WO2020207787A1 - Messvorrichtung zur messung eines sensorstroms in einer sensoranordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung (10) zur Messung eines Sensorstroms (Is) in einer Sensoranordnung (1) sowie korrespondierende Sensoranordnungen (1, 1A) mit einer solchen Messvorrichtung (10), wobei der Sensorstrom (Is) durch ein Sensorelement (WSS) fließt und mit Informationen über eine von dem Sensorelement (WSS) erfassten Messgröße moduliert ist. Die Messvorrichtung (10) umfasst eine Eingangsbeschaltung (12) und eine Auswerteschaltung (14) und eine Umschaltvorrichtung (16), wobei die Umschaltvorrichtung (16) in Abhängigkeit von der Schaltungskonfiguration der Sensoranordnung (1) die Eingangsbeschaltung (12) und/oder die Auswerteschaltung (14) zwischen einer ersten Messkonfiguration, in welcher der Sensorstrom (Is) direkt als Messstrom von der Eingangsbeschaltung (12) erfassbar und von der Auswerteschaltung (14) auswertbar ist, und mindestens einer zweiten Messkonfiguration umschaltet, in welcher ein Sensorstrombruchteil (Is/n) als Messstrom von der Eingangsbeschaltung (12) erfassbar und von der Auswerteschaltung (14) auswertbar ist.

Description

Beschreibung

Titel

Messvorrichtung zur Messung eines Sensorstroms in einer Sensoranordnung

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Messung eines Sensorstroms in einer Sensoranordnung. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch Sen soranordnungen für Fahrzeuge mit einer solchen Messvorrichtung.

Aus dem Stand der Technik sind Sensoranordnungen für Fahrzeuge bekannt, welche jeweils einen Radsensor mit mindestens einem Sensorelement je Fahr zeugrad aufweisen. Die einzelnen Radsensoren werden in der Regel über ein zweiadriges verdrilltes Kabel mit einem Steuergerät für ein Fahrzeugbremssys tem verbunden, welches beispielsweise ABS-, ESP-, ASR- und/oder Hillhold- Funktionen (ABS: Antiblockiersystem, ESP: Elektronisches Stabilitätsprogramm, ASR: Antriebsschlupfregelung) ausführt. Üblicherweise ist ein erster Anschluss des mindestens einen Sensorelements über das Steuergerät mit einer Energie quelle verbunden (High-Side-Pfad), und ein zweiter Anschluss des mindestens einen Sensorelements ist über das Steuergerät mit Masse verbunden (Low-Side- Pfad). Ein durch das mindestens eine Sensorelement fließender Sensorstrom ist mit Informationen über Drehzahl und/oder Drehgeschwindigkeit des korrespon dierenden Fahrzeugrads moduliert, wobei eine Auswerte und Steuereinheit des Steuergeräts den zwischen dem mindestens einen Sensorelement und Masse erfassten Sensorstrom auswertet. Der Sensorstrom wird üblicherweise in einer im Steuergerät angeordneten Messvorrichtung über einen sogenannten Shunt- Widerstand direkt erfasst und mittels geeigneter Spannungskomparatoren ausge wertet. Alternativ kann über einen in den Strompfad eingeschleiften Stromsensor ein Bruchteil des Sensorstroms erfasst und in der Messvorrichtung ausgewertet werden. Bei der Auswertung des Stromsensorbruchteils wird der Teilungsfaktor durch eine angepasste Eingangsbeschaltung und/oder eine angepasst Auswer tesoftware berücksichtigt. Aus der DE 102 49 143 Al ist eine Sensoranordnung mit einem Sensor bekannt. Der Sensor ist an einer Auswerteinheit angeschlossen, welche den Sensor mit elektrischer Energie versorgt und ein vom Sensor erzeugtes Messsignal mittels einer Auswerteschaltung auswertet. Hierbei ist die Auswerteschaltung auf der Seite der Energieversorgung des Sensors (High-Side-Pfad) angeordnet, um das vom Sensor erzeugte Messsignal auszuwerten. Hierzu weist die Auswerteschal tung einen Komparator und einen in der Versorgungsleitung angeordneten Mess widerstand auf, welcher mit einem ersten Anschluss des Sensors verbunden ist, um das auf der Versorgungsleitung geführte Messsignal zu messen. Zudem um fasst die Auswerte- und Steuereinheit einen mit Masse verbundenen Schalter, der mit einem zweiten Anschluss des Sensors verbunden ist und den Sensor zum Messen des Messsignals mit Masse verbindet.

