CN115575701A - 测量组件、电子电路以及车辆 - Google Patents
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Abstract
一种测量组件(20)具有导电线(40)、第一测量点(51)、第二测量点(52)和冷却剂(80),第一测量点(51)设置在导电线(40)上,第二测量点(52)设置在导电线(40)上,并且与第一测量点(51)间隔开,以便能够实现在导电线(40)的测量部段(41)中对由流经导电线(40)的电流(I)所产生的电压进行电压测量,测量部段(41)被限定在第一测量点(51)与第二测量点(52)之间,并且冷却剂(80)是流体状的并且在第一测量点(51)与第二测量点(52)之间的区域中至少局部地与导电线(40)直接接触。本发明还涉及一种电子电路和一种相应的车辆。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量组件、一种电子电路和一种车辆。
背景技术
DE 10 2004 018 469 B3示出了一种具有扁平的半导体模块的功率半导体电路,该半导体模块直接布置在载流导轨(Verschienung)的盖轨上,其中在导轨中整合有冷却装置。
DE 10 2016 200 724 A1示出了一种用于冷却汇流排的装置,该装置具有基体和至少一个冷却肋以及功率电路。
发明内容
因此本发明的目的是,提供一种新的测量组件、一种新的电子电路和一种新的车辆。
该目的通过本发明的主题实现。
一种测量组件具有导电线、第一测量点、第二测量点和冷却剂,第一测量点设置在导电线上,第二测量点设置在导电线上,并且与第一测量点间隔开,以便能够实现在导电线的测量部段中对由流经导电线的电流所产生的电压进行电压测量,测量部段被限定在第一测量点与第二测量点之间,并且冷却剂是流体状的并且在第一测量点与第二测量点之间的区域中至少局部地与导电线直接接触。冷却剂可以实现在测量点的部段中较好地冷却导电线并且由此温度效应对测量的影响较小。例如,许多材料的电阻率与温度相关。尤其在导电线中电流较大的情况下,冷却是有利的。
根据一个优选的实施方式,导电线在测量部段中相比于在测量部段之外的至少一个第一导电线部段中具有更大的电阻,第一导电线部段沿导电线具有与测量部段相等的长度。由于测量部段中的电阻较大,流经导电线的电流产生较大的压降,并且这提高了测量准确性。
根据一个优选的实施方式,导电线在测量部段中相比于在该至少一个第一导电线部段中至少区段地具有更小的横截面积。由于横截面积更小,测量部段中的电阻增大,并且由此测量准确性提高。
根据一个优选的实施方式,导电线在测量部段中至少局部地具有第一材料并且在至少一个第一导电线部段中至少局部地具有第二材料,第一材料相比于第二材料具有更高的电阻率。通过该措施,测量部段的区域中的电阻变得比使用第一种材料时更大,并且这提高了测量准确性。
根据一个优选的实施方式,导电线在测量部段中至少局部地具有与在测量部段之外的至少一个第二导电线部段中相等的横截面积和相同的材料。这简化了制造,并且在电流I较高的情况下可以使用常规的导电线来在测量部段中进行测量。
根据一个优选的实施方式,测量组件具有带有冷却剂通道壁的冷却剂通道,其中在冷却剂通道中提供冷却剂,并且其中导电线的测量部段至少区段地布置在冷却剂通道中。使用冷却剂通道可以使得(例如通过使用冷却剂泵)在冷却剂通道中产生冷却剂流。
根据一个优选的实施方式,导电线至少区段地在测量部段之外布置在冷却剂通道中。对测量部段之外的导电线的冷却降低了导电线中的电阻并且由此降低了由经过导电线的电流所引起的损耗功率。
根据一个优选的实施方式,第一测量点与第一信号线相连接并且第二测量点与第二信号线相连接,并且第一信号线和第二信号线在至少一个第一穿通点处延伸穿过冷却剂通道壁,其中设有至少一个第一密封元件以密封该至少一个第一穿通点。通过这种设计方案可以在冷却剂通道的外侧并由此在干燥区域中进行进一步的信号评估。
根据一个优选的实施方式,测量组件具有信号处理装置,信号处理装置与第一测量点和第二测量点电连接,信号处理装置至少区段地位于冷却剂通道中。这种设计方案可以使得测量点与信号处理装置之间的电连接较短并且由此降低了到电连接线的干扰辐射。
根据一个优选的实施方式,信号处理装置包括至少一个电路元件,该至少一个电路元件出自由以下各项构成的电路元件组:
