專利名稱：蓄電池監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明基于一種用于檢測蓄電池的電流、溫度或者電壓的裝置。
背景技術(shù)：
如果要從外部無需介入到蓄電池內(nèi)地確定蓄電池、例如機(jī)動(dòng)車的鉛蓄電池的狀 態(tài)，則檢測從外部可得到的量即電流、電壓和溫度。這三個(gè)量用作方法的輸入量，該方法由 此通過使用數(shù)據(jù)處理裝置來確定蓄電池狀態(tài)。為了測量電流，目前的系統(tǒng)使用分流電阻或 者電感性電流測量原理，其中分析電子設(shè)備以及電流傳感器集成在機(jī)械裝置中。通常，總體 裝置例如在機(jī)動(dòng)車的鉛蓄電池中與電流傳感器、電壓檢測裝置、溫度檢測裝置、信號處理裝 置和信號準(zhǔn)備裝置以及殼體一同集成在蓄電池的波蘭裝置(Polnische)中，其中從總體裝 置伸出的端子與電極電連接。特別是在檢測工作狀態(tài)時(shí)(工作狀態(tài)直接在蓄電池上檢測)必 要的是，在蓄電池上設(shè)置傳感器，其中此外常見的是，將所屬的信號準(zhǔn)備裝置安裝在那里， 以便避免由于長的線路導(dǎo)致的失真。當(dāng)例如要借助分流電阻來測量電流時(shí)，為了避免線路損耗而將分流裝置直接設(shè)置 在蓄電池上，并且此外通常也將信號預(yù)處理裝置直接設(shè)置在分流裝置上，以便在小電流的 情況下、例如小于1安培的情況下將通過電壓降和通過在測量線路中引起的電壓導(dǎo)致的失 真保持得盡可能少。為了將結(jié)構(gòu)大小和廢熱保持較小，通常分流電阻以非常小的電阻值 來構(gòu)建，即小于1歐姆或者在車輛領(lǐng)域中例如為100μ歐姆，使得在小電流的情況下根據(jù) U=RXI同樣在分流電阻上下降非常小的、幾nV或幾μ V的電壓，所述電壓反映電流水平。 這種小的電壓值同樣在溫度檢測時(shí)出現(xiàn)，因?yàn)楦鶕?jù)傳感器類型，溫度傳感器同樣輸出信號， 所述信號由于大的線纜長度以及由于低的電壓電平而會(huì)容易失真。特別地，在此要說明的 是，在使用機(jī)動(dòng)車的發(fā)動(dòng)機(jī)艙的情況下，大量干擾源影響信號線纜。因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)了 不僅傳感器本身、而且準(zhǔn)備電路或 者檢測電路都直接安裝在蓄電池上。這樣，通過直接在傳感器上的準(zhǔn)備裝置而減小了干擾 源的影響。這種布置不利的是比較費(fèi)事的機(jī)械裝置，所述機(jī)械裝置能夠?qū)㈦娮硬考鸵龑?dǎo)電 流的導(dǎo)體/傳感器相連，使得保證充分的腐蝕保護(hù)和確定的保護(hù)等級，例如ΙΡ5)(5或者更 高，特別是在應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車領(lǐng)域中的情況下。此外，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的布置中需要的是將電 子部件和信號處理部件設(shè)置在傳感器單元中、即設(shè)置在蓄電池本身上，然而其中通常已經(jīng) 存在這種部件的上級的控制單元或者數(shù)據(jù)處理電路，并且可以一同使用。因此，為了信號準(zhǔn) 備而設(shè)計(jì)的在蓄電池上以及在上級的數(shù)據(jù)處理電路中的部件由于在現(xiàn)有技術(shù)中使用的系 統(tǒng)架構(gòu)而被設(shè)置。通過雙重地布置部件由此產(chǎn)生不必要的成本。由出版物DE 102004003198 Al中公開了將傳感器元件和溫度測量元件設(shè)置在傳 感器模塊的殼體中，該殼體設(shè)置在蓄電池上。傳感器模塊不包含有源電子設(shè)備，其中整個(gè)分 析設(shè)計(jì)在計(jì)算單元中，所述計(jì)算單元包含所有其他的分析部件，即除了計(jì)算單元之外還包 含信號準(zhǔn)備單元。為了檢測電流，通常使用具有較小電阻、例如100μ Ω的分流電阻，以便測量在數(shù)毫安到千安之間的電流。在使用分流電阻作為電流傳感器元件的情況下，可以使 用特別簡單的器件。然而在現(xiàn)有技術(shù)的上述文獻(xiàn)中，信號線路在傳感器模塊和與其遠(yuǎn)離的 組合的計(jì)算單元之間傳輸信號，這易受干擾影響。