CN212622762U - 无源电流传感器及用于该无源电流传感器的组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于传感器领域，具体涉及无源电流传感器及用于该无源电流传感器的组件。一种无源电流传感器(1)包括一对导电母线(5)、电连接该母线(5)的分流电阻器(7)，以及具有第一对电压降测量触头的支撑件(9)。电压降测量触头(23)中的至少一个附接至母线(5)中的每一个，并且在至少一个电压降测量触头(23)和母线(5)之间形成直接的电接触。一种用于无源电流传感器(1)的组件包括支撑件(9)、一对电压降测量触头(23)、一对温度测量触头(21)以及温度传感器(35)。

Description

无源电流传感器及用于该无源电流传感器的组件

技术领域

本实用新型属于传感器领域，具体涉及无源电流传感器及用于该无源电流传感器的组件。

背景技术

无源电流传感器用于测量分流电阻器处的电压降。这些电流传感器例如在电动汽车领域中的汽车工程中使用。在这些车辆中，这种无源电流传感器用于测量流动电流，即电流强度。分流电阻器***在两个导电母线之间。分流电阻器的电阻值非常低，但是足够高以测量分流电阻器两侧的电压降。通常，分流电阻器的电阻值在几十μΩ的范围内。

通过分流电阻器互连的母线与焊接到母线的印刷电路板(PCB)的触头接触。在这样的PCB上，有相应的导体迹线和连接，可以将***式触头焊接到该导体迹线和连接，以分接测得的电压信号(分流电阻器处的电压降)。电插头触头通过焊接到一个或多个母线经由PCB间接连接。这样的焊接连接不是高强度的并且几乎不具有耐老化性，另外由于PCB的存在，使得焊接连接的质量无法容易地测试。

实用新型内容

一种无源电流传感器包括一对导电母线、电连接母线的分流电阻器，以及具有第一对电压降测量触头的支撑件。电压降测量触头中的至少一个附接至母线中的每一个，且在至少一个电压降测量触头和母线之间形成直接的电接触。

本实用新型的无源电流传感器包括一对导电母线，电连接母线的分流电阻器，以及支撑件。支撑件具有第一对电压降测量触头，电压降测量触头中的至少一个附接至母线中的每一个，并且在至少一个电压降测量触头和母线之间形成直接的电接触。无源电流传感器还包括第二对电压降测量触头，第二对电压降测量触头中的一个直接电气连接且机械连接至母线中的第一母线，并且第二对电压降测量触头中的另一个直接电气连接且机械连接至母线中的第二母线。

附图说明

现在将参照附图以举例的方式描述本实用新型，在附图中：

图1是根据实施例的无源电流传感器的透视图；

图2是没有外壳的电流传感器的透视图；

图3是用于组装无源电流传感器的组件的分解透视图；

图4是根据实施例的冲压栅格的平面图；

图5是根据另一实施例的冲压栅格的透视图；

图6是根据另一实施例的冲压栅格的透视图；

图7是根据另一实施例的无源电流传感器的透视图；

图8是根据实施例的组装无源电流传感器的步骤的透视图；

图9是母线上的冲压栅格的侧视图；

图10是根据另一实施例的无源电流传感器的仰视透视图；

图11是根据实施例的组装无源电流传感器的第一步骤的仰视透视图；

图12是组装图11的无源电流传感器的第二步骤的仰视透视图；

图13是组装图11的无源电流传感器的第三步骤的仰视透视图；

图14是组装图11的无源电流传感器的第四步骤的仰视透视图；

图15是根据实施例的无源电流传感器的透视图；

图16是图15的无源电流传感器的分流元件的透视图；以及

图17是无源电流传感器的直接电气连接和机械连接的产生的示意图。

具体实施方式

在图1中的预组装位置3中示出了根据实施例的无源电流传感器1。无源电流传感器1包括一对导电母线5，它们通过分流电阻器7电气相互连接且机械相互连接，如图1-3所示。无源电流传感器1具有支撑件9，其在图 1所示的实施例中被设计为外壳11。

为了清楚起见，在图2中未示出支撑件9或外壳11。可以看到多个触针 13，它们布置在冲压栅格15中，并且彼此隔开并定向。冲压栅格15具有连接腹板17，其中为了清楚起见，仅四个有附图标记。

在图2和图3所示的实施例中，触针13成对设置，一对温度测量触头 21和两对电压降测量触头23。电压降测量触头23也可以称为开尔文触头。每个温度测量触头2与每个母线5和分流电阻器7电隔离。温度测量触头21 可以分配给分流电阻器7且可以定位为更靠近分流电阻器7而不是母线5。在分流电阻器7和温度测量触头21之间，可以设置绝缘材料桥，其可以例如包括空气。

