WO2020207787A1 - Measurement device for measuring a sensor current in a sensor arrangement - Google Patents

Measurement device for measuring a sensor current in a sensor arrangement Download PDF

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WO2020207787A1
WO2020207787A1 PCT/EP2020/058193 EP2020058193W WO2020207787A1 WO 2020207787 A1 WO2020207787 A1 WO 2020207787A1 EP 2020058193 W EP2020058193 W EP 2020058193W WO 2020207787 A1 WO2020207787 A1 WO 2020207787A1
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current
measuring
wss
switching
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Jens Wirth
Martin KOEGEL
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Robert Bosch Gmbh
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    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
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    • B60T8/171—Detecting parameters used in the regulation; Measuring values used in the regulation
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    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P21/00—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/489—Digital circuits therefor

Definitions

  • a sensor current flowing through the at least one sensor element is modulated with information about the rotational speed and / or rotational speed of the corresponding vehicle wheel, an evaluation and control unit of the control unit evaluating the sensor current detected between the at least one sensor element and ground.
  • the sensor current is usually recorded directly in a measuring device arranged in the control unit via a so-called shunt resistor and evaluated using suitable voltage comparators.
  • a fraction of the sensor current can be recorded and evaluated in the measuring device via a current sensor looped into the current path.
  • the division factor is taken into account by an adapted input circuit and / or an adapted evaluation software.
  • a first sensor arrangement with a sensor element and at least one control device which has at least one such measuring device and an energy source.
  • a first connection of the sensor element is connected to the energy source, and a second connection of the sensor element is connected to ground via the measuring device, a sensor current flowing through the sensor element being modulated at least with information about a detected measured variable.
  • the at least one measuring device records the sensor current in the first measuring configuration directly as a measuring current.
  • control device can be understood as an electrical device, such as a brake control device, which, in conjunction with a hydraulic brake system, has various braking functions, such as ABS, ESP, ASR and / or Hillhold functions (ABS: anti-lock braking system , ESP: electronic stability program, ASR: traction control).
  • ABS anti-lock braking system
  • ESP electronic stability program
  • ASR traction control
  • the input circuit was a first measuring resistor and can include a second measuring resistor and at least one switching element, the at least one switching element being controlled by the switching device being able to connect either the first measuring resistor or the second measuring resistor to the measuring current.
  • the second measuring resistor can be a factor greater than the first measuring resistor, the ratio of the second measuring resistor to the first measuring resistor corresponding to the ratio of the sensor current to the sensor current fraction. This enables simple and inexpensive implementation of the input wiring.
  • the input circuit can include a sense FET transistor through which an evaluable evaluation current flows, and several further transistors connected in parallel to the sense FET transistor, each of which has a source current path with a via Form control voltage adjustable ohmic resistance, and comprise at least one switching element, wherein the at least one GmbHele element controlled by the switching device can switch at least between a first and a second number of transistors.
  • the input circuitry which can be flexibly configured for the sensor currents to be measured with approximately the same chip area and generates less power loss when measuring the sensor current fraction.
  • the at least one switching element for measuring the sensor current break can partially switch only one further transistor with a source current path in parallel with the sense FET transistor.
  • the at least one switching element for measuring the sensor current can switch a plurality of further transistors in parallel with the sense FET transistor.
  • the further transistors are preferably designed as field effect transistors.
  • Fig. 1 shows a schematic block diagram of a firstdetectingsbei game of a sensor arrangement according to the invention for a vehicle with an embodiment of a measuring device according to the invention for measuring egg Nes sensor current in a sensor arrangement.
  • Fig. 2 shows a schematic block diagram of a secondstrasbei game of a sensor arrangement according to the invention for a vehicle with a Embodiment of a measuring device according to the invention for measuring a sensor current in a sensor arrangement.
  • FIG. 4 shows a schematic circuit diagram of a first exemplary embodiment of an input circuit of the measuring device for measuring a sensor current in a sensor arrangement from FIG. 1 or 2.
