專利名稱：電流檢測電阻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測量電流、尤其用于測量機動車車載電子系統(tǒng)中的電池電流的電流檢測電阻器。
背景技術(shù)：
EP0605800A1公開了這種類型的電流檢測電阻器，其包括兩個銅的板形連接部件以及由電阻合金(例如Cu84Ni4Mnl2)制成的同樣為板形的低歐姆電阻元件，其中電阻元件放置在連接部件之間并且焊接到連接部件上。根據(jù)眾所周知的四線式測量技術(shù)，這種電流檢測電阻器被用于測量電流，其中待測量的電流經(jīng)由板形連接部件被傳導經(jīng)過電阻元件。依照歐姆定律，電阻元件之上的電壓降隨后形成為電流的測量值。因此已知的電流檢測電阻器在兩個板形連接部件上具有兩個電壓觸頭，電壓觸頭靠近電阻元件布置并且從而允許測量電阻元件上的電壓降。這種電流檢測電阻器僅具有相對低的測量的溫度依賴性，這是因為使用的電阻材料(例如Cu84Ni4Mnl2)通常具有非常低的溫度系數(shù)。然而，這種電流檢測電阻器的溫度恒定性上的需求仍在增加。US599085公開了一種低歐姆的電流檢測電阻器，所述電流檢測電阻器在每個連接部件上具有槽口，槽口將每個連接部件分為電壓觸頭和電流觸頭。兩個電流觸頭用于將待測量的電流引入到電流檢測電阻器中或?qū)⒋郎y量的電流從電流檢測電阻器傳導走。相比之下，兩個電壓觸頭用于根據(jù)眾所周知的四線技術(shù)測量電流檢測電阻器之上降低的電壓。在此，連接部件中的槽口平行于連接部件兩者之間的電流方向延伸，并且因而在電流測量的溫度穩(wěn)定性上不具有特別有利的效果。在此，由于槽口平行于主電流方向定向，槽口尤其對連接部件中的電流路線具有非常有限的影響。因此，本發(fā)明的目的在于改善上述傳統(tǒng)的電流檢測電阻器的溫度恒定性。

發(fā)明內(nèi)容
該目的通過根據(jù)本發(fā)明的依照獨立權(quán)利要求的電流檢測電阻器實現(xiàn)。本發(fā)明基于技術(shù)物理發(fā)現(xiàn)，即板形連接部件的導電材料(例如銅)具有比板形電阻元件的電阻材料(例如Cu84Ni4Mnl2)高得多的溫度系數(shù)。然而，在測量兩個電壓觸頭之間的電阻元件上下降的電流期間，還存在由連接部件的材料引起的對測量的影響。因此電壓測量的溫度依賴性不僅由電阻材料的溫度系數(shù)決定，而且也由導電材料的溫度系數(shù)決定。在此，重要的是考慮到例如銅的溫度系數(shù)是α =3.9.KT3IT1,并且因此大到Cu84Ni4Mnl2 i MangiiHin K )的溫度系數(shù)a =0.02.KT3IT1的195倍。由于銅溫度系數(shù)大得多，所以如果電壓觸頭之間的電壓僅僅小部分在連接部件之上下降，那么板形連接部件實際上影響整個測量的溫度依賴性。因此本發(fā)明包括了在至少其中一個板形連接部件中設(shè)置槽口以減少測量的溫度依賴性的一般性技術(shù)啟示。槽口優(yōu)選地相對于兩個連接部件之間的電流流動方向至少部分地橫向(例如以直角)延伸。因此槽口關(guān)于兩個連接部件之間的連線至少部分地橫向(例如以直角)定向。換句話說，槽口優(yōu)選地平行于電阻元件與相鄰的連接部件之間的連接線延伸至少部分的槽口長度。根據(jù)本發(fā)明的電流檢測電阻器因而區(qū)別于根據(jù)如開始所述US5999085的已知的具有平行于電流流動方向定向的槽口的電流檢測電阻器。在優(yōu)選的示例性實施例中，根據(jù)本發(fā)明的電流檢測電阻器很大程度上對應于在EP0605800A1中描述的電流檢測電阻器，從而關(guān)于電流檢測電阻器設(shè)計，該專利申請的內(nèi)容在本說明書中將被全文引入。在這點上僅需要指出的是，根據(jù)本發(fā)明的電流檢測電阻器具有兩個板形連接部件，所述板形連接部件包含電傳導的導電材料(例如銅)并且用于將待測量的電流引入或傳導走。此外，根據(jù)本發(fā)明的電流檢測電阻器具有板形電阻元件，所述電阻元件在連接部件兩者之間的電流通路中連接并且待測量的電流流經(jīng)該電阻元件，其中電阻元件包含低歐姆的電阻材料(例如Cu84Ni4Mnl2)，所述電阻材料從絕對值角度看為低歐姆，但是相比導電材料具有更大的電阻率。