每个电压降测量触头23在对应的电压降测量触头23的至少一个连接部 25处连接到母线5。连接部25处的连接27是直接电气连接且机械连接，即，电压降测量触头23直接且立即附接到对应的母线5而没有中间构件。这例如通过锡焊或焊接接头31完成。连接29可以是材料锁定的、摩擦的、电气的或机械的、或其任意组合。在实施例中，这里仅可以使用错误的润湿，即所谓的“冷焊接头”。

如果电压降测量触头23是冲压件，则可以通过弯曲电压降测量触头23 的一部分来形成这样的连接部25。连接部25可以位于电压降测量触头23的自由端或中心区域。在后一种情况下，电压降测量触头23因此在母线5的方向上具有凸形的***。

电压降测量触头23应理解为电接触构件，从其可在分流电阻器7的两侧分接在这些点上施加的电势，并且经由其可确定电压降测量触头23之间的电压差。特别地，在分流电阻器7的两侧分接的电压基本上存在于相关母线5的每个点处。并联操作的电阻器(分流电阻器7)处的电压降被与该电阻器7并联的电压降测量触头23分接，并通过欧姆定律进行进一步处理，以确定流经电阻器7的电流。经由容纳在外壳11中的触针13提供电压。外壳11在实施例中是插头插座，其中电压降可以经由突出到插头插座中的触针13读出，或者其可以通过插头插座分接并继续进行进一步处理。

出于冗余的考虑，可以提供图2和图3所示的两对电压降测量触头23。对可以是可区分的或不可区分的。此外，可以保持位于母线5之一的电压降测量触头23之间的一个或多个连接腹板17。在使用无源电流传感器1之前，必须将连接腹板17断开，连接腹板17连接附接到不同母线5的电压降测量触头23。对于存在于温度测量触头21之间或温度测量触头21与电压降测量触头23之间的连接腹板17也是如此。

除连接部25之外，电压降测量触头23的部分可以布置在与母线5平行的平面中。该距离可以通过支撑件9或在另一个实施例中通过外壳11来确保，外壳11将接收到的电压降测量触头23保持在距母线5精确地该距离处。仅连接部25可以在母线5的方向上精确地延伸该距离并机械接触它。因此，在将连接部25直接电气附接且机械附接到母线5之前，连接部25已经可以接触母线5。连接部25可以在形成冲压栅格15的冲压过程期间通过弯曲或冲压来容易地形成。

支撑件9可以连接到至少一个紧固件，该紧固件来自以下紧固件列表，包括：至少两个夹紧部；至少一个底切构件；以及连接到至少一个母线5的至少一个闩锁构件，如下文详细描述的。通过将支撑件9固定到至少一个母线5，可以确保电压降测量触头23和/或温度测量触头21相对于一个或多个母线5的正确定位。特别地，固定可以是无间隙的，即没有游隙。这在汽车工程中尤为重要，因为这里可能发生强烈的振动，并且在支撑件9和母线5 之间的游隙不可避免地会导致电压降测量触头23和/或温度测量触头21与分流电阻器7的电气和机械连接29的减弱甚至破坏。

如图2和图3所示，母线5可以被指定为第一母线5a和第二母线5b，该指定的顺序是任意的。在实施例中，在无源电流传感器1中使用的母线5 是扁平的长方体，其厚度小于其宽度，并且宽度也小于其长度。在截面中，母线5为矩形。为了低损耗电流传导，母线5由具有高导电率的材料(例如金属)制成。例如，母线5可以由铜制成。如果母线5由金属制成，则其也具有高导热率(热导率)和高导电率(随温度变化)。对于材料的电导率和热导率基于相同原理的材料(对于金属，弱束缚电子的运动)，通常会观察到这种关系。参考图2，无源电流传感器1还包括第二对电压降测量触头，第二对电压降测量触头中的一个直接电气连接且机械连接至母线5中的第一母线 5a，并且第二对电压降测量触头中的另一个直接电气连接且机械连接至母线 5中的第二母线5b。

图1所示的无源电流传感器1的外壳11具有连接器面33，在该连接器面中容纳和/或固定有触针13。因此，可以容易地经由连接器面33分接在分流电阻器7处出现的电压降以及温度传感器35的电阻值。

外壳11具有接收壁37；母线5经由接收壁37与外壳11对齐。外壳11 还具有一对接取保护件39，其在所示实施例中被设计为盖元件41。通过接取保护件39，可以至少部分地覆盖接取凹部43，并防止接取通过这些接取凹部43可接取的元件，例如连接部25、直接电气和机械连接29和温度传感器35。

