Verfahren zum Bestimmen eines Kalibrierstrompulses

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Kalibrierstrompulses .

In Kraftfahrzeugen wird zunehmend eine

Batteriezustandserkennung durchgeführt, um die

Leistungsfähigkeit der Batterie zuverlässig zu berechnen. Für die Erfassung der Batteriemessgrößen wird dabei typischerweise ein sogenannter Intelligenter Batteriesensor (IBS) eingesetzt.

Eine kontinuierliche Messung des Batteriezustands ist dabei vorteilhaft, um die Leistungsbilanz des Kraftfahrzeuges zu optimieren und somit einen erheblichen Beitrag zur

Verbrauchsminderung und zur C02~Einsparung zu leisten. Zu der kurzeitigen Leistungsabgabe bei Motorstarts kommen in modernen Fahrzeugen Innovationen wie z.B. Start-Stopp-Betrieb und Rekuperation hinzu, welche zu einem erhöhten Energieumsatz führen und die Batterie zusätzlich zu den bereits bekannten Leistungsabgaben beanspruchen.

Eine Erfassung der Batteriemessgrößen Strom, Spannung und Temperatur soll typischerweise sehr genau, dynamisch und zeitsynchron sein, um den Batteriezustand, die

Leistungsfähigkeit der Batterie und deren Alterungsgrad ermitteln zu können, beispielsweise mittels eines Algorithmus.

Die Messung der Batteriemessgröße Strom wird heute in der Regel mit Hilfe eines hochwertigen und präzisen Messwiderstands, auch als Messshunt bezeichnet, durchgeführt, welcher typischerweise einen Drift seines Widerstandswerts von weniger als 1 ~6 vom Messwert über seine Lebensdauer von beispielsweise 15 Jahren aufweist. Dieser Messwiderstand ist jedoch mit einer hohen Genauigkeit und geringem Temperaturgang in der Regel auch sehr kostenintensiv. Beispielhaft kann hierfür eine

Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung, insbesondere eine als Manganin bekannte Legierung, verwendet werden. Um zukünftig kostengünstigere Widerstandsmaterialien bzw. Messwiderstände mit einer höheren Ungenauigkeit beim

Widerstandswert und Temperaturgang verwenden zu können, besteht die Möglichkeit, eine kontinuierliche Kalibration des Messsytem im Betrieb durchzuführen, um die Ungenauigkeiten zu

kompensieren. Eine solche Kalibration soll vorteilhaft kontinuierlich während der gesamten Lebensdauer des

Batteriesensors im eingebauten Zustand im Fahrzeug erfolgen. Dies kann beispielsweise mit einem kontinuierlichen

wiederkehrenden Kalibrationsstrompuls bzw. Kalibrierstrompuls erfolgen. Dieser Kalibrierstrompuls kann auf der

Batteriesensorplatine generiert werden. Er erzeugt

beispielsweise an einem Referenzwiderstand wie auch an dem Messwiderstand über alle Temperatur- und Laststrombereiche Spannungsabfälle, die dann kontinuierlich gemessen und ins Verhältnis gesetzt werden können. Somit ist ein kontinuierlicher Abgleich mit einem Referenzwiderstand möglich. Als problematisch hat sich bei kontinuierlichen

Kalibrationsverfahren erwiesen, dass sich dabei der

Kalibrationsstrompuls und der Laststrom addieren und nur wieder schwer voneinander trennen lassen, was zu großen Problemen bei der Auswertung der Messdaten führt.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Bestimmen eines Kalibrierstrompulses bereitzustellen, welches diesbezüglich verbessert ist. Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der

Beschreibung gemacht.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Kalibrierstrompulses an einer Messwiderstandsgruppe . Die Messwiderstandsgruppe weist eine Anzahl von Messwiderständen auf, welche an jeweiligen Verbindungspunkten miteinander oder mit weiteren Komponenten verbunden sind.

Durch den Übergang von einem Messwiderstand zu einer

Messwiderstandsgruppe wird eine besondere 'Vorgehensweise ermöglicht, welche Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist.

Es sei verstanden, dass die Verbindungspunkte vielfältig ausgestaltet sein können, beispielsweise als elektrische Kontakte zwischen physisch abgrenzbaren Widerständen. Es kann sich jedoch auch lediglich um bestimmte Punkte oder Orte auf Widerstandsmaterialien handeln, welche Teilbereiche dieser Widerstandsmaterialien voneinander abgrenzen. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:

Durchleiten eines Laststroms durch einen ersten

Messwiderstand der Messwiderstandsgruppe und durch einen zweiten Messwiderstand der Messwiderstandsgruppe, gleichzeitig

Durchleiten eines Kalibrierstroms durch zumindest den ersten Messwiderstand, gleichzeitig

Messen eines ersten Spannungspulses zwischen einem ersten Verbindungspunkt und einem zweiten Verbindungspunkt, wobei der erste Verbindungspunkt unmittelbar mit dem ersten Messwiderstand verbunden ist, und

- Berechnen des Kalibrierstrompulses basierend zumindest auf dem ersten Spannungspuls.

