专利名称：用于保护导体元件不受过载电流损害的电路装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分、用于防止导体元件过载电流的电路装置。
背景技术：
在汽车制造中使用通常类型的电路装置以保护板载网络的线路不受过高电流负载损害，这种电流会导致线路过度加热。例如，这种过载电流可能导致板载网络中的短路。
根据本领域现状，通过将保险丝插入对应的待保护线路而保护板载网络不受过载电流损害，其中过度电流负载由于产生的热量而导致保险丝中的熔断元件熔化，从而中断电源。这种保险丝的一个缺陷是它们反应非常迟缓，因此不能确保可靠的保护，特别是对于敏感电子元件而言。
本领域相关技术还包括用于测量待保护线路的某一点处温度的电子监视传感器，其中当超过某个温度或者与导体元件的温度相关的测量值过大时，在适当的伺服元件的协助下切断或者降低电力供应。
这些公知电路装置的缺陷在于车辆内或上的环境温度以扰动变量的形式而被包含在测量结果中，并且在不同的环境温度下导致不同的关断特性。这意味着这样配置的车辆需要单独适应于各个使用区域并且通常是适应于该区域中的平均环境温度，由此导致很高的附加费用。
发明内容
基于现有技术，本发明着眼于提出一种用于保护机动车辆中的导体元件的新的电路装置。
该目标通过根据权利要求1的电路装置而实现。
本发明的优选实施例实现了所附从属权利要求的目标。
本发明的基本内容包括测量在测量区域和适当参考区域中温度或者与温度相关的值。然后在测量区域和参考区域中的这两个测量值的结果被直接发送到比较器元件或者在经历适当的中间处理步骤之后被发送到比较器元件并且互相比较。然后依赖于比较结果而控制用于降低或者关断电力供应的伺服元件。由于环境温度不仅影响测量区域中获得的测量值，而且还影响参考区域中获得的测量值，则在比较器元件中比较两个测量值期间这种影响可以被消除。因此用于降低或者关断电源的伺服元件的控制仅仅基于在测量区域和参考区域中获得的测量值之间的相对比较。
在测量区域和参考区域中在原理上可以任意设计导体元件。根据一个优选实施例，参考区域应当具有不同于测量区域的截面积，特别是具有不同的宽度。由于这种测量，导体元件中电流的增加分别导致测量区域和参考区域中不同的温度变化。优选的可以利用这种不同的温度梯度来评估比较器元件中的测量结果。
根据一个优选实施例，导体元件的参考区域具有比测量区域远远更大截面。特别地，参考区域的宽度应当至少为测量区域的两倍。由于这种测量，电流的增加仅导致参考区域中导体元件的温度相对微弱增加，而在测量区域中的导体元件具有远远更加陡峭的温度上升曲线。测量曲线之间的准确交叉点可以通过测量曲线的明显不同的梯度而确定，其中伺服元件的切换过程可以在测量区域的交叉点处进行。
测量区域或者参考区域中的直接温度测量相对复杂并且很容易产生误差。根据本发明第一实施例，待测量的值并不是测量区域或者参考区域中的温度值，而分别是测量区域中两个测量点之间或者参考区域中两个测量点之间的电压降。导体元件的电阻值依赖于导体元件的温度。因此导体元件的两个测量点之间的电压降与导体元件的温度相关联。如果导体元件中的温度增加，则电阻也增加，从而在两个测量点之间产生更显著的电压降。
适当选择测量区域和参考区域中导体元件几何形状，使得可以将电路装置校正到用于对测量区域和参考区域中两个测量点之间的电压降进行测量的所需测量范围。如果选择参考区域中测量点之间的距离与测量区域中测量点之间的距离的比值，使其对应于参考区域中导体元件截面积与测量区域中导体元件截面积的比值，则测量区域或者参考区域中的各个测量点之间的电压降在导体元件的正常温度下大致相等，尽管测量区域和参考区域中导体元件的截面积不同。
通过放大器对测量信号进行附加处理，也可以将测量信号校正为所需的信号强度级别。在此情况下，特别优选的是如果最初大致相等的两个测量信号通过选择不同放大因子而被放大为不同信号级别，从而如果导体元件发热则信号曲线在一交叉点相交。这种交叉点可以通过相对简单的装置进行计算，并且可以接着用于控制影响电源的伺服元件。在此情况下，放大器还包括具有负放大因子的元件，例如电阻。
作为通过放大器将测量信号校正为不同信号级别的可替换实施例，还可以通过选择参考区域中测量点之间的距离与测量区域中测量点之间的距离的对应比值而实现。因此，如果参考区域中测量点之间的距离与测量区域中测量点之间的距离的比值不同于参考区域中导体元件截面积与测量区域中导体元件截面积的比值，则信号级别不同。