這些線路在發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的直到IOm的距 離上傳輸?shù)碗娖叫盘?，其中用于組合的計(jì)算單元的供電線路也必須經(jīng)過數(shù)米，由此整體上 在一方面電池負(fù)極和另一方面計(jì)算單元的供電電壓之間產(chǎn)生測量偏差，該測量偏差使得測 量信號失真。特別是在借助小電阻的分流裝置檢測小電流的情況下，這樣所測量的電流強(qiáng) 度明顯失真；同樣的也適用于具有低電壓電平的溫度測量信號。在DE 102004003198 Al中 示出的系統(tǒng)明確使用共同的參考電壓源用于計(jì)算單元的所有部件的共同供電。由此，通過 基于供電線路的引導(dǎo)或者通過感應(yīng)的干擾信號引起的電壓偏移形成的誤差在這些文獻(xiàn)中 并未討論，其中該電壓偏差通過不同的電壓電勢和兩個(gè)供電物質(zhì)的可傳輸?shù)倪B接而產(chǎn)生。因此，在本發(fā)明的任務(wù)中，設(shè)計(jì)蓄電池監(jiān)控裝置和相應(yīng)的方法，借助其可以檢測蓄 電池的工作參數(shù)，而無需直接在蓄電池上設(shè)計(jì)附加的信號準(zhǔn)備電子裝置(該附加的信號準(zhǔn) 備電子裝置此外有更多的位置需求)，而并不由此在監(jiān)控裝置的其他范圍中引入測量誤差 或者附加的干擾信號。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明能夠借助簡單的部件并且沒有附加位置要求地實(shí)現(xiàn)抑制在蓄電池監(jiān)控裝 置中的測量誤差。本發(fā)明僅僅要求略微改變已知的系統(tǒng)，由此得到在已經(jīng)存在的系統(tǒng)中簡 單的實(shí)施。借助本發(fā)明可能的是，僅僅傳感器元件本身、即例如僅僅無源器件設(shè)置在蓄電池 上，使得較少的位置需求可以容易地通過在蓄電池電極上的凹室來滿足，如其例如在鉛蓄 電池中常見的那樣。特別地，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)使用具有小的電阻的分流裝置，使得在大電流 的情況下也僅僅得到不顯著的發(fā)熱。同時(shí)，雖然分流電阻小并且由此電流測量信號的信號 幅度小，但是通過測量信號的傳導(dǎo)并未引入附加的誤差；相反，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)的是，在很 大程度上抑制誤差，其通過在電池電勢和分析電路的電流供給的電勢面之間的長線路而被 使用。通過根據(jù)本發(fā)明將數(shù)據(jù)處理電路的電勢與準(zhǔn)備傳感器裝置測量信號的檢測電路分 離，抑制了誤差和干擾信號，它們否則通過數(shù)據(jù)處理電路的供電線路的布線而產(chǎn)生。根據(jù)本 發(fā)明的電勢分離電路及其布置將數(shù)據(jù)處理電路和檢測電路之間的電勢面分離，其中在這些 電路之間設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)通信對于電勢推移或者對于干擾信號較為不敏感。在檢測電路和數(shù)據(jù) 處理電路之間的模擬傳輸?shù)那闆r下，由于所使用的高電平也僅僅產(chǎn)生小的相對誤差，即使 通過數(shù)據(jù)處理電路或者檢測電路的電流供給的布線會(huì)形成強(qiáng)的干擾信號。根據(jù)本發(fā)明的蓄電池監(jiān)控裝置因此包括傳感器裝置，其設(shè)置在蓄電池上，優(yōu)選設(shè) 置在機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的汽車電池上，并且與蓄電池電連接。由此保證了對蓄電池的一些 工作參數(shù)的檢測，而在傳感器裝置和蓄電池之間的空間距離并不會(huì)引起誤差。為了也使用 傳感器裝置中的產(chǎn)生低的信號電平的傳感器(例如分流電阻、熱敏元件或者其他傳感器，其 被施加以小電流或者具有低的靈敏度)，檢測電路通過電勢分離電路與數(shù)據(jù)處理電路分離。 由傳感器裝置產(chǎn)生的信號通過線纜連接傳輸給檢測電路。由此，檢測電路可以與數(shù)據(jù)處理 電路集成，并且傳感器裝置可以以小的位置需求來實(shí)施。