JP5675639B2 - 直流電流を検出するための方法と装置及び抵抗溶接装置 - Google Patents

Description

本発明は、導体に流れかつ５００Ａより大きな振幅を有する直流電流を決定する方法に関し、この直流電流はスイッチング素子を有する個別導体に流れる複数の時間依存部分電流から構成される。

さらに、本発明は導体に流れかつ５００Ａより大きな振幅を有する直流電流を決定する装置に関し、この直流電流はスイッチング素子を有する個別導体に流れる複数の時間依存部分電流から構成される。

さらに、本発明は相互に相対的に可動しかつ溶接のための５００Ａより大きな振幅を有する直流電流を供給するための電源と接続する２つの電極を有する抵抗溶接のための装置に関し、左記電源は少なくとも１つのトランスと個別導体に流れる時間依存部分電流を流すためのスイッチング素子と直流電流を決定するための装置を有する１つの整流器から構成される。

本発明は、例えば抵抗溶接装置またはバッテリー充電において発生するような大きい振幅を有する直流電流の決定に関する。直流電流の測定は、溶接プロセスの制御または充電プロセスの制御、及び、着実な溶接の品質または最適な充電プロセスを保証するために重要である。また、異なった経路から成る時間依存電流であって、時間依存電流の平均値がゼロに等しくない時間依存電流は直流電流項に支配される。

例えば、抵抗溶接方法において発生するような５００Ａより大きな振幅を有する直流電流の測定はシャント抵抗を用いて達成できる。そのような高電流向けのシャント抵抗は非常に大きく、高精度値である必要がある。加えて、温度依存を避けるための適切な温度補償が必要とされる。そこには高い努力が必要となるためそのような５００Ａより大きな振幅を有する直流電流の測定方法は一般的に一連のアプリケーションには適さない。

また、標準的な電流トランスは比較的高いスペースが必要であり、それらは実際キャリブレーションが必要とされるため一連のアプリケーションにおける直流電流の恒久的な測定には適さない。

直流電流がコイルにおいて誘起された電圧により間接的に検出されるという点において改良することができる。この目的のためにいわゆるロゴスキーコイルが通電導体の周りに配置される。その結果、導体に流れる電流はロゴスキーコイル内部に電圧を誘起する磁場を形成する。導体電流を決定するためには誘起された電圧の時間積分を得る必要がある。従来の電流トランスとは対照的にロゴスキーコイルはフェライト磁心が存在しないため非常により小さく形成することができる。さらに、フェライト磁心の非線形の影響は適用されない。ある測定プロセスにおけるトランスの全ての部分電流の合計を測定するために、ロゴスキーコイルは例えば抵抗溶接ガンへの一般的な導体に配置される。

しかしながら、ロゴスキー電流測定に必要とされる積分器は測定結果の精度に悪影響を及ぼす。なぜなら、その変換関数はＢＩＢＯ安定性（有界入力及び有界出力による安定性）がなく、そして、それ故に、測定時間の増加を伴うドリフトオフする測定信号を結果としてもたらすこととなる。前記ドリフトオフは、低い周波数の電流、特に直流電流の測定の際の測定信号とは区別できない。抵抗溶接装置においては測定信号の誤ったドリフト、それは溶接電流にも比例するのだが、例えば１秒から数秒間の長い溶接時間に起こる。それ故に、例えば、１０ＫＡの代わりに溶接電流のため８ＫＡだけが溶接の終わりに測定されるかもしれない。また、溶接電流は、実測値が期待値と等しくなるように制御されるので、誤った測定値のために溶接スポットの品質損失が起こる可能性があり、それは欠陥品となる。

それ故に、少なくとも積分器を原因とする溶接電流の上述したドリフトの軽減または解消することが必要不可欠となる。

例えば、特許文献１にはロゴスキーコイルを用いた導体における実電流値の電位分離検出のための電流変換器が開示されている。そこには、時間経過にともなう測定されるべき直流電流がゼロになったとき短絡またはリセットする積分器が記載されている。この特許文献１には特に高電流（５００Ａより大きい）の測定とは関係がないことを別として、導体電流がゼロになる時、積分器がリセットされることが開示されている。これはリセットが、例えば溶接の前後に成し遂げられることを意味する。

例えば、特許文献２には抵抗溶接システムが記載されており、そこには一次側電流により誘起された電圧の検出および評価について記載されている。

独国特許出願公開第２６５６８１７号明細書 特開昭６１−２７１４６６号公報

しかしながら、上述した特許文献１における直流電流の測定方法では、電流が流れている間、抵抗溶接装置やバッテリー充電などで発生する電流は溶接中や充電中には一般的にゼロとならないので、この原理は適さない。なぜなら、この原理を使用することによる品質保証が達成できないからである。