作为对测量区域和参考区域中电压降进行测量的可替换实施例，还可以利用类似于桥路电路设计的电路装置以比较电势。
所述桥路电路可以通过将第一电阻和第二电阻的串联电路与测量区域和参考区域的串联电路并联而实现。作为测量桥路的连接线连接在位于测量区域和参考区域之间的第一接触点和位于第一电阻和第二电阻之间的第二接触点之间。比较器元件被插入所述连接线，从而在比较器元件中，第一接触点的电势可以相对于参考电势例如车体与第二接触点的电势进行比较。如果适当选择与测量区域和参考区域并联的两个电阻的尺寸，则可以按照如下方式解谐所述测量桥路，即使得如果导体元件温度增加，则两个接触点的电势缓慢的互相接近。一旦两个接触点的电势相等，则可以被认为是切换点，此时伺服元件降低或者关断对导体元件的电力供应。
测量桥路中的两个电阻可以由适当的元件组成，例如SMD电阻。然而，在一个优选实施例中，第一电阻包括导体元件的第三区域，其截面积对应于测量区域的截面积，并且第二电阻包括导体元件的第四区域，其截面积对应于参考区域的截面积。通过这样在测量区域或者参考区域中对导体元件上的温度影响进行双重评估，可以实现更高分辨率的测量结果。
本发明的电路装置的一个独特的优点在于相关元件可以由条形导体自身形成。其他电气或者电子元件在需要时可以接触在条形导体上从而实现电路装置。
下面通过参考附图所示的实施例的示例方式描述本发明的电路装置。在附图中图1为电路装置第一实施例的示意顶视图；图2为根据图1的电路装置在低电流下的测量信号曲线；图3为根据图1的电路装置在中等电流下的测量信号曲线；图4为根据图1的电路装置在高电流下的测量信号曲线；图5为电路装置第二实施例的示意顶视图；以及图6为电路装置第三实施例的示意顶视图。
具体实施例方式
图1显示了用于保护条形导体02不受过载电流损害的电路装置的第一实施例01。条形导体02通过碾压在载体箔片上的铜层而形成，并且仅在阴影区域中显示其实际的几何形状。电路装置01的其他线路仅示意表示为连接线的形式，但是也可以由条形导体元件组成。
设置在条形导体02上游的伺服元件03由比较器元件04而控制。条形导体02提供电能给下游负载24。可以依赖于比较器元件04的输出信号通过开启伺服元件03而关断条形导体02的电力供应。
电路装置01进一步包括测量元件05a和测量元件06a。参考区域07中两个测量点08和09之间的电压降10可以通过测量元件06a而以与参考区域07中温度相关联的测量变量的形式进行测量。测量区域11的截面积对应于常规的条形导体02的截面积，该区域中两个测量点12和13之间的电压降14可以通过测量元件05a进行测量。
参考区域07的宽度等于测量区域11的宽度的两倍，其中这种增加的导体截面积导致参考区域07的发热比测量区域11更加不明显。为了补偿由于更大的截面积导致的参考区域07中更低的电阻，参考区域07的测量点08和09之间的距离是测量区域11的测量点12和13之间距离的两倍。在条形导体02发热程度仅为中等的正常温度范围内，参考区域07和测量区域11中的电压10和14下降量大致相同。通过测量元件06a测量的电压降10在没有放大的情况下，被发送给比较器元件04的第一输入。测量区域11中的电压降14在测量元件05中通过适当的放大器以放大因子0.8而放大，接着发送到比较器元件04的第二输入。下面参考图2、图3和图4中的测量信号曲线描述通过比较器元件04而评估测量值并且依赖于此而控制伺服元件03的电路装置01的功能。
图2示意显示了在提供低电流给条形导体02时比较器元件04的两个输入处的测量信号曲线。在这些低电流下，条形导体02在参考区域07或者测量区域11中均不会发热，从而参考区域07和测量区域11中的电压降即电压降10和14在该电流负载持续期间保持相等。测量元件05和06中的不同放大将电压降14降低到电压降10的80％。
图3显示了平均强度电流流经条形导体02时的信号曲线。在此电流强度下，条形导体02已经在更薄的测量区域11中显著发热，其中条形导体02的参考区域07中的温度由于其更大的宽度而不会显著增加。对于电压降10和14，这意味着参考区域07中的电压降10不会改变，因为该区域中温度没有增加，然而测量区域11中的电压降14由于温度增加而随着时间显著增加。在时间点t1，通过因子0.8放大的电压降14对应于参考区域07中电压降10。提供给比较器元件04的输入的测量信号的这种对应关系通过比较器元件04被认为作为切换点，并且控制伺服元件03以使得一旦达到切换点则关断。