然而為了避免通過線纜連接而出現(xiàn)上述的測量誤差，首先將檢測電路與傳感器裝 置電耦合，并且檢測電路通過電勢分離電路與數(shù)據(jù)處理電路相連，該數(shù)據(jù)處理電路進(jìn)一步處理由檢測電路準(zhǔn)備的信號。檢測電路通常通過放大和/或通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換來準(zhǔn)備傳感器 裝置的信號，使得由檢測電路輸出給數(shù)據(jù)處理電路的所準(zhǔn)備的信號明顯更不容易受干擾。 由此，在數(shù)據(jù)處理電路和檢測電路之間引入的電勢分離電路可僅僅引入較小的誤差(如果 有的話)，例如在以數(shù)字信號的形式在檢測電路和數(shù)據(jù)處理電路之間進(jìn)行傳輸時(shí)電壓偏移 并不產(chǎn)生附加誤差。即使在檢測電路和數(shù)據(jù)處理電路之間引入大的誤差，該誤差也可以被 簡單地補(bǔ)償，其方式是以電容方式進(jìn)行傳輸。在此要說明的是，這種電容性去耦在測量信號 的情況下(如其由傳感器裝置所輸出的那樣)是不可能的，并且信號會(huì)被根本改變。尤其是 在使用基本上輸出直流電壓的電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器的情況下在傳感器裝 置和檢測電路之間的電容性分離是不可能的。 電勢分離電路由此優(yōu)選將檢測電路的電流供給的電勢面(其對應(yīng)于傳感器裝置的 電勢面)與數(shù)據(jù)處理電路的電流供給的電勢面分離。類似地，所述電勢面可以涉及相應(yīng)的測 量輸入端或者測量輸出端，其中它們根據(jù)電路而部分地與電壓供給的電勢一致。電勢分離 電路由此將監(jiān)控裝置的數(shù)據(jù)處理段與由傳感器裝置和檢測電路所設(shè)置的測量和準(zhǔn)備段分 離。不同于目前常見的在檢測電路和傳感器裝置之間的分離，由此可以避免上述測量誤差。電勢分離電路在最簡單的情況中實(shí)施為串聯(lián)的電容，然而原則上也可以由 任意的高通電路實(shí)現(xiàn)，然而其中必須保證的是，尤其是在確定頻率之下的直流分量 (Gleichanteile)或者交流分量(Wechselanteile)基本上不被傳輸，而優(yōu)選的是在確定 頻率之上的交流分量基本上被傳輸，以便將在傳感器裝置、線纜連接和/或檢測電路中感 應(yīng)的交流電壓或者交流電流引導(dǎo)至數(shù)據(jù)處理電路的電流供給中，并且以便將數(shù)據(jù)處理電路 中產(chǎn)生的交流分量引導(dǎo)至檢測電路或者傳感器裝置的地，或者引導(dǎo)至機(jī)動(dòng)車的車載電網(wǎng)的 地。在此要說明的是，通過電勢分離電路的高頻耦合因此并緊要，因?yàn)橛蓚鞲衅餮b置產(chǎn)生的 信號涉及僅僅非常緩慢地、即基本上作為直流分量地變化的量。信號的有用分量因此可以 通過低通裝置非常簡單地與干擾分量分離。同時(shí)，在檢測電路和數(shù)據(jù)處理電路之間產(chǎn)生的 直流電壓偏移并不引起干擾，因?yàn)樵撈粕婕跋鄳?yīng)的供電電壓，該供電電壓通常被調(diào)節(jié)并 且在偏差情況下也不干擾相應(yīng)的部件的工作。在此要說明的是，不同于此，在具有低電平的 測量信號情況下的偏差對直流電壓偏移具有明顯作用，因?yàn)橛绕涫且獧z測測量信號的直流 分量，其中在電壓供給系統(tǒng)中的直流電壓偏移在較大的電勢差情況下通常也被電壓調(diào)節(jié)裝 置所截獲。電勢分離電路優(yōu)選設(shè)置在檢測電路(或者傳感器裝置)的地和數(shù)據(jù)處理電路的地 之間，優(yōu)選在各個(gè)電壓供給的地之間或者在電壓供給和檢測電路的地以及數(shù)據(jù)處理電路的 模擬或者數(shù)字信號輸入端的地之間，或者在檢測電路的測量信號地和數(shù)據(jù)處理電路或者數(shù) 據(jù)處理電路的供電電路的測量信號地之間。原則上，正極、即相應(yīng)的電路部分的供電電壓電勢面可以通過電勢分離電路彼此 分離，其中這種分離于是相應(yīng)地設(shè)置在電路段之間，如其在上面在地分離的范圍中所描述 的那樣。數(shù)據(jù)處理電路和檢測電路可以設(shè)置為共同的組件，其中該組件通過線纜連接與傳 感器裝置相連。在該組件內(nèi)，于是數(shù)據(jù)處理電路和檢測電路通過電勢分離電路彼此分離，就 此而言至少涉及直流分量。