专利名称：电流传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求I的前序部分的电流传感器，以及该电流传感器在机动车中的用途。
背景技术：
在机动车中，现在在许多点上进行电流测量。这些电流测量并入到闭环控制电路中，例如用于监控限值或者用于测量电池的充电和/或放电电流。在后一使用领域中，尤其要确定电池的充电状态。此外，借助于监控电池的内阻来获知关于电池状态的结论。这些包括电池的使用寿命和容量。为了探索利用可再生能源的新驱动方式，关于电力和混合驱动集中了诸多研发。这里还进一步重点增加电池的充电状态和总体状态的检测。在这种情况下，需要测量电池的电流和电压。这里，电池电压高达1000V，放电电流高达600A。待测电流的动态范围例如从IOmA至1000A，也就是说系数为I * 10_5。精度通常要小于相对测量值的1%。为了不产生超高功率损耗，分流电阻的值限于最大100μ Ω。最广泛使用的电流测量是基于测量连接入电路的欧姆电阻器(分路)的两端电压。然而，在这种情况下，通常难以以所需精度覆盖所需的动态范围。通过示例的方式，在100 μ Ω电阻器、IOmA电流的情况下，电压下降I μ V，精确测量为1%。在1000Α的情况下，电压下降IOOmV,这同样需要非常精确地测量。这首先需要高分辨率、精确的模数转换器；其次，由于非常低的电压以及强干扰的汽车环境，可产生涉及EMC强度的问题。这升高了成本。
发明内容
本发明基于的目的是，提供一种电流传感器，尤其在相对大的测量范围的情况下或者在待测电流的相对大的动态范围的情况下，其可相对具有成本效益地使用。该目的根据本发明借助于权利要求I限定的电流传感器来实现。本发明尤其是基于如下概念设计电阻元件，以使得至少在电流传感器的限定测量范围内，如果通过电阻元件的电流增大则电阻元件的电阻减小，和/或如果通过电阻元件的电流减小则电阻元件的电阻增大。优选地，电流传感器的设计基于以下需求，即所需的Λ I/ Δ Bit的分辨率(除了比例因数)小于最大测量误差Θ。在这种情况下，Λ I是通过至少一个电阻元件的待测电流的变化，而Λ Bit是由下游连接的模数转换器限定的测量分辨率量。在这种情况下，最大测量误差e趋于保持恒定或者在任何时候都不超过相应测量值的p%,例如它们保持在1%以内。通过示例的方式，基于以下等式，从这些需求在理论上获得在测量电压和测量电流之间的期望或理想关系
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权利要求
1.一种电流传感器(I)，包括至少一个电阻元件(2 )，对所述电阻元件检测电压(Ues)以用于测量流过电阻元件(2)的电流(ifeas)，其特征在于，电阻元件(2)设计成使得，至少在电流传感器的限定测量范围内，如果通过电阻元件的电流(iMeas)增大则电阻元件的电阻减小。
2.根据权利要求I所述的电流传感器，其特征在于，所述电流传感器设计成使得，在电流传感器(I)的限定测量范围内，相对于通过电阻元件(2)的当前电流值(iMeas)的电流测量值的百分比分辨率基本保持恒定。
3.根据权利要求I或2所述的电流传感器，其特征在于，所述电流传感器包括至少一个闭环控制电路(2，4)，其用于至少在限定测量范围内将电阻元件(2)的两端电压(Uds)调节为限定参考电压值。
4.根据权利要求3所述的电流传感器，其特征在于，限定参考电压值至少为lmV。
5.根据权利要求3或4所述的电流传感器，其特征在于，所述电流传感器设计成使得限定参考电压可以调节以用于延伸测量范围。
6.根据权利要求I至5中至少一项所述的电流传感器，其特征在于，电阻元件(2)包括晶体管元件，特别是场效应晶体管。
7.根据权利要求6所述的电流传感器，其特征在于，将用于测量流过电阻元件的电流的电压(Uds )检测为晶体管元件(2 )的门极-源极电压或基极-发射极电压。
8.根据权利要求I至7中至少一项所述的电流传感器，其特征在于，测量电流(ifeas)的限定测量范围包括10的至少四次方幂，特别是10的至少五次方幂的测量区间。
9.根据权利要求3至8中至少一项所述的电流传感器，其特征在于，通过闭合控制方式控制的电阻元件(2)的两端电压(UDS)，该电阻元件的电阻值基本上取决于I除以通过电阻元件的电流值(ifcas)，或者基本上取决于I除以通过电阻元件的电流值(ifcas)的方根。
10.根据权利要求I至9中至少一项所述的电流传感器，其特征在于，该至少一个电阻元件(2)包括两个或多个并联的部分电阻元件(5)，该部分电阻元件设计成使得它们可充分用于延伸测量范围而导通(6)和/或断开。
11.根据权利要求I至10中至少一项所述的电流传感器，其特征在于，所述电流传感器具有至少一个温度测量元件(7)，该温度测量元件检测该至少一个电阻元件(2)的温度(u )，其中在流过该至少一个电阻元件的电流(iM_)的测量期间，特别是通过在电流传感器的至少一个信号处理单元(10)中的计算时，考虑所述温度。
12.根据权利要求3至11中至少一项所述的电流传感器，其特征在于，所述电流传感器包括第一和第二闭环控制电路，其用于在每种情况下至少在限定测量范围内调节电阻元件(2)的两端电压(Uds)至限定参考电压值，其中待测电流可沿第一限定方向流过第一闭环控制电路的电阻元件，并且待测电流可沿与第一方向相反的第二方向流过第二闭环控制电路的电阻元件，并且取决于电流方向，借助第一闭环控制电路或借助第二闭环控制电路来检测和测量待测电流。
13.根据权利要求12所述的电流传感器，其特征在于，第一和第二闭环控制电路的电阻元件设计成互补的两个场效应晶体管，和/或其中第一和第二闭环控制电路的电阻元件并联连接，并且在这种情况下一个电阻元件的漏极接线端或集电极接线端分别，特别是相互地，连接到另一个电阻元件的源极接线端或发射极接线端。
14.根据权利要求I至13中至少一项所述的电流传感器，其特征在于，该至少一个电阻元件(2)指定连接到模数转换器(9)的至少一个检测场效应晶体管(8)，其中通过电阻元件(2)的电流(iMeas)借助检测场效应晶体管(8)来确定。
15.权利要求I至14中至少一项所述的电流传感器在发射器机动车中的用途，特别是用于检测在电力或混合动力机动车中的电能存储器(12)的充电和/或放电电流。
全文摘要
本发明涉及一种电流传感器(1)，包括至少一个电阻元件(2)，在其上检测用于测量流过电阻元件(2)的电流(iMeas)的电压(UGS)。所述电阻元件(2)设计为使得至少在电流传感器的限定测量范围内，当流过电阻元件的电流(iMeas)增加时，电阻元件的电阻减少。
文档编号G01R1/20GK102959407SQ201180032209
公开日2013年3月6日 申请日期2011年7月1日 优先权日2010年7月1日
发明者T·迪茨, W·乔克尔, K·林克, T·盖特纳, H·格拉斯霍夫 申请人:大陆-特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司