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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Messanordnung für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs. Die Offenbarung betrifft gleichermaßen ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug.
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Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, Kraftfahrzeuge mit analoger Messtechnik auszustatten, um ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs, eine Komponente des Bordnetzes und/oder Bauteile der Komponente zu überwachen. Dabei können Spannungen an verschiedenen Orten beziehungsweise Messpunkten im Energiebordnetz, der Strombedarf beispielsweise einer oder mehrerer der Komponenten und die Temperatur von elektrischen Versorgungsleitungen erfasst werden.
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Vor allem im Hinblick auf die Erfassung von Strom und Spannung können dabei vergleichsweise hohe Abtastraten erforderlich sein, um dynamische Vorgänge und/oder Transienten korrekt zu erfassen. Für die Auslegung des Energiebordnetzes relevante, dynamische Vorgänge treten allerdings nicht permanent bei einem Betrieb des Kraftfahrzeugs, beispielsweise während einer ganzen Fahrt auf, sondern beispielsweise während kurzzeitiger Spitzenlastszenarien und/oder Lastwechseln.
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WO 2023/174631 A1 offenbart ein elektrifiziertes Kraftfahrzeug mit einem Hochvoltspeicher, mit mindestens einer Elektromaschine, mit einer Leistungselektronik, mit einem DC/DC Wandler und mit einer elektronischen Auswerteeinheit für eine zentrale komponentenspezifische Energieüberwachung definierter Komponenten eines Niedervolt-Bordnetzes und/oder definierter Komponenten eines Hochvolt-Bordnetzes. Dabei ist die Auswerteeinheit derart ausgestaltet, dass darin für jede definierte Komponente eine spezifische Last-Signatur abgespeichert ist und dass ein außerhalb der definierten Komponenten mit einem ersten (einzigen) Mess-Sensor für das gesamte NiedervoltBordnetz und/oder mit einem zweiten (einzigen) Mess-Sensor für das gesamte Hochvolt-Bordnetz erfasstes Gesamtmess-Signal zur Erkennung der Last-Signaturen unter Anwendung der NILM-Technologie disaggregiert wird. Weiterhin wird das jeweilige Gesamtmess-Signal vor der Disaggregation durch ein definiertes Korrekturmodul von kraftfahrzeugspezifischen Elektro-Störgrößen bereinigt.
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Konventionell werden Messungen anhand von Schwellwerten, beispielsweise in Oszilloskopen, ausgelöst beziehungsweise getriggert. Bei einem Überschreiten eines Schwellwertes wird dementsprechend eine Messaufzeichnung gestartet.
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Die Auslösung anhand digitaler Vorgänge, z.B. wegen einer diskreten Ableitung eines Messignals und/oder einer besonderen Algorithmik, ist ebenfalls bekannt. Die aufgrund der dynamischen Vorgänge gewählte Abtastrate führt jedoch dazu, dass auch bei weniger dynamischen Vorgängen und/oder in stationären beziehungsweise quasistationären Zuständen Messungen mit der vergleichsweise hohen Abtastrate vorgenommen werden. Dies resultiert insgesamt in einer eher unnötig großen Datenmenge, da für weniger dynamische Vorgängen die vergleichsweise hohe Abtastrate zu hoch ist und/oder Messungen mit der vergleichsweise hohen Abtastrate bei weniger dynamischen Vorgängen zu wenig nützlich verwertbaren Informationen führen. Daher ist es nützlich, um die Datenmenge zu reduzieren, die Abtastrate dynamisch anzupassen.
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Eine digitale Umsetzung der dynamischen Anpassung der Abtastrate scheint jedoch nicht unbedingt zielführend. Bedingt durch die Rechenzeit digitaler Realisierungen, weist eine digitale Umsetzung der dynamischen Anpassung eine vergleichsweise hohe Reaktionszeit beziehungsweise Trägheit auf, was beispielsweise eine Detektion von steilen Flanken in dem Messsignal erschweren und/oder verzögern kann, was auch eine dynamische Erhöhung der Abtastrate verzögern kann. Weiterhin ist die digitale Umsetzung von einer gewählten Grund-Abtastrate beziehungsweise einer minimalen Abtastrate abhängig. Eine reine Schwellwert-Detektion vernachlässigt hochdynamische Komponentenbelastungen im niedrigen Leistungsbereich, während Belastungen im hohen Leistungsbereich unabhängig von der Dynamik hochauflösend aufgezeichnet werden.