同樣地，數(shù)據(jù)處理電路和檢測電路可以被共同的殼體所圍住或 圍繞，并且固定在其中。電連接元件可以引入殼體中或者固定在殼體上，其中連接元件與檢測電路(并且由此也間接地與數(shù)據(jù)處理電路)連接。電連接元件于是用于通過線纜連接來連 接傳感器裝置。線纜連接在該情況中具有互補(bǔ)的連接元件，它們可以與殼體的連接元件電 連接。原則上，電勢分離電路用于分離直流分量，其中在本上下文中，直流分量指如下電 壓成分或者電勢成分它們通過上述布線而在傳感器裝置的電勢面和數(shù)據(jù)處理電路的供電 電壓的電勢面之間被引入，并且它們僅僅包括在確定的邊界頻率之下的頻率。邊界頻率表 示在直流分量和交流分量之間的分離，其中這僅僅在理論上表示OHz的邊界，并且實(shí)際上 將大于OHz并且最高為1Ηζ、5Ηζ或者IOHz的范圍與相應(yīng)的上邊界以上的范圍分離。要說明 的是，電勢分離電路此外設(shè)計(jì)為通過將直流分量與交流分量分離的邊界頻率來進(jìn)行傳輸， 以便通過引導(dǎo)至地來阻止導(dǎo)致的干擾信號的影響。特別是在高頻情況下，將相應(yīng)的地完全 彼此分離的電勢分離電路會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)分別在端部并未接地的線路，它們尤其是易受感應(yīng)的 干擾信號影響。原則上，可以測量蓄電池的電流、溫度或者電勢或者電壓，其中在測量蓄電池的端 子電壓情況下，于是當(dāng)使用相應(yīng)的串聯(lián)電阻(Vorwiderstand)或者相應(yīng)的分壓器時(shí)也會(huì)出 現(xiàn)具有低電平的測量信號。適于作為電流傳感器的是分流電阻或者磁性傳感器或者霍爾傳 感器或者霍爾電阻。根據(jù)電流以及傳感器的類型，尤其是這種電流傳感器由于電勢偏移而 受到測量誤差的危害，從而本發(fā)明尤其是在使用所述傳感器的情況下應(yīng)當(dāng)如所描述的那樣 進(jìn)行電勢分離。同樣地，可以使用溫度半導(dǎo)體傳感器、NTC電阻或者PTC電阻作為溫度傳感器，或 者也可以使用熱電偶作為溫度傳感器。根據(jù)布線，這種溫度傳感器也產(chǎn)生具有低電平的信 號，其在沒有根據(jù)本發(fā)明的線路布置的情況下經(jīng)受明顯的測量誤差。作為電壓傳感器可以使用蓄電池正極的抽頭，或者也可以使用分壓器或者串聯(lián)電 阻，其與正極連接。根據(jù)分壓器和串聯(lián)電阻的設(shè)定，也可以在常見的電池電壓如12V、24V或 者48V的情況下產(chǎn)生這種小的測量信號，使得它們?yōu)榱吮苊飧郊拥臏y量誤差而必須借助根 據(jù)本發(fā)明的線路布置來被保護(hù)免受干擾信號影響。在使用例如1μ Ω - 1 Ω ,10 μ Ω 一 IOm Ω、10 μ Ω -ImQ 或者大約 100 μ Ω 的
分流裝置的情況下得到這樣可測量的、從納伏范圍至微伏范圍中的電壓。因?yàn)橛纱嗽诮佑| 過渡部或者線路上的微小的電壓降也是重要的，所以優(yōu)選為了構(gòu)建線纜連接而使用金接觸 部，其例如用于涂覆插接連接裝置。根據(jù)本發(fā)明的蓄電池監(jiān)控裝置于是能夠?qū)崿F(xiàn)跨接在傳感器裝置和檢測電路之間 的較大的距離，而通過該距離引入的電勢偏移并不導(dǎo)致測量誤差問題。由此，傳感器裝置和 檢測電路或者數(shù)據(jù)處理電路可以以明顯的空間距離來設(shè)置，例如設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，其中 通過根據(jù)本發(fā)明的電勢分離電路，具有長度為至少0. 5m、至少lm、至少2m、至少5m或者至 少IOm的線纜連接幾乎也不會(huì)使即使弱的測量信號失真。通過這種線纜長度(該線纜長度 由傳感器裝置和機(jī)動(dòng)車蓄電池之間的線纜長度以及機(jī)動(dòng)車蓄電池和檢測電路或者數(shù)據(jù)處 理電路或者共同的組件之間的線纜長度組成)，可以將傳感器裝置以及檢測電路或者數(shù)據(jù) 處理電路或者共同的組件非常靈活地設(shè)置在車輛內(nèi)。雖然有靈活的或者復(fù)雜的布線，但是 基于根據(jù)本發(fā)明的電勢分離電路并不產(chǎn)生針對由傳感器裝置檢測的測量信號的明顯缺點(diǎn)。