同样，温度传感器35与温度接触部45的连接27被接取保护件39覆盖。温度接触部45与电压降测量触头23的连接部25的不同之处在于，它们与母线5和分流电阻器7电绝缘。这在图9中象征性地示出。也可以在温度接触部45处，但在温度传感器35与对应的温度测量触头21的对应的温度接触部45之间设置直接的电气和机械连接29。

如图1所示，所示实施例的盖元件41分别通过一对连接部47连接到外壳11的其余部分，该一对连接部必须被切穿。在用盖元件41封闭接取凹部 43之前，必须分开连接部47。在另一个实施例中，可以提供薄膜铰链。

为了固定母线5，可以提供如图1-3所示的多个安装孔55。固定母线5 的可能性从现有技术中是已知的，并且这里将不进一步讨论。

图2中的冲压栅格15还示出了固定孔眼57，为了清楚起见，其中的一些仅用附图标记进行标记。这些固定孔眼57用于固定穿过固定孔眼57突出的固定针脚来将冲压栅格15固定和/或定位在外壳11中。

图3示出了根据实施例的用于组装无源电流传感器1的组件61。组件 61包括外壳11、包括四个电压降测量触头23和两个温度测量触头21的冲压栅格15、温度传感器35，以及实施例中所示的分流元件63。分流元件63 应理解为包括两个母线5和分流电阻器7的一件式元件。在根据本实用新型的组件61的其他实施例中可以不存在这种分流元件63。

如图3所示，冲压柱15具有弯曲区域65，该弯曲区域65将母线接触区域67与插头连接区域69连接起来。在所示的实施例中，两个区域67、69彼此成90°角布置，但是可以任何角度对齐。

无源电流传感器1可以具有设计不同的冲压栅格15；在图4-6中示出了三个另外的可能的实施例。它们中的每一个都具有四个电压降测量触头23、两个温度测量触头21以及相应的连接部25和温度接触部45。

在图4和图5的冲压栅格15的实施例中，一个温度传感器35连接到对应的温度测量触头21的每个温度接触部45。温度传感器35在实施例中是 NTC温度传感器71，但可以是任何已知的温度传感器。另外，图4和图5所示的冲压栅格15的实施例具有固定孔眼57。固定孔眼57的几何形状、位置和数量可以根据需要选择。

温度测量触头21或温度传感器35本身都不能与母线5或分流电阻器7 电接触。这可以通过适当布置温度测量触头21实现。它们与母线5和分流电阻器7间隔开或设置有电绝缘体。由于分流电阻器7处的电压降不仅取决于流过它的电流，而且还取决于分流电阻器7的温度(热敏电阻/PTC热敏电阻)，因此确定分流电阻器7的温度以正确确定流动电流。

温度传感器35距处于一定的电压水平的母线5一定距离，以防止电串扰。特别地，该距离大于爬电距离。此外，可以在母线5与温度传感器35和温度测量触头21之间设置电绝缘材料，例如以气隙、箔或液体的形式。在实施例中，使用具有比空气的导热率更高的绝缘材料。这样可以确保温度有效地从分流电阻器7传递到温度传感器35，同时仍提供足够的绝缘，从而防止电串扰和/或篡改的测量。

在图5和图6中，冲压栅格15还具有一对虚设针脚73。它们也具有连接部25，但是不以触针13终止，而是以固定针脚75终止，该固定针脚75 不用于电接触，而仅确保外壳11相对于分流元件63的机械稳定性。

图7示出了根据另一实施例的无源电流传感器1。除了四个电压降测量触头23以外，图7的无源电流传感器1包括SMD温度传感器77，其附接至温度测量触头21，但同时定位为与分流电阻器7电隔离。在最简单的情况下，这可以通过使SMD温度传感器77与分流电阻器7保持一定距离来确保。图7中还示出了连接器表面33，其中触针13容纳在外壳11中的针脚接收开口79中。在实施例中，触针13设计为插头触头81。这具有的优点是，触针13可以通过引导件容纳在外壳11中，并且也可以通过它们固定在其位置。

无源电流传感器1的组装如图8所示。

首先，生产带有触针13的引线框架。

然后，将引线框架，更确切地说是触针13的插头连接区域69，包括至少两个电压降测量触头23，容纳在外壳11中。此处，触针13可以牢固地插接到外壳11中，也可以通过固定孔眼57附接到外壳11。