一般的に、溶接装置においては、溶接に必要とされる直流電流はロゴスキーコイルを用いて測定されるというのが従来からの技術である。この従来技術を利用すると、そこに要求された積分器が溶接の前のリセットのみ可能であるということが問題点となる。従って、溶接時間中できるだけドリフトを少なくするため、極端には、複素積分回路が必要となる。溶接電流測定のための積分器におけるドリフティングオフが起こるとき、そのときしばしばシステムにおけるスポット溶接の要求された品質を得るための溶接のためパラメータの期待値の要求が調整される。

このことは、積分器の動作が少なくとも素子値のバラツキにより異なるために、これらのパラメータが同様の抵抗溶接装置に１対１で転送できないという問題点が結果として生じる。一般的に、抵抗溶接装置には少なくとも集積化された整流器ユニット（電源）を有する１つの溶接トランスと電流コントロールを有する１つのコンバータが必要とされる。また、溶接トランスにはロゴスキーコイルが集積化され、積分器がコンバータの一部となる。また、溶接トランスとコンバータは必ずしも１つの製造業者によって製造される必要はない。これは、溶接トランスが異なった製造業者のいかなるコンバータをも使用できるように設計されることを意味する。これはまた適切なコードと使用説明書により制御される。

また、特許文献２では、測定値のドリフトを軽減させるため、積分回路に対して高い要求が必要とされる。

本発明の目的とそこに関係する目的は、５００Ａよりも大きな振幅を有する直流電流を出来るだけ正確に決定することが出来る方法と装置を提供することである。方法または装置はいずれもできる限り簡素でありそして動作時において安価であり組み立て易い。従来の方法と装置の問題点は解消されるか少なくとも軽減される。

本目的は上述した方法で解決される。すなわち、少なくとも１つの誘起された部分電圧が、少なくとも１つの個別導体の周りの少なくとも１つのロゴスキーコイルを配置することにより、少なくとも１つの個別導体に流れる部分電流により生成される。ここで、個別導体が中央タップを有するトランスの二次側に設けられた整流器の経路により形成され、上記誘起された部分電圧が少なくとも１つの積分器により積分され、直流電流が少なくとも１つの積分器と接続された評価ユニットにより決定される。即ち、この発明によれば、ロゴスキーコイルは、測定すべき直流電流の部分電流を流す個別導体においてではなく抵抗溶接システムにおいて一般的であるように、測定されるべき直流電流（例えば抵抗溶接のための直流電流として）の電流経路には配置されていない。このように、直流電流が部分電流により決定される。部分電流セクションの配置においてはこの部分電流は一時的にゼロとなる特性を有することが重要である。従って、部分電流は時間セクションを有する。そのセクションにおいて関連部分電流がゼロになることが保証される。これらの時間セクションのため、積分器は、その測定が部分電流がゼロとなる時に影響されるので、そこでのドリフトが無視できるほど最小限となるように直ちに動作することができる。すなわち、ロゴスキーコイルはリセットする。またこの測定により大きい振幅を有する直流電流（２００ＫＡまでの抵抗溶接における）が溶接または充電プロセスの間、ロゴスキーコイルと積分器を使用し高い精度で測定することができる。なぜなら、積分器のドリフトオフが解消され、または軽減できるからである。本発明の方法は相対的な簡素性とそこに伴うロバスト性により特徴づけることができる。なぜ、例えば抵抗溶接プロセスまたは充電プロセスへの応用が理想的に可能となったのか。それはこの発明によると従来のハードウェアの使用または接続することで測定精度の大幅な改善が安価で可能となるというメリットもあるからである。従って、ロゴスキーコイルはまたバッテリー充電のように長時間に渡り直流電流を送り続けるような他の電源供給システムにおいて測定するために適用することが可能となる。なぜなら、ロゴスキーコイルは常時リセット機能が働きドリフトオフが解消されるからである。

本発明の代替の方法によれば、合計電圧が、一定間隔で対向して配線された二つのロゴスキーコイルにおいて誘起された少なくとも二つの部分電圧から形成され、それは積分器において積分されることが提供される。好ましくは、少なくとも二つの個別導体における部分電流によって誘起される少なくとも二つの部分電圧測定のための少なくとも二つのロゴスキーコイルが提供される。本発明によれば、個別導体におけるロゴスキーコイルの適切な配置により、測定されるべき直流電流の部分電流によって、意義深く、平均値と関係のない合計電圧が共通の積分器に提供される。このように、例えば二つの分岐を持つ整流器における両方の部分電流が測定され、そしてそれ故に測定されるべき直流電流に比例する値が結果として出すことが出来る。合計電圧は平均値とは関係がないのでドリフトは最小限とすることができる。また、積分器のリセットは必要とされない。