-放大器,
-模拟/数字转换器,
-用于无线数据传输的传输模块,以及
-分压器。
放大器对于信号较弱时的测量准确性是有利的。模拟/数字转换器简化了在控制设备中的进一步处理。用于无线数据传输的传输模块可以(排他地或可能附加地)实现从冷却剂通道内侧向外侧的数据传输并且由此简化了密封。
根据一个优选的实施方式,至少一个第三信号线从信号处理装置在至少一个第二穿通点处延伸穿过冷却剂通道壁,其中设有至少一个第二密封元件以密封该至少一个第二穿通点。在使用光纤线缆的情况下,例如单独一个第三信号线就足够了。但是还可以提供多个电导线或还提供多个光纤线缆。
根据一个优选的实施方式,测量组件被配置成用于测量导电线中具有最大电流强度的电流,该最大电流强度为至少10A、优选至少50A、并且特别优选至少80A。因此,测量组件还可以测量较大的电流,并且适合用于大功率的功率电子装置。
根据一个优选的实施方式,在冷却剂通道中设有至少两个导电线,它们各自具有带有第一测量点和第二测量点的测量部段。
电子电路具有至少一个这样的测量组件,并且该电子电路优选地具有至少三个这样的测量组件。这样的电子电路可以非常准确地测量电流,并且因此该电子电路可以相对准确地工作。
根据一个优选的实施方式,电子电路具有至少一个第一电子电路,该至少一个第一电子电路出自由以下各项构成的电子电路组:
-AC/DC转换器,
-AC/AC转换器,
-DC/AC转换器,尤其是逆变器,以及
-DC/DC转换器。
在这些电子电路中,准确地测量电流可以实现非常准确的转换,并且为此使用测量组件已被证明特别有利的。
车辆具有至少一个这样的测量组件或至少一个这样的电子电路。车辆优选地具有至少三个这样的测量组件。在车辆中,准确的测量可以使损耗功率减小并且由此使续航里程增大。这对于车辆是特别有利的。
附图说明
本发明的其他的细节和有利的改进方案得自于以下描述的和在附图中示出的、不应以任何方式理解为对本发明的限制的实施例以及得自于从属权利要求。不言而喻,在不脱离本发明范围的情况下,以上提到的这些特征以及尚将在下文说明的特征不仅能够在分别给出的组合中使用,而且还可以在其他组合中或者单独地使用。在附图中:
图1以示意性的纵截面示出了测量组件的第一实施例,
图2以示意性的纵截面示出了测量组件的第二实施例,
图3以导电线的横截面示出了第一横截面积,
图4以导电线的横截面示出了第二横截面积,
图5以示意性的纵截面示出了测量组件的第三实施例,
图6以示意性的纵截面示出了测量组件的第四实施例,
图7以示意性图示示出了具有电子电路和测量组件的车辆。
具体实施方式
在下文中相同或作用相同的部件设有相同的附图标记并且一般仅描述一次。本描述是贯穿附图安排构思的,以避免不必要的重复。
图1示出了测量组件20,该测量组件具有导电线40、第一测量点51、第二测量点52、冷却剂通道30和冷却剂80。
冷却剂通道30具有冷却剂通道壁34,并且导电线40布置在冷却剂通道30中。
电流I可以流经导电线40,该导电线设计为例如汇流排。第一测量点51和第二测量点52在其间限定测量部段41,并且在测量部段41中,在电流I流经的情况下测量部段41中的电阻产生压降。
第一测量点51与第一信号线71相连接,并且第二测量点52与第二信号线72相连接。第一信号线71在穿通点91处延伸穿过冷却剂通道壁34,并且第二信号线72在穿通点92处延伸穿过冷却剂通道壁34。优选地在穿通点91、92处设有密封元件31、32,以防止或减少冷却剂80从冷却剂通道30溢出。第一信号线71和第二信号线72在冷却剂通道30外部与信号处理装置75相连接,并且两个信号线77、78与信号处理装置75相连接,以输出在信号处理装置75中产生的信号。
信号处理装置75优选地具有至少一个电路元件76,该至少一个电路元件出自由以下各项构成的电路元件组:
-放大器,
-模拟/数字转换器,
-用于无线数据传输的传输模块,以及
-分压器。
在运行中,导电线40可以被冷却剂80冷却,并且冷却剂80优选地是流体状的,即液态和/或气态。这可以实现冷却剂流,并且由此可以经由冷却剂通道30很好地运走热量。
在该实施例中,导电线40在测量部段41中被设计为所谓分流器。分流器是低阻抗电阻器。
导电线40在测量部段41中相比于在测量部段41之外的至少一个第一导电线部段42中优选地具有更高的电阻率。
