CH702264A1

CH702264A1 - Device for measuring current flowing through current conductor for indicating charging condition of battery, has magnetic element and concentrator with end areas, and shield surrounding concentrator, where end areas overlap with each other

Info

Publication number: CH702264A1
Application number: CH01838/09A
Authority: CH
Inventors: Robert Racz
Original assignee: Melexis Tessenderlo Nv
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-05-31

Abstract

The device has a circular concentrator (2) made of ferromagnetic material and extending in a plane running perpendicular to a current conductor (1). A magnetic field sensor (4) has a magnetic element (10) i.e. magneto resistive sensor and flux gate sensor, attached to a semiconductor chip and arranged above or below an air gap (3) of the concentrator for bridging the air gap. Two end areas of the magnetic element and two end areas of the concentrator overlap with each other, respectively, and a shield (5) partially surrounds the concentrator in the plane that is clamped by the concentrator.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Strommessung. The invention relates to a device for current measurement.

[0002] Um den Ladezustand einer Batterie anzeigen zu können, ist es nötig, auch den während des Stand-by Betriebs oder im ausgeschalteten Zustand fliessenden Strom zu messen und über die Zeit zu integrieren. Diese Stand-by Ströme sind sehr klein, sie liegen typischerweise im Bereich von 10 bis 100 Milliampere. Wenn die Batterie belastet wird, dann fliessen Ströme von bis zu 100A, kurzzeitig von bis zu 1000A. In order to display the state of charge of a battery, it is necessary to measure the current flowing during stand-by operation or in the off state and integrate over time. These stand-by currents are very small, typically ranging from 10 to 100 milliamperes. When the battery is charged, then flows of up to 100A, briefly up to 1000A.

[0003] Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Stromsensoren bzw. Vorrichtungen zur Strommessung bekannt. EP 1 811 311 offenbart eine Vorrichtung zur Strommessung, die sich für die Messung von Strömen bis zu typischerweise 100A eignet, kurzzeitig mit einem Überlaststrom von bis zu 1000A belastbar ist und gegen äussere magnetische Störfelder abgeschirmt ist. CH 696 859 und JP 62 098 267 offenbaren Stromsensoren, bei denen ein erster Hallsensor im Luftspalt eines Jochs aus ferromagnetischem Material angeordnet ist, das den Stromleiter umschliesst, und ein zweiter Hallsensor ausserhalb des Jochs angeordnet ist. Das Joch und der erste Hallsensor dienen zur Messung relativ kleiner Ströme, der zweite Hallsensor dient zur Messung relativ grosser Ströme. Nachteilig bei diesen Lösungen ist, dass der Luftspalt mit typischerweise 1-3 mm relativ gross ist, das Joch viel Material benötigt und die Herstellung aufwendig ist. From the prior art, a plurality of current sensors or devices for current measurement are known. EP 1 811 311 discloses a current measuring device which is suitable for measuring currents up to typically 100 A, can be loaded for a short time with an overload current of up to 1000 A and is shielded against external magnetic interference fields. CH 696 859 and JP 62 098 267 disclose current sensors in which a first Hall sensor in the air gap of a yoke made of ferromagnetic material is arranged, which surrounds the conductor, and a second Hall sensor is arranged outside the yoke. The yoke and the first Hall sensor are used to measure relatively small currents, the second Hall sensor is used to measure relatively large currents. A disadvantage of these solutions is that the air gap with typically 1-3 mm is relatively large, the yoke requires much material and the production is complicated.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Strommessung zu entwickeln, die im Dauerbetrieb mit einem Strom von bis zu 100 A, kurzzeitig von bis zu 1000A, belastbar ist, bei der die genannten Nachteile behoben sind und die auf einfache und materialsparende Weise herstellbar ist. The invention has for its object to develop a device for current measurement, which in continuous operation with a current of up to 100 A, briefly up to 1000A, can be loaded, in which the disadvantages mentioned are eliminated and the simple and material-saving manner can be produced.

[0005] Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. The above object is achieved by the features of claim 1. Advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims.

[0006] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figuren sind nicht massstäblich gezeichnet. <tb>Fig. 1 und 2<sep>zeigen in Aufsicht das Grundprinzip einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Strommessung, <tb>Fig. 3<sep>zeigt die Vorrichtung in einen Schnitt entlang der Linie I-I der Fig. 1, <tb>Fig. 4<sep>zeigt eine Kennlinie, und <tb>Fig. 5<sep>zeigt ein weiteres Beispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung.The invention will be explained in more detail by means of embodiments and with reference to the drawing. The figures are not drawn to scale. <Tb> FIG. 1 and 2 <sep> show in plan the basic principle of a device according to the invention for current measurement, <Tb> FIG. 3 <sep> shows the device in a section along the line I-I of FIG. 1, <Tb> FIG. 4 <sep> shows a characteristic, and <Tb> FIG. 5 <sep> shows another example of the device according to the invention.