  • a first connection WSS1 of the sensor element WSS is connected to the energy source VBP.
  • a sensor current Is flowing through the sensor element WSS is modulated at least with information about a detected measured variable.
  • the first connection WSS1 is connected to the energy source VBP via an ohmic resistor RI and a second connection WSS2 of the sensor element WSS is connected to ground via the measuring device 10 connected.
  • the at least one measuring device 10 detects the sensor current Is directly as a measuring current in an illustrated first measuring configuration.
  • a second connection WSS2 of the sensor element WSS is connected to ground.
  • the second connection WSS2 of the sensor element WSS is connected directly to a ground connection GND.

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Abstract

The invention relates to a measurement device (10) for measuring a sensor current (Is) in a sensor arrangement (1) and to corresponding sensor arrangements (1, 1A) having such a measurement device (10), wherein the sensor current (Is) flows through a sensor element (WSS) and is modulated with information relating to a measurement variable captured by the sensor element (WSS). The measurement device (10) comprises an input circuit (12) and an evaluation circuit (14) and a changeover device (16), wherein the changeover device (16), on the basis of the circuit configuration of the sensor arrangement (1), changes over the input circuit (12) and/or the evaluation circuit (14) between a first measurement configuration, in which the sensor current (Is) can be directly captured as a measurement current by the input circuit (12) and can be evaluated by the evaluation circuit (14), and at least one second measurement configuration, in which a sensor current fraction (Is/n) can be captured as a measurement current by the input circuit (12) and can be evaluated by the evaluation circuit (14).

Description

Beschreibung description
Titel title
Messvorrichtung zur Messung eines Sensorstroms in einer Sensoranordnung Measuring device for measuring a sensor current in a sensor arrangement
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. The invention relates to a measuring device for measuring a sensor current in a sensor arrangement. The present invention also relates to sensor arrangements for vehicles with such a measuring device.
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. Sensor assemblies for vehicles are known from the prior art, each having a wheel sensor with at least one sensor element per vehicle wheel. The individual wheel sensors are usually connected via a two-wire twisted cable to a control unit for a vehicle braking system which, for example, has ABS, ESP, ASR and / or Hillhold functions (ABS: anti-lock braking system, ESP: electronic stability program, ASR: traction control ) executes. A first connection of the at least one sensor element is usually connected to an energy source via the control device (high-side path), and a second connection of the at least one sensor element is connected to ground via the control device (low-side path). A sensor current flowing through the at least one sensor element is modulated with information about the rotational speed and / or rotational speed of the corresponding vehicle wheel, an evaluation and control unit of the control unit evaluating the sensor current detected between the at least one sensor element and ground. The sensor current is usually recorded directly in a measuring device arranged in the control unit via a so-called shunt resistor and evaluated using suitable voltage comparators. Alternatively, a fraction of the sensor current can be recorded and evaluated in the measuring device via a current sensor looped into the current path. When evaluating the current sensor fraction, the division factor is taken into account by an adapted input circuit and / or an adapted evaluation software. A sensor arrangement with a sensor is known from DE 102 49 143 A1. The sensor is connected to an evaluation unit which supplies the sensor with electrical energy and evaluates a measurement signal generated by the sensor by means of an evaluation circuit. Here, the evaluation circuit is arranged on the energy supply side of the sensor (high-side path) in order to evaluate the measurement signal generated by the sensor. For this purpose, the evaluation circuit has a comparator and a measuring resistor arranged in the supply line, which is connected to a first connection of the sensor in order to measure the measurement signal carried on the supply line. In addition, the evaluation and control unit comprises a switch connected to ground, which is connected to a second connection of the sensor and connects the sensor to ground for measuring the measurement signal.
