用于车辆中的冗余电流测量的测量装置 |
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| 申请号 | CN201620560261.3 | 申请日 | 2016-06-12 | 公开(公告)号 | CN205910245U | 公开(公告)日 | 2017-01-25 |
| 申请人 | 利萨·德雷克塞迈尔有限责任公司; | 发明人 | 赫尔穆特·魏斯; 安东·埃德雷尔; 约翰·盖尔; | ||||
| 摘要 | 公开了一种用于车辆中的冗余 电流 测量的测量装置。所述测量装置具有： 电路 板，其用于容纳 电子 和/或电气元件；第一测量通道，其包括 电路板 上的第一组电子元件和传导路径；和第二测量通道，其包括电路板上的第二组电子元件和传导路径。第一组电子元件和传导路径与第二组电子元件和传导路径在同一 块 电路板上 旋转对称 地布置。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于车辆中的冗余电流测量的测量装置(100、200)，包括： |
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| 说明书全文 | 用于车辆中的冗余电流测量的测量装置技术领域[0001] 本实用新型涉及一种用于车辆中的电池电流的测量装置及其方法。 背景技术[0002] 电动车的发展与机动车辆的传动系的电气化导致了对用于电池和高压电池的电子控制及调控装置的需求增加，以控制并安全地提供驱动所需的电能。一种重要的设计参数涉及到在电动车辆中能够测量的电流的可靠性。例如锂离子电池具有多种隐患，使得在汽车工业的使用中需要采取特别的安全措施。这些措施根据其必须克服的危险的危急程度划分为不同的等级。这时，特别能够用到“汽车安全完整性等级”(ASIL)的规定。ASIL D级是当前最高安全标准，而ASIL A级则是当前最低标准。 [0003] 因此，本实用新型的任务在于提供一种测量装置，该测量装置满足高安全规格，特别是在测量电池电流时。实用新型内容 [0005] 根据本实用新型的一方面，公开了一种用于车辆中的冗余电流测量的测量装置，包括：电路板，所述电路板用于容纳电子元件；第一测量通道，所述第一测量通道包括位于所述电路板上的第一组电子元件和传导路径；第二测量通道，所述第二测量通道包括位于所述电路板上的第二组电子元件和传导路径，其特征在于，所述第一组电子元 件和传导路径与所述第二组电子元件和传导路径在同一块所述电路板上旋转对称地布置；并且其中旋转对称的布置的旋转角度约为90°。 [0006] 根据本实用新型的另一方面，公开了一种用于车辆中的电流测量的方法。本方法包括提供一种用于容纳电子元件的电路板，将具有第一组电子元件和传导路径的第一测量通道布置在电路板上，将具有第二组电子元件和传导路径的第二测量通道布置在电路板上。如此设置第一组电子元件和传导路径与第二组电子元件和传导路径，即两个组合或装配组合旋转对称地布置在同一所述电路板上。 [0007] 本文中使用了以下术语和表达： [0008] 术语“测量装置”至少部分地描述了一种电子和/或电气元件的装置，其中电子和/或电气元件布置在通常称为“电路板”的载体板之上和/或载体板之下，并且根据电路图由导电的传导路径连接彼此。该测量装置的目的是尽可能安全地、低测量误差地测量电流，例如用于传动机组的，即车辆的电动机的电池(如锂离子电池)电流。 [0009] 术语“车辆”在本文中指的是至少部分地依靠电驱动的车辆。对此，车辆的用途是无足轻重的。除了客车之外，诸如运输机或双轮挂车的商用车也能够使用本文公开的概念的优点。 [0010] 术语“汽车安全完整性等级”是指一种根据ISO26262(国际标准化组织)制定的作为“道路车辆功能安全标准”的风险分类表。在此指的是一种IEC 61508(国际电工技术委员会)中为汽车工业制定的“安全完整性标准”。这种分类帮助界定根据ISO26262要求的安全规格。ASIL通过观察正在运行中的车辆的荷重程度、危害潜力及可控性而注重对潜在危险的风险分析。