Durch die besondere Vorgehensweise ist es möglich, anhand des ersten Spannungspulses einen Rückschluss auf den Kalibrierstrom zu erhalten, welcher sich vom Laststrom trennen lässt. Mögliche konkrete Ausgestaltungen werden weiter unten in der Anmeldung beschrieben .

Bei dem Laststrom handelt es sich insbesondere um einen Strom, welcher von der Batterie zum Chassis oder umgekehrt fließt, beispielsweise weil Verbraucher im Fahrzeug einen entsprechenden Strombedarf haben. Hierbei kann es sich beispielsweise um Anlasser oder Scheinwerfer handeln. Bei einer Batterie kann es sich beispielsweise um eine typische Autobatterie handeln, welche insbesondere als Akkumulator ausgebildet sein kann. Auch für andere Batterien oder

Akkumulatoren bzw. allgemein Stromspeicher oder Stromerzeuger ist das Verfahren jedoch entsprechend anwendbar.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der zweite

Verbindungspunkt unmittelbar mit dem ersten Messwiderstand verbunden ist, so dass der erste Spannungspuls genau über dem ersten Messwiderstand gemessen wird.

Das Verfahren weist gemäß einer Ausführung ferner gleichzeitig zum Schritt des Messens des ersten Spannungspulses folgenden Schritt auf:

Messen eines zweiten Spannungspulses zwischen einem dritten Verbindungspunkt und einem vierten Verbindungspunkt, wobei der dritte Verbindungspunkt unmittelbar mit dem zweiten

Messwiderstand verbunden ist, und

wobei der Kalibrierstrompuls auch basierend auf dem zweiten Spannungspuls berechnet wird.

Durch das Messen des zweiten Spannungspulses können

unterschiedliche Lösungen verwendet werden, um den

Kalibrierstrompuls von der Überlagerung mit dem Laststrom zu extrahieren. Beispielhafte Vorgehensweisen werden nachfolgend beschrieben .

Gemäß einer Ausführung ist der vierte Verbindungspunkt unmittelbar mit dem zweiten Messwiderstand verbunden, so dass der zweite Spannungspuls genau über dem zweiten Messwiderstand gemessen wird.

Gemäß einer Ausführung ist der zweite Verbindungspunkt unmittelbar mit dem zweiten Messwiderstand verbunden.

Vorteilhaft wird der Kalibrierstrompuls auch basierend auf einem Widerstandswert des ersten Messwiderstands und/oder einem Widerstandswert des zweiten Messwiderstands und/oder jeweiligen Widerstandswerten weiterer Messwiderstände der

Messwiderstandsgruppe berechnet. Dabei kann auf alle

Kombinationen der genannten Werte zurückgegriffen werden, also beispielsweise mit einem dieser Werte, mit zwei beliebigen dieser Werte oder mit drei dieser Werte. Insbesondere können

Verhältnisse von Widerständen berücksichtigt werden, wie die weiter unten näher ausgeführt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird der Kalibrierstrom seriell zum ersten Messwiderstand durch einen Referenzwiderstand geleitet und ein Spannungsabfall wird über dem

Referenzwiderstand gemessen. Dies ermöglicht eine genaue Bestimmung der Stromstärke des Kalibrierstroms.

Gemäß einer Ausführung wird der Laststrom in einen ersten Pfad und einen dazu parallelen zweiten Pfad aufgeteilt. Vorzugsweise wird er zu gleichen Teilen aufgeteilt. Dies entspricht einer möglichen Vorgehensweise, um Laststrom und Kalibrierstrom voneinander zu trennen.

Nachfolgend werden bestimmte spezifische Ausführungen

beschrieben, welche die Erfinder als vorteilhafte, jedoch nicht als einzige Ausführungen zur Durchführung des Verfahrens erkannt haben. Es sei erwähnt, dass die Spannungspulse dabei

typischerweise entsprechend der obigen Angaben bezüglich der Verbindungspunkte gemessen werden.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen,

- dass der erste Pfad den ersten Messwiderstand und seriell dazu einen dritten Messwiderstand aufweist,

dass der erste Messwiderstand und der dritte Messwiderstand am ersten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind,

dass der zweite Pfad den zweiten Messwiderstand aufweist, - dass der dritte Messwiderstand und der zweite

