用于测量温度的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于测量电流传感器（24）中的温度（26）的方法，所述电流传感器（24）包括第一导电材料（32）和与第一导电材料（32）串联接通的第二导电材料（34），所述两个导电材料均有电流（20）流过，所述方法包括：以在第一或者第二导电材料（32、34）上的参考电势（40）为出发点来检测在第一导电材料（32）上的第一电压降（28），优选地以所述参考电势（40）为出发点来检测在第二导电材料（34）上的第二电压降（30），并且基于第一电压降（28）与第二电压降（30）的对比（58）来确定温度（26）。
【专利说明】
用于测量温度的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于测量电流传感器中的温度的方法。
【背景技术】
[0002] 例如，在DE 10 2005 039 587 A1中用电流传感器测量到车辆电池中的和从车辆 电池里出来的电流，其中由锰镍铜合金构成的测量元件被焊在两个起端子作用的由铜构成 的接触电阻之间。
【发明内容】
[0003] 本发明的任务是改善用于进行电流测量的公知的方法。
[0004] 该任务由独立权利要求的特征解决。优选的扩展方案是从属权利要求的主题。
[0005] 按照本发明的一个方面，一种用于测量电流传感器中的温度的方法包括： 一以在第一或者第二导电材料上的参考电势为出发点来检测在第一导电材料上的第 一电压降， 一优选地以所述参考电势为出发点来检测在第二导电材料上的第二电压降，并且 一基于第一电压降与第二电压降的对比来确定温度， 其中所述电流传感器包括第一导电材料和与第一导电材料串联接通的第二导电材料， 所述两个导电材料均有电流流过。
[0006] 被说明的方法所基于的考虑是：电流传感器，尤其是在所述电流传感器如在开头 所提及的那样被用于测量到车辆电池中的或者从车辆电池里出来的电流时被接线在电池 的电功率通路中。尤其是，如果电流传感器用所谓的欧姆分流器或者测量分流器(在下文被 称作测量元件)来构造，在其范围内要测量的电流依据在测量分流器上由所述要测量的电 流造成的电压降被确定，那么围绕所述功率通路的接线由于出现的高电流和与之相关的损 耗功率可导致明显可觉察到的不良的副作用。主要原因在于：测量元件可以通过出现的高 电流并且由此通过形成的损耗功率而强烈地被加热。
[0007] 定期地可出现远超过125°C的温度。在这种情况下，因为到外部接触部位、诸如到 汇流排(Stromschiene)或者电缆的接触电阻由于例如在螺旋连接或者腐蚀的端子部位的 范围内的不良电接触而可具有高得多的电阻，使得在所述接触部位上降落高得多的电损耗 功率，所以该问题根据所述接触电阻可进一步被恶化。这导致:测量元件可以进一步发热， 这一方面对于位于电流传感器附近的电子装置来说是危险。但是，另一方面对于整个系统 来说也是明显的火灾危险。
[0008] 此外，由损耗功率所产生的热量还影响整个测量链的测量精确度，所述测量链一 般包括测量元件、放大器和模拟/数字转换器。虽然为了避免该问题可能会尝试将用于检测 在测量元件上的电压降的测量端子尽可能近地在测量元件上接线，但是该措施的成功十分 有限。
[0009] 可替换地，可能会测量电流传感器中的温度。通过适当的补偿方法、诸如电路的冷 却、应急切断、功率调节，或者通过测量结果的计算上的补偿，可能会补偿出现的偏差。虽然 可能会通过所放置的温度传感器直接(在电流传感器上）或者间接(在电流传感器的附近） 地进行温度检测，但是尤其是在大规模生产中，所放置的温度传感器会可觉察到地提高所 必需的单件花费。此外，即使直接的温度测量相对地说会比间接的温度测量更可靠，也只会 用很高的成本花费来实现直接的温度测量。可替换地，损耗功率可能会被检测并且作为用 于之前所提到的补偿的基础而被考虑。然而，在这种情况下，补偿的精确度是很低的。
[0010] 这里开始所说明的方法，所述方法所基于的考虑是:在测量元件中，它的电阻根据 温度而改变。换句话说，可能会通过检测测量元件和由此检测第一导电材料的电阻而直接 确定温度。然而，在测量元件上不是检测电阻而是检测电压降，其中除了与温度有关地变化 的电阻之外也包含要检测的电流。