根據(jù)本發(fā)明的電流檢測電阻器優(yōu)選地具有兩個電壓觸頭，以測量電阻元件上的電流降，所述電流降作為待根據(jù)歐姆定律測量的電流的測量值，所述電壓觸頭與兩個板形連接部件電連接且機械連接，其中兩個電壓觸頭優(yōu)選地在板形連接部件上布置成盡可能靠近電阻元件。例如，電壓觸頭可以是例如DE10200903140中所述的壓紋(embossment),從而關(guān)于電壓觸頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計，該專利申請的內(nèi)容在本說明書中將被全文弓I入?？商娲?，存在將電壓觸頭設(shè)計為接觸表面的選擇，例如，如EP0605800A1所述，從而關(guān)于電壓觸頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計，該專利申請的內(nèi)容在本說明書中將被全文引入。此外，在本發(fā)明的框架中，對于電壓觸頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計還存在不同其他選擇。通過根據(jù)本發(fā)明的具有兩個電壓觸頭的電流檢測電阻器這種設(shè)計，在兩者關(guān)聯(lián)的每個板形連接部件中優(yōu)選至少一個槽口以便減少測量的溫度依賴性。在此，在兩個板形連接部件中的槽口兩者優(yōu)選地布置成以如下的方式改變板形連接部件中的電流線和等勢線，即板形連接部件中的等勢線穿過電壓觸頭延伸直接到達與電阻元件的接觸點(接合點)，即，到達通常為板形連接部件與電阻元件之間的焊縫。這種布置的有利之處在于電壓觸頭當時與電阻元件的邊緣處于相同的電位，從而電壓測量一點也不會由于板形連接部件的導電材料而失真。因而，兩個板形連接部件中的兩個槽口優(yōu)選地布置在各自的電壓觸頭的朝向遠離電阻元件的一側(cè)上。因此，兩個槽口優(yōu)選地在電壓觸頭與各自的電流觸頭之間延伸，所述電流觸頭用于引入或傳導走待測量的電流并且與各自的板形連接部件電連接和機械連接。本發(fā)明的關(guān)于電流觸頭結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容中還存在多種選擇，一些例子在EP0605800A1和DE102009031408中描述，從而關(guān)于電流觸頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計，該專利申請的內(nèi)容在本說明書中被全文引入。還應當指出的是，槽口優(yōu)選為弧形，其中所述槽口以30°、40°、50°、60°或甚至70°以上的圓弧角延伸。此外應當指出的是，優(yōu)選示例性實施例中的板形連接部件中的槽口各自遠離電流觸頭并且朝向電阻元件地成弧形或成角度。槽口優(yōu)選地沿槽口的長度具有大體上恒定的寬度。槽口因而優(yōu)選為狹縫狀，盡管也可以是其他形狀。此外應當指出的是，槽口優(yōu)選地從各自的連接部件朝向內(nèi)側(cè)延伸，其中兩個連接部件中的槽口優(yōu)選地從相同的邊緣延伸。此外，應當指出的是槽口優(yōu)選地不到達電阻元件的位置或者各自板形連接部件的相反的邊緣，以使得在除了槽口的板形連接部件之上，電壓觸頭能夠在電阻元件的整個寬度上與電阻元件接觸。根據(jù)本發(fā)明，通過板形連接部件中的槽口設(shè)置，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，整個電流檢測電阻器的電阻的溫度系數(shù)相比不具有這種槽口但其他構(gòu)造相同的電流檢測電阻器可以小至少 30%、40%、50% 或 60%。對于本發(fā)明的優(yōu)選示例性實施例來說，銅或銅合金用作板形連接部件的導電材料。然而，關(guān)于使用的導電材料，本發(fā)明并不限于上述的例子。還應當指出的是，用于電阻元件的電阻材料優(yōu)選為銅合金，尤其是諸如Cu84Ni4Mnl2 (.Manganirrl1.)的銅猛鎳合金。然而，關(guān)于電阻元件所采用的電阻材料，本發(fā)明并不限于上述的例子。