発明の更なる特徴によると、ロゴスキーコイルにおいて誘起された差電圧が正反対の方向を持った少なくともの二つの部分電流から形成される電流差から形成される。実際、これは、電流差がロゴスキーコイルにおける差電圧を誘起できるように、少なくとも二つの個別導体が一定間隔で対向するロゴスキーコイルにより保持されることで達成できる。これは実際には積分器内のドリフトが解消または軽減できるように平均値とは関係がない。そして、直流電流を決定づけることができる。従って、積分器のリセットは必要とされない。

平均値とは関係がなく積分器に供給される信号による測定の代わりに、若しくは、それに加えて、評価ユニットの積分器がまた直流電流が流れている間、周期的にリセットがかけられる。そしてその時、少なくとも一つの誘起部分電圧を発生させる個別導体の少なくとも一つの部分電流がゼロ以下となる。また、個別導体における部分電流の位相または時間セクションが、その部分電流がゼロ以下となり（いわゆるゼロ電流位相）、積分器のリセットに使用される間、これらの位相が利用される。

この発明の特徴によれば、いかなる積分器も積分されるべき部分電圧の原因となる少なくとも一つの部分電流の個別導体におけるスイッチング素子が開かれたときにリセットされる。従って、個別導体のスイッチング素子をモニターすることにより個別導体における部分電流がゼロであるか否かが検出され、積分器はリセットされる。

この発明の方法は好ましくは以下記述するように装置にも適用される。

また本発明の目的は、導体に流れる直流電流を決定するために上述した装置により解決される。その装置は少なくとも一つのロゴスキーコイルが少なくとも一つの部分電流による部分電圧の誘起のための少なくとも一つの個別導体の周りに配置され、この個別導体は中央タップを有するトランスの二次側に設けられた整流器の経路により形成される。少なくとも１つの積分器が少なくとも部分電圧の積分のため設計される。そして、少なくとも１つの積分器が直流電流の検出のための評価ユニットと接続される。既述したように、整流器の１つの個別導体の周りの少なくとも１つのロゴスキーコイルを配置することにより、下流のロゴスキーコイルと接続された積分器がゼロ電流位相の間リセットされるため、積分器のドリフトオフがより効果的に解消されるかまたは軽減する。

また、本発明の目的は上述した装置により解決される。その装置は少なくとも一つのロゴスキーコイルが少なくとも一つの部分電流による部分電圧の誘起のための少なくとも一つの個別導体の周りに配置され、この個別導体は中央タップを有するトランスの二次側に設けられた整流器の経路により形成される。少なくとも１つの積分器が少なくとも部分電圧の積分のため設計される。そして、少なくとも１つの積分器が直流電流の検出のための評価ユニットと接続される。

より好ましくは、一定間隔で対向する２つの個別導体の周りに少なくとも２つのロゴスキーコイルが配置されている。そして、ロゴスキーコイルに誘起される部分電圧の平均値とは関係のない合計電圧を得るためにロゴスキーコイルは相互に接続されそして１つの積分器と接続されている。このように、既述したように、意義的に、平均値とは関係ない合計電圧が共通の積分器へと供給される。

代わりにまたロゴスキーコイルが一定間隔で対向して動作する少なくとも２つの個別導体の周りに配置することもできる。そして、ロゴスキーコイルは部分電流の電流差の平均値ではない差電圧を得るため１つの積分器と接続される。

この発明の別の特徴によると、個別導体に流れ、そして、少なくとも１つの誘起された部分電圧を発生させる少なくとも１つの部分電流がゼロ以下のとき、直流電流が流れている間、任意の積分器が周期的にリセットされる。

好ましくは、積分器がリセットできるように少なくとも１つの積分器がそれぞれ少なくとも１つの個別導体のスイッチング素子に接続される。その時、個別導体のスイッチング素子が開かれる。

発明の別の特徴によれば、装置のスイッチング素子がダイオードで形成されることが提供される。

より好ましくは、少なくとも２つのロゴスキーコイルが測定される合計電流の部分電流を各々流す個別導体の周りに各々配置される。

そのように実施する際、各々のロゴスキーコイルは各々１つの積分器に接続されるか、あるいは、全てのロゴスキーコイルが１つの積分器に接続される。

測定結果が外部磁場の影響を受けないため、ロゴスキーコイルにシールド板を備えても構わない。

直流電流、特に溶接電流の時間経過またはそれに比例する信号を記録するために、好ましくは、少なくとも１つの積分器がメモリと接続される。そのメモリは外部に配置することもできるが評価ユニットと集積させることもできる。外部メモリは例えばネットワークにより評価ユニットに接続される。