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Die am Anmeldetag der vorliegenden Offenbarung noch nicht veröffentliche deutsche Patenanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen
DE 10 2024 104 769.0 offenbart eine Messanordnung für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, wobei die Messanordnung aufweist: eine Zuleitung zum Beaufschlagen des Bordnetzes und/oder einer Komponente des Bordnetzes mit elektrischer Energie; ein als Induktivität oder Kondensator ausgebildetes Bauelement; ein zu dem Bauelement in Serie geschalteten ohmschen Messwiderstand; einen Komparator, wobei der Komparator dazu eingerichtet ist, eine an dem Messwiderstand anliegende Messspannung mit einer Referenzspannung zu vergleichen und daraufhin ein Vergleichssignal auszugeben; und eine Datenverarbeitungsvorrichtung, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, anhand des Vergleichssignals eine Abtastrate anzupassen; wobei das Bauelement derart mit der Zuleitung verschaltet ist, dass eine zeitliche Änderung einer die elektrische Energie charakterisierenden elektrischen Größe eine Änderung der Messspannung bewirkt.
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Dabei wird ein definierter Messwiderstand verwendet, um zuverlässige Messergebnisse zu erzielen.
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Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik besteht eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, eine Vorrichtung anzugeben, welche geeignet ist, den Stand der Technik zu bereichern und zumindest die oben genannten Aspekte des Standes der Technik zu verbessern. Insbesondere ist es die Aufgabe der Offenbarung, zuverlässig, wohldefiniert und kosteneffizient, Stromänderung in der Zuleitung zu vermessen.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche haben Weiterbildungen der Offenbarung zum Inhalt.
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Danach wird die Aufgabe gemäß einem Aspekt der Offenbarung durch eine Messanordnung für ein eine elektronische Sicherung mit einem Transistor umfassendes Bordnetz eines Kraftfahrzeugs gelöst, wobei die Messanordnung dazu eingerichtet ist, parallel zu einer durch die elektronische Sicherung abgesicherte Zuleitung zum Beaufschlagen des Bordnetzes und/oder einer Komponente des Bordnetzes mit elektrischer Energie verschaltet zu werden; die Messanordnung einen Kondensator aufweist; und der Kondensator derart verschaltet ist, dass eine zeitliche Änderung eines in einem vorbestimmten Schaltzustand des Transistors mit einem definierten ohmschen Widerstand fließenden Stroms eine mit der zeitlichen Änderung des Stroms quantitativ zusammenhängende Kondensatorspannung bedingt.
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Dabei wurde erkannt, dass der Kondensator eine durch die Kondensatorspannung reflektierte Antwort auf eine Änderung eines Stroms in der Zuleitung liefern kann. Der Strom in der Zuleitung ist dabei gleich dem Strom durch den Transistor, da die Zuleitung durch die elektrische Sicherung abgesichert wird. Der Transistor weist dabei einen ohmschen Widerstand auf. Dabei kann eine vergleichsweise schnelle Änderung des Stroms in eine vergleichsweise große Kondensatorspannung übersetzt werden, während eine vergleichsweise langsame Änderung des Stroms in eine vergleichsweise niedrige Kondensatorspannung übersetzt werden kann. Die grundsätzliche Detektion der Flanken erfolgt somit basierend auf der Kondensatorspannung an einem bekannten Kondensator, die auf einer Stromänderung in dem Transistor der elektronischen Sicherung basiert.
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Daher kann durch die Kondensatorspannung zuverlässig und genau auf die Dynamik geschlossen werden. Eine Abtastrate kann somit als beispielsweise proportional zu der Kondensatorspannung und/oder einer daraus abgeleiteten Größe gewählt werden, um bei einer höheren Kondensatorspannung, die eine schnelle Dynamik indiziert, eine höhere Abtastrate zu erzielen als bei einer niedrigeren Kondensatorspannung, die eine langsamere Dynamik indiziert. Damit ist eine Definition einer Grund-Abtastrate entbehrlich. Dies macht die Messvorrichtung zuverlässig und somit effizienter. Die Offenbarung ermöglicht die dynamische Anpassung der Abtastrate, insbesondere basierend auf transienten Vorgängen des Stroms. Die Umsetzung erfolgt dabei analog. Dadurch wird eine schnelle Änderung beziehungsweise Anpassung der Abtastrate ermöglicht.
