测量电阻器及对应的测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测量电阻器、尤其是一种低电阻电流检测电阻器。本发明还涉及 一种对应的测量方法。
【背景技术】
[0002] 多年来从现有技术（例如文献DE4243349A1)已经知晓利用低电阻电流检测电阻 器通过所谓的四线技术（"分流器"）来测量电流。在这种技术中，待测量的电流供给至低 电阻电流检测电阻器，并且测量低电阻电流检测电阻器的电阻元件上的电压下降。根据欧 姆定律，测得的电压此时就是流过电流检测电阻器的电流的测量值。
[0003] 这样的电流检测电阻器可以具有平面式设计，例如如文献EP0605800A1和 DE4243349A1 中所描述的那样。例如，文献W02007/068409A1 和DE102005059561A1 描述了 这样的电流检测电阻器的另一种设计结构，其中，该电流检测电阻器是一种同轴电阻器。
[0004] 然而，这些已知的电流检测电阻器的测量精度并非完全令人满意。
[0005] 还参考现有技术文献US6181234B1。该文献公开一种平面式低值电阻器，该平面式 低值电阻器具有居中布置的电阻条，该电阻条例如可以由镍铝合金制成。两个同样是平面 形、可以例如由铜制成并且仅用于缓冲和散发产生的热量的导热元件焊接至电阻条的两个 相反的侧边上。在这种结构中，五个触点对在导热元件的顶面上并排形成。这些触点对中 的一对在此用来测量电阻条上的电压下降，其余的触点对用来导入或导出电流，从而能够 根据已知的四线技术来测量电流。在此，仅仅在一个特定位置上通过单一触点对测量电阻 器上的电压下降。在此还应当说明的是，位于电阻条的侧部的平面导热元件自身并非用于 电接通，而且并不适用于这一用途。由此，这种已知的电阻器本质上具有不同的设计并且由 此不属于所讨论的类型。
[0006] 最后，参考作为现有技术的文献DE102006039722A1和DE102012211749A1。然而， 这些文献公开了别的类型的电阻器并且由此同样不属于所讨论的类型。
【发明内容】
[0007] 因此，本发明的目的在于对已知测量电阻器的适当改进。
[0008] 该目的通过根据本发明的如主权利要求中所要求保护的测量电阻器予以实现。本 发明还包括如附加的从属权利要求所要求保护的一种对应的测量方法。
[0009] 本发明是基于从物理学知晓的下述技术事实：对于已知电流检测电阻器，电阻元 件上的电流密度并非严格地呈现均匀性也没有严格在同一方向上定位，并且导致测量电阻 器上的电压测量值取决于测量位置、即电压测量触点所定位的位置。电阻元件上的电流密 度的这些会引起误差的非均匀性例如由非均匀的电流输入、和连接引线、连接触点和电阻 材料的非均匀性、温度对铜串联电阻的影响、集肤效应、以及感应效应与磁场效应造成的。 然而，当根据欧姆定律从电压测量值计算流过电流检测电阻器的电流时，被预期的是电压 测量值恰好等于电流检测电阻器的电阻元件上的电压下降。事实上，前述非均匀性会向流 过电流检测电阻器的电流的计算值引入误差。
[0010] 因此，本发明包括考虑了测量电阻器上的电流密度的非均匀性以实现更精确的测 量的总体技术教导。
[0011] 根据本发明的电阻器和上文描述的常规电流检测电阻器一样，优选地包括两个连 接部，这两个连接部由电导性导电材料制成以将电流导入并导出电阻器。
[0012] 这两个连接部的导电材料优选地是铜或铜合金，这是因为这样的材料具有极低的 电阻。然而，本发明对于连接部的导电材料没有局限于铜或铜合金，在理论上，连接部的导 电材料也可实施为其它的电阻足够低的导电材料。导电材料的电阻优选地小于105Q*111， 小于106Q?m、或甚至小于107Q?m。
[0013] 此外，根据本发明的电阻器与上文描述的常规电流检测电阻器的共同之处还在 于包括一电阻元件，该电阻元件沿着这两个连接部之间的电流路径布置，以使得电流流过 该电阻元件。在此，电阻元件由电阻比所述两个连接部的导电材料的电阻更大的低电阻 电阻材料制成。电阻元件的电阻材料例如可以是镍合金、如镍铬或铜镍。然而，优选地， Cu84Ni4Mnl2(Manganin?)或Cu9IMn7Sn2(Zeranin?30)被用作电阻材料。
[0014] 在此必须说明的是，电阻材料优选地具有较低的电阻并且具有小于104Q?m、小 于105Q?m、或者甚至小于106Q?m的电阻。
[0015] 还必须说明的是，连接部和/或电阻元件优选地为平面设计，平面设计还包括弯 曲板形式的设计，这样的设计本身可以从现有技术知晓。
[0016] 在本发明的优选示范实施例中，测量电阻器没有包括正好一对连接至测量电阻器 的连接部的电压测量触点来测量测量电阻器的电阻元件上的电压下降。替代地，根据本发 明的测量电阻器优选地包括多对电压测量触点，其中，每对电压测量触点中的一个电压测 量触点连接至一个连接部，而每对电压测量触点中的另一个电压测量触点连接至另一个连 接部。每对电压测量触点由此在测量电阻器的不同空间位置上测量测量电阻器的电阻元件 上的电压下降。由此能够通过从多对电压测量触点上的所有电压测量值、例如借助简单的 平均值算法来计算测量电阻器上的电压下降，从而校正上文描述的电流密度的会引起误差 的非均匀性。
[0017] 在此，所述多对电压测量触点优选地关于电流流动方向并排地布置在测量电阻器 上。例如对于例如从文献EP0605800A1知晓的平面测量电阻器，这意味着各对电压测量触 点并排布置在测量电阻器上。相反地，对于例如从文献W02007/068409A1知晓的同轴电阻 器，这意味着各对电压测量触点优选地绕着同轴电阻器的周向分布。
[0018] 前述两篇文献EP0605800A1和W02007/068409A1分别描述了平面测量电阻器和同 轴电阻器，并且由此没有必要提供这些电阻器类型的设计特征的详细说明。这些文献的关 于平面测量电阻器或同轴电阻器的设计的内容由此全部并入本说明书中。
[0019] 还必须说明的是，多对电压测量触点优选地以大致等距分布布置。这是有利的，这 是因为电压测量值此时提供了空间电流密度分布的有意义的表征，从而能够借助测量值实 现电流密度分布的非均匀性的良好校正。
[0020] 还必须说明的是，当电阻元件横向于电流流动方向的宽度相对较大时，前述会产 生误差的非均匀性尤为重要。然而，通过校正会产生误差的非均匀性，根据本发明的测量电 阻器允许大于5mm、大于10mm、大于20mm、大于5mm、大于100mm、或者甚至大于200mm的相对 较大的宽度。
[0021] 需要说明的另外一点在于电压测量触点对的数量优选地大于2、大于4、大于6、或 甚至大于8,其中，电压测量触点的较高空间密度能够在测量上良好地校正会产生误差的非 均匀性，这是因为此时更好地反映了测量电阻器上的电流密度的空间变化。
[0022] 还应当说明的是，测量电阻器的电阻元件的电流和电压局部呈现感应特性并且局 部呈现电容特性。电流和电压的电容特性的特征在于电流在交变电流的情况下领先于电