Überwachung des Akku-Ladezustands bei Hybridfahrzeugen
Tankanzeige für Elektroantrieb
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Tankanzeige für Elektroantrieb
Für eine genaue Messung der Ladung, die in den Akku hinein oder aus ihm heraus geflossen ist, muss man zunächst die Fehlerquellen aller beteiligten Messungen ermitteln. Vier Fehlerquellen spielen hier eine Rolle: elektrischer Offset, magnetischer Offset, Verstärkungsfehler und Linearitätsfehler. Manche moderne Sensoren wie die DHAB-Familie enthalten ein ASIC, der alle Linearitätsfehler korrigiert, so dass dieser Faktor in der Auswertung nicht mehr berücksichtigt werden muss.
Der Fehler (in Ah) lässt sich daher für alle Messungen beschreiben wie folgt:
Der elektrische Offset-Fehler bleibt über den ganzen Messbereich konstant. Der Verstärkungsfehler ist direkt proportional zum Primärstrom.
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Der magnetische Offset ist eine Funktion der Kern-Magnetisierung. Diese wiederum wird durch den Strom bestimmt, der zuvor durch den Sensor geflossen ist. Das Material weist daher einen Memory-Effekt auf, wobei der Fehler mit dem vorherigen Geschehen im Zyklus beziehungsweise im Sensor verknüpft ist. In einem hypothetischen Ansatz geht man dabei davon aus, dass der durch den magnetischen Offset bedingte Fehler direkt proportional zu diesem Memory-Effekt ist. Praktische Untersuchungen bestätigten diese Annahme, theoretisch konnte sie allerdings noch nicht bewiesen werden.
Kalibrieren der Stromsensoren erforderlich
Zur Ermittlung der charakteristischen Sensor-Daten sind vier Strommessungen erforderlich: eine bei maximalem positiven Strom (IA), eine bei Strom gleich Null (IB), eine bei maximalem negativen Strom und (IC) schließlich eine weitere Messung bei Strom gleich Null (ID) (Bild 1). Die Sensor-Messungen für jeden dieser Ströme werden darüber hinaus als IMA, IMB, IMC und IMD aufgezeichnet.
Wie bereits erwähnt, gibt es für die zwei Messbereiche separate magnetische Schaltungen, so das man die Fehler auch für jeden Bereich separat ermitteln muss. Es müssen also acht Messungen durchgeführt werden – vier für jeden der zwei Sensoren. Der Fehler während des Kalibrationszyklus verhält sich wie in Bild 2 gezeigt. Die aufgezeichneten Messungen lassen sich zur Berechnung der drei Fehlerquellen verwenden:
- durch magnetischen Offset bedingte Fehler,
- Verstärkungsfehler und
- elektrischer Offset.
Der elektrische Offset (OFFSET) entspricht dem geometrischen Mittelwert der beiden Sensor-Messungen bei einer Stromstärke von 0 A. In dieser Berechnung heben sich die magnetischen Offset-Fehler gegenseitig auf und es gibt keinen Verstärkungsfehler, der proportional zum Strom ist.
- Tankanzeige für Elektroantrieb
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