Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Stromsensors, ein Verfahren zum Messen eines Stromes und eine Steuervorrichtung zur Durchführung der Verfahren.

Zur Durchführung von Messungen eines von einer elektrischen Energiequelle an einen elektrischen Verbraucher abgegebenen elektrischen Stromes in einem Kraftfahrzeug können in Reihe zwischen die elektrische Energiequelle und den elektrischen Verbraucher ein Stromsensor geschaltet werden. Ein derartiger Stromsensor ist beispielsweise aus der DE 10 2011 078 548 AI bekannt .

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung diese Schaltung der Stromsensoren in Reihe zwischen Energiequelle und Verbraucher zu verbessern .

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der ab ^¬ hängigen Ansprüche.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Kalibrieren eines Stromsensors, der eingerichtet ist, einen Strom zu messen, die Schritte:

Anlegen eines Heizstromes an den Stromsensor,

Messen einer Temperatur, die sich aufgrund einer durch den Heizstrom verursachten Verlustleistung am Stromsensor einstellt, und

Kalibrieren des Stromsensors bei der gemessenen Temperatur.

Dem angegebenen Stromsensor liegt die Überlegung zugrunde, dass die Messung des Stromes temperaturabhängig ist, was gerade in Anwendungsbereichen mit stark schwankenden Umgebungstemperaturen, wie beispielsweise im Automobilbereich, einen nicht zu unterschätzenden, das Messergebnis verfälschenden Einfluss auf den Stromsensor hat. Dem angegebenen Stromsensor liegt weiter die Überlegung zugrunde, dass dieser Einfluss gerade bei besonders kostengünstigen Stromsensoren, bei denen das Messergebnis in Abhängigkeit der Temperatur sehr stark schwankt, durch eine Kennlinie ausgeglichen werden könnte, in der ein von Temperaturfehlern befreiter Strom dem mit dem kostengünstigen Stromsensor erfassten Strom gegenübergestellt ist. Auf diese Weise könnte ein mit dem kostengünstigen Stromsensor erfasster Stromwert immer einem präzisen Stromwert zugeordnet werden.

Dazu müsste jedoch im Vorfeld der Messung diese temperatur- abhängige Kennlinie bestimmt werden. Im Rahmen des angegebenen Stromsensors wird dabei erkannt, dass dazu die zuvor genannte Kennlinie bei verschiedenen Umgebungstemperaturen des Stromsensors aufgezeichnet werden müsste. Der dazu notwendige Aufwand zur Erzeugung der Umgebungstemperatur des Stromsensors ist jedoch nicht unerheblich.

Um diesen Aufwand zu reduzieren, wird um Rahmen des angegebenen Stromsensors vorgeschlagen, die Verlustleistung, die der Stromsensor bei der Stromaufnahme des zu messenden Stromes ohnehin erzeugt, zur Erzeugung der Umgebungstemperatur zu verwenden. Dieser Ausführung liegt die Überlegung zugrunde, dass sich die Umgebungstemperatur um den Stromsensor nicht

schlagartig ändern kann. Demgebenüber kann die Aufzeichnung der oben genannten Kennlinie vergleichsweise schnell erfolgen, so dass sich der Stromsensor bei einer einmal über die Verlustleistung eingestellten Umgebungstemperatur zuverlässig in diesem Temperaturbereich kalibrieren lässt, ohne dass eine externe Wärmequelle zur Simulation des für die Kalibrierung notwendigen Temperaturbereichs benötigt wird.

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird der Stromsensor kalibriert, wenn eine Schwankung der gemessenen Temperatur einen vorbestimmten Wert unterschreitet, so dass die Kalibrierung des Stromsensors zumindest im Rahmen eines quasistationären, wenn nicht sogar im Rahmen eines stationären Temperaturzustandes des Stromsensors erfolgt.