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Konventionelle Verfahren zur Strommessung verwenden oftmals zusätzliche Messwiderstände, beispielsweise einen Shunt. Durch die Verwendung des Innenwiderstands des Transistors ist die Verwendung derartiger Messwiderstände obsolet. Durch die Verwendung des Innenwiderstandes des Transistors, beispielsweise eines FeldeffektTransistors, sind keine weiteren Bauteile in der Zuleitung beziehungsweise im Kabelbaum des Kraftfahrzeuges notwendig. Dies vermeidet die Notwendigkeit für zusätzlichen Bauraum und minimiert einen resistiven und reaktiven Eingriff in das Bordnetz. Dadurch sind hohe spezifizierte Sicherheitsanforderungsstufen für sicherheitsrelevante Systeme in Kraftfahrzeugen („ASIL“) effektiv erzielbar.
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Ferner wurde erkannt, dass Kraftfahrzeuge, einschließlich Prototypen, Vorserienfahrzeuge und Serienfahrzeuge, verhältnismäßig einfach mit einer derartigen Messanordnung ausgestattet werden können. Eine beispielhafte Anwendung kann durch eine elektronische Sicherung (sog. „E-Fuse“) gegeben sein, die Messdaten mit einer anzupassenden Abtastrate erfassen kann. Damit ist die Erfassung von dynamischen Messdaten aus dem Bordnetz möglich.
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Die dynamische Anpassung ermöglicht, dass die Abtastrate bei dynamischeren Signalen erhöht und bei weniger dynamischen Signalen vermindert werden kann, womit trotz einer deutlich reduzierten Datenmenge eine verbesserte Auslegung des Bordnetzes und/oder der Komponenten erreicht werden kann, und/oder womit eine zuverlässigere und umfassendere Überwachung im Betrieb des Kraftfahrzeugs erfolgen kann. Dies ist besonders im Kundenbetrieb beziehungsweise in Serienfahrzeugen relevant, da dort typischerweise keine Datenlogger verbaut werden können, um große Mengen von Daten zu speichern, und eine Übertragung von Messdaten beispielsweise über ein Mobilfunknetz vergleichsweise kostenintensiv ist.
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Optional ist der vorbestimmte Schaltzustand ein leitender Zustand und/oder ein Sättigungszustand. Dabei wurde erkannt, dass insbesondere ein Feldeffekt-Transistor in dem leitenden Zustand und/oder dem Sättigungszustand einen definierten ohmschen Widerstand aufweist und insbesondere diese Schaltzustände eine wohldefinierte Bestimmung der Dynamik des Stroms ermöglichen.
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Optional weist die Messanordnung einen ersten Messverstärker zum Verstärken einer durch den Strom und den ohmschen Widerstand des Transistors über den Transistor abfallenden ersten Spannung auf. Es wurde erkannt, dass der Strom durch den Transistor typischerweise zu einem vergleichsweise geringen Spannungsabfall führt. Die erste Spannung zu verstärken kann so einem Laden und/oder Entladen des Kondensators dienlich sein, um die Dynamik des Stroms zuverlässig abbilden zu können.
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Optional weist die Messanordnung einen invertierenden Differenzierer und einen invertierenden Verstärker auf; und der invertierende Differenzierer und der invertierende Verstärker sind derart verschaltet, dass eine zeitliche Änderung des Stroms vorzeichenabhängig abgebildet wird. Damit kann die zeitliche Änderung des Stroms vorzeichenabhängig in ein negative und positive Spannungen umfassendes Intervall abgebildet werden. Das Vorzeichen der Spannung kann dann das Vorzeichen der zeitlichen Ableitung des Stroms repräsentieren.
