电池传感器的制作方法

1.本发明涉及一种用于感测至少一个电池参数的电池传感器。


背景技术：

2.在车辆中使用电池传感器来感测电池参数，例如车辆电池的电池电流或电池电压。这种电池传感器包括例如布置在电流路径中且沿其对测量值进行感测的测量区段，根据这些测量值可以确定电池参数。
3.电池传感器在整个使用寿命中必须具有高准确度，以便能够尽可能准确地确认电池状况。还必须确保以高度的可靠性检测和/或防止在确认电池参数(特别是在确认电池电压或电池电流)中出现的误差。
4.从现有技术中已知例如提供对电池参数的完全冗余测量。然而，这涉及极其昂贵的设计，因为必须构造两个完全分离的测量路径，例如包含两个完全分离的电池传感器。这种构造还需要非常大量的空间。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种电池传感器，该电池传感器可以以非常高度的可靠性检测和/或防止在对电池参数的测量中出现的误差，并且该电池传感器具有非常紧凑的构造。
6.为实现该目的，提供一种用于感测至少一个电池参数的电池传感器，该电池传感器具有至少两个测量单元，其中，这些测量单元分别包括用于感测至少一个测量值的至少一个感测装置。这些测量单元分别包括至少一个评估电路，以用于根据分别感测到的至少一个测量值来确定至少一个电池参数。设置至少一个评估单元，该至少一个评估单元将由这些评估电路确定的电池参数进行比较，并且在超过了这些电池参数之间的限定差的情况下输出误差信号。
7.因此，电池传感器具有两个测量单元，这两个测量单元独立于彼此工作、各自确定相同的(一个或多个)电池参数。对由两个测量单元确定的电池参数彼此进行比较、优选地在电池传感器内部进行比较。由于两个测量单元感测到相同的测量值，因此所确定的电池参数必定彼此匹配，或者可能彼此仅相差一个限定值。如果超过这个差，则输出误差信号。因此，在电池传感器内部针对一个电池参数设置了至少两个测量区段，这两个测量区段可以彼此进行比较。这些测量区段涉及相同测量值的事实确保了(鉴于正确操作)这些测量区段确定相同的电池参数或彼此仅略微不同的电池参数。例如，测量单元也可以具有用于对测量值进行感测的共享触点。这可以使触点数量减少并且还确保了测量单元感测相同的测量值。因此，所确定的电池参数的差必定是由测量单元内的误差引起的，并且因此可以对误差源进行定位。
8.为了使电池传感器尽可能紧凑，评估单元可以集成在至少一个评估电路中，其中，这些评估电路通过信号线彼此连接，这些电池参数通过该信号线被传送到该评估单元。这意味着不需要另外的电路即可将电池参数彼此进行比较。这在这些测量单元之一中完成。
为了进一步提高准确度，评估单元也可以存在于多个测量单元中，在这种情况下，多个测量单元的值同样可以彼此进行比较。
9.评估单元也可以设置在较高级别控制器(例如，车辆控制器)中，从而允许电池传感器的较小设计。
10.另外，可以在至少一个测量单元中设置诊断单元，该诊断单元用于对测量单元和/或至少一个感测装置进行自测试。因此，特定的测量单元可以进行自诊断或校准。这可以进一步提高电池传感器的可靠性和/或准确性。此外，自诊断可以检测特定的测量单元内部的误差，由此，甚至在两个测量单元具有可能导致相同或相似的电池参数输出的误差时可以进行误差检测。另外，藉由校准，还可以提高特定的测量单元的准确度，使得另外可以提高整个电池传感器的测量准确度。
11.测量单元可能在构造方面和/或在确定电池参数的方式上不同。由此，可能适用于两个测量单元的系统误差可以在例如具有相同的根本原因的两个测量单元中检测出相同的误差。例如，测量单元中的每个测量单元可以包括用于提高准确度或用于校准测量单元的另外的元件。