In einer anderen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren die Schritte

Anlegen eines weiteren Heizstromes an den Stromsensor nach der Kalibrierung des Stromsensors, der größer ist als der erste Heizstrom,

- Messen einer Temperatur, die sich aufgrund einer durch den weiteren Heizstrom verursachten Verlustleistung am Stromsensor einstellt, und

Kalibrieren des Stromsensors bei der gemessenen Temperatur. Der Weiterbildung liegt die Überlegung zugrunde, dass es vergleichsweise einfach ist, den Stromsensor basierend auf der Verlustleistung des an den Stromsensor angelegten Heizstromes zu erwärmen. Das Abkühlen des Stromsensors ist jedoch nicht ohne weiteres oder nur unter erhöhtem Zeitaufwand möglich. Daher sollte die Kalibrierung des Stromsensors bei der geringsten für die Kalibrierung zu berücksichtigenden Temperatur gestartet und dann sukzessive erhöht werden, da sich der Stromsensor durch die Verlustleistung rasch erwärmen lässt. In einer noch anderen Weiterbildung des angegeben Verfahrens wird für den Heizstrom ein Wert gewählt, bei dem sich am Stromsensor eine vorbestimmte Temperatur einstellt. Der Heizstrom kann dabei basierend auf der vorbestimmten Temperatur über eine Steuerung oder über eine Regelung eingestellt werden, bei der der Heizstrom basierend auf einem Soll-/Istwertvergleich der am Stromsensor messbaren Temperatur eingestellt wird.

In einer besonderen Weiterbildung weist der Stromsensor einen basierend auf einem Steuersignal einstellbaren Innenwiderstand auf, der basierend auf dem Steuersignal derart eingestellt wird, dass ein durch den zu messenden Strom hervorgerufener Spannungsabfall konstant bleibt, so dass das Steuersignal vom zu messenden Strom abhängig ist. Ein derartiger Stromsensor ist besonders günstig bei der Kalibrierung, weil die einzelnen Strom-Steuersignal-Kennlinien (nicht die oben genannten

Kalbibrierungskennlinien) , linear vom Innenwiderstand abhängig sind. Der eingestellte Innenwiderstand bestimmt lediglich den maximal messbaren Strom, der mit einem steigenden Innenwi- derstand immer kleiner wird. Dies kann zur Kalibrierung des Stromsensors im Rahmen des angegebenen Verfahrens genutzt werden, um eine gleiche Verlustleistungsaufnahme bei einem hohen Innenwiderstand des zuvor genannten Stromsensors schon mit niedrigen Heizströmen zu realisieren. Der variable und über das Steuersignal einstellbare Innenwiderstand kann beispielsweise ein Feldeffekttransistor sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Messen eines Stromes basierend auf einem Stromsensor die Schritte :

Kalibrieren des Stromsensors mit einem angegebenen Verfahren, und

Messen des Stromes mit dem kalibrierten Stromsensor.

In einer Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren die Schritte :

Bestimmen eines Drifts des Stromsensors basierend auf einer Referenzstromquelle und

- Korrigieren des gemessenen Stroms basierend auf dem be ^¬ stimmten Drift.

Dieser Weitebildung liegt die Überlegung zugrunde, dass sich ein Messwertwert für den gemessenen Strom im Falle eines lebens- dauerbedingten Drifts des Stromsensors immer weiter von einem an sich wertgleichen Referenzwert wegbewegen würde. Ist dem Stromsensor dieser Referenzwert jedoch bekannt, so könnte er basierend auf diesem Referenzwert die lebensdauerbedingte Drift korrigieren. Dies wird im Rahmen des angegebenen Verfahrens durch das Einführen der Referenzstromquelle in den Stromsensor erreicht, die damit den Referenzwert für den Stromsensor be ^¬ reitstellt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Steuer- Vorrichtung eingerichtet, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.