その装置は、好ましくは上述した直流電流を決定する方法を実行するために利用できる。

本発明を、添付図面を参照して、より詳細に説明する。

ロゴスキーコイルを用いて溶接電流を測定する従来法の概略図である。 従来のロゴスキーコイルを用いた複数の部分電流から構成される直流電流を測定する基本回路の概略図である。 ロゴスキーコイルを用いて直流電流を測定する発明に係る方法に関する基本回路の概略図である。 抵抗溶接装置における発明に係る方法に関する応用を示す。 時間に依存する適切な電流経過波形を示す。 抵抗溶接装置に応用される発明に係る方法に関する代替の実施態様を示す。 抵抗溶接装置に応用される発明に係る方法に関する代替の実施態様を示す。

図１は溶接電流ｉ（ｔ）として後述する直流電流ｉ（ｔ）の伝統的な測定を持つ抵抗溶接装置１を概略的に示す。抵抗溶接装置１は表面上に電極３が固定された２つの溶接アーム２から成る。溶接されるべきワークピース（図示せず。）が当該電極３の間に配置される。ワークピースを溶接するためには電極３がワークピースを押圧し溶接電流ｉ（ｔ）が供給される。その結果、電流が流れるためワークピースが溶融し相互に結合される。電極３に溶接電流ｉ（ｔ）を提供するため、電極３は電源４と接続される。通常、電源４はトランス５と整流器６とから構成される。このように溶接電流ｉ（ｔ）は出来る限り低損失となるよう、通常、数ＫＡの大きさで生成される。溶接電流ｉ（ｔ）を測定するためには通常、ロゴスキーコイル１０が溶接電流ｉ（ｔ）を電極３に流す導体７の周りに配置される。溶接電流ｉ（ｔ）によりロゴスキーコイル１０において誘起された電圧ｕ（ｔ）が積分器１１において積分され、溶接電流ｉ（ｔ）に比例する信号ｘ（ｔ）が送られる。溶接電流ｉ（ｔ）に比例する信号ｘ（ｔ）は品質制御および／または制御装置１３または抵抗溶接装置１の電源４に使用される。既述したように、ロゴスキーコイル１０により与えられた誘起電圧ｕ（ｔ）の積分により解消されないドリフトが発生し溶接電流ｉ（ｔ）の誤った測定を生じさせる。ドリフトが原因である誤差は比較的高く、従って、溶接の品質を保証するためには必ず避けるべきである。従来技術においては溶接する全時間セクションに渡って測定が行われそして積分器のリセットが不可能であることを理由にドリフトが発生する。なぜなら、測定電流がゼロとならないからである。従って、より長い溶接においては、非常に多いケースではあるのだが、かなりの狂いが生じる。そのようなドリフトオフのケースが発生する場合、期待値となるよう設定値の変更が測定のための充分な測定のために行われる。その結果、例えばこれ以上の安全な接合継ぎ手ができないというくらいの安全な接合が可能となる。

図２はロゴスキーコイル１０を用いて導体７に流れる溶接電流ｉ（ｔ）を測定する方法を示す回路の概略図である。測定される溶接電流ｉ（ｔ）は図１の抵抗溶接装置１のように整流器６の複数の部分電流ｉ_ｉ（ｔ）、ｉ_ｉ＋１（ｔ）、…から構成される。上記部分電流ｉ_ｉ（ｔ）、ｉ_ｉ＋１（ｔ）、…はスイッチング素子９へ供給される複数の個別導体８を経由して合計ポイントへ流れ、導体７へと流れる。従来技術によると溶接電流ｉ（ｔ）測定のためのロゴスキーコイル１０は導体７の周りに配置され、溶接電流ｉ（ｔ）により誘起される電圧ｕ（ｔ）を検出する。ロゴスキーコイル１０と接続される積分器１１において積分され、測定される溶接電流ｉ（ｔ）に比例する信号ｘ（ｔ）を供給する。既述したように、溶接電流ｉ（ｔ）の測定においては必要とされる積分器１１は常に信号ｘ（ｔ）が持つドリフトオフを生じさせる。なぜなら、積分器１１は溶接前後にリセットだけがされるからである。