本發(fā)明所基于的方案此外由用于無干擾地將傳感器裝置與檢測電路電耦合的相應(yīng)方法來實(shí)現(xiàn)，其中各部件可以如上所述地連接。根據(jù)本發(fā)明，由此傳感器裝置通過線纜連 接與檢測電路連接，數(shù)據(jù)處理電路同樣與檢測電路連接或者集成，然而其中在相應(yīng)的電勢 面(檢測電路的電勢面和數(shù)據(jù)處理電路的電勢面)之間設(shè)置根據(jù)本發(fā)明的電勢分離電路，該 電勢分離電路將兩個(gè)電勢面之間的直流分量分離。該分離由此被設(shè)置，其方式是在兩個(gè)電 勢面之間接入電容，如果設(shè)計(jì)了用于分離的電勢分離電路，數(shù)據(jù)處理電路和檢測電路于是 可以設(shè)置在共同的組件中或者彼此集成。在共同的殼體中將檢測電路集成在數(shù)據(jù)處理電路 中的情況下，優(yōu)選的是將檢測電路通過連接元件和設(shè)置在殼體外部的線纜連接而連接到傳 感器裝置上。該連接優(yōu)選通過插接接觸部來設(shè)計(jì)，或者通過其他的連接元件，其例如可以并 聯(lián)地并且互補(bǔ)地在每個(gè)相應(yīng)的接口上實(shí)施。該方法此外優(yōu)選包括通過傳感器裝置來產(chǎn)生測 量信號，該傳感器裝置可以如上所述地實(shí)施。為了測量相應(yīng)的量，相應(yīng)的傳感器優(yōu)選直接設(shè) 置在蓄電池上；因此為了檢測溫度將溫度傳感器在傳輸時(shí)直接安裝在蓄電池上；為了檢測 電流將分流電阻直接連接到蓄電池的電極上。根據(jù)本發(fā)明的在傳感器裝置和檢測電路/數(shù) 據(jù)處理電路之間的空間分離能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)于部件布置和布線方面的高度靈活性。本發(fā)明原則上適用于傳感器裝置的連接和分析，所述傳感器裝置產(chǎn)生具有低電平 的信號。具有低電平的信號例如是nV、μ V或者數(shù)mV的電壓范圍中的信號，本發(fā)明尤其是適 于提供測量電壓的傳感器裝置，這些測量電壓至多僅僅相差小的范圍，例如相差納伏范圍、 微伏范圍或者毫伏范圍中的間隔；具有低電平的信號因此也理解為如下的電壓信號這些 電壓信號可能提供一定的基本電壓，然而基于其任務(wù)和其使用而圍繞該基本值僅僅略微波 動(dòng)，例如在具有低靈敏度的傳感器例如熱電偶情況下。


本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中示出并且在下面的描述中被進(jìn)一步闡述。其中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的在具有不同傳感器的一些變形方案中的蓄電池監(jiān)控裝置。圖1示出了帶有蓄電池12和正極端子14的蓄電池段10。相應(yīng)的負(fù)極端子16是 蓄電池或者傳感器裝置的電勢面的地。傳感器裝置包括分流電阻20以及(可選的)溫度傳 感器22。溫度傳感器22與負(fù)極端子16連接，使得負(fù)極端子既可以用于分流電阻也用于溫 度傳感器，由此可以節(jié)省線路。蓄電池單元10因此包括負(fù)極端子30、抽頭32 (其連接在蓄 電池的負(fù)電極與分流電阻20之間)以及負(fù)極抽頭34 (其反映蓄電池單元10的地)，以及溫 度傳感器端子36。在第一實(shí)施形式中，本發(fā)明僅僅具有一個(gè)傳感器，即分流電阻20，由此端子30和 36無需用于檢測工作參數(shù)。另一實(shí)施形式僅僅包括溫度傳感器22，以及端子36和34，然 而沒有端子30和32。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施形式中，設(shè)置了溫度傳感器22以及分流電阻 20，其中二者可以通過端子34與另外的地連接，并且兩個(gè)傳感器此外還具有端子，即32或 者36，其相對于端子34的電勢說明相應(yīng)的工作參數(shù)即電流和溫度。電流傳感器20 (分流 電阻)和溫度傳感器22由此分享共同的地端子38。借助其部件都緊靠地設(shè)置在蓄電池的附近的蓄電池裝置10，連接檢測單元和數(shù)據(jù) 處理單元40，其包括檢測電路42和數(shù)據(jù)處理電路44。檢測電路42是模擬電路或者模擬/ 數(shù)字電路或者微控制器，其檢測測量數(shù)據(jù)并且進(jìn)行預(yù)處理。