Aus der DE 10 2015 202 335 Al sind ein Sensorgehäuse für eine Radsensorvor richtung, eine Radsensorvorrichtung, eine Radlagervorrichtung und ein Verfahren zum Bilden einer zum Ermitteln einer Drehzahl und/oder einer Drehgeschwindig keit eines Rads eines Fahrzeugs geeigneten Sensorik bekannt. Die Radsensor vorrichtung umfasst ein erstes Sensorelement, mittels welchem mindestens eine erste Sensorgröße bezüglich einer Drehzahl und/oder einer Drehgeschwindigkeit des Rads an mindestens eine Auswerte- und/oder Steuervorrichtung des Fahr zeugs bereitstellbar ist, und ein zusätzliches zweites Sensorelement, mittels wel chem mindestens eine zweite Sensorgröße bezüglich der Drehzahl und/oder der Drehgeschwindigkeit des gleichen Rads an die mindestens eine Auswerte- und/oder Steuervorrichtung bereitstellbar ist.

Offenbarung der Erfindung

Die Messvorrichtung zur Messung eines Sensorstroms in einer Sensoranordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass in Abhängigkeit von der Schaltungskonfiguration der Sensoranordnung die Mess vorrichtung zwischen verschiedenen Messkonfigurationen umgeschaltet werden kann. Dadurch kann eine Ausführungsform der Messvorrichtung für verschiedene Ausführungsformen der Sensoranordnung flexibel eingesetzt werden. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Messvorrichtung zur Messung eines Sensorstroms in einer Sensoranordnung zur Verfügung, wobei der Sensorstrom durch ein Sensorelement fließt und mit Informationen über eine von dem Sensorelement erfassten Messgröße moduliert ist. Die Messvorrichtung umfasst eine Eingangsbeschaltung und eine Auswerteschaltung und eine Um schaltvorrichtung, wobei die Umschaltvorrichtung in Abhängigkeit von der Schal tungskonfiguration der Sensoranordnung die Eingangsbeschaltung und/oder die Auswerteschaltung zwischen einer ersten Messkonfiguration, in welcher der Sen sorstrom direkt als Messstrom von der Eingangsbeschaltung erfassbar und von der Auswerteschaltung auswertbar ist, und mindestens einer zweiten Messkonfi guration umschaltet, in welcher ein Sensorstrombruchteil als Messstrom von der Eingangsbeschaltung erfassbar und von der Auswerteschaltung auswertbar ist.

Zudem wird eine erste Sensoranordnung mit einem Sensorelement und mindes tens einem Steuergerät vorgeschlagen, welches mindestens eine solche Mess vorrichtung und eine Energiequelle aufweist. Hierbei ist ein erster Anschluss des Sensorelements mit der Energiequelle verbunden, und ein zweiter Anschluss des Sensorelements ist über die Messvorrichtung mit Masse verbunden, wobei ein durch das Sensorelement fließender Sensorstrom zumindest mit Informationen über eine erfasste Messgröße moduliert ist. Die mindestens eine Messvorrich tung erfasst den Sensorstrom in der ersten Messkonfiguration direkt als Mess strom.

Des Weiteren wird eine zweite Sensoranordnung mit einem Sensorelement und mindestens einem Steuergerät vorgeschlagen, welches mindestens eine solche Messvorrichtung und eine Energiequelle aufweist. Hierbei ist ein erster An schluss des Sensorelements mit der Energiequelle verbunden, und ein zweiter Anschluss des Sensorelements ist mit Masse verbunden, wobei ein durch das Sensorelement fließender Sensorstrom zumindest mit Informationen über eine erfasste Messgröße moduliert ist. Ein Stromsensor ist in den Sensorstrompfad eingeschleift und zweigt einen Sensorstrombruchteil an die mindestens eine Messvorrichtung ab, welche den Sensorstrombruchteil in der zweiten Messkonfi guration als Messstrom erfasst. In der Regel können Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sensoranord nungen jeweils mehrere Sensorelemente umfassen, welche verteilt im Fahrzeug an jeweils einer Messstelle angeordnet sind. So können Ausführungsformen der vorliegenden Sensoranordnungen vorzugsweise in einem Fahrzeugbremssystem eingesetzt werden. In einem solchen Bremssystem können die Messstellen bei spielsweise jeweils einem Fahrzeugrad zugeordnet werden, wobei ein korrespon dierendes Sensorelement zumindest eine Drehzahl und/oder Drehgeschwindig keit des zugeordneten Fahrzeugrads erfassen kann. Selbstverständlich können auch andere Messgrößen, wie beispielsweise Temperatur, Druck usw. an einer solchen Messstelle erfasst werden.

Unter der Messvorrichtung kann vorliegend eine elektrische Schaltung verstan den werden, welche erfasste Sensorsignale verarbeitet bzw. auswertet. Die Messvorrichtung kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/o der softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbil dung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System- ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Auswerteschaltung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vor handen sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programm code, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, ei nem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird.