図３は発明である方法を示す回路の概略図である。このケースにおいては、決定される溶接電流ｉ（ｔ）は複数の部分電流ｉ_ｉ（ｔ）、ｉ_ｉ＋１（ｔ）、…により形成されていることが考えられる。ここでは２つの部分電流ｉ_ｉ（ｔ）とｉ_ｉ＋１（ｔ）、…が表わされている。従って、溶接の間、または、電流が流れている間（溶接電流ｉ（ｔ）が流れる間）、少なくとも部分電流ｉ_ｉ（ｔ）、ｉ_ｉ＋１（ｔ）、…の１つを測定することにより溶接電流ｉ（ｔ）が決定付けられ、または、評価ユニット１２を用いることにより溶接電流ｉ（ｔ）を決定することができる。そうすることにおいて、評価ユニット１２は積分器１１の比例信号ｘ（ｔ）に基づき溶接の間、溶接電流ｉ（ｔ）を決定する。従って、発明によると相対溶接電流ｉ（ｔ）は溶接の間、直接的には測定されない。しかし、溶接電流ｉ（ｔ）が溶接の間に測定されるから、少なくとも部分電流ｉ_ｉ（ｔ）、ｉ_ｉ＋１（ｔ）、…のうちの１つは溶接の間に測定される。従って、ロゴスキーコイル１０により誘起された電圧ｕ（ｔ）は溶接電流ｉ（ｔ）により生成されないがしかるべく部分電流ｉ_ｉ（ｔ）、ｉ_ｉ＋１（ｔ）、…により生成される。部分電流ｉ_ｉ（ｔ）のような部分電流を測定することは意義的に充分である。なぜなら、トランス５の対称操作を仮定することができるからである。複数の部分電流ｉ_ｉ（ｔ）、ｉ_ｉ＋１（ｔ）、…を測定するよりも精度はわずかに増加する。個別導体８に配置された能動または受動スイッチング素子９はスイッチをオンまたはオフさせることにより部分電流ｉ_ｉ（ｔ）、ｉ_ｉ＋１（ｔ）、…におけるある電流経過波形を生じさせる。そして時間セクションをも保証する。そこにおいては個別導体８における関連部分電流ｉ_ｉ（ｔ）、ｉ_ｉ＋１（ｔ）、…は意義的にゼロとなる。これは解放されたスイッチング素子９（例えばカットオフダイオード）における部分電流ｉ_ｉ（ｔ）が意義的にゼロまたはゼロ以下となると考えられるほど低いということを意味する。部分電流ｉ_ｉ（ｔ）、ｉ_ｉ＋１（ｔ）、…がロゴスキーコイル１０を用いてこれらの個別導体８について測定される時、即ち、個別導体８へ流れる部分電流ｉ_ｉ（ｔ）、ｉ_ｉ＋１（ｔ）、…により誘起された部分電圧ｕ_ｉ（ｔ）、ｕ_ｉ＋１（ｔ）、…が供給され、そして、積分器１１において積分される。個別導体８において電流が流れないことが保証されるということにおいて時間セクションは関連する積分器１１をリセットするために使用される。また、この測定により溶接電流ｉ（ｔ）のような大きい振幅を有する直流電流は高い精度で決定することができる。なぜなら、積分器１１のドリフトオフがまさに現れようとしないからである。時間セクションを検出するために、部分電流ｉ_ｉ（ｔ）、ｉ_ｉ＋１（ｔ）、…がゼロである間、個別導体８におけるスイッチング素子９がモニターされる。このことがスイッチグ素子９と積分器１１の間の破線により表示されている。同様に、スイッチング素子９および／または積分器１１はまた制御装置１３とも接続される。最後に、部分電流ｉ_ｉ（ｔ）、ｉ_ｉ＋１（ｔ）、…に比例する信号ｘ_ｉ（ｔ）、ｘ_ｉ＋１（ｔ）、…は積分器１１から評価ユニット１２に供給される。その結果、溶接電流ｉ（ｔ）は正確に決定されるか溶接電流ｉ（ｔ）は結論付けられる。評価ユニット１２は溶接電流ｉ（ｔ）の決定と前に定義された値との差がバランスを保つようにされるかまたは再調整される。