12.例如，用于测量值的滤波器可以连接在测量单元的至少一个感测装置的前面。具体地，还可以为多个测量单元的对应的感测装置提供共享滤波器。
13.测量值也可能例如取决于温度。为了提高测量准确度，测量单元可以分别包括温度感测电路、尤其是具有布置在测量单元内部的温度传感器，其中，所确定的温度被输出到评估电路。电池参数是根据分别感测到的第一测量值、根据分别感测到的第二测量值和根据所确定的温度确定的。例如，测量区段可以包括电阻元件，测量单元沿该测量区段或沿该电阻元件感测电压降。例如，可以根据感测到的电压降和根据电阻元件的已知电阻确定电池电流。由于电阻元件的电阻可以根据温度而变化，因此必须对温度进行感测，以便确定电阻元件的确切电阻。
14.至少一个温度感测电路可以连接到布置在测量单元外部的温度传感器。这个温度感测电路可以使用外部温度传感器来检查由内部温度传感器进行的温度感测，使得可以对内部温度传感器进行校准或对该内部温度传感器发生故障进行检测。例如，外部温度传感器可以布置在电池传感器的共享电路板上、或完全布置在电池传感器的外部。
15.另外，至少一个测量单元可以包括用于提供参考信号的参考电路。参考信号具有已知幅值。还已知由参考信号产生哪个电池参数或由该参考信号该电池参数产生何种变化。相关联的测量单元可以通过参考信号进行校准。替代性地，相关测量单元的电池参数可以另外包含参考信号。在评估单元中，可以例如将参考信号滤出或者对参考信号引起的电池参数的变化进行检查，由此同样可以将电池参数彼此进行比较。
16.优选地，测量单元布置在共享电路板上，以便使电池传感器尽可能紧凑。具体地，测量单元可以布置在电路板的相对面上，以便减小电路板的尺寸。
17.测量单元还可以包括多个感测装置，其中，分别感测相同的电池参数。
18.第一感测装置可以是例如用于感测电池电压的电压感测装置，其中，该第一感测装置尤其包括用于与车辆电池的电池极接触的第一触点。
19.第二感测装置可以是用于感测电池电流的电流感测装置。
20.电流感测装置可以包括测量区段，其中，第一测量值是在该测量区段的第一端部
处的第一触点处感测到的，第二测量值是在该测量区段的第二端部处的第二触点处感测到的。
21.该测量区段包括例如具有限定电阻的至少一个测量电阻器，这些测量值是各个电压。因此，测量单元中的每个测量单元沿该测量区段感测电压降。使用该测量电阻器的已知电阻，可以根据分别确定的电压降确定流经电池传感器可以得到改进该测量区段的电池电流。
附图说明
22.从以下示出了根据本发明的电池传感器的示意性设计的附图得出进一步的优点和特征。
23.图1示出了用于感测车辆电池12的电池参数的电池传感器10，该电池传感器布置在机动车辆中的电路14中。
具体实施方式
24.电池传感器10包括两个测量单元16、18，这两个测量单元分别包括用于感测至少一个电池参数的多个感测装置，其中，两个测量单元16、18感测相同的电池参数。这些测量单元的第一感测装置是分别用于感测电池电压的电压感测装置20、22；第二感测装置是分别用于感测电池电流的电流感测装置24、26。另外，每个测量单元16、18都包括温度感测装置28、30。
25.电压感测装置20、22通过共享滤波器32连接到电池传感器10的输入端34。输入端34电连接到电池极36，使得电压感测装置20、22接收相同的测量值并将该相同的测量值输出到根据这个测量值确定车辆电池12的电池电压的评估电路38、40。
