DE102024120056A1 - Measuring setup for the electrical system of a motor vehicle, electrical system, motor vehicle - Google Patents
Measuring setup for the electrical system of a motor vehicle, electrical system, motor vehicleInfo
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Abstract
Messanordnung für ein eine elektronische Sicherung mit einem Transistor umfassendes Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, 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. Measuring arrangement for a vehicle electrical system comprising an electronic fuse with a transistor, wherein the measuring arrangement is configured to be connected in parallel to a supply line protected by the electronic fuse for supplying electrical energy to the vehicle electrical system and/or a component of the vehicle electrical system; the measuring arrangement includes a capacitor; and the capacitor is connected in such a way that a change over time of a current flowing in a predetermined switching state of the transistor with a defined ohmic resistance causes a capacitor voltage that is quantitatively related to the change over time of the current.
Description
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Messanordnung für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs. Die Offenbarung betrifft gleichermaßen ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug.The present disclosure relates to a measuring arrangement for the electrical system of a motor vehicle. The disclosure relates equally to an electrical system for a motor vehicle and to a motor vehicle.
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.It is known from the prior art to equip motor vehicles with analog measuring technology in order to monitor the vehicle's electrical system, a component of the electrical system, and/or components of the component. This allows for the measurement of voltages at various locations or measuring points in the electrical system, the current draw of, for example, one or more of the components, and the temperature of electrical supply lines.
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.Especially when it comes to measuring current and voltage, comparatively high sampling rates may be necessary to accurately capture dynamic processes and/or transients. However, dynamic processes relevant to the design of the vehicle's electrical system do not occur continuously during vehicle operation, such as throughout an entire journey, but rather during short-term peak load scenarios and/or load changes.
Konventionell werden Messungen anhand von Schwellwerten, beispielsweise in Oszilloskopen, ausgelöst beziehungsweise getriggert. Bei einem Überschreiten eines Schwellwertes wird dementsprechend eine Messaufzeichnung gestartet.Conventionally, measurements are triggered by threshold values, for example in oscilloscopes. When a threshold value is exceeded, a measurement recording is started.
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.Triggering based on digital processes, e.g., due to a discrete derivation of a measurement signal and/or a specific algorithm, is also known. However, the sampling rate chosen for these dynamic processes leads to measurements being taken at the comparatively high sampling rate even in less dynamic processes and/or in steady-state or quasi-steady-state conditions. This results in an unnecessarily large amount of data overall, since the comparatively high sampling rate is too high for less dynamic processes and/or measurements at the comparatively high sampling rate yield insufficient useful information for less dynamic processes. Therefore, it is beneficial to dynamically adjust the sampling rate to reduce the amount of data.
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.However, a digital implementation of dynamic sampling rate adjustment does not necessarily appear to be the most effective approach. Due to the computation time of digital implementations, a digital implementation of dynamic adjustment exhibits a comparatively high response time or inertia, which can, for example, make the detection of steep edges in the measurement signal more difficult and/or delay it, and can also delay a dynamic increase in the sampling rate. Furthermore, the digital implementation depends on a selected base sampling rate or a minimum sampling rate. Pure threshold detection neglects highly dynamic component loads in the low power range, while loads in the high power range are recorded with high resolution regardless of their dynamics.
Die am Anmeldetag der vorliegenden Offenbarung noch nicht veröffentliche deutsche Patenanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen
Dabei wird ein definierter Messwiderstand verwendet, um zuverlässige Messergebnisse zu erzielen.A defined measuring resistor is used to obtain reliable measurement results.
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.Against the background of this prior art, one objective of the present disclosure is to provide a device suitable for enriching the prior art and improving at least the aforementioned aspects of the prior art. In particular, the disclosure aims to reliably, precisely, and cost-effectively measure changes in current in the supply line.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche haben Weiterbildungen der Offenbarung zum Inhalt.The problem is solved by the features of the independent claims. The dependent claims contain further developments of the disclosure.