In einer Weiterbildung der angegebenen Steuervorrichtung weist die angegebene Vorrichtung einen Speicher und einen Prozessor auf. Dabei ist das angegebene Verfahren in Form eines Compu ^¬ terprogramms in dem Speicher hinterlegt und der Prozessor zur Ausführung des Verfahrens vorgesehen, wenn das Computerprogramm aus dem Speicher in den Prozessor geladen ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm Programmcodemittel, um alle Schritte eines der angegebenen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer der angegebenen Vorrichtungen ausgeführt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogrammprodukt einen Programmcode, der auf einem compu ^¬ terlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, eines der angegebenen Verfahren durchführt.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Stromsensor eine angegebene Steuervorrichtung.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug eine angegebene Steuervorrichtung.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei :

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Schaltung zur Kalibrierung eines Stromsensors; und

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer Schaltung zur Durchführung einer Messung mit dem Stromsensor der Fig. 1 zeigen.

In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.

Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die ein Prinzipschaltbild einer Schaltung zur Kalibrierung eines Stromsensors 2 zeigt.

Zur Kalibrierung ist der Stromsensor 2 an eine steuerbare Stromquelle 4 angeschlossen, die einen Strom 6 an den Stromsensor 2 ausgibt. In Reihe zwischen die Stromquelle 4 und den Stromsensor 2 ist in der vorliegenden Ausführung ein Refe- renzsensor 8 geschalten. Der Stromsensor 2 gibt dabei ein

Strommesssignal 10 basierend auf dem Strom 6 aus, während der Referenzsensor 8 ein Referenzstromsignal 12 ausgibt.

Das Referenzstromsignal 12 und das Strommesssignal 10 können einem Kennlinienschreiber 14 zugeführt werden, der aus beiden Signalen 10, 12 eine Kennlinie schreibt, in der die Werte des Referenzstromsignal 12 über die Werte des Strommesssignals 10 aufgetragen sind. Gibt der Stromsensor 10 damit das Strommesssignal 10 aus, so kann über die geschriebene Kennlinie des Kennlinienschreibers 14 nachgesehen werden, wie das analoge Referenzstromsignal 12 aussieht.

Dieser Sachverhalt kann genutzt werden, um mit einem vergleichsweise niederwertigen Stromsensor 2 die hohe Messqualität eines vergleichsweise hochwertigen Referenzsensors 8 zu si ^¬ mulieren, in dem im Rahmen jeder Messung basierend auf der geschriebenen Kennlinie nachgesehen wird, welches Referenzstromsignal 12 der Referenzsensor 8 im Falle eines real er- fassten Strommesssignal 10 aus dem Stromsensor 2 ausgeben würde.

Dazu muss jedoch erst die Kennlinie mit dem Kennlinien ^¬ schreiber 14 geschrieben werden. Diese wird in der vorliegenden Ausführung temperaturabhängig erfasst, weshalb am Stromsensor 2 ein Temperatursensor 16 zur Erfassung der Temperatur 18 um den Stromsensor 2 angeordnet ist.

Die Temperatur 18 wird dem Kennlinienschreiber 14 und einer Kalibriervorrichtung 20 zugeführt, die den Strom 6 aus der steuerbaren Stromquelle 4 über eine Heizeinrichtung 22 steuern kann. Eine Koordinationseinrichtung 24 steuert dabei den Kalibrierungsvorgang in nachstehender Weise. Zunächst weist die Koordinationseinrichtung 24 die Heizeinrichtung 22 an, über ein Heizsignal 26 mit der Stromquelle 4 einen ausreichend hohen Strom 6 zu erzeugen, so dass der Referenzsensor 8 und der Stromsensor 2 über den hohen Strom 6 und die damit verbundene Verlustleistung auf eine vorbestimmte Temperatur 28 aufgeheizt werden. Diese vorbestimmte Tempera ^¬ tur 28 kann beispielsweise der Koordinationseinrichtung 24 direkt vorgegebenen werden. Die Koordinationseinrichtung 24 legt dann, sobald sich die Temperatur 18 am Stromsensor 2 auf die vorbestimmte Temperatur 28 eingeschwungen hat, über ein

Schaltsignal 30 die Temperatur 18 und das Strommesssignal 10 an den Kennlinienschreiber 14 an.