26.电流感测装置24、26包括共享的测量区段42，该共享的测量区段布置在负载电流路径中并且由具有限定电阻的测量电阻器形成。测量电阻器可以是由串联和/或并联布置的多个电阻元件形成的。第一测量值是在测量区段的第一端部处感测到的电压；第二测量值是在测量区段的第二端部处感测到的电压。在每个评估电路38、40中，可以根据这些电压计算出测量区段42两端(即，测量电阻器两端)的电压降，并且该电压降可以与测量电阻器的已知电阻一起用于确定流经测量区段的电流(即，电池电流)。两个测量单元16、18使用共享的测量区段的事实确保了这两个测量单元接收相同的测量值42并且因此(在测量单元16、18的正确操作的情况下)必定输出相同的电池参数。还在电流感测装置24、26的前面设置了共享滤波器48。
27.第一测量单元16的温度感测电路28包括内部温度传感器50，来自该内部温度传感器的信号同样输出到评估电路38。温度信号可以用于例如校正或改进来自电流感测装置20或电压感测装置24的测量值。类似地，第二测量单元18的温度感测电路30包括内部温度传感器52。另外，温度感测电路30包括第二外部温度传感器54。这使得例如为了改进由电池传感器10进行的测量而例如检查内部温度传感器52或感测另外的温度数据成为可能。
28.在评估电路38与评估电路40之间设置信号线56，所确定的电池参数可以通过该信号线分别输出到另一评估电路38、40。在第一测量单元16的评估电路38中另外设置了将来自评估电路38的电池参数与来自评估电路40的电池参数进行比较的评估单元58。由于这些
电池参数各自基于相同的测量值产生，因此这些电池参数必定相同，或者可能仅表现出细微的差别。如果超出了评估电路38、40的对应的电池参数之间的差，则向较高级别控制器62(尤其是通过输出60)输出误差信号，以指示电池传感器10发生故障。
29.因此，在电池传感器10内部对由两个测量单元16、18确定的电池参数进行检查，其中，电池参数分别与相同的测量值有关。因此，误差源可以被缩减至感测装置20、22、24、26、28、30和/或评估电路38、40。由于感测装置20、22、24、26、28、30各自使用相同的测量值，因此可以减少与电路14或与车辆电池12的触点数量。因此，对电池参数进行冗余测量，并且在电池传感器内部执行误差检查。因此，电池传感器非常可靠，并且因为两个测量路径不需要单独的触点和/或测量区段，所以仅具有小的整体尺寸。
30.另外，测量单元16、18中的每个测量单元包括诊断单元64、66，以便进行自诊断。诊断单元64、66可以用于例如在例行操作期间(特别是以规则的间隔)对感测装置20、22、24、26、28、30进行测试或校准、和/或在输出误差信号之后对感测装置20、22、24、26、28、30或测量单元16、18进行测试。
31.在此所示出的实施例中，测量单元16、18具有基本上相同的构造，即对应的感测装置20、22、24、26、28、30具有相同的构造或基于相同的测量技术。然而，可能的是这些测量单元使用相同的测量值、但使用不同的评估方法以便避免系统误差源。具体地，另外的元件(例如，滤波器、温度传感器或校准装置)可以设置在单独的测量单元16、18中，以便能够检测到例如由共享的根本原因而引起的测量单元14、18中的共享的测量误差。
32.在所示出的电池传感器10的实施例中，提供了用于电压感测装置22的参考电压源68，例如，该参考电压源可以向电压感测装置22施加已知幅值的限定电压，例如以对所述装置进行测试或校准。另外，在温度感测电路30处设置了外部温度传感器54，以便用另外的温度值对这个电路进行校准或能够向评估电路40提供另外的温度值。进一步的元件可以是例如仅对两个测量单元16、18之一的测量值进行滤波的滤波器32、48。
33.在此所示出的实施例中，测量单元16、18被布置(特别是邻近地布置)在共享电路板70上。优选地，测量单元16、18布置在电路板70的相对侧上，以便能够使得电路板更小。
34.可选地，评估单元48也可以布置在测量单元16、18的外部，具体地也在电池传感器10的外部。