この原理はまた次の図４から図７により説明されるように別の実施態様にて使用することができる。

図４は抵抗溶接装置１における発明に係る方法の応用を示す。そこには、簡素化のためトランス５と整流器６だけが図示されている。溶接の間溶接電流ｉ（ｔ）は導体によって抵抗溶接装置１（図示せず。）の電極３へ流れる。溶接電流ｉ（ｔ）はパルス電流ｉ_ｉ（ｔ）を用いて生成される。そして、約１ｋＨｚの範囲を有する周波数を有する一次側に設けられたトランス５へ供給される。中央タップを有するトランス５の二次側にはスイッチング素子９として２つのダイオードから形成される整流器６が配置される。従って、二次側には２つの個別導体８と２つの部分電流ｉ_ｉ（ｔ）とｉ_ｉ＋１（ｔ）が存在する。以下記述においては、部分電流ｉ_ｉ（ｔ）とｉ_ｉ＋１（ｔ）の代わりに記号表示ｉ_２ａ（ｔ）とｉ_２ｂ（ｔ）を使用する。これは部分電流が意義的に一致することを表現している。図５の電流経過波形にくっきりと示しているように溶接電流ｉ（ｔ）は直流電流である。ところで、これらの部分電流ｉ_２ａ（ｔ）とｉ_２ｂ（ｔ）は各々位相または時間セクションを示す。その間、各々部分電流ｉ_２ａ（ｔ）とｉ_２ｂ（ｔ）はゼロ（ゼロ電流位相）である。従って、パルス電流の正パルスの間、部分電流ｉ_２ａ（ｔ）のゼロ電流位相がｉ_１（ｔ）となり、そして、パルス電流の負パルスの間、さらなる部分電流ｉ_２ｂ（ｔ）のゼロ電流位相がｉ_１（ｔ）となる。同様に、部分電流ｉ_２ａ（ｔ）におけるゼロ電流位相はｉ_２ｂ（ｔ）におけるフル電流位相に対応し、逆もまた同様である。ところで、発明によると、ロゴスキーコイル１０はトランス５の二次側に設けられた個別導体８の周りに配置される時、ゼロ電流位相、すなわち、その間部分電流ｉ_２ａ（ｔ）とｉ_２ｂ（ｔ）がゼロとなる位相は積分器１１をリセットするために使用される。リセットはソフトウェア技術やハードウェア技術により実現することができ、そして、溶接の間、周期的に行われる。例えば、パルス電流ｉ_１（ｔ）の周波数に従って周期的に。リセットすることにより何度か既述されたドリフトが解消される。従って、部分電流ｉ_２ａ（ｔ）とｉ_２ｂ（ｔ）に比例する信号ｘ_ａ（ｔ）とｘ_ｂ（ｔ）または誘起された部分電圧ｕ_２ａ（ｔ）とｕ_２ｂ（ｔ）と、そして結果的に溶接電流ｉ（ｔ）が積分器１１により送られる。その結果、評価ユニット１２により非常に正確に溶接電流ｉ（ｔ）が決定付けられる。（また、部分電流に従って部分電圧のための記号表示が選択される。）従来技術とは対照的に、溶接時間は電流ｉ（ｔ）の測定精度に影響を与えることなく任意に長くすることが可能となる。

図６は発明の代替の実施態様を示す。そこには２つのロゴスキーコイル２が個別導体８の周りに一定間隔で対向して各々配列されておりそして対応した部分電圧ｕ_２ａ（ｔ）、ｕ_２ｂ（ｔ）を誘起する。これらロゴスキーコイル２はトランス５の二次側に配置されており共通の積分器１１に接続される。これは、ロゴスキーコイル１０が一定間隔で対向して配線接続されていることを意味する。このように、平均値とは全く関係のない共通の合計電圧Σｕ（ｔ）が両方のロゴスキーコイル１０の誘起された部分電圧ｕ_２ａ（ｔ）とｕ_２ｂ（ｔ）から実現され、積分器１１に供給され積分される。平均値と関係のない合計電圧Σｕ（ｔ）によるため積分器１１のドリフトは解消されるかまたはかなり軽減される。

図７による変形例では、ロゴスキーコイル１０が１つだけ使用され、そしてそれは２つの部分電流ｉ_２ａ（ｔ）とｉ_２ｂ（ｔ）の個別導体８からなる。部分電流ｉ_２ａ（ｔ）を流す個別導体８は部分電流ｉ_２ｂ（ｔ）を流す個別導体８とはお互い対向する位置に置かれる。従って、ロゴスキーコイル１０において差電圧ｕ_Δｉ（ｔ）は軽減する。この差電圧ｕ_Δｉ（ｔ）は部分電流ｉ_２ａ（ｔ）とｉ_２ｂ（ｔ）の間の電流差Δｉ（ｔ）から成る。この配列により差電圧ｕ_Δｉ（ｔ）は、実際、平均値とは無関係である。そのため、積分器１１のドリフトは発生しない。

図６と図７の記述に追加すると、積分器１１はリセットされる必要はない。なぜなら、平均値とは無関係な電圧を処理するからである（図４とは対照的に）。この平均値との無関係性は従来技術との顕著な差を表すトランスの使用によってのみ与えられる。従って、積分器１１から送られる信号は評価ユニット１２において近似的積分に対応するＢＩＢＯ安定性伝達関数を用いて計算される。そして、溶接電流ｉ（ｔ）が溶接の間に正確に決定付けられる。

一般的に、発明に係る個別導体８の周りのロゴスキーコイル１０の配置の重要性が、記述された図面に対して言及される。個別導体８は、好ましくはトランス５の二次側に設けられた整流器６の経路により形成される。整流器６は、例えば溶接の実行、バッテリー充電プロセスまたは直流電流を交流電流への変換するための少なくとも１つの構成要素の一部である。従って、スイッチング素子９をロゴスキーコイル１０の前又は後何れに配置するかについてはどちらでも構わない。

