用于对能量系统中的电流测量进行核实的方法与流程

本发明涉及一种用于对能量系统中的电流测量进行核实的方法以及一种能量系统。

背景技术：

1、由现有技术已知的能量系统例如由诸如电池的电蓄能器和电负载组成，所述能量系统大多拥有用于监控能量系统的功能性能的不同的传感器。作为这样的传感器，例如使用电流传感器和/或电压传感器和/或温度传感器。

2、此外已知的是，在具有特殊的安全要求(例如用于车辆的asil要求等)的能量系统中使用冗余的传感器来用于检测相应的物理参量，以便对传感器的测量结果彼此进行核实并且根据负面的核实结果引入有针对性的故障处理措施。

3、de102017214302 a1描述了一种用于供电电网并且尤其是用于机动车的电驱动系统的供电电网的关断装置。为此，尤其提出通过另外的电流测量对电流测量进行核实，所述另外的电流测量例如借助于第二测量电阻或诸如霍尔传感器的备选的测量装置来实现。

4、de102017209450 a1描述了一种用于获取车辆的充电接口的温度的方法。在了解参与充电过程的不同电阻的情况下，能够从充电系统的损耗线路中获取所述充电接口处的接口损耗功率。此外，能够通过接口损耗功率的在时间上的积累来获取所述充电接口的发热情况，以便例如节省温度传感器。

5、de102016218049 a1描述了一种传感器组件和一种用于对可电驱动的运输工具的汇流排中的电流进行监控的电池监控控制设备。所述传感器组件包括霍尔传感器和用于测量电流的分流器。

技术实现思路

1、根据本发明的第一方面，提出一种用于对能量系统中的电流测量进行核实的方法。下面所描述的方法步骤例如借助于按本发明的测评单元来执行，该测评单元优选是所述能量系统的组成部分并且特别优选是所述能量系统的电蓄能器的组成部分。

2、在所述按本发明的方法的第一步骤中，借助于电流传感器来获取在能量系统的电蓄能器与所述能量系统的和该电蓄能器连接的电负载之间流动的电流(电流流动的方向在此原则上不受限制)。所述电流传感器优选是所述电蓄能器的组成部分，然而该电流传感器也能够布置在电蓄能器的外部。所述电蓄能器例如是电池(例如车辆的牵引电池)和/或电容器和/或燃料电池和/或供电电网和/或与此不同的蓄能器。所述电负载例如是电机、比如电动马达(例如车辆的驱动马达)、dc/dc转换器、逆变器或与此不同的电负载。在获取在电蓄能器与电负载之间流动的电流时，获取在第一时刻的第一电流强度值和在第二时刻的第二电流强度值，其中在所述第二时刻存在与所述第一电流强度值的预定义的最小偏差。电流的测量优选连续地(例如基于预定义的采样率)进行，从而基于所述测量值例如实现了columb计数(例如以便获得所述电蓄能器的相应的能量消耗或者能量吸收)。

3、在所述按本发明的方法的第二步骤中，借助于电压传感器来获取在所述电蓄能器的第一接头和第二接头之间的电压，其中获取在第一时刻的第一电压值以及在第二时刻的第二电压值。在所述电蓄能器由许多蓄能单元(例如由多个电池单池)组成的情况下，不仅能够测量所述电蓄能器的总电压和/或相应的蓄能单元的相应的单个电压(优选基于用于每个蓄能单元的单独的电压传感器)并且将其结算为总电压。应当指出的是，所述电压测量的相应时刻仅仅必须基本上与电流测量的第一时刻和第二时刻一致。由于不同的测量间隔和/或测量持续时间和/或信息技术上的连接和/或电流传感器与电压传感器之间的其他偏差而能够设想，在相应的测量时刻之间不存在精确的时间同步。因此，所述电流传感器和电压传感器的设计和/或连接优选如此进行，从而始终遵守在相应的测量时刻之间的所必需的公差。