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. DE 10 2015 202 335 A1 discloses a sensor housing for a wheel sensor device, a wheel sensor device, a wheel bearing device and a method for forming a sensor system suitable for determining a rotational speed and / or a rotational speed of a wheel of a vehicle. The wheel sensor device comprises a first sensor element, by means of which at least one first sensor variable relating to a rotational speed and / or a rotational speed of the wheel can be provided to at least one evaluation and / or control device of the vehicle, and an additional second sensor element, by means of at least one second sensor variable with respect to the rotational speed and / or the rotational speed of the same wheel to which at least one evaluation and / or control device can be provided.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
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. The measuring device for measuring a sensor current in a sensor arrangement with the features of independent claim 1 has the advantage that the measuring device can be switched between different measuring configurations depending on the circuit configuration of the sensor arrangement. As a result, one embodiment of the measuring device can be used flexibly for different embodiments of the sensor arrangement. Embodiments of the present invention provide a measuring device for measuring a sensor current in a sensor arrangement, the sensor current flowing through a sensor element and being modulated with information about a measured variable detected by the sensor element. The measuring device comprises an input circuit and an evaluation circuit and a switching device, the switching device depending on the circuit configuration of the sensor arrangement, the input circuit and / or the evaluation circuit between a first measurement configuration in which the sensor current can be detected directly as a measuring current from the input circuit and from the evaluation circuit can be evaluated and at least one second measurement configuration switches over in which a sensor current fraction can be detected as a measuring current by the input circuit and can be evaluated by the evaluation circuit.
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. In addition, a first sensor arrangement with a sensor element and at least one control device is proposed, which has at least one such measuring device and an energy source. A first connection of the sensor element is connected to the energy source, and a second connection of the sensor element is connected to ground via the measuring device, a sensor current flowing through the sensor element being modulated at least with information about a detected measured variable. The at least one measuring device records the sensor current in the first measuring configuration directly as a measuring current.
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. Furthermore, a second sensor arrangement with a sensor element and at least one control device is proposed, which has at least one such measuring device and an energy source. Here, a first connection of the sensor element is connected to the energy source, and a second connection of the sensor element is connected to ground, a sensor current flowing through the sensor element being modulated at least with information about a detected measured variable. A current sensor is looped into the sensor current path and branches off a sensor current fraction to the at least one measuring device, which detects the sensor current fraction in the second measurement configuration as a measurement current. As a rule, embodiments of the sensor arrangements according to the invention can each comprise a plurality of sensor elements which are distributed in the vehicle at one measuring point. For example, embodiments of the present sensor arrangements can preferably be used in a vehicle brake system. In such a braking system, the measuring points can each be assigned to a vehicle wheel, for example, with a corresponding sensor element being able to detect at least one rotational speed and / or rotational speed of the assigned vehicle wheel. Of course, other measured variables such as temperature, pressure etc. can also be recorded at such a measuring point.
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. In the present case, the measuring device can be understood to mean an electrical circuit which processes or evaluates detected sensor signals. The measuring device can have at least one interface which can be designed in terms of hardware and / or software. In the case of hardware training, the interfaces can, for example, be part of what is known as a system ASIC, which contains a wide variety of functions of the evaluation circuit. However, it is also possible that the interfaces are separate, integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In the case of a software-based design, the interfaces can be software modules that are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules. Also of advantage is a computer program product with a program code that is stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the evaluation when the program is being executed by the evaluation and control unit.
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. In the present case, the control device can be understood as an electrical device, such as a brake control device, which, in conjunction with a hydraulic brake system, has various braking functions, such as ABS, ESP, ASR and / or Hillhold functions (ABS: anti-lock braking system , ESP: electronic stability program, ASR: traction control). The measures and developments listed in the dependent claims, advantageous improvements of the measuring device specified in the independent claim 1 for measuring a sensor current in egg ner sensor arrangement and the sensor arrangement specified in independent claim 8 and the sensor arrangement specified in independent claim 9 are possible.
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. It is particularly advantageous that the input circuit was a first measuring resistor and can include a second measuring resistor and at least one switching element, the at least one switching element being controlled by the switching device being able to connect either the first measuring resistor or the second measuring resistor to the measuring current. The second measuring resistor can be a factor greater than the first measuring resistor, the ratio of the second measuring resistor to the first measuring resistor corresponding to the ratio of the sensor current to the sensor current fraction. This enables simple and inexpensive implementation of the input wiring.