Messwiderstand am dritten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind, und dass der erste Messwiderstand und der zweite Messwiderstand am zweiten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind, welcher gleichzeitig den vierten Verbindungspunkt bildet. Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen,

dass der erste Pfad den ersten Messwiderstand, seriell dazu einen dritten Messwiderstand und seriell dazu einen vierten Messwiderstand aufweist,

dass der erste Messwiderstand und der dritte Messwidersand am ersten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind,

dass der erste Messwiderstand und der vierte Messwiderstand am zweiten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind,

dass der zweite Pfad den zweiten Messwiderstand aufweist, dass der dritte Messwiderstand und der zweite

Messwiderstand am dritten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind, und

dass der vierte Messwiderstand und der zweite

Messwiderstand am vierten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen,

dass der erste Pfad den ersten Messwiderstand und seriell dazu einen dritten Messwiderstand aufweist,

dass der erste Messwiderstand und der dritte Messwiderstand am ersten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind,

dass der zweite Pfad den zweiten Messwiderstand und seriell dazu einen vierten Messwiderstand aufweist,

dass der zweite Messwiderstand und der vierte

Messwiderstand am dritten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind,

dass der dritte Messwiderstand und der vierte

Messwiderstand an einem fünften Verbindungspunkt miteinander verbunden sind, und

dass der erste Messwiderstand und der zweite Messwiderstand am zweiten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind, welcher gleichzeitig den vierten Verbindungspunkt bildet.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der erste Pfad den ersten Messwiderstand und seriell dazu einen dritten Messwiderstand aufweist,

dass der zweite Pfad den zweiten Messwiderstand und seriell dazu einen vierten Messwiderstand aufweist,

- dass der erste Messwiderstand und der dritte Messwiderstand am ersten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind,

dass der zweite Messwiderstand und der vierte

Messwiderstand am zweiten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind,

- dass der dritte Messwiderstand und der vierte

Messwiderstand an einem weiteren Verbindungspunkt miteinander verbunden sind, und

dass der erste Messwidersand und der zweite Messwiderstand an noch einem weiteren Verbindungspunkt miteinander verbunden sind.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen,

dass der erste Messwiderstand und der zweite Messwiderstand seriell zueinander geschaltet sind,

- dass der erste Messwiderstand und der zweite Messeiderstand am ersten Verbindungspunkt miteinander verbunden sind, welcher gleichzeitig den vierten Verbindungspunkt bildet,

dass der zweite Verbindungspunkt ein dem ersten

Verbindungspunkt gegenüberliegender Pol des ersten

Messwiderstands ist, und

dass der dritte Verbindungspunkt ein dem vierten

Verbindungspunkt gegenüberliegender Pol des zweiten

Messwiderstands ist. Alle diese Ausführungen ermöglichen eine vorteilhafte Bestimmung des Kalibrierstrompulses . Auf Details wird weiter unten mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher eingegangen werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird der Kalibrierstrom am ersten Verbindungspunkt in die Messwiderstandsgruppe

eingeleitet. Dies kann insbesondere vorteilhaft mit den oben beschriebenen Ausführungen kombiniert werden. Gemäß einer Weiterbildung sind die Messwiderstände der

Messwiderstandsgruppe als Teilbereiche eines flächigen

Widerstands ausgeführt. Dies erlaubt eine einfache Herstellung der Widerstände. Beispielhafte Ausführungen sind weiter unten mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es sei jedoch verstanden, dass auch beliebige andere Ausführungen von

Widerständen in Betracht kommen, beispielsweise diskrete Widerstände . Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Batteriesensor, welcher dazu konfiguriert ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Insbesondere kann der Batteriesensor

Prozessormittel und Speichermittel aufweisen, wobei die

Speichermittel Programmcode enthalten, bei dessen Ausführung die Prozessormittel ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführen bzw. sich entsprechend verhalten. Außerdem kann der Batteriesensor eine Messwiderstandsbaugruppe aufweisen, welche wie mit Bezug auf das Verfahren beschrieben ausgeführt ist. Alle mit Bezug auf das Verfahren beschriebenen Ausführungen gelten entsprechend als mögliche vorrichtungsgemäße Ausführungen eines Batteriesensors. Hinsichtlich des Verfahrens kann auf alle beschriebenen

Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, welches Programmcode enthält, bei dessen Ausführung ein Prozessor ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt. Hinsichtlich des Verfahrens kann auf alle beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden .

Allgemein gesagt ist es eine mögliche Grundidee der

kontinuierlichen Kalibration, im eingebauten Zustand eines Sensors im Fahrzeug einen Kalibrationsstrom bzw . Kalibrierstrom zu erzeugen, der dann so geleitet wird, dass dieser einen Spannungsabfall an einem hochgenauen Vorwiderstand bzw.

Referenzshunt wie auch am Messwiderstand bzw. Messshunt generiert. Dieser Spannungsabfall kann so kontinuierlich differenziell gemessen und die beiden Spannungen können ins Verhältnis gesetzt werden.