然后将温度传感器35经由接取凹部附接到带有温度测量触头21的温度接触部45。

然后将分流元件63***外壳11的接收壁37之间，直到温度传感器35 位于分流电阻器7上方。一旦在这种情况下，在所示实施例中的四个电压降测量触头23经由其连接线25直接电气连接且机械连接到两个母线5。随后，也可以在温度传感器35和分流电阻器7之间附接导热材料83，如图8所示。这样的导热材料83具有高导热率和电绝缘效果。

然后，将盖元件41与外壳11分开并闭合，如图8所示。

在图9中示出了没有外壳11的无源电流传感器1。如图9所示，电压降测量触头23通过其连接部25与母线5接触。在此，已经建立了直接的电气和机械连接29。另一方面，温度测量触头21不接触母线5或分流电阻器7。连接至温度测量触头21的温度传感器35与分流电阻器7相距一定距离。

图9还出了连接腹板17。在运行无源电流传感器1之前，必须切断连接腹板17，否则将无法确定温度。图9中的触针13具有闩锁几何形状85，通过该闩锁几何形状可以将其固定在外壳11中，并防止意外移除。

图10示出了根据另一实施例的无源电流传感器1。图10所示的实施例不具有图8所示的底切元件85，而是具有四个夹紧部87。通过夹紧部87，分流元件63被容纳并固定在外壳11的接收壁37中。因此，在所示的实施例中，外壳11的任何元件都没有在安装方向89上突出超过分流元件63。因此，无源电流传感器1的平坦的底侧91是平坦的，并且可以与外壳11齐平。因此，外壳11的任何部分都没有突出超过底侧91。图10还示出了凹部117，其在图15-17中更详细地描述。

在图11-14中，在不同的过程步骤中示出了另一无源电流传感器1'。图 11示出了分流元件63'上的冲压栅格15'，冲压栅格15'仅具有两个电压降测量触头23'。提供外壳11'以将电压降测量触头23'容纳在外壳11'的对应的针脚接收开口中。所示的外壳11'具有闩锁元件85，其在母线5上卡合在位。

通过图12所示的接取凹部43'，可接取两个所提供的电压降测量触头23' 的连接部25'。图13示出了具有封闭的盖元件41'的外壳11'。图14示出了在将分流元件63卡入外壳11'之后从底侧的图13的外壳11'。

图15和16示出了无源电流传感器1或分流元件63的另一实施例。在图15，将冲压栅格15放置在两个母线5上，使得所示的四个电压降测量触头23的连接部25和固定针脚75的连接部25机械地接触母线5的升高部 115。相应的连接部25附接到这些升高部115，形成与相应的母线5的直接的电接触。

在图16所示的分流元件63的俯视角度119中可以特别好地看到升高部115。分流元件63的仰视角度121示出了对应的凹部117。凹部117和升高部115位于母线5的相对侧。所示的升高部115代表圆顶形的焊接区域123。在另一个实施例中，升高部115具有纵向延伸部，使得若干个电压降测量触头23可以被附接到这样形成的升高部115。特别地，升高部115可以是压花的、冲压的或压制的升高部115，其由母线5的材料形成而无需额外的材料。可以在母线5的与升高部115相对的一侧形成凹部。在实施例中，升高部115 由母线5整体地形成。

在实施例中，升高部115可以在母线5的厚度的二十分之一至一半之间。如果升高部115是圆形的，则其直径可以近似等于母线5的厚度。例如，可以使用3mm厚的母线5，没有限制，升高部115的直径为2.0mm到2.3 mm，高度为0.2mm到0.5mm。升高部的直径可以为2.1mm至2.2mm，高度为0.3mm至0.4mm；在另一实施例中，升高部可以为0.3mm至0.5mm 高且直径为1.5mm至2.0mm。在母线5较大的情况下，升高部115的直径和高度可以根据较大的母线5缩放。

通过升高部115，所需的热量(例如在焊接期间)仅必须引入母线5的局部有限区域中，即升高部115中。由于热景经由局部有限的升高部115散发到母线5，而不是在母线5的大部分表面上散发，所以在上升部115的区域中可以有更高效的热量输入。与直接接触母线5的表面相比，从而可以在上升部115处建立母线5和至少一个电压降测量触头23之间的更耐用和更牢固的金属间连接。

图17以侧视图示出了过程步骤中的分流元件63的一部分和冲压栅格 15的一部分，其中连接部25与母线5的升高部115直接电接触。示意性地，示出了上电极125和下电极127，它们沿着力129的相反方向上压到母线5 上或连接部25上。电流(未示出)流过这些电极，电流经由接触表面133引入焊接区131，经由连接部25从上电极125进入升高部115。接触表面133 小于对应的连接部25的区域135。在焊接区131中，在电压降测量触头23 的连接部25和母线5之间建立了直接的电气和机械连接29。在图17中，凹部117也示意性地示出。