4、在所述按本发明的方法的第三步骤中，借助于温度传感器来获取温度以及所述电蓄能器的在第三时刻的充电状态，其中所述第三时刻不超过相对于第一时刻或相对于第二时刻的预定义的允许的时间偏差。这样的最大允许的偏差优选由以下时间段来产生，在所述时间段中所述温度和充电状态基本上不改变。有利的是，所述第三时刻与第二时刻相同或基本上相同。作为替代方案，所述第三时刻与第一时刻相同或基本上相同，而没有由此将所述第三时刻限制到第一或第二时刻上。

5、在所述按本发明的方法的第四步骤中，通过由所述第二电压值和第一电压值的差与所述电蓄能器的内电阻值形成的商的计算来获取预期的电流强度差，其中获取所述内电阻值，方法是：从代表所述电蓄能器的特性的预定义的特性曲线族中自动地选择与所获取的温度和所获取的充电状态相对应的内电阻值。所述预定义的特性曲线族例如被保存于在信息技术上被连接到测评单元上的存储单元中。

6、在所述按本发明的方法的第五步骤中，只要所述预期的电流强度差与所述第二电流强度值和第一电流强度值的所测得的电流强度差之间的偏差不超过预定义的公差值，那就用信号通知对于所述电流测量的成功的核实。作为替代方案，如果所述预期的电流强度差与所测得的电流强度差之间的偏差超过预定义的公差值，那就用信号通知对于所述电流测量的不成功的核实。所述信号通知例如通过将数字的和/或模拟的信号输出给能量系统的组件(例如测评单元本身)并且/或者输出给能量系统旁边的组件这种方式来进行。基于所述信号，能够在这个组件中执行合适的故障反应。

7、所述按本发明的方法尤其提供以下优点，即：能够取消用于对在电蓄能器与电负载之间流动的电流进行测量的冗余的电流传感器，因为取而代之能够借助于所述按本发明的方法对基于所述电流传感器测量的电流进行核实。由此，在以下情况下不仅可以节省成本而且可以节省对冗余的传感器来说所必需的结构空间，在所述情况中需要对电流测量进行核实(例如在安全关键的应用中，所述安全关键的应用例如在asil状态下被定义)。

8、从属权利要求说明了本发明的优选的改进方案。

9、在本发明的一种有利的设计方案中，所述特性曲线族额外地考虑到所述电蓄能器的相应的老化状态。此外，额外地根据所述电蓄能器的当前的老化状态来获取相应的内电阻值。

10、有利的是，所获取的温度是第一温度并且所获取的充电状态是在第三时刻的期间的第一充电状态，所述第三时刻基本上与所述第一时刻一致。此外，获取在第四时刻的第二温度和第二充电状态，所述第四时刻基本上与所述第二时刻一致。随后，基于合成的温度来获取所述预期的电流强度差，所述合成的温度借助于第一预定义的计算规则从所述第一温度和第二温度中计算。此外，基于合成的充电状态来获取所述预期的电流强度差，所述合成的充电状态借助于第二预定义的计算规则从所述第一充电状态和第二充电状态中计算。所述第一计算规则和第二计算规则优选是相同的计算规则(例如分别由分别有待结算的数值形成平均值)，但是同样能够考虑所述第一计算规则与第二计算规则的偏差。

11、在本发明的另一种有利的设计方案中，所述电压传感器和/或温度传感器拥有自诊断功能。此外，基于所述自诊断功能的相应的结果来获取引起预期的和所测得的电流强度差之间的偏差的一个或多个可能的误差源。此外，用信号通知所获取的可能的误差源。根据用于相应的所参与的传感器的各自的核实可行方案，能够识别一组潜在地有缺陷的传感器和/或有缺陷的特性曲线族和/或对于当前要使用的特性曲线的有缺陷的选择或者具体来说各个有缺陷的传感器。

12、作为替代方案或补充方案，能够考虑，所述电压传感器是第一电压传感器并且额外地借助于第二电压传感器来测量在所述第一电压传感器上存在的电压，并且/或者所述温度传感器是第一温度传感器并且额外地借助于第二温度传感器来测量在所述第一温度传感器上存在的温度。随后，基于所述第一电压传感器和第二电压传感器的测量值的调准并且/或者基于所述第一温度传感器和第二温度传感器的测量值的调准来获取引起所述预期的和所测得的电流强度差之间的偏差的一个或多个可能的误差源，从而能够相应地用信号通知所获取的可能的误差源。