Wenn dies bei allen bekannten Lastfällen und Temperaturbereichen geschieht, können so die schlechteren spezifischen Eigenschaften des manganinlosen Messshuntmaterials kompensiert werden.

Ausgehend davon soll der Referenzwiderstand nur minimales Alterungsverhalten und Temperaturgang aufweisen. Dies wird begünstigt, da dieser nur gering thermisch belastet wird und nur kleine Ströme fließen.

Die Problematik und Schwierigkeit bei dieser Methode der kontinuierlichen Kalibration mittels Kalibrierstrom über einen Referenzwiderstand besteht aber darin, dass über den zu kalibrierenden Messshunt sowohl der Kalibrierstrom wie auch der Laststrom fließt. Diese beiden Ströme addieren sich und es entsteht ein Mischstrom. Der so entstandene Mischstrom beinhaltet Anteile von beiden Signalen, die nur schwer wieder voneinander zu trennen sind.

Hier setzt die Erfindung an. Der Laststrom wird zunächst über dem Messwiderstand aufgeteilt und der Kalibrierstrom wird in den Messshunt derart eingespeist, dass dieser in unterschiedlicher Größe über den aufgeteilten Messwiderstand fließt. Durch eine einfache Subtraktion der Teillastströme kann beispielsweise der Kalibrierstrompuls wieder vom Laststrom extrahiert werden.

Diese Verfahren stellt eine einfache und kostengünstige Methode dar, um das Kalibrierstromsignal vom Laststrom zu trennen . Weiter unten ist ein Beispiel dieser Methode durchgerechnet und zugehörige Simulationsergebnisse werden dargestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann es beispielsweise erlauben, den erzeugten Kalibrierstrom vom Laststrom so zu trennen, dass das eigentliche Kalibrierstromsignal nahezu ohne Überlagerungen für die weitere Berechnung herangezogen werden kann. Zudem stellt es eine einfache, schnelle und kostengünstige Lösung dar, die relevanten Spannungsabfälle aus dem Mischstrom zu extrahieren.

Das Verfahren dieser Signalextraktion beruht beispielsweise zumindest in manchen Ausführungen auf der Methode der parallelen Messung am Messshunt, bei gleichzeitig anliegenden identischen Laststromsignalen. Der Trick kann beispielsweise sein, dass sich der Laststrom zu gleichen Teilen und der Kalibrierstrom ungleich über die Teilwiderstände verteilt. Subtrahiert man die

Teillastströme, so bleibt ein Teil des Kalibrierstrompulses übrig .

Im Detail kann beispielsweise das kleinere Widerstandselement mit einem großen Anteil des Kalibrierstrompulses plus Laststrom durchflössen werden und das größere Widerstandselement kann mit einem im Verhältnis kleineren Anteil des Kalibrierstrompulses plus gleichem Anteil an Laststrom durchflössen werden.

Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann den nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen

Ausführungsbeispielen entnehmen. Dabei zeigen:

Fig. la bis le: Beispielhafte Ausführungen und

Beschaltungen einer Messwiderstandsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2a bis 2g: Beispielhafte Ausführungen einer

Messwiderstandsanordnung,

Fig. 3: Ein Prinzipschaltbild, welches zur Illustration des Verfahrens dient, und

Fig. 4a bis 4k: Graphen zur Illustration des Verfahrens und einer Simulation.

Die Figuren la bis le zeigen Ausführungsbeispiele einer

Messwiderstandsgruppe, welche bis zu vier Messwiderstände aufweist. Dabei werden grundsätzlich ein erster Messwiderstand mit Rl, ein zweiter Messwiderstand mit R2, ein dritter

Messwiderstand mit R3 und ein vierter Messwiderstand mit R4 bezeichnet . Die Messwiderstände sind an jeweiligen Verbindungspunkten untereinander und mit externen Komponenten verbunden. Die Verbindungspunkte sind mit den Bezugszeichen VI für einen ersten Verbindungspunkt, V2 für einen zweiten Verbindungspunkt, V3 für einen dritten Verbindungspunkt, V4 für einen vierten

Verbindungspunkt, V5 für einen fünften Verbindungspunkt, VW für einen weiteren Verbindungspunkt und VNW für einen noch weiteren Verbindungspunkt bezeichnet.

In die Messwiderstandsgruppe werden jeweils ein Laststrom I _L und ein Referenzstrom I _R eingeleitet, welche jeweils mit Pfeilen im jeweils linken Teil der Figuren eingezeichnet sind. Wie gezeigt wird der Referenzstrom I _R gepulst angelegt, während der Laststrom I _L als veränderlicher Strom gezeigt ist, da dieser vom aktuellen Strombedarf von Verbrauchern, beispielsweise in einem Fahrzeug, abhängt .