[0011] 为了除去该电流，利用所说明的方法建议也检测电压降，其中包含至少一个接触 电阻和由此包含第二导电材料。接触电阻和测量元件具有彼此有偏差的温度历程、即不同 的电压温度特性曲线。这就是说，在接触电阻上和在测量元件上的电阻根据温度而不同地 发展。因而，如果所述两个被检测的电压降彼此例如通过商构成(Quotientenbildung)来对 比，那么从测量中除去电流并且直接获得针对围绕电流传感器的温度的可靠的测量值，而 附加的温度传感器不会是必需的。由此，围绕电流传感器的温度可以可靠地并且成本有利 地被检测。
[0012] 原则上，为了检测围绕电流传感器的温度，可使用每个任意的、也就是说也是另外 用于温度检测的电流。然而，以特别适宜的方式把要由电流传感器测量的电流用作电流(并 且紧接着通过对比来除去），因为以这种方式不必使用其它的电附加元件、诸如自己的电流 源。
[0013]为了温度测量，可以将第一导电材料和第二导电材料集成到任意的电元件中，在 所述第一导电材料和所述第二导电材料上测量电压降。然而，测量元件、例如测量分流器的 材料特别适宜地被选作第一导电材料，在所述测量元件上降落与电流传感器的要测量的电 流有关的测量电压。以这种方式，可以将本来在电流传感器中为了电流测量而存在的结构 完全地一起用于测量温度。
[0014] 众所周知，为了测量电压降，在特别有利的扩展方案中在测量分流器上施加的参 考电势是必需的，因为以这种方式，仅仅在具有第二导电材料的部位上的另一测量点是必 需的。
[0015] 第一和第二导电材料在下文要进一步被涉及。仅仅重要的是在所述两种材料之间 存在区别。因而，原则上可以涉及同样的材料类型，其中所述区别例如可以在于材料的长度 或者在于所述两种材料的体积。
[0016] 在所说明的方法的附加的扩展方案中，电流传感器具有至少一个与测量分流器相 连的用于输送或者引开要测量的电流的具有第二导电材料的电路端子。为了实现所说明的 方法，在所述本来就存在的具有不同于第一导电材料的第二导电材料的电路端子上，仅仅 需要例如通过接合(Bonden)、焊接(Loeten)或者导电胶粘(Leitkleben)将一根附加的电线 电接触。接着，根据所有这样获得的信息可以利用适当的信号处理装置来分析温度。
[0017] 为了对比所述两个电压降，可以使用如减法、相关或者卷积那样的任意的数学运 算。特别优选地，在所说明的方法的另一扩展方案的范围内，为了对比第一电压降与第二电 压降而形成所述两个电压降的商。该扩展方案所基于的考虑是:在欧姆定律的范围内，所检 测的电压降由要检测的电流系数与进入到相应的被检测的电压降中的电阻组成。然而，所 述电流依原则对于两个电压降来说是相同的，使得该电流在之前所提到的商构成的范围内 能够被约去（herauskuerzen) 〇
[0018] 在所说明的方法的另一实施方案的范围内，在特性曲线中可以将明确的温度作为 要测量的温度而与这样形成的商相关联。这样的特性曲线可以以简单的方式以程序技术方 式被寄存在存储器中并且在需要时在没有大的计算花费的情况下被调用。
[0019] 在一个特别的扩展方案中，例如通过系列测试可以事先根据实验确定明确的温 度。
[0020] 按照本发明的另一方面，控制设备被设立为执行根据上述权利要求之一所述的方 法。
[0021] 在所说明的控制设备的一个扩展方案中，所说明的设备具有存储器和处理器。在 此，所说明的方法以计算机程序的形式被寄存在存储器中，并且如果所述计算机程序从存 储器被载入到处理器中，那么所述处理器被设置用于实施本方法。
[0022] 按照本发明的另一方面，计算机程序包括程序代码装置，以便如果所述计算机程 序在计算机或者所说明的设备中的一个上被实施，则执行所说明的方法的所有步骤。
[0023] 按照本发明的另一方面，计算机程序产品包含程序代码，所述程序代码被存储在 计算机可读的数据载体上，并且如果所述程序代码在数据处理装置上被实施，则所述程序 代码执行所说明的方法中的一个。
[0024] 按照本发明的另一方面，电流传感器包括所说明的控制设备。
[0025] 按照本发明的另一方面，车辆包括所说明的控制设备。
【附图说明】
[0026] 本发明的上面所描述的特性、特征和优点以及如何实现这些特性、特征和优点的 方式和方法关于下文的对实施例的描述变得更清楚并且更明显地是可理解的，所述实施例 关于附图进一步被解释，其中： 图1示出了具有电驱动装置的车辆的原理图； 图2示出了来自图1的车辆的电流传感器的原理图； 图3示出了图2的电流传感器的电路图； 图4示出了图3的电流传感器的电流测量结果关于温度的变化;并且 图5示出了图3的电流传感器的温度测量结果。