Mittels eines Schreibsignals 32 steuert der Kennlinien ^¬ schreiber 14 dann die Stromquelle 4 an, fährt alle für die zu erstellende Kennlinie relevanten Stromwerte mit dem Strom 6 ab und schreibt die Kennlinie in der bereits genannten Weise.

Ist die Kennlinie geschrieben, kann die vorbestimmte Tempe ^¬ ratur 28 erhöht werden, und der Kennlinienschreibvorgang beginnt für eine neue vorbestimmte Temperatur 28 von vorn. Auf diese Weise kann eine temperaturabhängige Kennlinienschaar für den Stromsensor 2 erstellt werden, mit der die Messgenauigkeit des Stromsensors 2 in der zuvor genannten Weise deutlich erhöht werden kann.

Dazu wird auf Fig. 2 Bezug genommen, ein Struktogram zur Durchführung einer Messung mit dem Stromsensor 2 der Fig. 1 zeigt . Gibt die Stromquelle 4 nun einen unbekannten, zu messenden

Strom 6 aus, ohne dass die Referenzstromquelle 8 vorhanden ist, kann basierend auf der Temperatur 18 um den Stromsensor 2 die zur Temperatur 18 gehörende Kennlinie der zuvor erwähnten Kenn- linienschaar herausgesucht werden. In dieser herausgesuchten Kennlinie kann dann basierend auf Strommesssignal 10 aus dem Stromsensor 2 das Referenzmesssignal 12 herausgesucht werden, dass der Referenzsensor 8 ausgeben würde. Weist der Refe- renzsensor 8 eine hohe Präzision auf, so stellt das Refe ^¬ renzmesssignal 12 im Rahmen der Fig. 2 ein Messsignal dar, dass den Strom 6 mit der hohen Präzision des Referenzsensors 8 widergibt . Um die hohe Präzision unabhängig von einer lebensdauerbedingten Drift des Stromsensors 2 bereitzustellen, schlägt die vor ^¬ liegende Ausführung vor, das Strommesssignal 10 basierend auf einem bekannten Referenzstrom beispielsweise aus einer Referenzstromquelle zu korrigieren. Der Kennlinienpunkt in der temperaturabhängig ausgewählten Kennlinie des Kennlinienschreibers 16 wäre zu diesem Referenzstrom bekannt, da er sich ohne der lebensdauerbedingten Drift nicht ändern würde. Mit der lebensdauerbedingten Drift ändert sich der Kennlinienpunkt jedoch, so dass ein Driftkorrekturstrom 34 notwendig wäre, um Strommessung beim Referenzstrom wieder in den ursprünglichen Kennlinienpunkt zurückzuführen. Dieser Driftkorrekturstrom 34 wird in der vorliegenden Ausführung von einer Driftkorrektureinrichtung 36 ausgegeben, die den Driftkorrekturstrom 34 basierend auf den zuvor genannten Überlegungen bestimmt.

Der Stromsensor 2 könnte beispielsweise ein aktiver Shunt sein, wie er in der DE 10 2011 078 548 AI offenbart ist. Im Rahmen des aktiven Shunts wird ein nicht weiter referenzierter Spannungsabfall am Stromsensor 2 aufgrund des Stromes 6 über eine Einstellung eines Innenwiderstandes des Stromsensors 2 konstant gehalten, so dass ein entsprechendes Einstellsignal vom zu messenden Strom 6 abhängig ist. Dieses Einstellsignal wäre damit das Strommesssignal 10. Als Stromsensor 2 mit einem über ein Steuersignal einstellbaren Innenwiderstand könnte beispiels- weise ein Transistor, insbesondere ein Feldeffekttransistor gewählt werden, bei dem das Steuersignal nicht in den Kanal eindringt und das Messergebnis verfälscht.