Unter dem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät, wie beispiels weise ein Bremsensteuergerät, verstanden werden, welches in Verbindung mit einem hydraulischen Bremssystem verschiedene Bremsfunktionen, wie bei spielsweise ABS-, ESP-, ASR- und/oder Hillhold-Funktionen (ABS: Antiblockier system, ESP: Elektronisches Stabilitätsprogramm, ASR: Antriebsschlupfrege lung) ausführen kann. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiter bildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentan spruch 1 angegebenen Messvorrichtung zur Messung eines Sensorstroms in ei ner Sensoranordnung und der im unabhängigen Patentanspruch 8 angegebenen Sensoranordnung sowie der im unabhängigen Patentanspruch 9 angegebenen Sensoranordnung möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass die Eingangsbeschaltung einen ersten Messwider stand und einen zweiten Messwiderstand und mindestens ein Schaltelement um fassen kann, wobei das mindestens ein Schaltelement angesteuert von der Um schaltvorrichtung entweder den ersten Messwiderstand oder den zweiten Mess widerstand mit dem Messstrom verbinden kann. Hierbei kann der zweite Messwi derstand um einen Faktor größer als der erste Messwiderstand sein, wobei das Verhältnis des zweiten Messwiderstands zum ersten Messwiderstand dem Ver hältnis des Sensorstroms zum Sensorstrombruchteil entspricht. Dadurch ist eine einfache und kostengünstige Umsetzung der Eingangsbeschaltung möglich.

Bei einer alternativen Ausgestaltung der Messvorrichtung kann die Eingangsbe schaltung einen Sense- FET-Transistor, durch welchen ein auswertbarer Auswer testrom fließt, und mehrere parallel zum Sense- FET-Transistor geschaltete wei tere Transistoren umfassen, welche jeweils einen Source-Strompfad mit einem über eine Steuerspannung einstellbaren ohmschen Widerstand ausbilden, und mindestens ein Schaltelement umfassen, wobei das mindestens ein Schaltele ment angesteuert von der Umschaltvorrichtung zumindest zwischen einer ersten und einer zweiten Anzahl von Transistoren umschalten kann. Dadurch ist eine Umsetzung der Eingangsbeschaltung möglich, welche bei annähernd gleicher Chipfläche flexibel auf die zu messenden Sensorströme konfigurierbar ist und bei der Messung des Sensorstrombruchteils weniger Verlustleistung erzeugt. Hierbei kann das mindestens eine Schaltelement zur Messung des Sensorstrombruch teils nur einen weiteren Transistor mit einem Source-Strompfad parallel zum Sense- FET-Transistor schalten. Zudem kann das mindestens eine Schaltelement zur Messung des Sensorstroms eine Mehrzahl weiterer Transistoren parallel zum Sense- FET-Transistor schalten. Hierbei entspricht die Anzahl der parallel ge- schalteten weiteren Transistoren dem Verhältnis des Sensorstroms zum Sensor strombruchteil. Die weiteren Transistoren sind vorzugsweise als Feldeffekttran sistoren ausgebildet.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Messvorrichtung kann die Auswer teschaltung mindestens einen Analog-Digital-Wandler und mindestens zwei Da tensätze zur Konfiguration des mindestens einen Analog-Digital-Wandlers und mindestens ein Schaltelement umfassen. Hierbei kann das mindestens eine Schaltelement angesteuert von der Umschaltvorrichtung den mindestens einen Analog-Digital-Wandler entweder mit einem ersten Datensatz oder mit einem zweiten Datensatz konfigurieren. Dies ermöglicht eine einfache Anpassung der Messschwellen des mindestens einen Analog-Digital-Wandlers an.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Messvorrichtung kann das mindestens eine Schaltelement als Schalttransistor zur wiederholbaren Umschaltung oder als auftrennbarer Strompfad zur einmaligen Umschaltung ausgeführt werden. Der auftrennbare Strompfad kann beispielsweise mittels einer sogenannte Zener-Si- cherung umgesetzt werden, welche den Strompfad nach einem Stromfluss mit einer vorgegebenen Stromstärke dauerhaft auftrennt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und wer den in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung be zeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbei spiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung für ein Fahrzeug mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung zur Messung ei nes Sensorstroms in einer Sensoranordnung.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbei spiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung für ein Fahrzeug mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung zur Messung ei nes Sensorstroms in einer Sensoranordnung.

Fig. 3 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm eines Stromsensors der er findungsgemäßen Sensoranordnung für ein Fahrzeug aus Fig. 2.

Fig. 4 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm eines ersten Ausführungs beispiels einer Eingangsbeschaltung der Messvorrichtung zur Messung eines Sensorstroms in einer Sensoranordnung aus Fig. 1 oder 2.

Fig. 5 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm eines zweiten Ausführungs beispiels einer Eingangsbeschaltung der Messvorrichtung zur Messung eines Sensorstroms in einer Sensoranordnung aus Fig. 1 oder 2.