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 an alternative embodiment of the measuring device, the input circuit can include a sense FET transistor through which an evaluable evaluation current flows, and several further transistors connected in parallel to the sense FET transistor, each of which has a source current path with a via Form control voltage adjustable ohmic resistance, and comprise at least one switching element, wherein the at least one Schaltele element controlled by the switching device can switch at least between a first and a second number of transistors. This makes it possible to implement the input circuitry, which can be flexibly configured for the sensor currents to be measured with approximately the same chip area and generates less power loss when measuring the sensor current fraction. In this case, the at least one switching element for measuring the sensor current break can partially switch only one further transistor with a source current path in parallel with the sense FET transistor. In addition, the at least one switching element for measuring the sensor current can switch a plurality of further transistors in parallel with the sense FET transistor. The number of parallel switched further transistors to the ratio of the sensor current to the sensor current fraction. The further transistors are preferably designed as field effect transistors.
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 a further advantageous embodiment of the measuring device, the evaluation circuit can include at least one analog-digital converter and at least two data sets for configuring the at least one analog-digital converter and at least one switching element. Here, the at least one switching element, controlled by the switching device, can configure the at least one analog-digital converter either with a first data record or with a second data record. This enables the measurement thresholds of the at least one analog-digital converter to be easily adapted.
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. In a further advantageous embodiment of the measuring device, the at least one switching element can be designed as a switching transistor for repeatable switching or as a separable current path for single switching. The separable current path can be implemented, for example, by means of a so-called Zener fuse, which permanently separates the current path after a current flow with a predetermined current strength.
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. Embodiments of the invention are shown in the drawing and who explained in more detail in the following description. In the drawing, the same reference symbols denote components or elements that perform the same or analogous functions.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
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. 1 shows a schematic block diagram of a first Ausführungsbei game of a sensor arrangement according to the invention for a vehicle with an embodiment of a measuring device according to the invention for measuring egg Nes sensor current in a sensor arrangement.
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. 2 shows a schematic block diagram of a second Ausführungsbei game of a sensor arrangement according to the invention for a vehicle with a Embodiment of a measuring device according to the invention for measuring a sensor current in a sensor arrangement.
Fig. 3 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm eines Stromsensors der er findungsgemäßen Sensoranordnung für ein Fahrzeug aus Fig. 2. FIG. 3 shows a schematic circuit diagram of a current sensor of the sensor arrangement according to the invention for a vehicle from 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. 4 shows a schematic circuit diagram of a first exemplary embodiment of an input circuit of the measuring device for measuring a sensor current in a sensor arrangement from FIG. 1 or 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. 5 shows a schematic circuit diagram of a second exemplary embodiment of an input circuit of the measuring device for measuring a sensor current in a sensor arrangement from FIG. 1 or 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. FIG. 6 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of an evaluation circuit of the measuring device for measuring a sensor current in a sensor arrangement from FIG. 1 or 2.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
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. As can be seen from Fig. 1 and 2, the illustrated Ausführungsbei play a sensor arrangement according to the invention 1, 1A, 1B each include a Senso relement WSS and at least one control unit ECU, which has at least one measuring device 10 and an energy source VBP. Here, a first connection WSS1 of the sensor element WSS is connected to the energy source VBP. A sensor current Is flowing through the sensor element WSS is modulated at least with information about a detected measured variable.