また、出力信号ｘ（ｔ）を持つ積分器１１は軽減された電圧ｕ（ｔ）のようないかなる入力信号にも対応する技術システムにおいてよく見られる。このシステムにおいては、ｘ（ｔ）は入力信号の時間積分に比例する。積分器１１は最も異なったアナログ回路により実現することが可能であるが、またアナログ−デジタル変換器またはデジタル−アナログ変換器によって接続されているデジタルコンピュータシステムによっても実現することが可能となる。従って、そのようなシステムを積分器１１と呼ぶ。アナログ積分器は例えば能動領域（オペアンプ、トランジスタなど）とまた受動領域（オーム抵抗、インダクタ、キャパシタなど）から構成される。積分器１１の実現するデジタルコンピュータシステムは例えばデジタル信号プロセッサ、マイクロプロセッサまたは伝統的なＰＣである。

ある信号分類（例えば軽減された電圧ｕ（ｔ）のような）に対応した出力信号ｘ（ｔ）を持つ技術システム、それは入力信号の時間積分に比例しており、近似積分器と呼ばれる。そのようなシステムは積分器１１とは対照的にＢＩＢＯ安定性を実現できる。

上述においては、本発明を主に抵抗溶接方法に言及したが、バッテリー充電装置において発生するような他の高直流電流を測定するためにも適用することが可能である。

Claims (17)