Fig. 6 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Auswerteschaltung der Messvorrichtung zur Messung eines Sensorstroms in ei ner Sensoranordnung aus Fig. 1 oder 2.

Ausführungsformen der Erfindung

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst die dargestellten Ausführungsbei spiele einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung 1, 1A, 1B jeweils ein Senso relement WSS und mindestens ein Steuergerät ECU, welches mindestens eine Messvorrichtung 10 und eine Energiequelle VBP aufweist. Hierbei ist ein erster Anschluss WSS1 des Sensorelements WSS mit der Energiequelle VBP verbun den. Ein durch das Sensorelement WSS fließender Sensorstrom Is ist zumindest mit Informationen über eine erfasste Messgröße moduliert.

Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, ist bei dem dargestellten ersten Ausführungs beispiel der Sensoranordnung 1A der erste Anschluss WSS1 über einen ohm schen Widerstand RI mit der Energiequelle VBP verbunden und ein zweiter An schluss WSS2 des Sensorelements WSS ist über die Messvorrichtung 10 mit Masse verbunden. Dadurch erfasst die mindestens eine Messvorrichtung 10 den Sensorstrom Is in einer dargestellten ersten Messkonfiguration direkt als Mess strom. Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich ist, ist bei dem dargestellten zweiten Ausfüh rungsbeispiel der Sensoranordnung 1B ein zweiter Anschluss WSS2 des Senso relements WSS mit Masse verbunden. Im dargestellten zweiten Ausführungsbei spiel der Sensoranordnung 1B ist der zweite Anschluss WSS2 des Sensorele ments WSS direkt mit einem Masseanschluss GND verbunden. In einem alterna tiven nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung 1 kann der zweite Anschluss WSS2 des Sensorelements WSS in einem zweiten Steuergerät mit einem Masseanschluss GND verbunden werden. Hierbei kann das zweite Steuergerät den zwischen dem jeweiligen Sensorelement und Masse erfassten jeweiligen Sensorstrom auswerten. Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich ist, ist ein Stromsensor 18 in den Sensorstrompfad eingeschleift und zweigt einen Sensor strombruchteil ls/h an die mindestens eine Messvorrichtung 10 ab, welche den Sensorstrombruchteil ls/h in einer dargestellten zweiten Messkonfiguration als Messstrom erfasst.

Wie aus Fig. 3 weiter ersichtlich ist, umfasst der Stromsensor 18 im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei ohmsche Widerstände RI, R2, einen Operationsver stärker OPI und einen Transistor TI. Die genannten elektrischen Bauteile sind wie dargestellt miteinander verschaltet, so dass der Stromsensor 18 im High- Side-Pfad des Steuergeräts ECU im Gegensatz zu einer einfachen Stromspiegel schaltung einen geringen Spannungsabfall verursacht. Durch den Stromsensor 18 wird der Sensorstrom Is, welcher in den ersten Anschluss WSS1 des Senso relements WSS hineinfließt, gemessen und ein äquivalenter, jedoch deutlich klei nerer Sensorstrombruchteil ls/h wird der Messvorrichtung 10 zugeführt, um die Verlustleistung im Steuergerät ECU bzw. in der Messvorrichtung 10 zu reduzie ren. Bei der Abzweigung des zusätzlichen Sensorstrombruchteil ls/h des Sensor stroms Is ist zu beachten, dass die Energiequelle VBP in der Lage ist, diesen zu sätzlichen Sensorstrombruchteil ls/h des Sensorstroms Is zur Verfügung zu stel len. So sollte ein Gesamtstrom (Is/n + Is), welcher aus der Energiequelle VBP entnommen wird, einen vorgegebenen Maximalwert von beispielsweise 50mA nicht übersteigen. Bei einem v-Protokoll weist der Sensorstrom Is Werte von 7mA/14mA/28mA auf. Diese Werte können durch den Stromsensor 18 deutlich reduziert werden. So kann für n beispielweise ein Wert von 50 gewählt werden. Um für die Auswertung die entsprechenden Messsignale für das v-Protokoll zu erzeugen, ist die Eingangsbeschaltung 12 oder die Auswerteschaltung 14, wel che die Messvorrichtung 10 zumindest für jedes verbundene Sensorelement WSS aufweist, entsprechend angepasst, um den Sensorstrombruchteil ls/h in ein Messsignal zu wandeln, welches dem jeweiligen Sensorstrom Is entspricht.