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Optional weist die Messanordnung einen nicht-invertierenden Differenzierer und einen Instrumentenverstärker auf; und der nicht-invertierende Differenzierer und der Instrumentenverstärker derart sind verschaltet, dass eine zeitliche Änderung des Stroms in einen vorzeichengleichen Spannungsbereich abgebildet wird. Damit kann die zeitliche Änderung des Stroms vorzeichenunabhängig in ein beispielsweise positive Spannungen umfassendes Intervall abgebildet werden. Das Vorzeichen der zeitlichen Ableitung des Stroms kann dabei durch eine obere und eine untere Hälfte des Intervalls repräsentiert werden.
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Optional weist die Messanordnung einen Komparator auf, wobei der Komparator dazu eingerichtet ist, anhand einer auf der Kondensatorspannung basierenden dritten Spannung und einer Referenzspannung ein Vergleichssignal auszugeben. Der Komparator kann dazu verwendet werden, ein binäres Vergleichssignal zur weiteren digitalen Verarbeitung bereitzustellen. Optional weist die Messanordnung einen Optokoppler zur galvanischen Trennung auf.
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Optional weist die Messanordnung eine Datenverarbeitungsvorrichtung auf, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, anhand des Vergleichssignals eine Abtastrate anzupassen. Die Datenverarbeitungsvorrichtung realisiert dabei die dynamische Anpassung der Abtastrate, insbesondere basierend auf transienten Vorgängen in dem Strom der Zuleitung. Die Umsetzung erfolgt dabei durch die Messanordnung analog. Dadurch wird eine schnelle Änderung beziehungsweise Anpassung der Abtastrate ermöglicht.
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Gemäß einem Aspekt der Offenbarung wird ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektronische Sicherung mit einem Transistor und wenigstens eine oben beschriebene Messanordnung, bereitgestellt. Optional weist die Messanordnung ein oder mehrere als vorteilhaft und/oder optional beschriebenen Merkmale auf, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen. Dabei wurde zudem erkannt, dass das Bordnetz mehrere optional voneinander verschiedene Messanordnungen aufweisen kann, beispielsweise eine Messanordnung Überwachung des Bordnetzes und eine Messanordnung zur Überwachung einer Komponente.
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Optional ist das Bordnetz als ein Niedervoltnetz ausgebildet. Dabei wurde erkannt, dass sich das Niedervoltbordnetz besonders effektiv überwachen lässt, insbesondere wenn das Niedervoltbordnetz elektronische Sicherungen zum Überwachen des Niedervoltbordnetz umfasst, und die Abtastrate der elektronischen Sicherungen durch die Messanordnung beeinflusst wird.
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Gemäß einem Aspekt der Offenbarung wird ein Kraftfahrzeug, umfassend das oben beschriebene Bordnetz, bereitgestellt. Optional weist das Bordnetz und/oder dessen Messanordnung ein oder mehrere als vorteilhaft und/oder optional beschriebenen Merkmale auf, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen.
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Nachfolgend wird je eine Ausführungsform mit Bezug zu den Figuren beschrieben.
- 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug gemäß einem Aspekt der Offenbarung;
- 2 zeigt schematisch eine Messanordnung gemäß einem Aspekt der Offenbarung; und
- 3 zeigt schematisch eine Messanordnung gemäß einem Aspekt der Offenbarung.
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1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 50 gemäß einem Aspekt der Offenbarung.
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Das Kraftfahrzeug 50 ist ein Landfahrzeug. Das Kraftfahrzeug 50 ist ein Personenkraftwagen.
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Das Kraftfahrzeug 50 weist ein als Niedervoltnetz 60 ausgebildetes Bordnetz 61 auf. Das Niedervoltnetz 60 beziehungsweise Niedervoltsystem ist beispielsweise dazu eingerichtet, mit Wechselspannungen bis einschließlich 30 V oder Gleichspannungen bis einschließlich 60 V betrieben zu werden. Das Niedervoltnetz 60 umfasst eine als elektronische Sicherung 53 („E-Fuse“) ausgebildete elektronische Messvorrichtung und eine Komponente 65. In einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt) kann das Kraftfahrzeug 50 eine andere als die dargestellte Anzahl von elektronischen Messvorrichtungen und/oder Komponenten 65 aufweisen.