1. 導体（７）に流れかつ５００Ａよりも大きな振幅を有する直流電流（ｉ（ｔ））であって、スイッチング素子（９）を有する個別導体（８）に流れる複数の時間依存部分電流（ｉ_ｉ（ｔ））から成る直流電流（ｉ（ｔ））を決定する方法において、
   少なくとも１つの誘起部分電圧（ｕ_ｉ（ｔ））が少なくとも１つの前記個別導体（８）の周りに少なくとも１つのロゴスキーコイル（１０）を配置することにより少なくとも１つの前記個別導体（８）に流れる前記部分電流（ｉ_ｉ（ｔ））により生成され、前記個別導体（８）は中央タップを有するトランス（５）の二次側に設けられた整流器（６）の経路により形成され、この誘起部分電圧（ｕ_ｉ（ｔ））は少なくとも１つの積分器（１１）において積分され、前記直流電流（ｉ（ｔ））は少なくとも１つの前記積分器（１１）に接続された評価ユニット（１２）で決定され、
   前記評価ユニット（１２）の前記各積分器（１１）は前記直流電流（ｉ（ｔ））が流れる間、周期的にリセットされ、そのときに少なくとも１つの前記誘起部分電圧（ｕ_ｉ（ｔ））を発生させる前記個別導体（８）における少なくとも１つの前記部分電流（ｉ_ｉ（ｔ））がゼロ以下となることを特徴とする直流電流検出方法。
2. 合計電圧（Σｕ（ｔ））は、一定間隔で対向して配線された２つの前記ロゴスキーコイル（１０）に誘起された少なくとも２つの前記部分電圧（ｕ_ｉ（ｔ））により形成され、前記積分器（１１）において積分されることを特徴とする請求項１記載の直流電流検出方法。
3. １つの前記ロゴスキーコイル（１０）に誘起された差電圧（ｕ_Δｉ（ｔ））は正反対の方向を持った少なくとも２つの前記部分電流（ｉ_ｉ（ｔ）、ｉ_ｉ＋１（ｔ））により形成された電流差Δｉ（ｔ）により形成されることを特徴とする請求項１記載の直流電流検出方法。
4. 前記各積分器（１１）はリセットされ、そのとき積分される前記部分電圧（ｕ_ｉ（ｔ））を発生させる少なくとも１つの前記部分電流（ｉ_ｉ（ｔ））の前記個別導体（８）における前記スイッチング素子（９）が開かれることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の直流電流検出方法。
5. 導体（７）に流れかつ５００Ａよりも大きな振幅を有する直流電流（ｉ（ｔ））であって、スイッチング素子（９）を有する前記個別導体（８）に流れる複数の時間依存部分電流（ｉ_ｉ（ｔ））から成る直流電流（ｉ（ｔ））を決定する装置において、
   少なくとも１つの誘起部分電圧（ｕ_ｉ（ｔ））が少なくとも１つの前記個別導体（８）の周りに少なくとも１つのロゴスキーコイル（１０）を配置することにより少なくとも１つの前記個別導体（８）に流れる前記部分電流（ｉ_ｉ（ｔ））により生成され、前記個別導体（８）は中央タップを有するトランス（５）の二次側に設けられた整流器（６）の経路により形成され、この誘起部分電圧（ｕ_ｉ（ｔ））は少なくとも１つの積分器（１１）において積分され、前記直流電流（ｉ（ｔ））は少なくとも１つの前記積分器（１１）に接続された評価ユニット（１２）で決定され、
   前記評価ユニット（１２）の前記各積分器（１１）は前記直流電流（ｉ（ｔ））が流れる間、周期的にリセットされ、そのときに少なくとも１つの前記誘起部分電圧（ｕ_ｉ（ｔ））を発生させる前記個別導体（８）における少なくとも１つの前記部分電流（ｉ_ｉ（ｔ））がゼロ以下となることを特徴とする装置。
6. 相互に相対的に可動しかつ溶接のための５００Ａより大きな振幅を有する直流電流（ｉ（ｔ））を供給するための電源（４）と接続する２つの電極（３）を有する抵抗溶接のための装置（１）であって、前記電源（４）は少なくとも１つのトランス（５）と個別導体（８）に流れる時間依存部分電流（ｉ_ｉ（ｔ））を流すためのスイッチング素子（９）と前記直流電流（ｉ（ｔ））を決定するための装置を有する１つの整流器（６）を備えた装置（１）において、
   少なくとも１つの前記部分電流（ｉ_ｉ（ｔ））による部分電圧（ｕ_ｉ（ｔ））の誘起のための少なくとも１つの前記個別導体（８）の周りに少なくとも１つのロゴスキーコイル（１０）が配置され、前記個別導体（８）は中央タップを有する前記トランス（５）の二次側に設けられた前記整流器（６）の経路により形成され、少なくとも１つの積分器（１１）が少なくとも１つの前記部分電圧（ｕ_ｉ（ｔ））の積分のために設計されており、前記少なくとも１つの前記積分器（１１）は前記直流電流（ｉ（ｔ））を決定するための評価ユニット（１２）が接続され、
   前記評価ユニット（１２）の前記各積分器（１１）は前記直流電流（ｉ（ｔ））が流れる間、周期的にリセットされ、そのときに少なくとも１つの前記誘起部分電圧（ｕ_ｉ（ｔ））を発生させる前記個別導体（８）における少なくとも１つの前記部分電流（ｉ_ｉ（ｔ））がゼロ以下となることを特徴とする装置（１）。
7. 一定間隔で対向する少なくとも２つの前記個別導体（８）の周りに少なくとも２つの前記ロゴスキーコイル（１０）が配置され、前記ロゴスキーコイル（１０）は相互に接続されており、前記ロゴスキーコイル（１０）に誘起された前記部分電圧（ｕ_ｉ（ｔ））から平均値と関係のない合計電圧（Σｕ（ｔ））を得るための１つの前記積分器（１１）とが接続されることを特徴とする請求項５又は６記載の装置。
8. 一定間隔で対向して動作する少なくとも２つの前記個別導体（８）の周りに少なくとも２つの前記ロゴスキーコイル（１０）が配置され、前記ロゴスキーコイル（１０）は前記部分電流（ｉ_ｉ（ｔ））の電流差（Δｉ（ｔ））の平均値と関係のない差電圧（ｕ_Δｉ（ｔ））を得るための１つの前記積分器（１１）と接続されることを特徴とする請求項５又は６記載の装置。
9. 前記各積分器（１１）は前記直流電流（ｉ（ｔ））が流れる間、周期的にリセットされ、そのときに少なくとも１つの前記誘起部分電圧（ｕ_ｉ（ｔ））を発生させる前記個別導体（８）に流れる少なくとも１つの前記部分電流（ｉ_ｉ（ｔ）がゼロ以下となることを特徴とする請求項５又は６記載の装置。
10. 少なくとも１つの前記積分器（１１）がリセットされ、前記個別導体（８）の少なくとも１つの前記スイッチング素子（９）が開かれるように少なくとも１つの前記個別導体（８）の前記スイッチング素子（９）に接続されることを特徴とする請求項９記載の装置。
11. 前記スイッチング素子（９）はダイオードから形成されることを特徴とする請求項５から１０のうちのいずれか１つ記載の装置。
12. 少なくとも２つの前記ロゴスキーコイル（１０）が各々１つの前記個別導体（８）の周りに配置されることを特徴とする請求項５から７のうちのいずれか１つ、又は、請求項９から１１のうちのいずれか１つ記載の装置。
13. 前記各ロゴスキーコイル（１０）は前記各積分器（１１）と接続されていることを特徴とする請求項１２記載の装置。
14. 前記全ロゴスキーコイル（１０）は１つの前記積分器（１１）と接続されていることを特徴とする請求項１２記載の装置。
15. 前記各ロゴスキーコイル（１０）にシールド板が備えられていることを特徴とする請求項１２から請求項１４記載の装置。
16. 少なくとも１つの前記積分器（１１）がメモリ（１４）と接続されていることを特徴とする請求項５から１５のうちのいずれか１つ記載の装置。
17. 請求項１から４のうちのいずれか１つ記載の方法を実行する装置が使用されることを特徴とする請求項５から請求項１６記載の装置。

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