[0027] 在这些附图中，相同的技术要素被配备有相同的参考符号并且只被描述一次。
【具体实施方式】
[0028] 参考了示出具有电驱动装置4的车辆2的原理图的图1。
[0029] 在该实施例的范围内，车辆2应示例性地具有前轮驱动装置，在所述前轮驱动装置 中，电驱动装置4包括通过驱动轴8来驱动车辆2的前轮10的电动机6。车辆2的后轮12因而是 空转轮。
[0030] 在本实施方案中，电驱动装置4的电动机6通过电转换器14以一种本身所公知的方 式由车辆电池16来供给电能18。为此，车辆电池16给出电流20，接着所述电流20通过转换器 14由被构造为发动机控制装置22的控制设备转换为适于驱动电动机6的电能18。为此，发动 机控制装置22利用本身所公知的控制信号来操控转换器14。
[0031]为了满足各式各样的任务(诸如车辆电池16的充电状态管理），发动机控制装置22 必须通过电流传感器24检测由车辆电池16给出的电流20。
[0032]在此，在本实施方案的范围内，除了电流20之外也检测在电流传感器24周围的环 境温度26。为了实现所述两个测量，电流传感器24输出第一电压值28和第二电压值30,所述 第一电压值28和第二电压值30应该在下文依据图2和3进一步被解释，在所述图2和3中相对 应地以原理图并且作为电路图示出电流传感器24。
[0033]在本实施方案中，电流传感器24作为测量元件具有由第一导电材料构成的测量分 流器32,所述测量分流器32可以通过两个由第二导电材料构成的端子元件34电集成到图1 的电驱动装置4中。所述测量分流器32的第一导电材料例如可以包括锰镍铜合金并且与所 述两个端子元件34例如焊接在一起。所述两个端子元件34的第二导电材料例如可以包括 铜。这样，所述两个端子元件34形成在电驱动装置4的剩余的电路元件与测量分流器32之间 的接触电阻。
[0034] 为了测量电流20,电流传感器24具有第一电端子36和第二电端子38,通过所述第 一电端子36和所述第二电端子38,沿着电流20的方向来看相对应地可以检测在测量分流器 32之前的第一电势40和在测量分流器32之后的第二电势42。在本实施方案中，所述两个被 检测的电势40、42被输送给第一差分放大器44。第一差分放大器44将所述两个电势40、42彼 此相减并且这样算出第一电压降28,由此所述第一电压降28在测量分流器32上降落。由此， 基于第一电压降28可以确定电流20。
[0035]如已经被提及的那样，除了电流20之外也应该确定在电流传感器24周围的温度 26 〇
[0036] 为此，电流传感器24具有第三电端子46,所述第三电端子46在本实施方案中沿着 电流20的方向来看被配置在测量分流器32之后的端子元件34上。通过第三电端子46检测与 第一电势40共同地被输送给第二差分放大器50的第三电势48,所述第二差分放大器50通过 所述两个电势40、48相减来测量第二电压降30。由此，第二电压降30包括在测量分流器32和 端子元件34的部分上降落的电压，所述端子元件34沿着电流20的方向来看被布置在测量分 流器32之后。
[0037]根据第一电压降28和第二电压降30可以以在下文的方式来确定围绕电流传感器 24的温度26。为此，在下文为了简洁起见应该观察下面的测量值表格：
[0038]在列方向上来观察，该表格由三个子表格构成。在此，在前三列中，针对要测量的 电流20的不同的值绘制出第一电压降28关于温度26的发展。在第二个三列中，针对要测量 的电流20的不同的值绘制出第二电压降30关于温度26的发展。在最后三列中，针对要测量 的电流20的不同的值绘制出在第一电压降28与第二电压降30之间的比例关于温度26的发 展。
[0039]为了更好地理解前两个子表格，在图4中关于温度26绘制出第一电压降28和第二 电压降30与固定的参考点54的偏差52。在图4中，该参考点54已经在温度26为25°C时被选 择。
[0040]如根据图4清楚的那样，电压降28、30的偏差52与流经电流传感器24的电流20无 关，使得单独地出于偏差可能会确定温度26。然而，对于真实的使用来说会必须随时首先测 量预先确定的参考点54,从所述参考点54开始可确定偏差52。然而，这与应用有关地可以是 不可能的或者至少是非常花费时间的。在车辆技术中，例如可出现极端的温度波动。这样， 在车辆中要预期相对于在冬季为一 20 °C至一 10 °C而在夏季为40 °C至50 °C的温度。这里，可 能会提出重大的问题:为了进行温度测量首先必须会穿过为25°C的参考点。此外，其它的问 题还会在于检测何时达到25°C，因为温度传感器的使用应该是过时的。