测量部段41沿导电线40具有长度L1,并且导电线部段42沿导电线具有长度L2。如果将长度L1和长度L2选定为相等长度,那么导电线40在测量部段41中相比于在设置于测量部段41之外的导电线部段42中优选地具有更大的电阻。换言之,导电线40的在测量部段41中的每单位长度电阻大于导电线40的在测量部段41之外的至少一个部段中的每单位长度电阻。
导电线40例如在第一导电线部段42中由铜或铜合金形成,并且在测量部段41中例如由Manganin、Isotan或Isabellin或具有更高电阻率的铜合金形成。
密封元件31、32例如被设计为:
-粘接件,
-橡胶套筒,
-唇式密封件,和/或
-O形环密封件。
图2示出了测量组件20的另一个实施方式。
与图1中的实施例不同,导电线40在测量部段41中不具有专门的分流器,而是导电线40在测量部段41中和测量部段41之外更确切地说尤其是在测量部段41之外的导电线部段42中设计相同。因此,导电线40在测量部段41和导电线部段42中具有相同的材料和相等的横截面。
在电流I非常高的情况下不需要在测量部段41中提供更高的电阻,并且即使在使用诸如铜或铜合金等较好导体材料的情况下,在测量部段41中出现高电流I的情况下也可以得到足够的压降。
在另一个实施方式中,可以减小测量部段41中的横截面或横截面积,以提高测量部段41中的电阻。
图3示例性地以横截面示出了导电线40。导电线40具有横截面积43,并且在该实施例中该导电线具有用于传导电流I的金属芯45和绝缘体46,该绝缘体是以夸大的尺寸展示的。藉由绝缘体46防止了冷却剂80与金属芯45直接接触,并且因此降低了短路的风险。绝缘体46不是强制必需的,并且可以使用导电性差的流体作为冷却剂80。
图4示出了导电线40的另一横截面,其中如图3中那样设有金属芯45和绝缘体46。具有横截面积44的横截面示例性地具有圆形的基本形状,并且导电线40的横截面积44小于图3的横截面积43。
例如,可以在测量区域41中提供图4的圆形的横截面,并且可以在测量区域41之外提供图3的矩形的横截面。如果横截面积44的直径对应于横截面积43的边长,则横截面积44小于横截面积43。由此,测量区域41中的电阻相比于导电线部段42(该导电线部段具有与测量部段41相等的长度)中的电阻而增大,并且在信号处理装置75中可以评估较大的电压并提高准确性。
图5示出了测量组件20的另一个实施方式。在该实施方式中,信号处理装置75布置在冷却剂通道30中,并且因此可以被冷却剂80一起冷却。两个信号线77、78从信号处理装置75延伸穿过冷却剂通道壁34到达冷却剂通道30的外侧,以便在那里提供由信号处理装置75处理的、例如在电转换器中所需的测量信号。信号线77、78在穿通点91处由至少一个密封元件31密封,以防止冷却剂80在穿通点31处溢出。
图6示出了测量组件20的另一个实施方式,其中信号线77和信号线78在两个不同的穿通点91、92处延伸穿过冷却剂通道壁34。
此外,示意性地展示了冷却剂泵100,该冷却剂泵可以经由冷却剂管线101将冷却剂80泵送到冷却剂通道30,并且冷却剂80可以随后经过冷却剂管线102流回泵100。这使得可以实现冷却剂回路以及由此良好且高效的冷却。冷却剂管线101或冷却剂管线102还可以具有冷却剂冷却器(未展示),以便导出冷却剂80的热量。
图7以示意性图示示出了电子电路21,该电子电路具有至少一个测量组件20。如所展示的,电子电路21优选地具有至少三个测量组件20,以便可以在三相电网中测量每个外导体中的电流。
电子电路优选地具有至少一个第一电子电路,该至少一个第一电子电路出自由以下各项构成的电子电路组:
-AC/DC转换器,
-AC/AC转换器,
-DC/AC转换器,以及
-DC/DC转换器。
该转换器优选为时序式的转换器,并且DC/AC转换器优选为脉冲式的DC/AC转换器或脉冲逆变器。
车辆10优选地具有这样的电子电路21或至少一个这样的测量组件20并且优选地至少三个测量组件20。
当然,在本申请范围内可以有各种各样的变化和修改。
例如,可以有多个或至少两个导电线在冷却剂通道中延伸。这产生均匀的冷却并减轻了整体重量。
代替冷却剂通道,可以使用槽,导电线延伸穿过槽。
Claims (15)
1.一种测量组件(20),所述测量组件具有导电线(40)、第一测量点(51)、第二测量点(52)和冷却剂(80),所述第一测量点(51)设置在所述导电线(40)上,