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.The problem is then solved according to one aspect of the disclosure by a measuring arrangement for a vehicle electrical system comprising an electronic fuse with a transistor, wherein the measuring arrangement is configured to be connected in parallel to a supply line protected by the electronic fuse for supplying electrical energy to the vehicle electrical system and/or a component of the vehicle electrical system; the measuring arrangement includes a capacitor; and the capacitor is connected in such a way that a change over time of a current flowing in a predetermined switching state of the transistor with a defined ohmic resistance causes a capacitor voltage that is quantitatively related to the change over time of the current.
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.It was discovered that the capacitor can provide a response to a change in current in the supply line, reflected by the capacitor voltage. The current in the supply line is equal to the current through the transistor, since the supply line is protected by the electrical fuse. The transistor exhibits ohmic resistance. A relatively rapid change in current can be translated into a relatively high capacitor voltage, while a relatively slow change in current can be translated into a relatively low capacitor voltage. The fundamental detection of the edges is thus based on the capacitor voltage across a known capacitor, which in turn is based on a change in current in the transistor of the electronic fuse.
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.Therefore, the dynamics can be reliably and accurately inferred from the capacitor voltage. A sampling rate can thus be chosen, for example, as proportional to the capacitor voltage and/or a derived quantity, in order to achieve a higher sampling rate at higher capacitor voltages, which indicate faster dynamics, than at lower capacitor voltages, which indicate slower dynamics. This eliminates the need to define a basic sampling rate. This makes the measuring device more reliable and therefore more efficient. The disclosure enables dynamic adjustment of the sampling rate, particularly based on transient current changes. The implementation is analogous. This allows for rapid changes or adjustments to the sampling rate.
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.Conventional current measurement methods often use additional measuring resistors, such as a shunt. Utilizing the transistor's internal resistance eliminates the need for such resistors. By using the transistor's internal resistance, for example, that of a field-effect transistor, no additional components are required in the vehicle's wiring harness or power supply. This avoids the need for additional installation space and minimizes resistive and reactive interference with the vehicle's electrical system. As a result, high specified safety integrity levels (ASIL) for safety-related systems in vehicles can be effectively achieved.
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.Furthermore, it was recognized that motor vehicles, including prototypes, pre-production vehicles, and production vehicles, can be equipped with such a measuring arrangement relatively easily. One exemplary application is an electronic fuse (so-called "E-Fuse") capable of acquiring measurement data at an adjustable sampling rate. This enables the acquisition of dynamic measurement data from the vehicle's electrical system.
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.Dynamic adjustment allows the sampling rate to be increased for more dynamic signals and decreased for less dynamic signals. This enables improved design of the vehicle's electrical system and/or components, despite a significantly reduced data volume, and/or allows for more reliable and comprehensive monitoring during vehicle operation. This is particularly relevant in customer operation or in production vehicles, as data loggers cannot typically be installed to store large amounts of data, and transmitting measurement data, for example via a mobile network, is comparatively expensive.
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.Optionally, the predetermined switching state is a conducting state and/or a saturation state. It was recognized that, in particular, a A field-effect transistor in the conducting state and/or the saturation state exhibits a defined ohmic resistance, and in particular these switching states allow a well-defined determination of the current dynamics.
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.Optionally, the measuring setup includes a first measuring amplifier to amplify the initial voltage drop across the transistor caused by the current and the transistor's ohmic resistance. It was observed that the current through the transistor typically results in a comparatively small voltage drop. Amplifying this initial voltage can thus be used to charge and/or discharge the capacitor, enabling a reliable representation of the current dynamics.
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.Optionally, the measuring arrangement includes an inverting differentiator and an inverting amplifier; the inverting differentiator and the inverting amplifier are connected such that a time-dependent change in current is mapped as a function of its sign. This allows the time-dependent change in current to be mapped, depending on its sign, into an interval encompassing negative and positive voltages. The sign of the voltage can then represent the sign of the time derivative of the current.
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.Optionally, the measuring arrangement includes a non-inverting differentiator and an instrumentation amplifier; the non-inverting differentiator and the instrumentation amplifier are connected such that a time-dependent change in current is mapped to a voltage range of the same sign. This allows the time-dependent change in current to be mapped, regardless of sign, to an interval encompassing, for example, positive voltages. The sign of the time derivative of the current can be represented by an upper and a lower half of the interval.