然而，電阻元件的電阻材料優(yōu)選地相比板形連接部件的導電材料分別具有更低的導電率和更高的電阻率。還應當指出的是電阻元件優(yōu)選地電連接和機械連接、尤其通過焊接連接至兩個連接部件，其中如已經(jīng)在EP0605800A1中詳細描述的電子束焊接是尤其合適的，從而關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的電流檢測電阻器的設(shè)計和制造方法，該專利申請的內(nèi)容被全文引入到本說明書中。最后，還應當指出的是兩個連接部件優(yōu)選地布置在電阻元件的相反側(cè)上，從而電阻元件位于兩個連接部件之間。然而，存在將連接部件兩者布置在電阻元件相同側(cè)上的可替代選擇。


本發(fā)明其他有利的改進在從屬權(quán)利要求中限定，或者基于附圖連同本發(fā)明優(yōu)選的示例性實施例的描述在下文詳盡地解釋。附圖示出如下:圖1為根據(jù)本發(fā)明的電流檢測電阻器的立體圖，圖2為圖1中電流檢測電阻器的平面圖， 圖3為圖1和2中電流檢測電阻器的側(cè)視圖，圖4為圖2中電流檢測電阻器的細節(jié)視圖，圖5A為傳統(tǒng)的電流檢測電阻器的平面圖，示出了電壓觸頭之間的電流線和等勢線的分布。圖5B為出于比較的目的，根據(jù)本發(fā)明的電流檢測電阻器的平面圖，以及圖6為示出了與傳統(tǒng)的電流檢測電阻器相比、根據(jù)本發(fā)明的電流檢測電阻器的電阻值的溫度依賴性的圖表。
具體實施例方式圖1至4以及5B示出了根據(jù)本發(fā)明的電流檢測電阻器I的優(yōu)選示例性實施例，例如，該電流檢測電阻器可用于根據(jù)已知的四線式測量技術(shù)測量機動車車載電子系統(tǒng)中的電流。根據(jù)本發(fā)明的電流檢測電阻器I很大程度上對應于例如EP0605800A1中描述的傳統(tǒng)的電流檢測電阻器，從而該專利申請附加結(jié)合作為參考。根據(jù)本發(fā)明的電流檢測電阻器I大體上包括兩個由導電材料(例如銅)制成的板形連接部件2、3以及由低歐姆電阻材料(例如Cu84Ni4Mnl2)制成的同樣為板形的電阻元件4，所述電阻元件嵌在兩個板形連接部件2、3之間。在此，兩個板形連接部件2、3在同樣為板形的電阻元件4的相反側(cè)上布置，并且被焊接至板形電阻元件4。此外，根據(jù)本發(fā)明的電流檢測電阻器I具有兩個電流觸頭5、6，所述電流觸頭與兩個板形連接部件2、3電連接且機械連接，由圖3中的側(cè)視圖尤其清楚地示出，其中電流觸頭6用于引入待測量的電流I，而電流觸頭5用于傳導走待測量的電流I。此外，根據(jù)本發(fā)明的電流檢測電阻器I具有兩個電壓觸頭7、8，所述電壓觸頭與兩個板形連接部件2、3電連接且機械連接，并且用于測量電阻元件4之上的電壓降。因此電壓觸頭7、8兩者在板形連接部件2、3中布置得非常靠近電阻元件4，以避免由連接部件2、3之上電壓降引起的電壓測量的失真。需要指出的是，根據(jù)本發(fā)明的電流檢測電阻器I在電阻元件4的區(qū)域中的一側(cè)上具有缺口 9，該缺口用于通過在制造的框架中將缺口 9制成更大或更小來校準和調(diào)節(jié)電流檢測電阻器I的所期望的電阻值。然而，對于根據(jù)本發(fā)明的功能來說重要意義在于，一個槽口 10、11分別在兩個板形連接部件2、3中設(shè)置以便降低測量的溫度依賴性。在此，槽口 10、11兩者都從板形連接部件2或3相同的邊緣向內(nèi)橫向地延伸并且隨后以弧形方式繞各自的電壓觸頭7或8被引導，其中，如圖4中提供的細節(jié)視圖中尤其可見的是，槽口 10、11兩者都以α 70°的圓弧角延伸。而且，圖4中的細節(jié)視圖示出了槽口 10、11兩者都為狹縫狀并且在槽口 10、11的整個長度上具有大體上恒定的寬度b。當比較圖5A和5B兩者時，槽口 10、11兩者的作用變得顯而易見，其中圖5A示出了傳統(tǒng)的電流檢測電阻器I中電流線12和等勢線13的路線，而圖5B示出了根據(jù)本發(fā)明的電流檢測電阻器中電流線12和等勢線13的路線。在此，電流線12限定了主電流方向，其中槽口 10、11部分地橫向于該主電流方向定向，以便影響電流路線。