In der Regel umfassen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sensoran ordnung 1, 1A, 1B für ein Fahrzeug mehrere Messstellen mit jeweils einem sol chen Sensorelement WSS. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Fig. 1 und 2 jeweils nur eines der Sensorelemente WSS dargestellt. So werden Ausführungs formen der vorliegenden Sensoranordnung 1, 1A, 1B vorzugsweise in einem Fahrzeugbremssystem eingesetzt. In einem solchen Bremssystem können die Messstellen beispielsweise jeweils einem Fahrzeugrad zugeordnet werden, wo bei die Sensorelemente WSS zumindest eine Drehzahl und/oder Drehgeschwin digkeit des korrespondierenden Fahrzeugrads erfassen. Bei einem normalen Personenkraftwagen mit vier Rädern, weist die Sensoranordnung 1, 1A, 1B somit vier solche Sensorelemente WSS auf. Selbstverständlich können auch andere Messgrößen, wie beispielsweise Temperatur, Druck usw. an einer solchen Mess stelle erfasst werden.

Wie aus Fig. 1 bis 6 weiter ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausfüh rungsbeispiele der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 10 zur Messung eines Sensorstroms Is in einer Sensoranordnung 1, welcher durch das Sensorelement WSS fließt und mit Informationen über eine von dem Sensorelement WSS er fassten Messgröße moduliert ist, eine Eingangsbeschaltung 12, 12A, 12B und eine Auswerteschaltung 14 sowie eine Umschaltvorrichtung 16. Die Umschaltvor richtung 16 schaltet in Abhängigkeit von der Schaltungskonfiguration der Senso ranordnung 1 die Eingangsbeschaltung 12 und/oder die Auswerteschaltung 14 zwischen der in Fig. 1 dargestellten ersten Messkonfiguration, in welcher der Sensorstrom Is direkt als Messstrom von der Eingangsbeschaltung 12 erfassbar und von der Auswerteschaltung 14 auswertbar ist, und der mindestens einen in Fig. 2 dargestellten zweiten Messkonfiguration um, in welcher ein Sensorstrom bruchteil ls/h als Messstrom von der Eingangsbeschaltung 12 erfassbar und von der Auswerteschaltung 14 auswertbar ist. Wie aus Fig. 4 weiter ersichtlich ist, umfasst die Eingangsbeschaltung 12A im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel einen ersten Messwiderstand Rm und einen zweiten Messwiderstand nRm sowie ein Schaltelement S. Das Schaltele ment S wird von der Umschaltvorrichtung 16 mit einem Umschaltsignal US ange steuert und verbindet entweder den ersten Messwiderstand Rm oder den zweiten Messwiderstand nRm mit dem Messstrom. Wie aus Fig. 4 weiter ersichtlich ist, fließt in Abhängigkeit von der Schaltungskonfiguration der Sensoranordnung 1A, 1B entweder der Sensorstrom Is oder der Sensorstrombruchteil ls/h als Mess strom in die Eingangsbeschaltung 12A. Zudem ist der zweite Messwiderstand n Rm im dargestellten Ausführungsbeispiel um einen Faktor n größer als der erste Messwiderstand Rm. Hierbei entspricht das Verhältnis des zweiten Messwi derstands n Rm zum ersten Messwiderstand Rm dem Verhältnis des Sensor stroms Is zum Sensorstrombruchteil ls/h. Das bedeutet, dass die Umschaltvor richtung 16 durch das Umschaltsignal US den Sensorstrom Is über den Schalter S mit dem ersten Messwiderstand Rm verbindet, wenn die Messvorrichtung 10 in der in Fig. 1 dargestellten ersten Sensoranordnung 1A verbaut ist. Daher wertet die Auswerteschaltung 14 eine über dem ersten Messwiderstand Rm abfallende Messspannung Vm aus, welche sich gemäß Gleichung (Vm = Rm * Is) ergibt. Wenn die Messvorrichtung 10 in der in Fig. 2 dargestellten zweiten Sensoranord nung 1B verbaut ist, verbindet die Umschaltvorrichtung 16 durch das Umschalt signal US den Sensorstrombruchteil ls/h über den Schalter S mit dem zweiten Messwiderstand nRm. Da das Verhältnis des zweiten Messwiderstands n Rm zum ersten Messwiderstand Rm dem Verhältnis des Sensorstroms Is zum Sen sorstrombruchteil ls/h entspricht die über dem zweiten Messwiderstand nRm ab fallende Messspannung Vm, welche von der Auswerteschaltung 14 ausgewertet wird, wertemäßig der über dem ersten Messwiderstand Rm abfallenden Mess spannung Vm. Daher kann zur Auswertung der Messspannung Vm in beiden Sensoranordnungen 1A, 1B die gleiche Auswerteschaltung 14 verwendet wer den.