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.Optionally, the measuring arrangement includes a comparator configured to output a comparison signal based on a third voltage derived from the capacitor voltage and a reference voltage. The comparator can be used to provide a binary comparison signal for further digital processing. Optionally, the measuring arrangement includes an optocoupler for galvanic isolation.
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.Optionally, the measuring arrangement includes a data processing device configured to adjust the sampling rate based on the reference signal. The data processing device dynamically adjusts the sampling rate, particularly based on transient changes in the supply current. This adjustment is implemented analogously by the measuring arrangement. This enables rapid changes or adjustments to the sampling rate.
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.According to one aspect of the disclosure, an electrical system for a motor vehicle is provided, comprising an electronic fuse with a transistor and at least one measuring arrangement as described above. Optionally, the measuring arrangement has one or more features described as advantageous and/or optional in order to achieve an associated technical effect. It was also recognized that the electrical system can optionally have several different measuring arrangements, for example, a measuring arrangement for monitoring the electrical system and a measuring arrangement for monitoring a component.
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.Optionally, the vehicle electrical system can be designed as a low-voltage system. It has been found that low-voltage systems can be monitored particularly effectively, especially when they include electronic fuses for monitoring, and the sampling rate of these fuses is influenced by the measurement setup.
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.According to one aspect of the disclosure, a motor vehicle comprising the electrical system described above is provided. Optionally, the electrical system and/or its measuring arrangement has one or more features described as advantageous and/or optional in order to achieve an associated technical effect.
Nachfolgend wird je eine Ausführungsform mit Bezug zu den Figuren beschrieben.
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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 schematically depicts a motor vehicle according to one aspect of the revelation; -
2 schematically shows a measuring arrangement according to one aspect of the revelation; and -
3 schematically shows a measuring arrangement according to one aspect of the revelation.
Das Kraftfahrzeug 50 ist ein Landfahrzeug. Das Kraftfahrzeug 50 ist ein Personenkraftwagen.Motor vehicle 50 is a land vehicle. Motor vehicle 50 is a passenger car.
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.The motor vehicle 50 has an on-board electrical system 61 designed as a low-voltage network 60. The low-voltage network 60, or low-voltage system, is designed, for example, to operate with alternating voltages up to and including 30 V or direct current. to be operated at voltages up to and including 60 V. The low-voltage network 60 comprises an electronic measuring device designed as an electronic fuse 53 (“E-Fuse”) and a component 65. In another embodiment (not shown), the motor vehicle 50 may have a different number of electronic measuring devices and/or components 65 than shown.
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.Component 65 can, for example, comprise or be a sensor, an actuator, and/or a control unit. Component 65 is designed to be supplied with electrical energy or, more precisely, to be subjected to a current when a voltage is applied. Component 65 comprises a plurality of components (not shown). These components are electrically interconnected and can therefore influence each other and determine the function of component 65.
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
Das Kraftfahrzeug 50 beziehungsweise das Bordnetz 61 weisen eine Messanordnung 70 auf, die detailliert mit Bezug zu
Die Messanordnung 70 gemäß
Die elektronische Sicherung 53 (siehe
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.The measuring arrangement 70 includes a capacitor 72. The capacitor 72 has a capacitance C. The capacitor 72 is connected such that a change in the current I flowing in the predetermined switching state of the transistor 53a with a defined ohmic resistance RS causes a capacitor voltage VB that is quantitatively related to the change in current I.
Dafür weist die Messanordnung 70 gemäß
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.The measuring arrangement 70 optionally includes a first resistor R1. The first resistor R1 is connected between the capacitor 72 and the first measuring amplifier 76.
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.The measuring arrangement 70 comprises an inverting differentiator 77a and an inverting amplifier 77b. The inverting differentiator 77a and the inverting amplifier 77b are connected such that a change in the current I over time is represented as a sign-dependent function. The capacitor 72 is connected between one input of the inverting differentiator 77a and the first measuring amplifier 76. The other input of the inverting differentiator 77a is connected to ground. The measuring arrangement 70 has a second resistor R2 in parallel with the inverting differentiator 77a. This results in the following equation for the capacitor voltage VB, which can be tapped after the inverting differentiator 77a: VB = -R2 x C x dVA / dt, where d / dt is the derivative with respect to time. The capacitor voltage VB is therefore inversely proportional to the change in the first voltage VA over time and thus to the current I.