图4显示了高电流下的测量信号曲线10和14。在这种高电流下，条形导体02在参考区域07和测量区域11中均发热，其中参考区域07中的发热由于其更大的截面积而比测量区域11中的发热更加缓慢并且具有更平缓的梯度。对于两个测量信号曲线，这意味着电压降10的曲线相比电压降14的测量曲线按照更小因子上升。这样导致在时间点t2产生两个曲线之间的交叉点，该点再次被认为作为切换点以关断伺服元件03。
图5示意显示了可以用于保护条形导体02不受过载电流损害的电路装置的第二实施例15。在此实施例中，两个测量元件05b和06b通过如下所述的桥路电路形成。
条形导体02也包括双倍标准宽度的参考区域07和标准宽度的测量区域11。第一电阻16和第二电阻17的串联电路与参考区域07和测量区域11的串联电路相并联。连接线18的两个部分18a和18b将比较器元件04的两个输入连接到参考区域07和测量区域11之间的第一接触点19以及第一电阻16和第二电阻17之间的第二接触点20上。因此连接线18形成测量桥路，从而可以相对于电势20比较并且评估第一接触点19的电势。因此，通过该桥路电路形成了用于电势比较的两个测量元件05b和06b。
如果两个电阻16和17具有适当的尺寸，则该测量桥路可以按照如下方式被解谐，即使得当在条形导体02中达到某个温度时，两个接触点19和20处的电势在数量上互相对应。在比较器元件04中检测这种对应关系，并且接着致动(actuate)伺服元件03。
图6显示了本发明电路装置的第三实施例21。在实施例21中，同样通过桥路电路而形成用于电势比较的两个测量元件05c和06c。因此该电路装置21的功能基本对应于电路装置15的功能，然而其中通过两个附加区域22和23形成两个电阻16和17。在此情况下，第三区域22的设计对应于测量区域11的设计，而第四区域23的设计对应于参考区域07的设计。
权利要求
1.一种用于在机动车辆中保护导体元件(02)特别是条形导体不受过载电流损害的电路装置(01，15，21)，具有第一测量元件(05)，用于直接或者间接测量所述导体元件(02)的测量区域(11)中的温度或者与温度相关联的值；并且具有伺服元件(03)，用于降低或者特别是关断对所述导体元件(02)的电力供应，其特征在于，所述导体元件(02)的参考区域(07)上或参考区域(07)中的温度或者与温度相关联的值可以由第二测量元件(06)而被直接或者间接地测量，其中相同的电流流过所述导体元件(02)的参考区域(07)和测量区域(11)，其中所述第一测量元件(05)和第二测量元件(06)的测量结果可以直接或者间接地在比较器元件(04)中进行比较，并且其中所述伺服元件(03)依赖于所述比较的结果而被控制。
2.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于，所述导体元件(02)在所述测量区域(11)中具有不同于所述参考区域(07)中的截面积，特别是具有不同宽度。
3.根据权利要求2所述的电路装置，其特征在于，所述导体元件(02)在所述参考区域(07)中具有比所述测量区域(11)中显著更大的截面积，特别是在所述参考区域(07)中具有至少两倍的宽度。
4.根据权利要求1至3中任何一者所述的电路装置，其特征在于，所述第一测量元件(05)实现为电压测量元件的形式，用于测量所述导体元件(02)的测量区域(11)中的两个测量点(12，13)之间的电压降(14)；并且所述第二测量元件(06)实现为电压测量元件的形式，用于测量所述导体元件(02)的参考区域(07)中的两个测量点(08，09)之间的电压降(10)。
5.根据权利要求4所述的电路装置，其特征在于，所述参考区域(07)中测量点(08，09)之间的距离与所述测量区域(11)中测量点(12，13)之间的距离的比值对应于所述参考区域(07)中导体元件(02)截面积与所述测量区域(11)中导体元件(02)截面积的比值。
6.根据权利要求4或者5所述的电路装置，其特征在于，在所述比较器元件(04)中执行比较之前按照预定的第一放大因子对所述第一电压测量元件(05)的测量信号进行放大，并且/或者在所述比较器元件(04)中执行比较之前按照预定的第二放大因子对所述第二电压测量元件(06)的测量信号进行放大。