Wie aus Fig. 5 weiter ersichtlich ist, umfasst die Eingangsbeschaltung 12B im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel einen Sense- FET-Transistor Tsen, durch welchen ein auswertbarer Auswertestrom Isen fließt, und mehrere parallel zum Sense-FET-Transistor Tsen geschaltete weitere Transistoren Tsl bis Tsm, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel als Feldeffekttransistoren (FET) ausgeführt sind und jeweils einen Source-Strompfad mit einem über eine Steuer spannung Vg einstellbaren Source-Strom IT und ohmschen Widerstand ausbil den, und ein Schaltelement S. Das Schaltelement S wird von der Umschaltvor richtung 16 über das Umschaltsignal US angesteuert und schaltet zumindest zwi schen einer ersten Anzahl und einer zweiten Anzahl von weiteren Transistoren Tsl bis Tsm um. Bei dem Auswertestrom Isen handelt es sich um einen gespie gelten Strom, welcher typischer Weise einem Bruchteil von 1/500 des durch ei nen der Source-Strompfade fließenden Source-Stroms IT entspricht. Hierbei teilt sich der in die Eingangsbeschaltung 12 B fließende Messstrom gemäß dem Wi derstandsverhältnis auf den Auswertestrompfad mit dem Auswertestrom Isen und die Source-Strompfade IT auf, in welchen jeweils der Source-Strom IT fließt. In der in Fig. 5 dargestellten ersten Schaltstellung des Schaltelements S werden ein Steuereingang des Sense- FET-Transistor Tsen und die Steuereingänge der weiteren Transistoren Tsl bis Tsm mit der internen Ansteuerspannung Vg ver bunden, sodass sich der Messstrom auf den Auswertestrompfad mit dem Aus wertestrom Isen und auf m Source-Strompfade aufteilt, durch welche jeweils ein Source-Strom IT fließt. In einer nicht dargestellten zweiten Schaltstellung des Schaltelements S werden der Steuereingang des Sense- FET-Transistor Tsen und der Steuereingang eines ersten weiteren Transistors Tsl mit der internen Ansteuerspannung Vg verbunden und die Steuereingänge der anderen weiteren Transistoren Ts2 bis Tsm werden mit Masse verbunden. Dadurch sind die ande ren weiteren Transistoren Ts2 bis Tsm hochohmig geschaltet und die korrespon dierenden Source-Strompfade unterbrochen. Somit teilt sich der Messstrom nur auf den Auswertestrompfad mit dem Auswertestrom Isen und auf einen Source- Strompfad mit dem Source-Strom IT auf.

Wie aus Fig. 5 weiter ersichtlich ist, fließt in Abhängigkeit von der Schaltungskon figuration der Sensoranordnung 1A, 1B entweder der Sensorstrom Is oder der Sensorstrombruchteil ls/h als Messstrom in die Eingangsbeschaltung 12B. Das Schaltelement S schaltet zur Messung des Sensorstrombruchteil ls/h nur einen weiteren Transistor Tsl mit einem Source-Strompfad und einem Source-Strom IT parallel zum Sense- FET-Transistor Tsen. Zur Messung des Sensorstroms Is schaltet das mindestens eine Schaltelement S eine Mehrzahl m von weiteren Transistoren Tsl bis Tsm parallel zum Sense- FET-Transistor Tsen. Hierbei ent spricht die Anzahl m der parallel geschalteten weiteren Transistoren Tsl bis Tsm dem Verhältnis des Sensorstroms Is zum Sensorstrombruchteil ls/h (m=n). Das bedeutet, dass sich der Sensorstrom Is auf den Auswertestrompfad und m Source-Strompfade aufteilt, wenn die Messvorrichtung 10 in der in Fig. 1 darge stellten ersten Sensoranordnung 1A verbaut ist. Daher wertet die Auswerteschal tung 14 einen im Auswertestrompfad fließenden Auswertestrom Isen aus, wel cher einem Bruchteil (1/500) des Source-Stroms IT entspricht. Wenn die Mess vorrichtung 10 in der in Fig. 2 dargestellten zweiten Sensoranordnung 1B verbaut ist, teilt sich der Sensorstrombruchteil ls/h auf den Auswertestrompfad mit dem Auswertestrom Isen und auf einen Source-Strompfad mit dem Source-Strom IT auf. Da die Anzahl m der parallel geschalteten weiteren Transistoren Tsl bis Tsm dem Verhältnis des Sensorstroms Is zum Sensorstrombruchteil ls/h ent spricht, entspricht der in der ersten Sensoranordnung 1A fließende Auswer testrom Isen wertemäßig dem in der zweiten Sensoranordnung 1B fließenden Auswertestrom Isen. Daher kann zur Auswertung des Auswertestroms Isen in beiden Sensoranordnungen 1A, 1B die gleiche Auswerteschaltung 14 verwendet werden.