該對比顯示出，在根據(jù)圖5A的傳統(tǒng)的電流檢測電阻器I中，穿過電壓觸頭7、8延伸的等勢線13并非與電阻元件4的外邊緣準確地處于相同的電位。這意味著電壓觸頭7、8之間測量的電壓部分地包含了在板形連接部件2、3之上的壓降。因此，測量的電壓也被連接部件2、3的導電材料相對高的溫度依賴性所影響。相比之下，在按照圖5B的根據(jù)本發(fā)明的電流檢測電阻器I中，槽口 10、11以如下的方式將電流線12和等勢線13偏轉(zhuǎn)開，即穿過電壓觸頭7、8延伸的等勢線到達電阻元件4的外邊緣并且因而處于相同的電位。在電壓測量期間，因而僅測量在電阻元件4之上的壓降。這是有利的，因為板形連接部件2、3的導電材料(例如銅)相比電阻元件4的電阻材料(例如Manganin )通常具有關(guān)于電阻率的高得多的溫度依賴性。在此，等勢線13漸近地適應于板形連接部件2、3與電阻元件4之間的焊接邊緣。如圖6的圖表中能夠看到的，根據(jù)本發(fā)明的電流檢測電阻器具有槽口 10、11的設(shè)計導致了在電流測量期間溫度依賴性的顯著降低，該圖示出了作為溫度T函數(shù)的電阻值R的溫度依賴性。本發(fā)明并不限于前述優(yōu)選的示例性實施例。而是，可能有同樣利用本發(fā)明的構(gòu)思并且從而落入保護范圍的多種改型和修改。此外，本發(fā)明還要求保護獨立于所引用的權(quán)利要求的特征的從屬權(quán)利要求的主題和特征。附圖標記列表I 電流檢測電阻器2 連接部件3 連接部件4 電阻元件5 電流觸頭6 電流觸頭7 電壓觸頭8 電壓觸頭9 缺口10 槽口11 槽口12 電流線13 等勢線
權(quán)利要求
1.一種用于測量電流(I)的電流檢測電阻器(1)，所述電流檢測電阻器具有 a)板形第一連接部件(3)，其用于引入待測量的電流(I)，其中板形第一連接部件(3)包含電傳導的導電材料， b)板形第二連接部件(2)，其用于傳導走待測量的電流(I)，其中板形第二連接部件(2)包含電傳導的導電材料， c )板形的電阻元件(4 )，所述電阻元件在兩個連接部件之間的電流通路中連接，并且待測量的電流(I)流經(jīng)該電阻元件，其中所述電阻元件(4)包含低歐姆的電阻材料， 其特征在于， d)在板形第一連接部件(3)和/或板形第二連接部件(2)中設(shè)置槽口(10、11)，以便降低測量的溫度依賴性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測電阻器(I)，其特征在于， a)待測量的電流(I)沿著兩個連接部件(2、3)之間的主電流方向(12)流動，并且 b )所述槽口( 10、11)至少在其部分長度上相對于主電流方向(12 )橫向地定向。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一所述的電流檢測電阻器(I)，其特征在于， a)第一電壓觸頭(8)與板形第一連接部件(3)電連接且機械連接， b)第一槽口(11)在板形第一連接部件(3)中設(shè)置， c)第二電壓觸頭(7)與 板形第二連接部件(2)電連接且機械連接， d)第二槽口(10)在板形第二連接部件(2)中設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流檢測電阻器(I)，其特征在于， a)在第一板形連接部件(3)中，第一等勢線(13)從第一電壓觸頭(7)延伸至與電阻元件(4)的接觸點，以使得第一電壓觸頭(7)同所述與電阻元件(4)的接觸點處于相同的電位，并且 b)在第二板形連接部件(2)中，第二等勢線(13)從第二電壓觸頭(8)延伸至與電阻元件(4)的接觸點，以使得第二電壓觸頭(8)同所述與電阻元件(4)的接觸點處于相同的電位。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電流檢測電阻器(I)，其特征在于， a)第一連接部件(3)中的第一槽口(11)設(shè)置在第一電壓觸頭(8)朝向遠離電阻元件(4)的一側(cè)上， b)板形第二連接部件(2)中的第二槽口(10)設(shè)置在第二電壓觸頭(7)朝向遠離電阻元件(4)的一側(cè)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一所述的電流檢測電阻器(I)，其特征在于， a)板形第一連接部件(3)中的第一槽口( 11)以成弧形或成角度的方式繞第一電壓觸頭(8)延伸，并且 b)板形第二連接部件(2)中的第二槽口(10)以成弧形或成角度的方式繞第二電壓觸頭(7)延伸。