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. As can also be seen from Fig. 1, in the illustrated first embodiment of the sensor arrangement 1A, the first connection WSS1 is connected to the energy source VBP via an ohmic resistor RI and a second connection WSS2 of the sensor element WSS is connected to ground via the measuring device 10 connected. As a result, the at least one measuring device 10 detects the sensor current Is directly as a measuring current in an illustrated first measuring configuration. As can also be seen from FIG. 2, in the illustrated second exemplary embodiment of the sensor arrangement 1B, a second connection WSS2 of the sensor element WSS is connected to ground. In the illustrated second exemplary embodiment of the sensor arrangement 1B, the second connection WSS2 of the sensor element WSS is connected directly to a ground connection GND. In an alternative exemplary embodiment, not shown, of the sensor arrangement 1, the second connection WSS2 of the sensor element WSS can be connected to a ground connection GND in a second control device. Here, the second control device can evaluate the respective sensor current detected between the respective sensor element and ground. As can also be seen from FIG. 2, a current sensor 18 is looped into the sensor current path and branches off a sensor current fraction ls / h to the at least one measuring device 10, which detects the sensor current fraction ls / h in a second measurement configuration shown as a measuring current.
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. As can also be seen from Fig. 3, the current sensor 18 in the illustrated embodiment comprises two ohmic resistors RI, R2, a stronger Operationsver OPI and a transistor TI. The mentioned electrical components are interconnected as shown, so that the current sensor 18 in the high-side path of the control unit ECU causes a small voltage drop in contrast to a simple current mirror circuit. The sensor current Is, which flows into the first connection WSS1 of the sensor element WSS, is measured by the current sensor 18 and an equivalent, but significantly smaller, sensor current fraction Is / h is fed to the measuring device 10 in order to measure the power loss in the control unit ECU or in the Measuring device 10 to reduce. When branching off the additional sensor current fraction Is / h of the sensor current Is, it must be ensured that the energy source VBP is able to make this additional sensor current fraction Is / h of the sensor current Is available. A total current (Is / n + Is) which is drawn from the energy source VBP should not exceed a predetermined maximum value of, for example, 50 mA. With a v-protocol, the sensor current Is has values of 7mA / 14mA / 28mA. These values can be significantly reduced by the current sensor 18. For example, a value of 50 can be selected for n. In order to receive the corresponding measurement signals for the v-protocol for the evaluation generate, the input circuit 12 or the evaluation circuit 14, which the measuring device 10 has at least for each connected sensor element WSS, is adapted accordingly to convert the sensor current fraction Is / h into a measurement signal which corresponds to the respective sensor current Is.
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. As a rule, embodiments of the inventive sensor arrangement 1, 1A, 1B for a vehicle comprise a plurality of measuring points, each with one such sensor element WSS. For the sake of clarity, only one of the sensor elements WSS is shown in FIGS. 1 and 2. So embodiments of the present sensor arrangement 1, 1A, 1B are preferably used in a vehicle brake system. In such a braking system, the measuring points can each be assigned to a vehicle wheel, for example, where the sensor elements WSS detect at least one rotational speed and / or speed of rotation of the corresponding vehicle wheel. In a normal passenger car with four wheels, the sensor arrangement 1, 1A, 1B thus has four such sensor elements WSS. Of course, other measured variables, such as temperature, pressure, etc., can also be recorded at such a measuring point.