13、此外可能的是，所述电蓄能器具有许多蓄能单元并且基于在所有蓄能单元的范围内的总电压或基于在所述电蓄能器的一部分蓄能单元的范围内的电压对所述电流测量进行核实。所述许多蓄能单元能够在电能量源的内部串联和/或并联连接。在一部分蓄能单元的范围内的电压测量例如基于在相应的蓄能单元的范围内进行的单独的电压测量并且/或者基于所述电压传感器和所述蓄能器的至少一个另外的开关来进行，所述开关被设立用于借助于操控仅仅将蓄能单元的当前有待核实的部分与第一接头和第二接头连接起来。不言而喻，能够使用许多这样的另外的开关，以便例如单独地实施在每个蓄能单元的范围内的电压测量。

14、有利的是，对于所述电流测量的核实基于许多彼此先后相随的核实过程来进行，所述核实过程的相应的结果在用信号通知核实结果之前被综合为最终的核实结果，并且/或者被用于对所述电流测量进行连续的核实(例如以有规律的或无规律的时间间隔)。

15、在本发明的另一种有利的设计方案中，所述电负载和电能量源在第一时刻电分开并且在第二时刻电连接。这优选通过借助于测评单元对开关进行的操控来进行。也就是说，基于在第一时刻测量的静态电压和0a的电流与在第二时刻存在的电压及在第二时刻存在的电流进行所述电流传感器的核实。

16、优选使用所述信号通知，以便将故障状态输出给能量系统的使用者并且/或者将所述能量系统转换到安全状态中(例如通过电负载与电能量源的自动分开)并且/或者降低所述电负载从电蓄能器中的能量消耗。

17、根据本发明的第二方面，提出一种能量系统，该能量系统具有：带有第一接头和第二接头的电蓄能器、电负载、电流传感器、电压传感器、温度传感器、测评单元和存储单元。所述测评单元例如被设计为asic、fpga、处理器、数字式信号处理器、微控制器等并且在信息技术上与所述存储单元连接。此外，所述测评单元被设立用于借助于电流传感器来获取在能量系统的电蓄能器和所述能量系统的与该电蓄能器连接的电负载之间流动的电流，其中获取在第一时刻的第一电流强度值并且获取在第二时刻的第二电流强度值，在所述第二时刻存在与所述第一电流强度值的预定义的最小偏差。所述测评单元还被设立用于借助于所述电压传感器来获取在所述电蓄能器的第一接头与第二接头之间的电压，其中获取在第一时刻的第一电压值并且获取在第二时刻的第二电压值。此外，所述测评单元被设立用于借助于温度传感器来获取温度以及所述电蓄能器在第三时刻的充电状态，其中所述第三时刻不超过相对于第一时刻或相对于第二时刻的预定义的允许的时间偏差。此外，所述测评单元被设立用于通过由所述第二电压值和第一电压值的差与所述电蓄能器的内电阻值形成的商的计算来获取预期的电流强度差，其中获取所述内电阻值，方法是：从代表所述电蓄能器的特性的、预定义的特性曲线族中选择与所获取的温度和所获取的充电状态相对应的内电阻值，其中所述特性曲线族被保存在所述在信息技术上与测评单元连接的存储单元中。最后，所述测评单元被设立用于：只要所述预期的电流强度差与所述第二电流强度值和第一电流强度值的所测得的电流强度差之间的偏差不超过预定义的公差值，就用信号通知对于所述电流测量的成功的核实，或者否则用信号通知对于所述电流测量的不成功的核实。

18、此外，所述测评单元优选被设立用于执行根据前述说明所述的方法。所述特征、特征组合以及由其得出的优点与结合首先提到的发明方面所解释的特征、特征组合和优点如此明显地相对应，从而为避免重复而参照上述解释。