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.The measuring setup 70 has a third resistor R3 and a fourth resistor R4. The third resistor R3 is connected between the inverting differentiator 77a and the inverting amplifier 77b, and the fourth resistor R5 is connected in parallel with the inverting amplifier 77b. This amplifies the capacitor voltage VB, resulting in a third voltage VC = -R4/R3 x VB, which can be tapped after the inverting amplifier 77b. Due to the two sign changes when determining the capacitor voltage VB and the third voltage VC, the third voltage VC has the same sign as the time-dependent change of the current I.
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.The measuring arrangement 70 includes a comparator 74. The comparator 74 is configured to output a comparison signal 80 based on the third voltage VC, which is based on the capacitor voltage VB, and a reference voltage VRef.
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
Die Messanordnung 70 gemäß
Bezugszeichen (Teil der Beschreibung)Reference symbol (part of the description)
- 5050
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 5151
- DatenverarbeitungsvorrichtungData processing device
- 5353
- elektronische Sicherungelectronic fuse
- 53a53a
- Transistortransistor
- 6060
- NiedervoltnetzLow-voltage network
- 6161
- BordnetzOn-board electrical system
- 6565
- Komponentecomponent
- 7070
- MessanordnungMeasuring setup
- 7171
- Zuleitungsupply line
- 7272
- Kondensatorcapacitor
- 7474
- KomparatorComparator
- 7575
- DifferenzverstärkerDifferential amplifier
- 7676
- erster Messverstärkerfirst measuring amplifier
- 77a77a
- invertierender Differenziererinverting differentiator
- 77b77b
- invertierender Verstärkerinverting amplifier
- 78a78a
- nicht-invertierenden Differenzierernon-inverting differentiator
- 78b78b
- InstrumentenverstärkerInstrument amplifier
- 8080
- VergleichssignalComparison signal
- CC
- Kapazitätcapacity
- FSFS
- AbtastrateSampling rate
- II
- elektrische Größe, Stromelectrical quantity, current
- R1R1
- erster Widerstandfirst resistance
- R2R2
- zweiter Widerstandsecond resistance
- R3R3
- dritter Widerstandthird resistance
- R4R4
- vierter Widerstandfourth resistance
- RSRS
- ohmscher Widerstand des Transistorsohmic resistance of the transistor
- UU
- elektrische Größe, Spannungelectrical quantity, voltage
- U0U0
- NetzspannungMains voltage
- VAVA
- erste Spannungfirst tension
- VBVB
- Kondensatorspannung, zweite SpannungCapacitor voltage, second voltage
- VCVC
- dritte Spannungthird tension
- VRefVRef
- ReferenzspannungReference voltage
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2023/174631 A1 [0004]WO 2023/174631 A1 [0004]
- DE 10 2024 104 769.0 [0008]DE 10 2024 104 769.0 [0008]
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102024120056.1A DE102024120056A1 (en) | 2024-07-15 | 2024-07-15 | Measuring setup for the electrical system of a motor vehicle, electrical system, motor vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102024120056.1A DE102024120056A1 (en) | 2024-07-15 | 2024-07-15 | Measuring setup for the electrical system of a motor vehicle, electrical system, motor vehicle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102024120056A1 true DE102024120056A1 (en) | 2026-01-15 |
Family
ID=98176757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102024120056.1A Pending DE102024120056A1 (en) | 2024-07-15 | 2024-07-15 | Measuring setup for the electrical system of a motor vehicle, electrical system, motor vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102024120056A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4715353A (en) * | 1985-12-25 | 1987-12-29 | Hitachi, Ltd. | Ultrasonic wave type fuel atomizing apparatus for internal combustion engine |
| JPH0118265B2 (en) * | 1980-07-24 | 1989-04-05 | Nippon Denso Co |
-
2024
- 2024-07-15 DE DE102024120056.1A patent/DE102024120056A1/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0118265B2 (en) * | 1980-07-24 | 1989-04-05 | Nippon Denso Co | |
| US4715353A (en) * | 1985-12-25 | 1987-12-29 | Hitachi, Ltd. | Ultrasonic wave type fuel atomizing apparatus for internal combustion engine |
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