In den jeweils rechten Teilen der Figuren sind jeweils auch die Bereiche gezeigt, über welche der erste Spannungspuls (Udiffl) und der zweite Spannungspuls (Udiff2) gemessen werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Figur la wird der Laststrom über die Widerstände R2 parallel zu Rl und R3 geführt. Der

Kalibrierstrom fließt über den Widerstand Rl parallel R3 und R2. Gemessen werden dabei die Spannungen Udiffl und Udiff2 wie eingezeichnet. Diese werden dann entsprechend ihres

Widerstandsverhältnissen voneinander abgezogen. Dieses Verfahren kann in verschiedenen Widerstandsnetzwerken umgesetzt, gemessen und verrechnet werden. Darüber hinaus ist diese Methode unabhängig davon, wie der Kalibrierstrompuls erzeugt wird und auch unabhängig von der Art des Laststromes, da der Laststrom in den Messwiderständen nahezu identisch anliegt.

Nachfolgend werden die einzelnen Ausführungsbeispiele der Figuren la bis le beschrieben. Dabei wird insbesondere auch auf die Verschaltung der Widerstände sowie auf die Aufteilung der Widerstände auf Pfade, also einen ersten Pfad und einen zweiten Pfad, eingegangen.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Figur la ist vorgesehen, - dass der erste Pfad den ersten Messwiderstand Rl und seriell dazu den dritten Messwiderstand R3 aufweist,

dass der erste Messwiderstand Rl und der dritte

Messwiderstand R3 am ersten Verbindungspunkt VI miteinander verbunden sind,

- dass der zweite Pfad den zweiten Messwiderstand R2 aufweist, dass der dritte Messwiderstand R3 und der zweite

Messwiderstand R2 am dritten Verbindungspunkt V3 miteinander verbunden sind, und

dass der erste Messwiderstand Rl und der zweite

Messwiderstand R2 am zweiten Verbindungspunkt V2 miteinander verbunden sind, welcher gleichzeitig den vierten

Verbindungspunkt V4 bildet.

Die Nomenklatur der Verbindungspunkte wurde so gewählt, um der oben gewählten Definition des ersten Spannungspulses und des zweiten Spannungspulses Rechnung zu tragen. Dabei wird der erste Spannungspuls entsprechend der eingezeichneten ersten

Spannungsdifferenz Udiffl zwischen dem ersten Verbindungspunkt VI und dem zweiten Verbindungspunkt V2 gemessen, und der zweite Spannungspuls wird entsprechend der eingezeichneten zweiten

Spannungsdifferenz Udiff2 zwischen dem dritten Verbindungspunkt V3 und dem vierten Verbindungspunkt V4 gemessen. Dies gilt für alle gezeigten Ausführungsbeispiele. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Figur lb ist vorgesehen, dass der erste Pfad den ersten Messwiderstand Rl, seriell dazu den dritten Messwiderstand R3 und seriell dazu den vierten Messwiderstand R4 aufweist,

dass der erste Messwiderstand Rl und der dritte

Messwidersand R3 am ersten Verbindungspunkt VI miteinander verbunden sind, dass der erste Messwiderstand Rl und der vierte

Messwiderstand R4 am zweiten Verbindungspunkt V2 miteinander verbunden sind,

dass der zweite Pfad den zweiten Messwiderstand R2 aufweist, - dass der dritte Messwiderstand R3 und der zweite

Messwiderstand R2 am dritten Verbindungspunkt V3 miteinander verbunden sind, und

dass der vierte Messwiderstand R4 und der zweite

Messwiderstand R2 am vierten Verbindungspunkt V4 miteinander verbunden sind.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Figur lc ist vorgesehen, dass der erste Messwiderstand Rl und der zweite

Messwiderstand R2 seriell zueinander geschaltet sind,

dass der erste Messwiderstand Rl und der zweite

Messeiderstand R2 am ersten Verbindungspunkt VI miteinander verbunden sind, welcher gleichzeitig den vierten

Verbindungspunkt V4 bildet,

dass der zweite Verbindungspunkt V2 ein dem ersten

Verbindungspunkt VI gegenüberliegender Pol des ersten

Messwiderstands Rl ist, und

dass der dritte Verbindungspunkt V3 ein dem vierten Verbindungspunkt V4 gegenüberliegender Pol des zweiten

Messwiderstands R2 ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist im Gegensatz zu den anderen Ausführungsbeispielen lediglich ein Pfad vorgesehen.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Figur ld ist vorgesehen, - dass der erste Pfad den ersten Messwiderstand Rl und seriell dazu den dritten Messwiderstand R3 aufweist,

dass der erste Messwiderstand Rl und der dritte

Messwiderstand R3 am ersten Verbindungspunkt VI miteinander verbunden sind,

- dass der zweite Pfad den zweiten Messwiderstand R2 und seriell dazu den vierten Messwiderstand R4 aufweist, dass der zweite Messwiderstand R2 und der vierte

