[发明专利]电池传感器

说明书

技术领域

本发明涉及用于确定电池的至少一个运行参数的电池传感器和方法。

背景技术

当前精确的电池传感器采用无源电阻材料来进行电流测量，电阻材料为了达到所期望的温度稳定性而通常具有锰铜。在此通过作为分流器而构造的由锰铜构成的电阻作为电池传感器的部件来检测电池的电压降。此外还确定流过的电流。该分流器在此通常设计为100μ欧姆。在电池传感器的开发期间所确定的电阻值在其寿命期间不再可改变。因此电阻公差可能限制了该电池传感器的最大测量范围。

对作为电池而构造的能量存储器状态进行识别的要求在逐渐增加。为了测量也可以采用阻抗光谱的方法，利用该方法来分析该电池对不同频率激励的反应。

文件EP 1 920 264 B1描述了一种电池传感器单元，其具有固定装置以把该电池传感器单元固定在汽车电池的触点上，并具有测量段以检测该汽车电池的状态。在此该圆柱状测量段作为测量分流器来构造，其中测量段和固定装置组合为一个集成安装单元。

发明内容

在此背景下，介绍了具有专利权利要求1所述特征的电池传感器以及具有专利权利要求8所述特征的方法。本发明的进一步扩展方案由从属专利权利要求和说明书得到。

该电池传感器的电阻功能不是通过无源电阻、而是通过至少一个电子可控晶体管、通常是功率晶体管来实现。该电池传感器在扩展方案中可以具有至少一个晶体管，该晶体管具有可控的或受控的电阻来作为测量电阻。可以比如通过分析、控制和调节装置来合适地调节所述至少一个晶体管的电阻值，其中该装置与该晶体管的栅极（Gate）和源极（Source）相连接。所述至少一个晶体管沿着该电池传感器的主电流回路的测量段来布置。所述至少一个晶体管的电阻值可以受控制地调节，并从而用于调节该电池传感器的测量范围。在此所述至少一个晶体管的电阻值自动地与该电池的要确定的运行参数的值和/或大小相匹配。

在当前的电池传感器中成本大的功能是电流测量。为此所需的分流器在此导致了相对大的成本比例。利用本发明，可以通过把该分流器替换为所述至少一个晶体管、比如替换为多个并联和/或串联的晶体管来降低电池传感器的成本。通过在本发明范畴内所规定的合适的模拟测量技术，该电池传感器可以成本居中地增加额外的、增值的功能。

该分流器被替换为至少一个比如作为功率晶体管而构造的晶体管，其中该晶体管通常作为常通的功率MOSFET来构造，以在关断状态下保证电流流过，并从而实现本质安全。为了实现该电池传感器也可以考虑可选的晶体管技术。

所述至少一个晶体管的电阻可以按照作为该电池传感器其他部件的分析单元的测量要求通过调节该晶体管的测量范围而被调节以测量电压或电流。在此所述至少一个晶体管的电阻根据要测量电流的大小作为电池的运行参数或者作为要测量电压而被调节。

在大电流下也可以以较小的分辨率来实施测量。所述至少一个晶体管的电阻在此可以通过该分析、控制和调节装置而被降低，以保持微小的损耗功率。

在小电流下需要较高的精确度。在有源控制中，可以增大所述至少一个晶体管的电阻，并理想地充分利用模/数变换器的测量范围。

在电池传感器中当前的模/数变换器的分辨率通常为16位。利用本发明可以降低该模/数变换器的分辨率，因为所述至少一个晶体管的电阻动态地实施。另外，用于测量在1mA数量级的非常小电流的耗费的模拟测量技术可以成本优化地来实施。在电阻的相应大调节时也可以分析小于1mA的电流。在此应用可以是在汽车生产中的错误诊断。

例如作为ASIC而构造的分析单元能够精确地测量在几μV范围内的电压。从而能够利用所述至少一个晶体管来覆盖从约1mA至约1kA六个十的幂间距上的电流测量范围。

采用可以在电池传感器的功率路径中作为功率晶体管构造的晶体管在一定范围内在电池充电情况以及可能在电池放电情况中实现了有源激励。如果该电池传感器比如用于汽车的电池，那么所使用的算法从而与汽车中的外部负载无关，因为该电池传感器通过自动调节为测量所设置的电阻而能够作为电池的至少一个运行参数来自身影响要测量的电流或要测量的电压。