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. As can also be seen from FIGS. 1 to 6, the illustrated exemplary embodiments of the measuring device 10 according to the invention for measuring a sensor current Is in a sensor arrangement 1, which flows through the sensor element WSS and is modulated with information about a measured variable detected by the sensor element WSS , an input circuit 12, 12A, 12B and an evaluation circuit 14 as well as a switching device 16. The switching device 16 switches the input circuit 12 and / or the evaluation circuit 14 between the first measurement configuration shown in FIG. 1, depending on the circuit configuration of the sensor arrangement 1, in which the sensor current Is can be detected directly as a measuring current by the input circuit 12 and can be evaluated by the evaluation circuit 14, and the at least one second measuring configuration shown in FIG. 2, in which a sensor current fraction ls / h can be detected as a measuring current by the input circuit 12 and from the Au swerteschaltung 14 can be evaluated. As can also be seen from Fig. 4, the input circuit 12A in the illustrated first embodiment comprises a first measuring resistor Rm and a second measuring resistor nRm and a switching element S. The switching element S is controlled by the switching device 16 with a switching signal US and connects either the first measuring resistor Rm or the second measuring resistor nRm with the measuring current. As can also be seen from FIG. 4, depending on the circuit configuration of the sensor arrangement 1A, 1B, either the sensor current Is or the sensor current fraction Is / h flows as a measurement current into the input circuit 12A. In addition, the second measuring resistor n Rm in the illustrated embodiment is a factor n greater than the first measuring resistor Rm. The ratio of the second measuring resistor n Rm to the first measuring resistor Rm corresponds to the ratio of the sensor current Is to the sensor current fraction Is / h. This means that the switching device 16 connects the sensor current Is via the switch S to the first measuring resistor Rm by the switching signal US when the measuring device 10 is installed in the first sensor arrangement 1A shown in FIG. The evaluation circuit 14 therefore evaluates a measurement voltage Vm which drops across the first measurement resistor Rm and which results from the equation (Vm = Rm * Is). When the measuring device 10 is installed in the second sensor arrangement 1B shown in FIG. 2, the switching device 16 connects the sensor current fraction ls / h via the switch S to the second measuring resistor nRm through the switching signal US. Since the ratio of the second measuring resistor n Rm to the first measuring resistor Rm corresponds to the ratio of the sensor current Is to the sensor current fraction ls / h, the measuring voltage Vm falling across the second measuring resistor nRm, which is evaluated by the evaluation circuit 14, corresponds in terms of value to that across the first measuring resistor Rm falling measuring voltage Vm. Therefore, the same evaluation circuit 14 can be used to evaluate the measurement voltage Vm in both sensor arrangements 1A, 1B.
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. As can also be seen from FIG. 5, the input circuit 12B in the first exemplary embodiment shown comprises a sense FET transistor Tsen, through which an evaluable evaluation current Isen flows, and several further transistors Tsl to Tsm connected in parallel to the sense FET transistor Tsen, which in the illustrated embodiment as field effect transistors (FET) are executed and each have a source current path with an adjustable source current IT and ohmic resistance via a control voltage Vg, and a switching element S. The switching element S is controlled by the Umschaltvor device 16 via the switching signal US and switches at least between's a first number and a second number of further transistors Tsl to Tsm. The evaluation current Isen is a mirrored current which typically corresponds to a fraction of 1/500 of the source current IT flowing through one of the source current paths. The measuring current flowing into the input circuit 12 B is divided according to the resistance ratio between the evaluation current path with the evaluation current Isen and the source current paths IT, in which the source current IT flows. In the first switching position of the switching element S shown in Fig. 5, a control input of the sense FET transistor Tsen and the control inputs of the further transistors Tsl to Tsm are connected to the internal control voltage Vg, so that the measurement current is on the evaluation current path with the evaluation current Isen and divided into m source current paths, through which a source current IT flows in each case. In a second switching position, not shown, of the switching element S, the control input of the Sense FET transistor Tsen and the control input of a first further transistor Tsl are connected to the internal control voltage Vg and the control inputs of the other further transistors Ts2 to Tsm are connected to ground. As a result, the other transistors Ts2 to Tsm are switched to high impedance and the corresponding source current paths are interrupted. The measurement current is thus only divided between the evaluation current path with the evaluation current Isen and a source current path with the source current IT.