[0041] 然而，在更精确地观察图4的情况下明显可识别出的是:通过温度26来观察地，在 第一电压降28的偏差52与第二电压降30的偏差52之间的间距56具有与温度有关的变化过 程。因而，如果在第一电压降28与第二电压降30的偏差52之间的间距56是已知的，那么可以 明确地确定要测量的温度26。此外，与电压降28、30相反，该间距56与要测量的电流20无关。 [0042]可以通过第一电压降28与第二电压降30的每个任意的对比来确定间距56的量度。 在上面的表格中，依据在第一电压降28与第二电压降30之间的商58作为示例性的量度已经 示例性地被示出。明显能看到的是:各个商58是独立于要测量的电流20的，各个商58不是与 要测量的温度26无关。因而，通过在第一电压降28与第二电压降30之间的商构成可以明确 地确定要测量的温度26。
[0043]商58关于温度26的变化过程针对上面表格的值在图5中示例性地被示出。
[0044]这样的、在图5中所示出的特性曲线60例如可能会通过检测如上面所示出的表格 那样的测量值表格在准备阶段(im Vorfeld)被记录并且接着被寄存在来自图1的发动机控 制装置22的没有进一步被示出的存储器中。接着，如果发动机控制装置22以在图1中所示出 的方式获得所述两个电压降28、30,那么可以通过所述两个电压降28、30的商构成并且依据 特性曲线60来确定温度26。
【主权项】
1. 用于测量电流传感器(24)中的温度(26)的方法，所述电流传感器(24)包括第一导电 材料(32)和与第一导电材料(32)串联接通的第二导电材料(34)，所述两个导电材料均有电 流(20 )流过，所述方法包括： 一以在第一或者第二导电材料(32、34)上的参考电势(40)为出发点来检测在第一导 电材料(32)上的第一电压降（28)， 一以所述参考电势(40)为出发点来检测在第二导电材料(34)上的第二电压降（30)， 并且 一基于第一电压降（28)与第二电压降（30)的对比（58)来确定温度(26)。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述电流(20)是要由电流传感器(24)测量的电流 (20)〇3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述电流传感器(20)包括具有第一导电材料 (32)的测量分流器，在所述测量分流器上降落与电流传感器(24)的要测量的电流(20)有关 的测量电压(28)。4. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述参考电势(40)在测量分流器上。5. 根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述电流传感器(24)具有至少一个与所述测 量分流器相连的用于输送或者引开要测量的电流(20)的具有第二导电材料(34)的电路端 子。6. 根据上述权利要求之一所述的方法，其中，为了对比第一电压降（28)与第二电压降 (30)而形成所述两个电压降（28、30)的商(58)。7. 根据权利要求6所述的方法，其中，在特性曲线(60)中，明确的温度作为要测量的温 度(26)与所述商(58)相关联。8. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述明确的温度事先根据实验被确定。9. 控制设备(22)，其被设立为:实施根据上述权利要求之一所述的方法。10. 电流传感器(24)，其包括根据权利要求9所述的控制设备(22)。
【文档编号】G01K7/16GK105899956SQ201480057312
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年10月8日
【发明人】W.约克尔, J.赫兴勒德尔
【申请人】大陆-特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司