單元40 (其也可以理解為組件)此外具有端子50 - 56，它們用于傳輸傳感器裝置的測量信號。端子50用于檢測蓄電池電 壓或者蓄電池的正極電勢，端子52和端子M用于通過測量在分流電阻20上下降的電壓來 檢測電流，其中端子M也與端子56 —同使用，其中端子56用于檢測溫度傳感器的測量信 號。此外，例如為了屏蔽目的或者為了向地引導(dǎo)干擾信號，將蓄電池單元10的地通過端子 38與檢測電路42的地通過接地端子58連接。在單元40內(nèi)，接地端子58與檢測電路42的 供電電壓的地連接。在用于接收測量信號50 - 56的各端子和實(shí)際的檢測電路之間還中間 連接有附加的輸入濾波器60、62以及過壓保護(hù)電路64、66。用于通過端子50對電壓檢測端 子的可選過壓保護(hù)68可以可選地設(shè)計(jì)。這將蓄電池的正極與檢測電路42連接。原則上， 濾波器和過壓保護(hù)電路60 - 68也可以屬于檢測電路42。檢測和數(shù)據(jù)處理單元40此外包括數(shù)據(jù)處理電路44，其通過端子46a為檢測電路 42通過其供電電壓端子46b提供供電電壓。輸入端46b也可以可選地用作電壓檢測裝置而 不是端子50。在該情況中，可以省去連接裝置30 — 50。在供電電壓輸出端46a和供電電 壓輸入端46b之間的連接可以是直接地，并且是電流連接。此外，檢測電路42和數(shù)據(jù)處理 電路44通過數(shù)據(jù)傳輸連接70彼此相連。這優(yōu)選為串行或者并行數(shù)據(jù)總線，在其上交換數(shù) 字?jǐn)?shù)據(jù)(優(yōu)選從檢測電路至數(shù)據(jù)處理電路，或者也在兩個(gè)方向上)。連接70可以通過LIN總 線來設(shè)計(jì)，或者通過作為驅(qū)動(dòng)電路的更為簡單的開放集電極電路來設(shè)計(jì)。原則上，也可以傳 輸模擬信號，其再現(xiàn)相應(yīng)的測量信號，只要這些測量信號是由檢測電路42準(zhǔn)備的并且相對 于傳感器裝置的測量信號具有明顯的電壓電平。然而原則上數(shù)字連接是優(yōu)選的，其中也可 以使用CAN協(xié)議。根據(jù)本發(fā)明，檢測電路的電勢面Me與數(shù)據(jù)處理電路的電勢面Md沿著圖1中用虛線 示出的線分離，其中兩個(gè)地電勢通過電勢分離電路80彼此連接并且針對具有直流分量的 信號而被分離。數(shù)據(jù)處理電路90的地通過第一布線(未示出)例如通過車載電網(wǎng)與蓄電池 12連接，其中數(shù)據(jù)處理電路92的地通過檢測電路40和傳感器裝置14、20、22的端子之間的 線纜連接K而相連。特別地，檢測電路42通過端子58獲得負(fù)電勢，該端子58直接以電流 方式通過線纜連接K與蓄電池單元10的端子38連接，該端子38又與蓄電池單元10的負(fù) 極端子16連接。通過這種方式，檢測電路42通過相同的線纜連接K來被提供地，通過該線 纜連接也將傳感器裝置與檢測電路連接。由此，可以將線纜連接K與為數(shù)據(jù)處理電路44提 供地的布線(未示出)進(jìn)行區(qū)分。然而由此實(shí)現(xiàn)的靈活性的代價(jià)是在檢測電路和數(shù)據(jù)處理電 路之間的電勢偏移，其通過根據(jù)本發(fā)明的電勢分離電路80來補(bǔ)償，使得在地90和地92之 間出現(xiàn)的電壓偏移通過根據(jù)本發(fā)明的電勢分離電路80而吸收并且使得無害。由此，電勢偏 移對于通過線纜連接K傳輸?shù)臏y量信號沒有影響，因?yàn)樗鼈冊O(shè)計(jì)在相同的地電勢面Me中， 檢測電路也在該電勢面中工作(或者檢測電路被以該電勢面供電)。電勢分離電路80可以特 別簡單地設(shè)計(jì)為串聯(lián)電容器，或者可替選地通過多個(gè)并聯(lián)連接的電容器來設(shè)計(jì)，其將地92 與地90相連。通過該連接，抑制了進(jìn)一步的干擾，否則該干擾會(huì)通過彼此分離的兩個(gè)不同 的布線來產(chǎn)生。根據(jù)布線情況，與電勢分離電路并聯(lián)地可以設(shè)置電阻，其在電極端子和殼體 之間得到。優(yōu)選的是，在端子52Λ4和32/34之間的布線是絞合的。過壓保護(hù)裝置64優(yōu)選 通過檢測電路42的微分-Isense-端子連接。在過壓保護(hù)裝置66和檢測電路42之間優(yōu)選一 方面存在連接用于通過端子傳輸?shù)臏囟入妷?，以及存在虛線示出的、在過壓保護(hù)裝置66和 檢測電路42的模擬部分的供電電壓端子之間的連接。