现在划分有四种ASIL分级标准：ASIL A级、ASIL B级、ASIL C级和ASIL D级，其中ASIL D级是最高安全级别。 [0011] 此处术语“电子元件”指的是有源的和无源的电子元件及电气元 件。在结构形式上不应该有区别。能够安装在电路板上的所有元件最终都要列入考虑范围。 [0012] 术语“测量通道”表示一种由多个电子元件组成的电子电路。这些电子元件能够部分地集成。也可以选择测量通道的所有元件都在一个集成模块中的完全集成。 [0013] 这里的术语“电路板”应理解为一种通常用于布置和固定电子元件的载体板。电路板可以在其一面或两面上具有用于电连接元件的传导路径。如位于电路板内的一层或多层中的传导路径一样，内层连接也是可行的。 [0014] 本文公开的测量装置具有一系列优点： [0015] 测量装置的元件在电路板上的特殊布置方案用于测量信号的冗余检测，特别是对车辆中的电池电流的测量。此时在故障情况下，即当检测到测量通道中潜在的故障测量信号时，能够识别到机械作用对电路板、电路、特别是测量通道的影响，例如弯曲和应力在不同方向上可能具有不同强度、明显不同地施加并且可能具有不同的效果。一个测量信号例如对故障的持续时间而言可能是无效的。因此两个用于冗余检测测量信号的测量通道是一样的测量通道。在一种实施方式中，关于传导路径和元件之间的布置，两个测量通道除其布置之外还被构造为相同地布置在电路板上。通过将测量通道彼此呈90°的布置，能够识别并且最小化来自不同方向的各作用，因为这些作用彼此垂直，并且相对少地重叠，并且对测量装置具有不同的影响。 [0016] 通过将测量通道旋转布置，还能够使两个测量通道布置在同一电路板上。不需要设置两个电路板来防止相互的影响，即同等有效的机械作用的影响。这意味着巨大的成本优势。不必进行用以避免电路板中的应力的铣削 此外，也不必特别考虑元件在电路板上的位置(例如优选地在中间还是在参考范围内)。设计者在设计电 路板时实际享有一切自由。 [0017] 接下来对本实用新型的其他有利的实施方式进行说明。 [0018] 根据一种实施方式，旋转对称的布置的旋转角度为90°。也就是说，两个组合即装配组合可以相互以约90°旋转。“约90°”的表述代表两个测量通道在误差范围内呈90°地布置。误差范围在各方向上可以例如是5°或10°或20°或直至45°。选择的误差范围越小，信号分量的去相关比例就能够越好。以这种方式，基于同一机械故障的可能的错误测量的程度最低。电路板的“南北方向”上的振动对电路板的“东西方向”上的振动影响很小，反之亦然。因而导致故障测量的潜在因素的影响是最低的。其他可以考虑的旋转对称的旋转角度例如可以是10°、20°、30°、40°、45°、50°、60°、70°、80°、85°或者任一其他的度数。 [0020] 根据测量装置的另一实施方式，电路板可以是多层电路板，其中传导路径也可以分布在电路板内部。因而电路板可以具有多层传导路径，以实现元件的紧凑布置。 [0021] 在测量装置的另一个实施方式中，第一组电子元件和第二组电子元件可以分别部分地既布置在电路板之上又布置在电路板之下。这也能够有助于元件组的结构紧凑，并且能够保障对车辆内部的空间要求尽可能小。此外，同一厚度的情况下，较小的电路板能够比较大的电路板更稳定，使得诸如振动等机械作用对电路板的影响较小。 [0022] 在测量装置的另一有利的实施方式中，第一测量通道和第二测量 通道可以分别设计用来识别电池电流的功能故障。两个测量通道可以互为冗余，并能够对各电流实现二次测量。 [0023] 在测量装置的另一有利的实施方式中，第一测量通道和第二测量通道可以利用同一个电阻器作为传感器。按照这种方式能够保障两个测量通道获得同一输入信号。也可以使用其他传感器。优选的，该传感器不作为测量通道的组成部分。 [0024] 在测量装置的另一实施方式中，第一测量通道和第二测量通道的接线可以电联接到从电阻器的焊盘远离的传导路径的不同接线点处。按照这种方式，能够尽可能小地保持测量通道的相互作用。 [0025] 根据另一有利的实施方式，测量装置可以符合汽车安全完整性等级的安全标准。此处可以是ASIL A级、B级、C级、D级中的某一等级。通过根据本实用新型来布置测量通道甚至能够符合最高安全等级ASIL D级。 [0026] 要指出的是，本实用新型的实施方式说明了不同的主题。特别是，该实用新型的一些实施方式用装置权利要求说明，而实用新型的其他实施方式则用方法权利要求说明。然而，除非另作说明，本领域技术人员在阅读本申请文本时立刻明白，除了属于一种主体类型的特征的组合，也可以任意组合属于不同主体类型的特征。 [0027] 接下来按照实施例说明有利的实施方式，得出本实用新型的其他优点和特征。本申请的附图仅能看作是示意性的示例附图，并非按比例制图。 附图说明[0028] 图1示出根据本实用新型的测量装置的实例，该测量装置具有两个旋转对称地布置的测量通道。 [0029] 图2示出根据本实用新型的测量装置的另一实例，该测量装置具有两个旋转对称地布置的测量通道。 [0030] 参考标记列表 [0031] 100 测量装置 [0032] 102 第一测量通道 [0033] 104 第二测量通道 [0034] 106 第一测量通道的定向 [0035] 108 第二测量通道的定向 [0036] 110 电路板 [0037] 200 另一测量装置 [0038] 206 第一测量通道的定向 [0039] 208 第二测量通道的定向 具体实施方式[0040] 应注意，与根据实施方式的特征或元件相同或至少功能相同的不同实施方式的特征或元件，具有相同的附图标记或者具有仅通过首位数字与相应(功能性)特征或(功能性)元件的附图标记区分开来的附图标记。为了避免不必要的重复，后文不再对前述实施方式中已经说明的特征或元件进行详细说明。 [0041] 另外应注意，接下来说明的实施方式仅仅是对本实用新型的可行实施方案的有限选择。特别是，可以将一个实施方式的特征按照合适的方式彼此结合，从而在此处详细说明的实施方案的基础之上，许多不同的实施方式对本领域技术人员而言可以看作是明显公开的。 [0042] 图1示出根据本实用新型的测量装置的实例100，该测量装置100具有两个互相旋转对称布置的测量通道102、104，特别是具有第一测量通道102和第二测量通道104。箭头106、108分别表示测量通道102、104的组合及装配组合的定向。象征性地用矩形表示的该装配组合的全 体元件，并且不示出具体元件，该全体元件既可以部分地布置在电路板110上方，也可以部分地布置在电路板110下方。在角部中具有用于固定的孔的电路板110可以是具有多个彼此绝缘的传导路径的多层电路板。传感器，例如电阻器(未示出)，可以布置在该装配组合之外。 [0043] 示出了装配组合及测量通道102、104的具有90°的旋转角度的布置方式。其他旋转角度也是可行的。除了装配组合的旋转之外，还允许横向移动。此外可以设定其他旋转角度。优选的，旋转中心位于装配组合之外，并且既可以位于电路板上，也可以位于电路板之外。另外，所示的装配组合可以不偏离旋转对称地进行180°旋转。不过，这需要使用另一个旋转中心。 [0044] 如图2所示，以下情况也是可行的，即测量通道的所有元件并非都与另一测量通道旋转对称地布置。 [0045] 图2中以圆形和矩形元件示出另一电路板110上的电子元件和特定情况下的电气元件的实例。在本实施例中，第一测量通道102的装配组合由闭合线限定。第二测量通道104的第二装配组合同样如此。显然，不再将所有元件表示为旋转对称地布置。在本实施方式中，箭头206、208也用于表示各测量通道102、104的定向。但它们并非各测量装置的组成部分。其他圆形或矩形元件可以是示例性示出的其他元件，这些其他元件可以与第一测量通道和第二测量通道位于相同的电路板上或相同的电路板区域中的。特别地，用于第一测量通道和第二测量通道的传感器及测量电阻器也布置在电路板上(未示出)。另外，要注意的是，各测量通道102、104的装配组合内部实际可以布置电学上不属于测量通道102、104的其他元件。这些元件不必满足旋转对称的特征。 [0046] 总之，要说明的是：提供了一种测量装置，该装置通过对测量通 道的特别的布置而确保能够检测由于机械作用的错误测量。尤其是，测量通道彼此以90°布置可以获得最好的结果。 |
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