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. As can also be seen from FIG. 5, depending on the circuit configuration of the sensor arrangement 1A, 1B, either the sensor current Is or the sensor current fraction Is / h flows as a measurement current into the input circuit 12B. The switching element S switches only one further transistor Tsl with a source current path and a source current IT parallel to the sense FET transistor Tsen to measure the sensor current fraction Is / h. To measure the sensor current Is, the at least one switching element S switches a plurality m of further transistors Tsl to Tsm in parallel with the sense FET transistor Tsen. This corresponds to the number m of further transistors Tsl to Tsm connected in parallel the ratio of the sensor current Is to the sensor current fraction ls / h (m = n). This means that the sensor current Is is divided into the evaluation current path and m source current paths when the measuring device 10 is installed in the first sensor arrangement 1A shown in FIG. 1. The evaluation circuit 14 therefore evaluates an evaluation current Isen flowing in the evaluation current path, which corresponds to a fraction (1/500) of the source current IT. When the measuring device 10 is installed in the second sensor arrangement 1B shown in FIG. 2, the sensor current fraction Is / h is divided between the evaluation current path with the evaluation current Isen and a source current path with the source current IT. Since the number m of further transistors Tsl to Tsm connected in parallel corresponds to the ratio of the sensor current Is to the sensor current fraction Is / h, the evaluation current Isen flowing in the first sensor arrangement 1A corresponds in terms of value to the evaluation current Isen flowing in the second sensor arrangement 1B. The same evaluation circuit 14 can therefore be used for evaluating the evaluation current Isen in both sensor arrangements 1A, 1B.
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. As can also be seen from Fig. 6, the evaluation circuit 14 in the illustrated embodiment includes an analog-to-digital converter 14.1 and at least two data sets DS1, DS2 for configuring the analog-to-digital converter 14.1 and at least one switching element S. This controls the switching device 16 the at least one switching element S in order to configure the at least one analog-digital converter 14.1 either with a first data record DS1 or with a second data record DS2.
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. When using the evaluation circuit shown in FIG. 6, the corresponding input circuit 12 is not designed to be switchable. This means that the input circuit 12 used only includes the first measuring resistor Rm shown in FIG. 4, so that when the measuring device 10 is used in the sensor arrangement 1A shown in FIG. 1, the sensor current Is flowing is n times greater Measurement voltage Vm drops than when the measurement device 10 is used in the sensor arrangement 1B shown in FIG. 2, in which only the sensor current fraction Is / h flows through the first measurement resistor Rm. In addition, the input circuit 12 used includes the further transistors Tsl to Tsm shown in FIG. 5 and the sense FET transistor Tsen, so that when the measuring device 10 is used in the sensor arrangement 1B shown in FIG. 2, an evaluation current Isen which is smaller by a factor of 1 / n flows through the evaluation current path through the flowing sensor current fraction ls / h than when the measuring device is used 10 in the sensor arrangement 1A shown in FIG. 1, in which only the sensor current Is flows into the input circuit 12 as a measuring current. These different measurement voltages Vm or evaluation currents Isen can be taken into account by the different datasets DS1, DS2 for the configuration of the analog-digital converter 14.1.
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. The switchover device 16 can be designed, for example, as an EEPROM memory module in which the corresponding switchover signals US are deposited and can be activated by appropriate commands, for example when the measuring device 10 is started up.
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. As can further be seen from Fig. 4 to 6, the switching elements S are shown schematically as a switch in the Darge presented embodiment. The switching elements S can be designed, for example, as switching transistors for repeatable switching between the different measurement configurations. Alternatively, the switching elements S can be designed as separable current paths for one-time switching. The separable current paths can be implemented, for example, using so-called Zener fuses, which permanently cut the corresponding current path after a current flow with a predetermined current intensity.

Claims

Ansprüche Expectations
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. 1. Measuring device (10) for measuring a sensor current (Is) in a sensor arrangement (1), wherein the sensor current (Is) flows through a sensor element (WSS) and is modulated with information about a measured variable detected by the sensor element (WSS), with an input circuit (12) and an evaluation circuit (14) and a switching device (16), the switching device (16) depending on the circuit configuration of the sensor arrangement (1), the input circuit (12) and / or the evaluation circuit (14 ) between a first measurement configuration, in which the sensor current (Is) can be recorded directly as a measurement current by the input circuit (12) and can be evaluated by the evaluation circuit (14), and at least one second measurement configuration, in which a sensor current fraction (ls / h ) can be recorded as a measuring current by the input circuit (12) and evaluated by the evaluation circuit (14).