優(yōu)選的是，檢測和數(shù)據(jù)處理單元40設(shè)置在金屬殼體或者塑料殼體中，其通過端子 58通過接地端子38與蓄電池單元10電連接。端子50 - 58優(yōu)選設(shè)置在插接連接單元中， 該插接連接單元可以放入檢測和數(shù)據(jù)處理單元40的殼體中。同樣地，端子30 - 38優(yōu)選 設(shè)計(jì)為插接接觸部，其中優(yōu)選設(shè)計(jì)線纜連接K，以便將端子50 - 58的插接連接與插接連接 30 - 38分別電接觸。
權(quán)利要求
1.一種蓄電池監(jiān)控裝置，包括能夠電連接在機(jī)動(dòng)車蓄電池(12 )上并且設(shè)置在該機(jī)動(dòng)車蓄電池(12 )上的傳感器裝置 (20，22)，其被設(shè)立用于檢測蓄電池(12)的工作參數(shù)；檢測電路(42 )，其通過線纜連接與傳感器裝置(20，22 )連接；以及數(shù)據(jù)處理電路(44 )，其通過電勢分離電路(80 )與檢測電路(42 )連接，其中電勢分離電 路(40)針對直流分量將檢測電路(42)的電勢面(Me)與數(shù)據(jù)處理電路(44)的電勢面(Md) 彼此分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池監(jiān)控裝置，其中電勢分離電路(80)包括串聯(lián)連接在所 述電勢面之間的電容或者高通裝置，并且此外電勢分離電路將檢測電路(42 )的供電電壓電 勢面與數(shù)據(jù)處理電路(44)的供電電壓電勢面串聯(lián)連接，或者電勢分離電路(80)將檢測電 路(42)的地電勢面與數(shù)據(jù)處理電路(44)的地電勢面串聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蓄電池監(jiān)控裝置，其中數(shù)據(jù)處理電路(44)和檢測電路 (42)設(shè)置作為共同的組件(40)，該組件通過線纜連接(K)與傳感器裝置(20，22)連接，或者 數(shù)據(jù)處理電路(44)和檢測電路(42)由帶有電連接元件(52 - 58)的共同的殼體(40)包圍， 其在該殼體(40 )內(nèi)與檢測電路(42 )并且通過設(shè)置在該殼體(40 )外部的線纜連接(K)與傳 感器裝置(20，22)連接。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的蓄電池監(jiān)控裝置，其中工作參數(shù)是由機(jī)動(dòng)車蓄電池 (12)提供的或者流向機(jī)動(dòng)車蓄電池(12)的電流、蓄電池的溫度、蓄電池(12)的電勢或者在 蓄電池(12)上的電壓，并且傳感器裝置(20，22)包括以下傳感器至少之一設(shè)立用于檢測 電流的電流傳感器(20)，設(shè)立用于檢測溫度的溫度傳感器(22)，以及設(shè)立用于檢測蓄電池 的電勢或者電壓的電壓傳感器(30);并且其中電流傳感器是分流電阻，其將蓄電池負(fù)極與 車載電網(wǎng)接地端子(16)連接或者將蓄電池正極(14)與車載電網(wǎng)供電電勢端子連接，或者 電流傳感器是磁性傳感器或者霍爾傳感器，其檢測由電流產(chǎn)生的磁場的強(qiáng)度；溫度傳感器 是溫度半導(dǎo)體傳感器、NTC-電阻或者PCT-電阻，其與蓄電池(12)熱傳遞地接觸，以便檢測 其工作溫度；并且電壓傳感器包括抽頭(30)，該抽頭與蓄電池正極(14)直接電連接、通過 分壓器電連接或者通過串聯(lián)電阻電連接。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的蓄電池監(jiān)控裝置，其中傳感器裝置直接設(shè)置在蓄電池 (12)上，并且檢測電路(42)通過插接連接(30 - 38 ；50 一 58)和長度為至少0. 5m、至少lm、 至少2m、至少5m或者至少IOm的線纜(K)與傳感器裝置連接。
