(cè)量電阻15。

校準(zhǔn)裝置20具有串聯(lián)電阻30，串聯(lián)電阻30在此具有1歐姆的電阻值。該串聯(lián)電阻30在此不是由特別溫度穩(wěn)定和長(zhǎng)期穩(wěn)定的材料構(gòu)成的。

校準(zhǔn)裝置20具有精確電流源40，精確電流源經(jīng)由第一開(kāi)關(guān)45與串聯(lián)電阻30的第一極連接。此外，校準(zhǔn)裝置20具有參考連接端52，參考連接端52經(jīng)由第二開(kāi)關(guān)55與串聯(lián)電阻30的第一極連接。

在參考連接端52上連接有參考電流源50，參考電流源在此構(gòu)成為校準(zhǔn)裝置20外部的電流源。

串聯(lián)電阻30的第二極與測(cè)量連接端24連接。

校準(zhǔn)裝置20此外具有模數(shù)轉(zhuǎn)換器60。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器60同樣與串聯(lián)電阻30的第一極連接。此外模數(shù)轉(zhuǎn)換器60與串聯(lián)電阻30的與第一極對(duì)置的第二極連接，其中該連接在此如所示的在校準(zhǔn)裝置20的外部實(shí)現(xiàn)。由此模數(shù)轉(zhuǎn)換器60可以測(cè)量在串聯(lián)電阻30上下降的電壓。此外模數(shù)轉(zhuǎn)換器60也可以測(cè)量在測(cè)量電阻15上下降的電壓，因?yàn)椴粌H測(cè)量電阻15而且模數(shù)轉(zhuǎn)換器60都分別與接地連接。這樣的接地特別是在應(yīng)用于汽車中的情況下典型地是底盤。

在校準(zhǔn)裝置20之上描繪了兩個(gè)小圖，這兩個(gè)小圖示出第一開(kāi)關(guān)45和第二開(kāi)關(guān)55的開(kāi)關(guān)位置的典型的變化，其中，向上的振動(dòng)/脈沖表明：相應(yīng)開(kāi)關(guān)是閉合的。如圖所示，兩個(gè)開(kāi)關(guān)45、55依次交替接通，由此也限定了鍵控頻率。在精確電流源40與串聯(lián)電阻連接期間，亦即在第一開(kāi)關(guān)45閉合期間，校準(zhǔn)電流從精確電流源40被引導(dǎo)通過(guò)串聯(lián)電阻30。該校準(zhǔn)電流是非常準(zhǔn)確已知的，因?yàn)榫_電流源40是特別溫度穩(wěn)定并且長(zhǎng)期穩(wěn)定的。在該校準(zhǔn)電流流經(jīng)串聯(lián)電阻30期間，測(cè)量此時(shí)在串聯(lián)電阻30上下降的電壓。這能實(shí)現(xiàn)：準(zhǔn)確計(jì)算串聯(lián)電阻30的當(dāng)前電阻值。

如果緊接著閉合第二開(kāi)關(guān)55，那么參考電流從參考電流源50被引導(dǎo)經(jīng)過(guò)串聯(lián)電阻并且同樣也測(cè)量在其上下降的電壓。這能實(shí)現(xiàn)：準(zhǔn)確計(jì)算參考電流。相同的參考電流也同時(shí)也流經(jīng)測(cè)量電阻15，測(cè)量電阻的電阻值因此同樣可以通過(guò)下降的電壓準(zhǔn)確計(jì)算出。

應(yīng)理解的是，作為所述實(shí)施方案的替代，也可以應(yīng)用長(zhǎng)期穩(wěn)定和/或溫度穩(wěn)定的串聯(lián)電阻30。那么典型地可以取消精確電流源40。

在圖2中示出在起動(dòng)拖動(dòng)狀態(tài)時(shí)流過(guò)位于電池5與接地之間的測(cè)量電阻15的有用電流(i_bat)的典型變化曲線。根據(jù)該有用電流，調(diào)節(jié)特性曲線，該特性曲線在此包含參考電流的電流強(qiáng)度或幅度以及如在圖1的小圖中示出的鍵控頻率。

圖3在此示出參考電流的幅度(iref)的變化曲線，而圖4示出鍵控頻率(firef)的變化曲線?？梢?jiàn)的是，有用電流越高，不僅幅度而且鍵控頻率也越高。

在小的有用電流的情況下，相比于在大電流的情況下典型地需要電流測(cè)量路徑或測(cè)量電阻15的更緩慢的再校準(zhǔn)，因?yàn)樾〉挠杏秒娏鞑灰鹪陔娏鳒y(cè)量路徑或測(cè)量電阻15中構(gòu)件的大幅溫度變化。

如上所述，因此可以降低參考電流的大小，由此首先，所計(jì)算的校準(zhǔn)值的信噪比變差。這隨后通過(guò)相應(yīng)時(shí)間上較長(zhǎng)的濾波來(lái)補(bǔ)償。

同樣如上所述，同樣好地在小的負(fù)載電流的情況下可以降低參考電流的鍵控頻率或占空比，因?yàn)楹苌傩枰獙?duì)于電流測(cè)量路徑重新計(jì)算校準(zhǔn)值。此外通過(guò)鍵控頻率的變化，排除了所計(jì)算的校準(zhǔn)值持續(xù)地受負(fù)載電流的電流脈沖影響，該電流脈沖可以具有與參考電流同樣的頻率和相位。

按照本發(fā)明的方法的提及的步驟可以以所給出的順序執(zhí)行。然而這些步驟也可以以另外的順序執(zhí)行。按照本發(fā)明的方法可以在其實(shí)施方案之一中例如利用步驟的特定的組合以如下方式執(zhí)行，使得不再執(zhí)行另外的步驟。然而原則上也可以執(zhí)行另外的步驟，包括未提及的步驟。

屬于本申請(qǐng)的權(quán)利要求不表示放棄獲得盡可能廣泛的保護(hù)。

如果在方法的過(guò)程中證明：一個(gè)特征或一組特征不是強(qiáng)制必要的，那么申請(qǐng)者已經(jīng)現(xiàn)在力爭(zhēng)撰寫至少一個(gè)不再具有該一個(gè)特征或一組特征的獨(dú)立權(quán)利要求。在此其例如可以涉及在申請(qǐng)日現(xiàn)有的一個(gè)權(quán)利要求的子組合或者在申請(qǐng)日現(xiàn)有的一個(gè)權(quán)利要求的、增加了另外的特征限制的子組合。這樣的新的要撰寫的權(quán)利要求或特征組合可理解為被本申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容一同覆蓋。

此外應(yīng)指出的是，在不同實(shí)施方案中或?qū)嵤├兴枋龅暮?或在附圖中示出的本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案、特征和變型可以任意相互組合。單個(gè)或多個(gè)特征可以任意相互交換。由此產(chǎn)生的特征組合可理解為被本申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容一同覆蓋。

從屬權(quán)利要求中的引用(關(guān)系)不應(yīng)理解為放棄獲得對(duì)于所引用的從屬權(quán)利要求的特征的獨(dú)立的具體的保護(hù)。這些特征也可以與其他特征任意組合。

僅僅在說(shuō)明書中公開(kāi)的特征或者在說(shuō)明書中或者在一個(gè)權(quán)利要求中僅僅結(jié)合其他特征公開(kāi)的特征可以原則上具有獨(dú)立的發(fā)明本質(zhì)的意義。這些特征因此也可以單個(gè)地為了與現(xiàn)有技術(shù)劃界而接受在權(quán)利要求中。