Messwiderstand R4 am dritten Verbindungspunkt V3 miteinander verbunden sind,

dass der dritte Messwiderstand R3 und der vierte

Messwiderstand R4 an einem fünften Verbindungspunkt V5 miteinander verbunden sind, und

dass der erste Messwiderstand Rl und der zweite

Messwiderstand R2 am zweiten Verbindungspunkt V2 miteinander verbunden sind, welcher gleichzeitig den vierten

Verbindungspunkt V4 bildet.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Figur le ist vorgesehen, dass der erste Pfad den ersten Messwiderstand Rl und seriell dazu den dritten Messwiderstand R3 aufweist,

- dass der zweite Pfad den zweiten Messwiderstand R2 und seriell dazu den vierten Messwiderstand R4 aufweist,

dass der erste Messwiderstand Rl und der dritte

Messwiderstand R3 am ersten Verbindungspunkt VI miteinander verbunden sind,

- dass der zweite Messwiderstand R2 und der vierte

Messwiderstand R4 am zweiten Verbindungspunkt V2 miteinander verbunden sind,

dass der dritte Messwiderstand R3 und der vierte

Messwiderstand R4 an einem weiteren Verbindungspunkt VW miteinander verbunden sind, und

dass der erste Messwidersand Rl und der zweite

Messwiderstand R2 an noch einem weiteren Verbindungspunkt VNW miteinander verbunden sind. Damit wird bei dem Ausführungsbeispiel von Figur le lediglich ein Spannungspuls entsprechend der eingezeichneten ersten

Spannungsdifferenz Udiffl gemessen. Es hat sich gezeigt, dass dies für eine Messung ausreicht. Auf eine zweite Messung und den damit verbundenen Aufwand kann somit verzichtet werden.

In diesem Fall kann auch von einer weiteren Möglichkeit für die Anwendung der Methode „gleich verteilter Laststrom, ungleich verteilter Kalibrierstrompuls" gesprochen werden, wobei der Spannungsabfall einfach differenziell gemessen wird. In diesem Schaltungsbeispiel von Figur le wird der Laststrom über die Widerstände R2 und R4 parallel zu Rl und R3 geführt. Der Kalibrierstrom fließt über den Widerstand Rl parallel R3, R4 und R2. Gemessen wird dann die differenzielle Spannung Udiffl. Ein Vorteil dieser Vorgehensweise ist, dass der Puls mit einer höheren Auflösung gemessen werden kann. Wie bei der

Wheatstone' sehen Messbrücke oder H-Messbrücke wird hier die Differenzspannung erfasst.

Eine zeitsynchrone Messung aller Messsignale ist grundsätzlich vorteilhaft. Der Widerstandswert bzw . das Widerstandsverhältnis der relevanten Widerstände wird dabei typischerweise so gewählt, dass eine Verrechnung und Extraktion des relevanten Messsignals ohne Laststromanteil möglich und sinnvoll ist.

Eine Option für die Signalerfassung bietet ein

Lock-In-Verstärker . Dieser Verstärker bietet eine Möglichkeit, sehr schwache Analogsignale zu messen und hat eine sehr gute Unterdrückung von Rauschen und Offset. Ein weiterer Vorschlag für die Signalerfassung wäre die Methode der Modulation und

Demodulation (Analog Spectrum Modulation) .

Bei den Ausführungsbeispielen der Figuren la, lb und ld kann von einem parallelen differentiellen Spannungsabgriff gesprochen werden .

Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur lc kann von einem seriellen differentiellen Spannungsabgriff gesprochen werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur le kann von einem einfachen differentiellen Spannungsabgriff gesprochen werden.

In den Figuren 2a bis 2g sind unterschiedliche Ausführungen von Widerstandsgruppen gezeigt, welche als flächige

Widerstandselemente mit jeweils geeignetem Spannungsabgriff ausgeführt sind. Es sei jedoch verstanden, dass diese nur beispielhaft gezeigt sind und auch zahlreiche andere Ausführungen denkbar sind. Die gezeigten Anschlüsse entsprechen dabei typischerweise jeweiligen Verbindungspunkten.

