电池传感器制造技术

本发明专利技术涉及用于确定电池（4）的至少一个运行参数的电池传感器，其中该电池传感器（2）具有至少一个具有可控电阻的晶体管（18），该晶体管构造用于确定所述至少一个运行参数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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 I 920 264 BI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。
技术实现思路
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。本专利技术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。利用本专利技术，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。通过在本专利技术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。利用本专利技术可以降低该模/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ImA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ImA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μ V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ImA至约IkA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。利用该电池传感器通常可以实施电池的状态识别(电池状态识别)。在此可以作为电池状态(State of Health)来比如确定充电状态(State of Charge)。电池的状态根据至少一个由该电池传感器所测量电池参数、比如电池上的电压UBatt、流过该电池的电流IBatt和/或电池的温度而被确定。设置有电池传感器以通过至少一个运行参数来确定状态的电池可以被放电以及被充电，并从而在扩展方案中也作为蓄电池来构造和/或来表示。所述至少一个运行参数、通常该电池的并从而作为蓄电池而构造的电池的电流IBatt通过所述至少一个可变化的电阻在该电池传感器的主电流回路中被检测。在该主电流回路并从而在该电池传感器的测量段中具有可变和/或可控电阻的所述至少一个晶体管另外还实现了该电池的充电电流的限制，由此能够优化该电池的充电策略并延长了其寿命。其用作保护功能。另外还可以优化在包含电池的汽车车载电网中的能量分配。通过增大在电池引线中的电阻，可以有目的地控制由发电机所提供的能量。在此在扩展方案中调节该电池传感器的所述至少一个晶体管的电阻值。在微小的电池充电状态下比如可以把该电池传感器的至少一个晶体管切换为高欧姆的，并从而把由发电机所提供的能量在需要时有目的地提供给安全关键的耗电器、比如电动辅助转向。由此能够利用本专利技术的电池传感器来控制车载电网中的能量供应。为了在线校准，所述至少一个晶体管的电阻可以受控制地进行调节。所述至少一个晶体管、比如MOSFET的电阻可以通过所施加的晶体管栅极-源极电压有目的地来改变，其中该电压可以由一个分析、控制和调节装置作为该电池传感器的其他部件来调节，其中在该晶体管的漏极和源极之间流过的电流被控制。该功能可以用于把导通电阻和/或测量电阻作为所述至少一个晶体管的电阻来精确地调节为所期望的值。利用本专利技术得到:相对于当前的传感器系统能够提高该电池传感器的精确度，并提高为识别与电池寿命有关的电池状态所使用的算法。在制造期间对电池传感器的校准可以部分地或完全地省略。同样可以省略在制造中功率电流源的成本。为了电池传感器的自我保护，在该电池传感器的热承载过高时可以把导通电阻作为电阻而切换为它的最小值，以比如有时降低损耗功率，直到运行温度已经下降到一个合适的值。通过采用至少一个作为晶体管而构造的可变电阻，可以为该电池传感器实现灵活的运行方式。在此可以有源地控制所述至少一个电阻、通常是该电阻的大小。从而可以针对要测量的小电流而获得较高的精确度。在此在扩展方案中可以根据要测量电流的大小通常自动地再调节该电池传感器的所述至少一个晶体管的电阻大小，并从而通过匹配该电阻来提高该电池传感器的灵敏度。从而实现了该电池传感器测量范围的匹配。通常要测量的电流越小，该电池传感器的所述至少一个晶体管的电阻调节得越大。另外，通过采用该电池传感器，可以为电池实现保护功能，其比如包括充电时对电池充电电流进行的限制。代替地或者补充地，可以作为用于测量至少一个运行参数的测量电阻对电池传感器的所述至少一个晶体管的电阻来实施在线校准或伴随运行的校准。汽车的功率电子装置与此同时变得更高效并且更可靠，使得也可以考虑采用作为功率半导体而在主电流回路中所构造的晶体管。这种晶体管也可以应用在本专利技术中，并作为功率开关来构造，其中该功率开本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于确定电池（4）的至少一个运行参数的电池传感器，其中该电池传感器（2）具有至少一个具有可控电阻的晶体管（18），该晶体管构造用于确定所述至少一个运行参数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M布雷默，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：