6.一種用于無干擾地將傳感器裝置(20，22)與檢測電路(42)以及數(shù)據(jù)處理電路電耦 合的方法，所述傳感器裝置(20，22)檢測機(jī)動(dòng)車蓄電池(12)的工作參數(shù)并且設(shè)置在蓄電池 (12)上，所述方法包括通過線纜連接(K)將傳感器裝置(20，22)同與其遠(yuǎn)離地設(shè)置的檢測電路(42)相連；針對交流分量借助檢測電路(42)的電勢面(Me)與數(shù)據(jù)處理電路(44)的電勢面(Md)的 連接將數(shù)據(jù)處理電路(44)與檢測電路(42)連接；以及針對直流分量借助插入在串聯(lián)電路中的電勢面之間的電勢分離電路(80)將檢測電路 (42)的電勢面(Me)與數(shù)據(jù)處理電路(44)的電勢面(Md)分離。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中電勢面(Me，Md)借助串聯(lián)連接在這些電勢面之間 的電容或者借助連接在電勢面之間的彼此分離，其中電勢面分別是供電電壓電勢面或者檢測電路(42)或數(shù)據(jù)處理電路(44)的地電勢面。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，該方法此外包括將數(shù)據(jù)處理電路(44)和檢測電 路(42)設(shè)置在共同的組件(40)中，該組件通過線纜連接(K)與傳感器裝置(20 ；22)連接； 或者將數(shù)據(jù)處理電路(44)和檢測電路(42)固定在共同的殼體(40)中，該殼體具有電連接 元件(50 - 58);將殼體內(nèi)的連接元件與檢測電路(42)連接；以及通過將設(shè)置在外部的線纜 連接(K)連接到傳感器裝置(20 ；22)以及連接到連接元件(50 - 58)上而在殼體(40)外部 連接所述連接元件(50 — 58)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6— 8之一所述的方法，其中借助傳感器裝置(20，22)測量由機(jī)動(dòng)車 蓄電池(12)提供的或者流向機(jī)動(dòng)車蓄電池的電流、蓄電池(12)的溫度、蓄電池(12)的電 勢或者在蓄電池上的電壓來作為工作參數(shù)，并且借助電流傳感器、溫度傳感器或者電壓傳 感器來執(zhí)行所述工作參數(shù)的檢測，其中電流傳感器是分流電阻，通過該分流電阻引導(dǎo)要檢 測的電流，并且該電流傳感器將蓄電池負(fù)極與車載電網(wǎng)接地端子(16)連接或者將蓄電池 正極(14)與車載電網(wǎng)供電電勢端子連接；電流傳感器是磁性傳感器或者霍爾傳感器，其設(shè) 置在由電流產(chǎn)生的磁場中；溫度傳感器是溫度半導(dǎo)體傳感器、NTC-電阻或者PCT-電阻，該 溫度傳感器與蓄電池(12)熱傳遞地接觸，以便檢測其工作溫度；并且電壓傳感器包括抽頭 (30)，該抽頭與蓄電池正極(14)直接電連接、通過分壓器電連接或者通過串聯(lián)電阻電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求6- 9之一所述的方法，其中傳感器裝置(20 ；22)直接設(shè)置在蓄電 池(12)上，并且檢測電路(42)通過插接連接(30 - 38 ；50 一 58)和長度為至少0. 5m、至少 lm、至少2m、至少5m或者至少IOm的線纜(K)與傳感器裝置(20 ；22)連接，并且檢測電路 (42)與傳感器裝置(20 ；22)空間分離地設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蓄電池監(jiān)控裝置，包括能夠電連接在機(jī)動(dòng)車蓄電池(12)上并且設(shè)置在該蓄電池(12)上的傳感器裝置(20，22)，其設(shè)計(jì)用于檢測蓄電池(12)的工作參數(shù)。此外，蓄電池監(jiān)控裝置包括檢測電路(42)，其通過線纜連接與傳感器裝置(20，22)連接；以及數(shù)據(jù)處理電路(44)，其通過電勢分離電路(80)與檢測電路連接。根據(jù)本發(fā)明，電勢分離電路針對直流分量設(shè)計(jì)將檢測電路(42)的電勢面(ME)與數(shù)據(jù)處理電路(44)的電勢面(MD)分離。此外，本發(fā)明包括用于無干擾地電耦合傳感器裝置的相應(yīng)方法。
文檔編號G01R31/36GK102150057SQ200980132926
公開日2011年8月10日 申請日期2009年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月25日
發(fā)明者C·溫格, M·布雷默, M·沃爾夫 申請人:羅伯特 . 博世有限公司