[发明专利]用于确定直流电流的方法和装置以及电阻焊接装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定在导体中流动并且幅值大于500A的直流电流的方法，该直流电流由多个在具有开关元件的单独导体中流动的与时间相关的分流电流组成。

此外，本发明涉及一种用于确定在导体中流动并且幅值大于500A的直流电流的装置，该直流电流由多个在具有开关元件的单独导体中流动的与时间相关的分流电流组成。

此外，本发明涉及一种用于电阻焊接的装置，该装置具有两个电极，所述两个电极相对于彼此可移动并且连接至电源，以提供用于焊接的幅值大于500A的直流电流，其中，所述电源至少包括一个变压器和一个具有开关元件的整流器，所述开关元件用于输送在单独导体中流动的时间相关的分流电流，并且所述装置具有用于确定直流电流的装置。

背景技术

本发明涉及当例如在电阻焊接装置或电池充电器中出现高幅值直流电流时确定这些高幅值直流电流。测量直流电流主要是为了控制焊接过程或控制充电过程并且确保恒定的焊接质量或最佳的充电过程。另外，术语直流电流包含不同历程、其平均值不等于零的与时间相关的电流。

当幅值大于500A的直流电流出现在例如电阻焊接方法中时，这些直流电流的测量可以通过分路电阻器来完成。这种用于高电流的分路电阻器极其笨重并且必须显示高精度值。另外，为了避免温度相关性，需要适当的温度补偿。由于与分路电阻器相关的麻烦之处，这种用于幅值大于500A的直流电流的电流测量方法通常并不适合于串联应用。

而且，经典的变流器需要较大的空间，因为这个原因，它们实际上可用于校准，但是对于串联应用中的直流电流的永久测量来说不太可行。

如果借助于在线圈中感应出的电压来间接地检测直流电流，则能够获得改进。为此，围绕承载电流的导体布置罗果夫斯基线圈，从而流过导体的电流产生磁场，磁场在罗果夫斯基线圈中感应出电压。为了能够推导出导体电流，必须使感应电压形成时间积分。这样，可以获得与测量电流成比例的电压。与传统的变流器相反，由于没有铁氧体磁芯，罗果夫斯基线圈形成得相当小。此外，也不会施加铁氧体磁芯的非线性影响。罗果夫斯基线圈例如布置在电阻焊枪所共用的导体中，以便在一个测量过程中测量变流器的所有分流电流的全部。

然而，罗果夫斯基线圈电流测量所需的积分器消极地影响测量结果的精度，因为其转换功能并不是BIBO稳定的(有界输入有界输出稳定的)，因而导致测量信号随着测量时间的增加出现漂移。所述漂移在测量低频电流尤其是直流电流时并不会被从测量信号中区分出来。在电阻焊接装置中，在例如一秒到若干秒的长时间焊接中可能出现与焊接电流成比例的测量信号的不正确漂移。因而，在焊接结束时测量到的可能是仅仅8kA，而不是用于焊接电流的10kA。此外，由于错误的测量值，焊点处可能会出现质量损失，这是因为焊接电流被控制成使得有缺陷的实际值等于期望值。

因而，必须强制地至少减少或避免由于积分器引起的焊接电流的漂移。

例如，DE 26 56 817 A1描述了一种利用罗果夫斯基线圈对导体中的实际电流值进行电位分离检测的电流变换器，其中，当待测量的时钟控制的直流电流变成零时，将积分器短路或复位。除此之外，该文献并没有涉及到特别是高电流(大于500A)的测量，并且只有当导体中的电流为零时才能实现积分器复位。这意味着复位例如是在焊接之前或之后完成的。

对于在电流流动期间测量直流电流，当这些直流电流(在焊接、充电等过程中这些直流电流通常不会变为零)出现在电阻焊接装置、电池充电器等中时，该原理变得不再适用。因为利用这种方法无法确保任何质量精度。

通常，在电阻焊接装置中，通过罗果夫斯基线圈来测量焊接所需的直流电流是现有技术。为此，不利的是为此所需的积分器只能在焊接之前复位。因此，必需极其复杂的积分器电路，以便在焊接时间期间导致尽可能小的漂移。当用于焊接电流测量的积分器发生漂移时，则通常调节用于焊接的参数所需的期望值，以便在系统中获得所需的焊点质量。

这导致的不利之处在于，这些参数不能被一对一地转移到相对等的电阻焊接装置，因为积分器的性能至少因为元件偏差而不同。通常，还应该考虑到，对于电阻焊接装置来说，需要至少一个具有集成整流单元(电源)的焊接变压器和一个具有电流控制的变换器。而且，在焊接变压器中，集成罗果夫斯基线圈，其中，积分器是变换器的一部分。而且，焊接变压器和变换器不必由一个制造商生产。这意味着焊接变压器被设计成使其能够与不同制造商的任何变换器一起使用。这还受到适当的代码和指令散页说明书控制。