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Die Komponente 65 kann beispielsweise ein Sensor, ein Aktor und/oder ein Steuergerät umfassen oder sein. Die Komponente 65 ist dazu eingerichtet, mit elektrischer Energie beziehungsweise unter einem anliegen einer Spannung mit einem Strom beaufschlagt zu werden. Die Komponente 65 weist eine Mehrzahl von Bauteilen auf (nicht gezeigt). Die Bauteile sind elektrisch miteinander verschaltet und können sich demgemäß gegenseitig beeinflussen und die Funktion der Komponente 65 bestimmen.
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Die elektronische Sicherung 53 ist dazu eingerichtet, die Komponente 65 elektrisch abzusichern, also gegen zu hohe Ströme und/oder Spannungen zu schützen. Die elektronische Sicherung 53 ist dazu eingerichtet, ein Erfassen von ein die Komponente 65 betreffendes und von einer Zeit abhängiges Eingangsstromsignal, ein von der Zeit abhängiges Eingangsspannungssignal und optional ein von der Zeit abhängiges Temperatursignal zu messen als Messgrößen zu erfassen. Das Eingangsstromsignal repräsentiert beispielsweise den Strom I, mit der die Komponente 65 über eine Zuleitung 71 (siehe 2 und 3) beaufschlagt wird, in Abhängigkeit von der Zeit und das Eingangsspannungssignal repräsentiert die an der Komponente 65 anliegende Spannung U in Abhängigkeit von der Zeit. Das Temperatursignal repräsentiert die Temperatur der Komponente 65 in Abhängigkeit von der Zeit. Das Temperatursignal kann sich dabei auf einen oder mehrere Messpunkte beziehen. Dabei ist die elektronische Sicherung 53 dazu eingerichtet, das Messen der Messgrößen mit einer Abtastrate FS durchzuführen. Die Abtastrate FS gibt dabei die Anzahl von Messungen pro Zeitraum an, beispielsweise in Messungen pro Sekunde. Die elektronische Sicherung 53 umfasst und/oder ist mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung 51 kommunikationstechnisch verbunden (nicht gezeigt), wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung 51 dazu eingerichtet ist, dass Messen durch die elektronische Sicherung 53 zu kontrollieren und insbesondere die Abtastrate FS zu ändern beziehungsweise anzupassen.
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Das Kraftfahrzeug 50 beziehungsweise das Bordnetz 61 weisen eine Messanordnung 70 auf, die detailliert mit Bezug zu 2 und 3 beschrieben ist. Die Messanordnung 70 weist die Datenverarbeitungsvorrichtung 51 (nicht in 2 und 3 gezeigt) auf, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung 51 dazu eingerichtet ist, anhand eines Vergleichssignals 80 (siehe auch 2 und 3) eine Abtastrate FS anzupassen.
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2 zeigt schematisch eine Messanordnung 70 gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Die Messanordnung 70 gemäß 2 ist eine Messanordnung 70 für ein Bordnetz 61 eines Kraftfahrzeugs 50. Ein derartiges Kraftfahrzeug 50 und ein derartiges Bordnetz 61 sind mit Bezug zu 1 beschrieben. 2 wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
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Die Messanordnung 70 gemäß 2 ist dazu eingerichtet, parallel zu einer durch die elektronische Sicherung 53 abgesicherte Zuleitung 71 zum Beaufschlagen des Bordnetzes 61 und/oder der Komponente 65 des Bordnetzes 61 mit elektrischer Energie verschaltet zu werden. Die Zuleitung 71 ist also zum Beaufschlagen des Bordnetzes 61 mit elektrischer Energie eingerichtet. Das Bordnetz 61 kann dabei eine oder mehrere Komponenten 65 (siehe 1) umfassen, die in 2 nicht gezeigt sind.