7.根据权利要求6所述的电路装置，其特征在于，所述第一放大因子不同于所述第二放大因子。
8.根据权利要求4所述的电路装置，其特征在于，所述参考区域(07)中测量点(08，09)之间的距离与所述测量区域(11)中测量点(12，13)之间的距离的比值不同于所述参考区域(07)中导体元件(02)截面积与所述测量区域(11)中导体元件(02)截面积的比值。
9.根据权利要求4至8中任何一者所述的电路装置，其特征在于，所述比较器元件(04)致动所述伺服元件，特别是使得所述伺服元件在两个差分电压相等时切断电力供应。
10.根据权利要求1至3中任何一者所述的电路装置，其特征在于，所述第一测量元件(05)和第二测量元件(06)通过桥路电路而形成。
11.根据权利要求10所述的电路装置，其特征在于，第一电阻(16，22)和第二电阻(17，23)的串联电路与所述导体元件(02)的参考区域(07)和所述导体元件(02)的测量区域(11)的串联电路并联，其中作为连接线(18)形式的测量桥路设置在位于所述参考区域(07)和所述测量区域(11)之间的第一接触点(19)与位于所述第一电阻(16，22)和所述第二电阻(17，23)之间的第二接触点(20)之间，其中所述比较器元件(04)被插入所述连接线(18)中，并且其中所述第一接触点(19)处的电势可以与所述第二接触点(20)处的电势在所述比较器元件(04)中进行比较。
12.根据权利要求11所述的电路装置，其特征在于，所述参考区域(07)直接变形至所述测量区域(11)，并且所述第一接触点(19)设置在所述参考区域(07)和所述测量区域(11)之间的过渡处。
13.根据权利要求11或者12所述的电路装置，其特征在于，所述第一电阻由所述导体元件(02)的第三区域(22)而形成，所述第三区域(22)的截面积对应于所述导体元件(02)的测量区域(11)，并且所述第二电阻由所述导体元件(02)的第四区域(23)而形成，所述第四区域(23)的截面积对应于所述导体元件(02)的参考区域(07)。
14.根据权利要求13所述的电路装置，其特征在于，所述第三区域(22)的长度对应于所述测量区域(11)的长度，并且所述第四区域(23)的长度对应于所述参考区域(07)的长度。
15.根据权利要求13或者14所述的电路装置，其特征在于，所述第三区域(22)的长度和所述测量区域(11)的长度分别并不对应于所述第四区域(23)的长度和所述参考区域(07)的长度。
16.根据权利要求13至15中任意一者所述的电路装置，其特征在于，所述第三区域(22)直接变形至所述第四区域(23)，并且所述第二接触点(20)设置在所述第三区域(22)和所述第四区域(23)之间的过渡处。
17.根据权利要求1至16中任何一者所述的电路装置，其特征在于，所述第一测量元件(05)和/或第二测量元件(06)和/或比较器元件(04)和/或伺服元件(03)通过所述条形导体(02)和接触在所述条形导体(02)上的电气或者电子元件而形成。
18.根据权利要求1至17中任何一者所述的电路装置，其特征在于，所述导体元件(02)特别是所述条形导体设置在载体材料特别是载体箔片或者电路板上。
19.根据权利要求1至18中任何一者所述的电路装置，其特征在于，所述导体元件(02)特别是所述条形导体是通过对金属层特别是铜层进行蚀刻或者打孔而制造的。
全文摘要
一种用于在机动车辆中保护导体元件(02)特别是条形导体不受过载电流损害的电路装置(01，15，21)，其中所述电路装置包括第一测量元件(05)，用于在所述导体元件(02)的测量区域(11)中直接或者间接测量温度或者与温度相关联的测量值；并且包括伺服元件(03)，用于降低或者特别是关断提供给所述导体元件(02)的电力供应。所述导体元件(02)的参考区域(07)中的温度或者与温度相关联的测量值可以通过第二测量元件(06)进行直接或者间接测量，其中流过所述导体元件(02)的参考区域(07)的电流与流过测量区域(11)的电流相同，并且所述第一测量元件(05)和第二测量元件(06)的测量结果可以直接或者间接的在比较器元件(04)中进行比较，并且其中所述伺服元件(03)依赖于所述比较结果而被控制。
文档编号H02H5/00GK101036274SQ200580026866
公开日2007年9月12日 申请日期2005年6月15日 优先权日2004年8月13日
发明者R·瓦格曼 申请人:因特蒂斯两合公司