Wie aus Fig. 6 weiter ersichtlich ist, umfasst die Auswerteschaltung 14 im darge stellten Ausführungsbeispiel einen Analog-Digital-Wandler 14.1 und mindestens zwei Datensätze DS1, DS2 zur Konfiguration des Analog-Digital-Wandlers 14.1 und mindestens ein Schaltelement S. Hierbei steuert die Umschaltvorrichtung 16 das mindestens eine Schaltelement S an, um den mindestens einen Analog-Digi- tal-Wandler 14.1 entweder mit einem ersten Datensatz DS1 oder mit einem zwei ten Datensatz DS2 zu konfigurieren.

Bei Verwendung der in Fig. 6 dargestellten Auswerteschaltung ist die korrespon dierende Eingangsbeschaltung 12 nicht umschaltbar ausgeführt. Das bedeutet, dass die verwendete Eingangsbeschaltung 12 nur den in Fig. 4 dargestellten ers ten Messwiderstand Rm umfasst, so dass bei einer Verwendung der Messvor richtung 10 in der in Fig. 1 dargestellten Sensoranordnung 1A durch den fließen den Sensorstrom Is eine n-mal größere Messspannung Vm abfällt als bei einer Verwendung der Messvorrichtung 10 in der in Fig. 2 dargestellten Sensoranord nung 1B, bei welcher nur der Sensorstrombruchteil ls/h durch den ersten Mess widerstand Rm fließt. Zudem umfasst die verwendete Eingangsbeschaltung 12 die in Fig. 5 dargestellten weiteren Transistoren Tsl bis Tsm und den Sense- FET-Transistor Tsen, so dass bei einer Verwendung der Messvorrichtung 10 in der in Fig. 2 dargestellten Sensoranordnung 1B durch den fließenden Sensor strombruchteil ls/h ein um den Faktor 1/n kleiner Auswertstrom Isen durch den Auswertstrompfad fließt als bei einer Verwendung der Messvorrichtung 10 in der in Fig. 1 dargestellten Sensoranordnung 1A, bei welcher nur der Sensorstrom Is als Messstrom in die Eingangsbeschaltung 12 fließt. Diese unterschiedlichen Messspannungen Vm bzw. Auswerteströme Isen können durch die unterschiedli chen Datensätze DS1, DS2 zur Konfiguration des Analog-Digital-Wandlers 14.1 berücksichtigt werden.

Die Umschaltvorrichtung 16 kann beispielsweise als EEPROM-Speicherbaustein ausgeführt werden, in welchem die entsprechenden Umschaltsignale US abge legt sind und durch entsprechende Befehle, beispielsweise beim Hochfahren der MessvorrichtunglO aktivierbar sind.

Wie aus Fig. 4 bis 6 weiter ersichtlich ist, sind die Schaltelemente S in den darge stellten Ausführungsbeispiel schematisch als Schalter dargestellt. Die Schaltele mente S können beispielsweise als Schalttransistoren zur wiederholbaren Um schaltung zwischen den verschiedenen Messkonfigurationen ausgeführt werden. Alternativ können die Schaltelemente S als auftrennbare Strompfade zur einmali gen Umschaltung ausgeführt werden. Die auftrennbaren Strompfade können bei spielsweise über sogenannte Zener-Sicherungen realisiert werden, welche den korrespondierenden Strompfad nach einem Stromfluss mit einer vorgegebenen Stromstärke dauerhaft auftrennen.

Claims

Ansprüche

1. Messvorrichtung (10) zur Messung eines Sensorstroms (Is) in einer Sen soranordnung (1), wobei der Sensorstrom (Is) durch ein Sensorelement (WSS) fließt und mit Informationen über eine von dem Sensorelement (WSS) erfassten Messgröße moduliert ist, mit einer Eingangsbeschal tung (12) und einer Auswerteschaltung (14) und einer Umschaltvorrich tung (16), wobei die Umschaltvorrichtung (16) in Abhängigkeit von der Schaltungskonfiguration der Sensoranordnung (1) die Eingangsbeschal tung (12) und/oder die Auswerteschaltung (14) zwischen einer ersten Messkonfiguration, in welcher der Sensorstrom (Is) direkt als Messstrom von der Eingangsbeschaltung (12) erfassbar und von der Auswer teschaltung (14) auswertbar ist, und mindestens einer zweiten Messkon figuration umschaltet, in welcher ein Sensorstrombruchteil (ls/h) als Messstrom von der Eingangsbeschaltung (12) erfassbar und von der Auswerteschaltung (14) auswertbar ist.

2. Messvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsbeschaltung (12, 12A) einen ersten Messwiderstand (Rm) und einen zweiten Messwiderstand (nRm) und mindestens ein Schalt element (S) umfasst, wobei das mindestens ein Schaltelement (S) ange steuert von der Umschaltvorrichtung (16) entweder den ersten Messwi derstand (Rm) oder den zweiten Messwiderstand (nRm) mit dem Mess strom verbindet.

3. Messvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Messwiderstand (nRm) um einen Faktor (n) größer als der erste Messwiderstand (Rm) ist, wobei das Verhältnis des zweiten Mess widerstands (nRm) zum ersten Messwiderstand (Rm) dem Verhältnis des Sensorstroms (Is) zum Sensorstrombruchteil (ls/h) entspricht.

4. Messvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsbeschaltung (12, 12B) einen Sense-FET-Transistor (Tsen), durch welchen ein auswertbarer Auswertestrom (Isen) fließt, und meh rere parallel zum Sense-FET-Transistor (Tsen) geschaltete weitere Transistoren (Tsl bis Tsm) umfasst, welche jeweils einen Source-Strom- pfad mit einem über eine Steuerspannung (Vg) einstellbaren ohmschen Widerstand ausbilden, und mindestens ein Schaltelement (S) umfasst, wobei das mindestens ein Schaltelement (S) angesteuert von der Um schaltvorrichtung (16) zumindest zwischen einer ersten und einer zwei ten Anzahl von Transistoren (Tsl bis Tsm) umschaltet.

5. Messvorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Schaltelement (S) zur Messung des Sensorstrom bruchteils (ls/h) nur einen weiteren Transistor (Tsl) mit einem Source- Strompfad (IT) parallel zum Sense-FET-Transistor (Tsen) schaltet, wo bei das mindestens eine Schaltelement (S) zur Messung des Sensor stroms (Is) eine Mehrzahl weiterer Transistoren (Tsl bis Tsm) parallel zum Sense-FET-Transistor (Tsen) schaltet, wobei die Anzahl der parallel geschalteten weiteren Transistoren (Tsl bis Tsm) dem Verhältnis des Sensorstroms (Is) zum Sensorstrombruchteil (ls/h) entspricht.

6. Messvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (14) mindestens einen Ana- log-Digital-Wandler (14.1) und mindestens zwei Datensätze (DS1, DS2) zur Konfiguration des mindestens einen Analog-Digital-Wandlers (14.1) und mindestens ein Schaltelement (S) umfasst, wobei das mindestens ein Schaltelement (S) angesteuert von der Umschaltvorrichtung (16) den mindestens einen Analog-Digital-Wandler (14.1) entweder mit einem ersten Datensatz (DS1) oder mit einem zweiten Datensatz (DS2) konfi guriert.

7. Messvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass das mindestens eine Schaltelement (S) als Schalt transistor zur wiederholbaren Umschaltung oder als auftrennbarer Strompfad zur einmaligen Umschaltung ausgeführt ist.

8. Sensoranordnung (1, 1A) mit einem Sensorelement (WSS) und mindes tens einem Steuergerät (ECU), welches mindestens eine Messvorrich tung (10) und eine Energiequelle (VBP) aufweist, wobei ein erster An schluss (WSS1) des Sensorelements (WSS) mit der Energiequelle (VBP) verbunden ist, und ein zweiter Anschluss (WSS2) des Sensorele ments (WSS) über die Messvorrichtung (10) mit Masse verbunden ist, wobei ein durch das Sensorelement (WSS) fließender Sensorstrom (Is) zumindest mit Informationen über eine erfasste Messgröße moduliert ist, wobei die mindestens eine Messvorrichtung (10) nach einem der An sprüche 1 bis 7 ausgeführt ist und den Sensorstrom (Is) in der ersten Messkonfiguration direkt als Messstrom erfasst.

9. Sensoranordnung (1, 1B) mit einem Sensorelement (WSS) und mindes tens einem Steuergerät (ECU), welches mindestens eine Messvorrich tung (10) und eine Energiequelle (VBP) aufweist, wobei ein erster An schluss (WSS1) des Sensorelements (WSS) mit der Energiequelle (VBP) verbunden ist, und ein zweiter Anschluss (WSS2) des Sensorele ments (WSS) mit Masse verbunden ist, wobei ein durch das Sensorele ment (WSS) fließender Sensorstrom (Is) zumindest mit Informationen über eine erfasste Messgröße moduliert ist, wobei ein Stromsensor (18) in den Sensorstrompfad eingeschleift ist und einen Sensorstrombruchteil (ls/h) an die mindestens eine Messvorrichtung (10) abzweigt, welche nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt ist und den Sensorstrom bruchteil (ls/h) in der zweiten Messkonfiguration als Messstrom erfasst.

10. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensorelemente (WSS) vorgesehen sind, welche jeweils an einer Messstelle angeordnet sind.

11. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstellen jeweils einem Fahrzeugrad zugeordnet sind, wobei das zugehörige Sensorelement (WSS) zumindest eine Drehzahl und/oder Drehgeschwindigkeit des korrespondierenden Fahrzeugrads erfasst.