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Die elektronische Sicherung 53 (siehe 1) weist einen Transistor 53a mit einem ohmschen Widerstand RS auf (in 2 und 3) ist nur der ohmschen Widerstand RS in den Schaltplan gezeichnet). Der ohmschen Widerstand RS des Transistors 53a wird als Messwiderstand verwendet. Der Transistor 53a ist beispielsweise ein Feldeffekt-Transistor. Der Transistor 53a ist dazu eingerichtet, elektrisch geschaltet zu werden und so in verschiedene Schaltzustände verbracht zu werden. Dabei ist der Transistor 53a beispielsweise dazu eingerichtet, in einen Sperrzustand und in einen leitenden Zustand geschaltet zu werden, der in einen Sättigungszustand übergehen kann. Der Transistor 53a beziehungsweise dessen ohmscher Widerstand RS ist von dem Schaltzustand abhängig. Eine derartige Abhängigkeit ergibt sich beispielsweise aus einem Datenblatt des Transistors 53a.
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Die Messanordnung 70 weist einen Kondensator 72 auf. Der Kondensator 72 weist eine Kapazität C auf. Der Kondensator 72 ist derart verschaltet, dass eine zeitliche Änderung eines in dem vorbestimmten Schaltzustand des Transistors 53a mit einem definierten ohmschen Widerstand RS fließenden Stroms I eine mit der zeitlichen Änderung des Stroms I quantitativ zusammenhängende Kondensatorspannung VB bedingt.
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Dafür weist die Messanordnung 70 gemäß 2 einen ersten Messverstärker 76 auf. Der erste Messverstärker 76 ist zum Verstärken einer durch den Strom I und den ohmschen Widerstand RS des Transistors 53a über den Transistor 53a abfallenden ersten Spannung VA eingerichtet. Die erste Spannung VA wird dabei durch einen den Messverstärker 76 definierenden Verstärkungsfaktor v_INA verstärkt. Es ergibt sich so für die erste Spannung VA= RS x I x v_INA. Die über den ohmschen Widerstand RS abfallende Spannung wird also zu der ersten Spannung VA durch den Verstärkungsfaktor v_INA verstärkt.
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Die Messanordnung 70 weist optional einen ersten Widerstand R1 auf. Der erste Widerstand R1 ist zwischen den Kondensator 72 und den ersten Messverstärker 76 geschaltet.
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Die Messanordnung 70 weist einen invertierenden Differenzierer 77a und einen invertierenden Verstärker 77b auf. Der invertierende Differenzierer 77a und der invertierende Verstärker 77b sind derart verschaltet, dass eine zeitliche Änderung des Stroms I vorzeichenabhängig abgebildet wird. Der Kondensator 72 ist zwischen einem Eingang des invertierenden Differenzierers 77a und dem ersten Messverstärker 76 geschaltet. Der andere Eingang des invertierenden Differenzierers 77a ist an die Masse angelegt. Die Messanordnung 70 weist parallel zu dem invertierenden Differenzierer 77a einen zweiten Widerstand R2 auf. Dadurch ergibt sich für die Kondensatorspannung VB, die hinter dem invertierenden Differenzierer 77a abgegriffen werden kann: VB = -R2 x C x dVA / dt, wobei d / dt die Ableitung nach der Zeit ist. Die Kondensatorspannung VB ist also antiproportional zu der zeitlichen Änderung der ersten Spannung VA und somit zu dem Strom I.
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Die Messanordnung 70 weist einen dritten Widerstand R3 und einen vierten Widerstand R4 auf. Der dritte Widerstand R3 ist zwischen den invertierenden Differenzierer 77a und den invertierenden Verstärker 77b geschaltet und der vierte Widerstand R5 ist parallel zu dem invertierenden Verstärker 77b geschaltet. Damit wird die Kondensatorspannung VB verstärkt und es ergibt sich für eine hinter dem invertierenden Verstärker 77b abgreifbare dritte Spannung VC = - R4/R3 x VB. Durch die beiden Vorzeichenwechsel bei der Bestimmung von der Kondensatorspannung VB und der dritte Spannung VC weist die dritte Spannung VC ein der zeitlichen Änderung des Stroms I gleiches Vorzeichen auf.
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Die Messanordnung 70 weist einen Komparator 74 auf. Der Komparator 74 ist dazu eingerichtet ist, anhand der auf der Kondensatorspannung VB basierenden dritten Spannung VC und einer Referenzspannung VRef ein Vergleichssignal 80 auszugeben.