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. 2. Measuring device (10) according to claim 1, characterized in that the input circuit (12, 12A) comprises a first measuring resistor (Rm) and a second measuring resistor (nRm) and at least one switching element (S), the at least one switching element ( S) controlled by the switching device (16) connects either the first measuring resistor (Rm) or the second measuring resistor (nRm) to the measuring current.
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. 3. Measuring device (10) according to claim 2, characterized in that the second measuring resistor (nRm) is a factor (n) greater than the first measuring resistor (Rm), the ratio of the second measuring resistor (nRm) to the first measuring resistor ( Rm) corresponds to the ratio of the sensor current (Is) to the sensor current fraction (ls / h).
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. 4. Measuring device (10) according to claim 1, characterized in that the input circuit (12, 12B) has a sense-FET transistor (Tsen) through which an evaluable evaluation current (Isen) flows, and several parallel to the sense-FET Transistor (Tsen) comprises further transistors (Tsl to Tsm) switched, which each form a source current path with an ohmic resistance adjustable via a control voltage (Vg), and comprises at least one switching element (S), the at least one switching element ( S) controlled by the switching device (16) switches at least between a first and a second number of transistors (Tsl to Tsm).
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. 5. Measuring device (10) according to claim 4, characterized in that the at least one switching element (S) for measuring the sensor current fraction (ls / h) only one further transistor (Tsl) with a source current path (IT) parallel to the sense FET transistor (Tsen) switches, where the at least one switching element (S) for measuring the sensor current (Is) a plurality of further transistors (Tsl to Tsm) switches in parallel with the sense FET transistor (Tsen), the number of Further transistors (Tsl to Tsm) connected in parallel correspond to the ratio of the sensor current (Is) to the sensor current fraction (Is / h).
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. 6. Measuring device (10) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the evaluation circuit (14) has at least one analog-to-digital converter (14.1) and at least two data sets (DS1, DS2) for configuring the at least one Analog-digital converter (14.1) and at least one switching element (S), wherein the at least one switching element (S) controlled by the switching device (16), the at least one analog-digital converter (14.1) either with a first data set (DS1 ) or configured with a second data record (DS2).
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. 7. Measuring device (10) according to one of claims 2 to 6, characterized in that the at least one switching element (S) is designed as a switching transistor for repeatable switching or as a separable current path for one-time switching.
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. 8. Sensor arrangement (1, 1A) with a sensor element (WSS) and at least one control unit (ECU) which has at least one measuring device (10) and an energy source (VBP), a first connection (WSS1) of the sensor element ( WSS) is connected to the energy source (VBP), and a second connection (WSS2) of the sensor element (WSS) is connected to ground via the measuring device (10), a sensor current (Is) flowing through the sensor element (WSS) at least with Information about a detected measured variable is modulated, the at least one measuring device (10) being designed according to one of claims 1 to 7 and detecting the sensor current (Is) in the first measurement configuration directly as a measurement current.
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. 9. Sensor arrangement (1, 1B) with a sensor element (WSS) and at least one control unit (ECU) which has at least one measuring device (10) and an energy source (VBP), a first connection (WSS1) of the sensor element ( WSS) is connected to the energy source (VBP), and a second connection (WSS2) of the sensor element (WSS) is connected to ground, with a sensor current (Is) flowing through the sensor element (WSS) at least with information about a detected measured variable is modulated, with a current sensor (18) looped into the sensor current path and a sensor current fraction (ls / h) branches off to the at least one measuring device (10) which is designed according to one of claims 1 to 7 and the sensor current fraction (ls / h ) recorded in the second measurement configuration as measurement current.
10. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensorelemente (WSS) vorgesehen sind, welche jeweils an einer Messstelle angeordnet sind. 10. Sensor arrangement (1) according to claim 8 or 9, characterized in that several sensor elements (WSS) are provided, which are each arranged at a measuring point.
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. 11. The sensor arrangement (1) according to claim 10, characterized in that the measuring points are each assigned to a vehicle wheel, the associated sensor element (WSS) detecting at least one speed and / or rotational speed of the corresponding vehicle wheel.
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