技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于测量车载网络中的电流的测量装置和一种用于尤其借助该测量装置来测量电流的方法。在此，测量装置也称为电流测量装置。
相关背景技术
[0002] “车载网络”应理解为在车辆的使用中机动车中所有电部件的总体。因此，车载网络不仅包括用电器而且包括供电源(例如电池)。在此，在能量车载网络与通信车载网络之间进行区分，其中，在此首先考虑负责给机动车的部件供给能量的能量车载网络。为了控制车载网络，通常设置微控制器，该微控制器除了控制功能外也实施监测功能。
[0003] 在机动车中应注意到：可以如此提供电能，使得可以在任何时间启动机动车并且在运行期间给出足够的供电。即使在关闭状态中，用电器仍应可以运行适当的时间段，而不影响后续的启动。
[0004] 由于成套设备(Aggregat)越来越电气化以及引入新的车辆功能(例如自动驾驶、高度自动驾驶或者自主驾驶)，对机动车中的电能供给装置的可靠性的要求提高。在此尤其应注意到：功率电气系统的数量持续地增加。如果这些系统中的一个发生故障，那么可能发生车载网络电压落在正常的运行范围外，这可能导致部件发生故障并且因此影响车辆乘员的安全性。
[0005] 在允许部分自动化驾驶或者高度自动化驾驶的车辆中，对安全相关的部件(例如转向、制动等)的供电装置提出特殊要求。因为在安全技术上不相关的其他组件也在相同的供电装置上工作，所以需要要么将这两个区域在安全技术上进行分离，要么对各个参与的组件在安全技术上进行监测。在此给电流测量装置赋予特别的意义。电流测量装置应确保：各个部件不从车载网络中获取不允许的高电流并且以这种方式危及安全相关的系统的供电。为此，必须确保电流测量装置也可靠地工作。
[0006] 一种已知的方案设置如下：使用两个彼此独立的电流测量装置。此外，为了确保不存在系统错误，可以使用多样的冗余方案。这种方案的缺点是成本高。在多样性冗余的方案的情况下还额外地添加开发成本升高。
具体实施方式
[0021] 根据附图中的实施方式示意性地描述本发明，并且接下来参照附图详细地描述本发明。
[0022] 图1示出电流测量装置的一种实施方式，该电流测量装置总体上以附图标记10表示并且可以在不同的点处对该电流测量装置进行调整，并且因此可以对正确的功能进行检查。
[0023] 该图示出所提出的电流测量装置的一种可能的结构。从右向左开始是待保护的供电区域，该供电区域在此作为电池12示出。接下来是两个元件——用电器14与电流测量传感器16，该电流测量传感器在此实施为电源开关(Leistungsschalter)。另外的元件OP1 20与OP2 22用作所谓的电流镜(OP1)和所谓的缓冲器(OP2)。
[0024] 最左边示出的是作为电流源的OP3 30与作为电压源的OP2 32。方框40在功能上负责测量装置10的供电，中间的方框50结合测量元件或电流测量传感器16(在这种情况下为电源开关)是实际的测量装置。
[0025] 现在从图1的左侧开始：作为电流源的OP3 30将恒定电流输入 到支路R1 33、T1 35、R3 37、T2 39中。由在OP3 30的正输入端上的参考电压和R1 33的大小来求取电流的大小。
[0026] 在OP2 32的正输入端上施加电压(在此是供电电压)。因此确保在R337的基准点(Fuβpunkt)上施加相同的电压。由于通过R3 37的电流与先前通过OP3 30已经确定的电流相同，因此在R3 37顶点(oberer Punkt)上的电压也是已知的。
[0027] 现在在测量路径(方框50)中使用在供电路径(方框40)中确定的电压，用以由此产生测量信号。在R8 41的基准点上存在与在电流传感器16的基准点上相同的电位。如果没有电流流过传感器16，那么U_DS＝0。因此，OP1 20的正输入端处在供电电压。
[0028] 总体上，待测量的电流表示如下：
[0029] 式1)I_测量＝(I_负载*RdsOn+V参考*R3/R1)/R8
[0030] 或作为对于进一步处理更有意义的电压：
[0031] 式2)U测量＝(I_负载*RdsOn+V参考*R3/R1)*R9/R8
[0032] 现在在电路技术上存在对测量产生影响的多种可能性。例如在图1中示出开关——测试1 70、测试2 72和测试3 74。
[0033] 例如提出在所选的测量点中理想地导致输出值不发生变化的变化(例如S2 72)。如果在此在电流零点(I_负载＝0)中进行测量，那么结果仅取决于参考电压V参考的大小以及比率R3*R9/(R1*R8)。
[0034] 这意味着：在该工作点可以借助减少(关闭S3 74)R9(附图标记57)路径来补偿V参考的升高(例如打开S2 72)。由于这些各个措施中的每个都将会导致测量结果失真因此在同时使用这两个措施时维持结果就强制性地导致整个测量装置的正确功能。
[0035] 在继续有效的测量的情况下进行该方法后，可以通过计算来校正相应的作用，但是不能期望负载电流在操纵期间始终保持恒定或保持为零。因此，由各个测量仅可以限定地推断出先前提及的结论的正确性。
[0036] 因此，在所示的示例中使用如下的电流测量装置：该电流测量装置的测量元件实施为所谓的分流器或测量电阻或者实施为电源开关内的半导体段。这种测量装置是常见的并且根据应用也是成本有利的。出于功能上的原因，在所谓的高侧(High-Side)路径中安装测量元件，这开销更高地构型测量装置。
[0037] 图2以曲线图100示出调整信号102、所属的输出信号104以及分析处理信号106，该输出信号(例如U测量)叠加有噪声(即在调整期间输入电流的变化)，该分析处理信号在统计学上分析处理后(即输出信号104叠加n次)与输入信号分别同步地获得。在该信号中可以精确地(即时间离散且值离散地——在此180°相移地)探测到与输入信号102的关联。
[0038] 因此，进一步提出借助统计方法在测量链内分析处理所提出的改变的作用。