所述第二测量点(52)设置在所述导电线(40)上并且与所述第一测量点(51)间隔开,以便能够实现在所述导电线(40)的测量部段(41)中对由流经所述导电线(40)的电流(I)所产生的电压进行电压测量,所述测量部段(41)被限定在所述第一测量点(51)与所述第二测量点(52)之间,并且所述冷却剂(80)是流体状的并且在所述第一测量点(51)与所述第二测量点(52)之间的区域中至少局部地与所述导电线(40)直接接触。
2.根据权利要求1所述的测量组件(20),其中所述导电线(40)在所述测量部段(41)中相比于在所述测量部段(41)之外的至少一个第一导电线部段(42)中具有更大的电阻,所述第一导电线部段(42)沿所述导电线(40)具有与所述测量部段(41)相等的长度(L1,L2)。
3.根据权利要求2所述的测量组件(20),其中所述导电线(40)在所述测量部段(41)中相比于在所述至少一个第一导电线部段(42)中至少区段地具有更小的横截面积(43,44)。
4.根据权利要求2或3所述的测量组件(20),其中所述导电线(40)在所述测量部段(41)中至少区段地具有第一材料并且在所述至少一个第一导电线部段(42)中至少区段地具有第二材料,所述第一材料相比于所述第二材料具有更高的电阻率(ρ)。
5.根据权利要求1所述的测量组件(20),其中所述导电线(40)在所述测量部段(41)中至少区段地具有与在所述测量部段(41)之外的至少一个第二导电线部段(42)中相等的横截面积(43,44)和相同的材料。
6.根据前述权利要求之一所述的测量组件(20),所述测量组件具有冷却剂通道(30),所述冷却剂通道具有冷却剂通道壁(34),其中所述冷却剂(80)设置在所述冷却剂通道(30)中,并且其中所述导电线(40)的测量部段(41)至少区段地布置在所述冷却剂通道(30)中。
7.根据权利要求6所述的测量组件(20),其中所述导电线(40)至少区段地布置在所述冷却剂通道(30)中的所述测量部段(41)之外。
8.根据权利要求6或7所述的测量组件(20),其中所述第一测量点(51)与第一信号线(71)相连接并且所述第二测量点(52)与第二信号线(72)相连接,并且其中所述第一信号线(71)和所述第二信号线(72)在至少一个第一穿通点(91,92)处延伸穿过所述冷却剂通道壁(34),其中设有至少一个第一密封元件(31,32),所述第一密封元件用于密封所述至少一个第一穿通点(91,92)。
9.根据权利要求6至8之一所述的测量组件(20),所述测量组件具有信号处理装置(75),所述信号处理装置(75)与所述第一测量点(51)和所述第二测量点(52)电连接,所述信号处理装置(75)至少区段地位于所述冷却剂通道(30)中。
10.根据权利要求9所述的测量组件(20),其中所述信号处理装置(75)包括至少一个电路元件(76),所述至少一个电路元件出自由以下各项构成的电路元件组:
-放大器,
-模拟/数字转换器,
-用于无线数据传输的传输模块,以及
-分压器。
11.根据权利要求9或10所述的测量组件(20),其中至少一个第三信号线(77,78)从所述信号处理装置(75)在至少一个第二穿通点(91,92)处延伸穿过所述冷却剂通道壁(34),其中设有至少一个第二密封元件(31),所述第二密封元件密封所述至少一个第二穿通点(91,92)。
12.根据前述权利要求之一所述的测量组件(20),所述测量组件被配置成用于测量导电线(40)中具有最大电流强度的电流(I),所述最大电流强度为至少10A、优选至少50A、并且特别优选至少80A。
13.一种电子电路(21),所述电子电路具有至少一个根据前述权利要求之一所述的测量组件(20)。
14.根据权利要求13所述的电子电路(21),所述电子电路具有至少一个第一电子电路,所述至少一个第一电子电路出自由以下各项构成的电子电路组:
-AC/DC转换器,
-AC/AC转换器,
-DC/AC转换器,尤其是逆变器,以及
-DC/DC转换器。
15.一种车辆(10),所述车辆具有至少一个根据权利要求1至12之一所述的测量组件(20)或至少一个根据权利要求13或14所述的电子电路。
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