Bei den Figuren 2a und 2b sind O-Shunts bzw. O-Widerstände mit mechanisch getrennten Widerstandselementen gezeigt. Diese können auch als Schlitzshunts bezeichnet werden. Dabei zeigt Figur 2a einen O-Shunt mit Widerstandsverhältnis 1/3 und Figur 2b zeigt einen O-Shunt mit Widerstandsverhältnis 1/2. Figur 2c zeigt einen Riegelshunt bzw. Riegelwiderstand mit Widerstandsverhältnis 1/2. Ähnlich könnte auch ein

Widerstandsverhältnis von 1/1 realisiert werden, wenn

beispielsweise die Abstände der Messpunkte verändert werden. Figur 2d zeigt einen Widerstand mit Messbrücke, welche in Form von zwei nach rechts abstehenden, gut leitfähigen Flügeln realisiert ist. Als Widerstandsverhältnis kann hier

beispielsweise wie gezeigt 1/2 oder aber beispielsweise auch 1/1 realisiert werden.

Figur 2e zeigt einen U-Shunt bzw. U-Widerstand mit

Widerstandsverhältnis 1/3. Ebenso könnte hier jedoch

beispielsweise auch ein Widerstandsverhältnis von 1/2 oder 1/1 realisiert werden.

Figur 2f zeigt einen O-Shunt bzw. O-Widerstand mit

Widerstandsverhältnis 1/1.

Figur 2g zeigt einen O-Shunt mit Widerstandsverhältnis 1/1. Im Unterschied zu Figur 2f ist hier eine differentielle Messung vorgesehen .

Figur 3 zeigt eine beispielhafte Beschaltung für die Simulation eines Schaltungsbeispiels, welche nachfolgend mit Bezug auf die Figuren 4a bis 4k erläutert wird. Hinsichtlich des Aufbaus orientiert sich diese Beschaltung an dem Ausführungsbeispiel von Figur la. Bezüglich der Details sei auf die Beschreibung in der Figur verwiesen. Insbesondere sei angemerkt, dass zur Messung eines Kalibrierstroms ein Vorwiderstand bzw. Referenzwiderstand bzw. Referenzshunt Rref vorgesehen ist.

Für das Beispiel wurden dabei folgende Widerstandswerte verwendet:

Rl = R3 = 100 DOhm

R2 = 200 DOhm

Beide Pfade haben somit einen identischen Widerstand. Der Gesamtwiderstand beträgt 100 DOhm.

Die Figuren 4a bis 4k sind jeweils als zeitabhängige Graphen dargestellt, wobei die Zeitachse jeweils der horizontalen Achse entspricht .

Figur 4a zeigt einen Strompuls. Es handelt sich hierbei um einen Kalibrierstrompuls .

Figur 4b zeigt einen anliegenden Laststrom über einem

Gesamtwiderstand der Messwiderstandsbaugruppe von 100 DOhm.

Figur 4c zeigt einen anliegenden Mischstrom über dem zweiten Messwiderstand R2, wobei sich Laststrom und Kalibrierstrom addieren .

Der durch den Kalibrierstrompuls erzeugte Spannungsabfall ist bei schnellen Laststromänderungen typischerweise schwierig zu detektieren und zu messen. Die abfallende Spannung, welche auf den Kalibrierstrom zurückgeht, liegt in der Größenordnung von μν ^" im Vergleich zu Lastströmen in der Größenordnung von mV.

Figur 4d zeigt einen anliegenden Mischstrom über dem ersten Messwiderstand Rl, wobei sich ebenfalls Laststrom und

Kalibrierstrom addieren.

Die Aufteilung des Laststroms auf die Pfade erfolgt entsprechend der Spannung nach der Knotenregel zu gleichen Teilen, da wie bereits erwähnt die Widerstände der Pfade gleich sind. Die Figur 4e zeigt einen Spannungsabfall am ersten Messwiderstand Rl (untere Kurve) und am zweiten Messwiderstand R2 (obere Kurve) . Des Weiteren ist ein enges Zeitfenster ZOOM 1 dargestellt, welches in Figur 4f näher dargestellt ist. Dabei zeigt in Figur 4f die untere Kurve den Spannungsabfall am Referenzwiderstand bzw. Vorwiderstand Rref, während die obere Kurve den

Spannungsabfall am zweiten Messwiderstand R2 und die mittlere Kurve den Spannungsabfall am ersten Messwiderstand Rl zeigen.

Auch in Figur 4f ist ein enges Zeitfenster ZOOM 2 dargestellt. Dieses ist in Figur 4g näher dargestellt. Dabei zeigt die untere Kurve den Spannungsabfall am ersten Messwiderstand Rl und die obere Kurve zeigt den Spannungsabfall am zweiten Messwiderstand R2. Es ist zu sehen, dass der Spannungsabfall, welcher auf dem Kalibrierstrompuls bzw. Kalibrationsstrompuls beruht, nur schwach zu erkennen ist.

Eine resultierende Spannung Ures zur Auswertung kann nur folgendermaßen berechnet werden:

Ures = (Udiffl * 2) - Udiff2

Bei dieser Berechnung wird der Spannungsabfall an Rl auf das gleiche Niveau wie bei R2 gebracht.