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一所述的電流檢測電阻器(I)，其特征在于， a)所述槽口(10、11)呈弧形彎曲，和/或 b)所述槽口(10、11)以30°、40°、50°、60°或70°以上的圓弧角(α)延伸。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一所述的電流檢測電阻器(I)，其特征在于，a)第一電流觸頭(6)與板形第一連接部件(3)電連接且機械連接，其中所述第一電流觸頭(6)用于引入待測量的電流(I)，并且 b)第二電流觸頭(5)與板形第二連接部件(2)電連接且機械連接，其中所述第二電流觸頭(5)用于傳導走待測量的電流(I)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電流檢測電阻器(1)，其特征在于，板形連接部件(2、3)中的槽口(10、11)分別以背離所述電流觸頭(5、6)并朝向所述電阻元件(4)的方式彎曲或成角度設(shè)置。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一所述的電流檢測電阻器(I)，其特征在于， a)所述槽口(10、11)在其整個長度上具有大體上恒定的寬度(b)，和/或 b)所述槽口(10、11)從第一連接部件的和/或板形第二連接部件(2)的邊緣起始并向內(nèi)延伸，和/或 c)至少一個槽口(10、11)各自并未延伸至所述電阻元件(4)，以使得電壓觸頭(7、8)經(jīng)由板形連接部件(2、3)在電阻元件的整個寬度上能夠與電阻元件(4)接觸。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一所述的電流檢測電阻器(I)，其特征在于， a)所述電流檢測電阻器(I)具有限定的電阻值，所述電阻值具有限定的溫度系數(shù)，并且 b)所述電阻值的溫度系數(shù)相比在板形連接部件(2、3)中不具有槽口(10、11)但其他構(gòu)造相同的電流檢測 電阻器(I)的情況小至少30%、40%、50%或60%。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一所述的電流檢測電阻器(I)，其特征在于， a)導電材料為銅或銅合金，和/或 b)電阻材料為銅合金，尤其為銅錳鎳合金，尤其為Cu84Ni4Mnl2，和/或 c )所述電阻元件(4 )與連接部件(2、3 )都電連接且機械連接，尤其通過焊接連接，和/或 d)連接部件(2、3)這兩者布置在所述電阻元件(4)的相反側(cè)上，和/或 e)板形連接部件(2、3)和/或板形電阻元件(4)為平坦的或彎曲的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于測量電流、尤其用于測量機動車電源中電池電流的電流檢測電阻器(1)，所述電流檢測電阻器具有板形第一連接部件(3)，其用于引入待測量的電流，其中板形連接部件(3)包含電傳導的導電材料；板形第二連接部件(2)，其用于傳導走待測量的電流，其中板形第二連接部件(2)包含電傳導的導電材料；以及板形電阻元件(4)，所述電阻元件在兩個連接部件之間的電流通路中連接，并且待測量的電流流經(jīng)該電阻元件，其中所述電阻元件(4)包含相對高阻抗的電阻材料。根據(jù)本發(fā)明，在板形第一連接部件(3)和/或板形第二連接部件(2)中設(shè)置槽口(10、11)以便降低測量的溫度依賴性并且消除板形連接部件(通常為銅或鋁)的影響。
文檔編號H01C7/00GK103180916SQ201180051101
公開日2013年6月26日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者U·黑茨勒 申請人:伊莎貝爾努特·霍伊斯勒兩合公司