对于无源电流传感器1以及组件61，不需要PCB。与现有技术的解决方案不同，指定电压降测量触头23和其他测量触头的触针13直接连接到母线5。由于触针13与母线5直接接触并电连接，因此可以进行焊接，因此，焊接连接通常可以具有更高的强度和低故障率。在实施例中，在一个步骤中，电压降测量触头23可以焊接到对应的母线5，同时将温度传感器35焊接到温度测量针脚21。

另外，节省PCB和焊接材料的体积节省了部件和安装材料，另一方面，连接触针13只需要单个电气和机械连接29(与母线5连接)，而不需要两个连接，即从触针13到PCB，再从PCB到母线5。因此，电流传感器1比现有技术的解决方案更便宜，并且由于更耐用的焊接连接而可以增加无源电流传感器1的使用寿命。

Claims (14)

1.一种无源电流传感器(1)，其特征在于，所述无源电流传感器(1)包括：

一对导电母线(5)；

电连接所述母线(5)的分流电阻器(7)；以及

支撑件(9)，其具有第一对电压降测量触头，所述电压降测量触头(23)中的至少一个附接至所述母线(5)中的每一个，并且在至少一个电压降测量触头(23)和母线(5)之间形成直接的电接触。

2.如权利要求1所述的无源电流传感器(1)，其特征在于，所述无源电流传感器(1)还包括第二对电压降测量触头，所述第二对电压降测量触头中的一个直接电气连接且机械连接至所述母线(5)中的第一母线(5a)，并且所述第二对电压降测量触头中的另一个直接电气连接且机械连接至所述母线(5)中的第二母线(5b)。

3.如权利要求1所述的无源电流传感器(1)，其特征在于，所述母线(5)中的至少一个具有升高部(115)，以用于直接接触所述电压降测量触头(23)中的至少一个。

4.如权利要求3所述的无源电流传感器(1)，其特征在于，所述升高部(115)由所述母线(5)整体地形成。

5.如权利要求1所述的无源电流传感器(1)，其特征在于，所述无源电流传感器(1)还包括一对温度测量触头(21)，所述温度测量触头(21)中的每一个与所述母线(5)和所述分流电阻器(7)电绝缘。

6.如权利要求5所述的无源电流传感器(1)，其特征在于，所述无源电流传感器(1)还包括温度传感器(35)，其电连接到所述温度测量触头(21)且定位在所述分流电阻器(7)附近。

7.如权利要求1所述的无源电流传感器(1)，其特征在于，所述电压降测量触头(23)各自在连接部(25)处直接电气连接且机械连接到所述母线(5)。

8.如权利要求1所述的无源电流传感器(1)，其特征在于，所述电压降测量触头(23)各自具有弯曲区域(65)，所述弯曲区域将所述电压降测量触头(23)的母线接触区域(67)与所述电压降测量触头(23)的插头连接区域(69)相连接。

9.如权利要求1所述的无源电流传感器(1)，其特征在于，所述电压降测量触头(23)各自保持和/或固定在所述支撑件(9)的针脚接收开口(79)中。

10.如权利要求1所述的无源电流传感器(1)，其特征在于，所述无源电流传感器(1)还包括机械地固定所述支撑件(9)的位置的虚设针脚(73)，所述虚设针脚(73)连接到所述母线(5)中的至少一个以及所述电压降测量触头(23)中的至少一个。

11.如权利要求7所述的无源电流传感器(1)，其特征在于，所述电压降测量触头(23)中的每一个的连接部(25)可经由所述支撑件(9)的接取凹部(43)接取。

12.如权利要求6所述的无源电流传感器(1)，其特征在于，所述温度测量触头(21)的温度接触部(45)和/或所述温度传感器(35)可经由所述支撑件(9)的接取凹部(43)接取，所述支撑件(9)具有接取保护件(39)，所述接取保护件设计为封闭所述接取凹部(43)的至少部分。

13.一种用于无源电流传感器(1)的组件(61)，其特征在于，所述组件(61)包括：

支撑件(9)，其具有多个针脚接收开口(79)；

一对电压降测量触头(23)，其直接附接至母线(5)；

一对温度测量触头(21)，所述电压降测量触头(23)和所述温度测量触头(21)可***到所述多个针脚接收开口(79)中；以及

温度传感器(35)，其电气连接且机械连接到所述温度测量触头(21)。

14.如权利要求13所述的组件(61)，其特征在于，所述组件还包括分流元件(63)，其包括一对导电母线(5)和将所述母线(5)彼此电连接的分流电阻器(7)。

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