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Die Messanordnung 70 ermöglicht, dass die dritte Spannung VC vorzeichenrichtig in ein Intervall von -U0 bis U0 mit der Netzspannung U0 von beispielsweise 5V abgebildet wird. Damit kann eine Referenzspannung VRef von 0V beispielsweise das Vorzeichen der zeitlichen Änderung des Stroms I repräsentieren, also ein Steigen oder ein Fallen des Stroms. Eine Dynamik kann durch eine von 0V verschiedene Referenzspannung VRef indiziert werden. Die Messanordnung 70 gemäß 2 ist sensitiv und kosteneffektiv implementierbar.
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3 zeigt schematisch eine Messanordnung 70 gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Die Messanordnung 70 gemäß 3 ist eine Messanordnung 70 für ein Bordnetz 61 eines Kraftfahrzeugs 50. Ein derartiges Kraftfahrzeug 50 und ein derartiges Bordnetz 61 sind mit Bezug zu 1 beschrieben. 3 wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Die Messanordnung 70 gemäß 3 ist eine alternative zu der Messanordnung gemäß 2. Folgend werden die Unterschiede zwischen den Messanordnungen 70 gemäß 2 und 3 beschrieben.
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Die Messanordnung 70 gemäß 3 weist einen nicht-invertierenden Differenzierer 78a und einen Instrumentenverstärker 78b auf. Der nicht-invertierende Differenzierer 78a und der Instrumentenverstärker 78b sind derart verschaltet, dass eine zeitliche Änderung des Stroms I in einen vorzeichengleichen Spannungsbereich abgebildet wird. Dazu weist die Messanordnung 70 einen ersten Widerstand R1 auf. Der nicht-invertierende Differenzierer 78a, der erste Widerstand R1 und der Kondensator 72 sind dabei derart verschaltet, dass die Kondensatorspannung VB wie folgt berechnet ist: VB = R1 x C x dVA / dt. Der Instrumentenverstärker 78b definiert einen Verstärkungsfaktor v_INA. Der Instrumentenverstärker 78b ist derart geschaltet, dass die über den ersten Widerstand R1 abfallende Kondensatorspannung VB durch den Instrumentenverstärker 78b verstärkt wird. Es ergibt sich für eine hinter dem Instrumentenverstärker 78b abgreifbare dritte Spannung VC = VB x v_INA. Dabei weist die dritte Spannung VC einen Wert in einem Intervall von 0V bis zu der Netzspannung U0 von beispielsweise 5V auf. Die zeitliche Änderung des Strom I wird also in das Intervall von 0V bis zu der Netzspannung U0 abgebildet. Die Implementierung der Messanordnung 70 gemäß 3 ist effektiv möglich, da der nicht-invertierenden Differenzierer 78a und der Instrumentenverstärker 78b nur eine Versorgungsspannung benötigen.
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Bezugszeichen (Teil der Beschreibung)
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- 50
- Kraftfahrzeug
- 51
- Datenverarbeitungsvorrichtung
- 53
- elektronische Sicherung
- 53a
- Transistor
- 60
- Niedervoltnetz
- 61
- Bordnetz
- 65
- Komponente
- 70
- Messanordnung
- 71
- Zuleitung
- 72
- Kondensator
- 74
- Komparator
- 75
- Differenzverstärker
- 76
- erster Messverstärker
- 77a
- invertierender Differenzierer
- 77b
- invertierender Verstärker
- 78a
- nicht-invertierenden Differenzierer
- 78b
- Instrumentenverstärker
- 80
- Vergleichssignal
- C
- Kapazität
- FS
- Abtastrate
- I
- elektrische Größe, Strom
- R1
- erster Widerstand
- R2
- zweiter Widerstand
- R3
- dritter Widerstand
- R4
- vierter Widerstand
- RS
- ohmscher Widerstand des Transistors
- U
- elektrische Größe, Spannung
- U0
- Netzspannung
- VA
- erste Spannung
- VB
- Kondensatorspannung, zweite Spannung
- VC
- dritte Spannung
- VRef
- Referenzspannung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2023/174631 A1 [0004]
- DE 10 2024 104 769.0 [0008]