Bei dem gegebenen Beispiel, mit den Verhältnis der beiden Widerstandselemente ΙΟΟμΟϊιιη zu 200μΟϊιιη, erfolgt dies mit einer einfachen Multiplikation mit 2, d.h. Udiffl wird mit 2 multipliziert. Somit ist der Anteil des durch den Laststrom hervorgerufenen Spannungsabfalls bei beiden Widerständen gleich groß. Durch die Multiplikation mit 2 wird der Anteil der durch den Kalibrierstrompuls hervorgerufen wird ebenfalls verdoppelt, was sich positiv auf das resultierende Pulssignal auswirkt.

Da es durch die Mess- und besondere Schaltungsmethode bei dem ersten Messwiderstand Rl zu einem höheren Kalibrierstromfluss und somit zu einem höheren Spannungsabfall kommt, bleibt nach der einfachen mathematischen Verrechnung, insbesondere Subration der beiden differenziellen Spannungen, ein einfach zu

detektierendes Pulssignal übrig. Ein solches Signal, entsprechend dem oben definierten Uref, ist in Figur 4h dargestellt. Dabei ist wiederum ein enges Zeitfenster ZOOM 3 eingezeichnet. Dieses Zeitfenster ist genauer in Figur 4i dargestellt. Dabei ist zu sehen, dass der Puls gut erkennbar ist. Die starke Überlagerung durch den Laststrom wurde somit mathematisch vorteilhaft eliminiert. Das resultierende Signal beinhaltet ein einfach zu detektierendes Pulssignal. Der Laststromanteil kürzte sich in mit dieser Methode vollkommen heraus . Es sei verstanden, dass die obige Vorgehensweise zur Verrechnung der Widerstandswerte allgemein angewendet werden kann, je nach bestimmten Widerstandswerten und/oder sonstigen Gegebenheiten. Die Verrechnung kann dabei digital, also mittels mathematischer Formeln und/oder Algorithmen implementiert sein, insbesondere in einem programmierbaren Bauteil, sie kann jedoch beispielsweise auch analog und/oder schaltungstechnisch implementiert sein.

Die Figur 4j zeigt schließlich das Pulssignal ohne Laststrom am Referenzwiderstand Rref (untere Kurve) , am ersten Messwiderstand Rl (mittlere Kurve) und am zweiten Messwiderstand R2 (obere Kurve) .

Die Figur 4k zeigt Spannungen, welche durch den

Kalibrierstrompuls an den Widerständen Rl und R2 hervorgerufen werden, sowie das oben beschriebene resultierende extrahierte Signal .

Insgesamt wurde mit dem eben beschriebenen Beispiel gezeigt, dass sich ein Kalibrierstrompuls von einem überlagerten Nutzstrompuls gut trennen lässt, was zur Kalibration eines Messwiderstands vorteilhaft dienen kann, insbesondere zur schnellen und laufenden Kalibrierung während des Betriebs. Erwähnte Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Sie können jedoch auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer seiner Ausführungen, beispielsweise mit einer bestimmten Zusammenstellung von Schritten, in der Weise ausgeführt werden dass keine weiteren Schritte ausgeführt werden. Es können jedoch grundsätzlich auch weitere Schritte ausgeführt werden, auch solche welche nicht erwähnt sind.

Die zur Anmeldung gehörigen Ansprüche stellen keinen Verzicht auf die Erzielung weitergehenden Schutzes dar.

Sofern sich im Laufe des Verfahrens herausstellt, dass ein Merkmal oder eine Gruppe von Merkmalen nicht zwingend nötig ist, so wird anmelderseitig bereits jetzt eine Formulierung zumindest eines unabhängigen Anspruchs angestrebt, welcher das Merkmal oder die Gruppe von Merkmalen nicht mehr aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs oder um eine durch weitere Merkmale eingeschränkte Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs handeln. Derartige neu zu formulierende Ansprüche oder Merkmalskombinationen sind als von der

Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.

Es sei ferner darauf hingewiesen, dass Ausgestaltungen, Merkmale und Varianten der Erfindung, welche in den verschiedenen Ausführungen oder Ausführungsbeispielen beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigt sind, beliebig untereinander kombinierbar sind. Einzelne oder mehrere Merkmale sind beliebig gegeneinander austauschbar. Hieraus entstehende Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen .

Rückbezüge in abhängigen Ansprüchen sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Diese Merkmale können auch beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden.

Merkmale, die lediglich in der Beschreibung offenbart sind oder Merkmale, welche in der Beschreibung oder in einem Anspruch nur in Verbindung mit anderen Merkmalen offenbart sind, können grundsätzlich von eigenständiger erfindungswesentlicher

Bedeutung sein. Sie können deshalb auch einzeln zur Abgrenzung vom Stand der Technik in Ansprüche aufgenommen werden.