[0007] Die Fig. 1 und 2 illustrieren in Aufsicht das Grundprinzip einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Strommessung anhand von zwei weitgehend ähnlichen Ausführungsbeispielen. Die Fig. 3zeigt das Grundprinzip der Vorrichtung im Schnitt entlang der Linie S-S der Fig. 1. Die Vorrichtung umfasst einen Stromleiter 1, einen Ringkonzentrator 2, einen Sensor 3, eine Abschirmung 4, sowie eine nicht dargestellte elektronische Schaltung für den Betrieb des Sensors 3. Der zu messende Strom I fliesst durch den Stromleiter 1, der senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Der Ringkonzentrator 2 ist ein magnetischer Konzentrator, der aus einem ringförmigen Streifen aus ferromagnetischem Material gebildet ist, dessen Enden 6 und 7 einander gegenüberliegen und durch einen Luftspalt 5 getrennt sind. Die Form des Ringkonzentrators 2 ist bevorzugt dem Stromleiter 1 angepasst, sie kann kreisrund, rechteckförmig oder beliebig anders sein. Der Ringkonzentrator 2 besteht aus einer Ni-Fe-Legierung oder einem amorphem Metall und ist relativ dünn: Er hat eine Dicke von wenigstens 20 um, typischerweise etwa 100 um, und eine Breite von typischerweise etwa 3 bis 5 mm, so dass er bei einem Strom I von etwa 5 bis 10 A bereits magnetisch in Sättigung geht. Figs. 1 and 2 illustrate in plan the basic principle of an inventive device for current measurement based on two largely similar embodiments. FIG. 3 shows the basic principle of the device in section along the line SS of FIG. 1. The device comprises a current conductor 1, a ring concentrator 2, a sensor 3, a shield 4 and an electronic circuit (not shown) for the operation of the sensor 3 The current I to be measured flows through the current conductor 1, which runs perpendicular to the plane of the drawing. The ring concentrator 2 is a magnetic concentrator formed of an annular strip of ferromagnetic material whose ends 6 and 7 face each other and are separated by an air gap 5. The shape of the ring concentrator 2 is preferably adapted to the conductor 1, it may be circular, rectangular or arbitrary different. The ring concentrator 2 consists of a Ni-Fe alloy or an amorphous metal and is relatively thin: it has a thickness of at least 20 μm, typically about 100 μm, and a width of typically about 3 to 5 mm, so that it is at a Current I from about 5 to 10 A is already magnetically saturated.

[0008] Der Sensor 3 umfasst zwei durch einen Luftspalt 8 getrennte Magnetfeldkonzentratoren 9, 10 und einen innerhalb oder unmittelbar unterhalb oder oberhalb des Luftspalts 8 angeordneten Magnetfeldsensor 11. Der Sensor 3 ist im Bereich des Luftspalts 5 auf dem Ringkonzentrator 2 platziert und zwar so, dass ein Endbereich des Magnetfeldkonzentrators 9 und ein Endbereich beim Ende 6 des Ringkonzentrators 2 und ein Endbereich des Magnetfeldkonzentrators 10 und ein Endbereich beim Ende 7 des Ringkonzentrators 2 überlappen. Der Ringkonzentrator 2 kann die Magnetfeldkonzentratoren 9, 10 direkt berühren. Der Ringkonzentrator 2 und die Magnetfeldkonzentratoren 9, 10 können aber auch durch einen Luftspalt oder eine Gehäusewand des Sensors 3 voneinander getrennt sein. Der Magnetfeldsensor 11 befindet sich somit einerseits innerhalb oder unmittelbar unterhalb oder oberhalb des Luftspalts 8 und andererseits annähernd zentriert unterhalb oder oberhalb des Luftspalts 5 des Ringkonzentrators 2. Der Magnetfeldsensor 11 ist bevorzugt ein horizontales Hallelement, er kann aber auch ein vertikales Hallelement oder ein magnetoresistives Element (auch bekannt als AMR oder GMR) sein. Der Ringkonzentrator 2 und der Sensor 3 umschliessen den Stromleiter 1. Der Stromleiter 1 erstreckt sich senkrecht zur Ebene, die vom Ringkonzentrator 2 aufgespannt wird. Der Stromleiter 1 ist beispielsweise ein Kabel, ein Stift, eine Batterieklemme, eine Stromschiene oder dergleichen. Der Stromleiter 1 ist aber keine Spule, die um den Ringkonzentrator 2 gewickelt ist. The sensor 3 comprises two magnetic field concentrators 9, 10 separated by an air gap 8 and a magnetic field sensor 11 arranged within or immediately below or above the air gap 8. The sensor 3 is placed in the region of the air gap 5 on the ring concentrator 2, in that an end region of the magnetic field concentrator 9 and an end region at the end 6 of the ring concentrator 2 and an end region of the magnetic field concentrator 10 and an end region at the end 7 of the ring concentrator 2 overlap. The ring concentrator 2 can touch the magnetic field concentrators 9, 10 directly. However, the ring concentrator 2 and the magnetic field concentrators 9, 10 can also be separated from one another by an air gap or a housing wall of the sensor 3. The magnetic field sensor 11 is thus on the one hand inside or immediately below or above the air gap 8 and on the other hand approximately centered below or above the air gap 5 of the ring concentrator 2. The magnetic field sensor 11 is preferably a horizontal Hall element, but it can also be a vertical Hall element or a magnetoresistive element (also known as AMR or GMR). The ring concentrator 2 and the sensor 3 enclose the conductor 1. The conductor 1 extends perpendicular to the plane which is spanned by the ring concentrator 2. The conductor 1 is for example a cable, a pin, a battery terminal, a busbar or the like. The current conductor 1 is not a coil which is wound around the ring concentrator 2.

[0009] Der Magnetfeldsensor 11 ist mit Vorteil in einen Halbleiterchip 12 (Fig. 3) integriert. Die Magnetfeldkonzentratoren 9, 10 sind auf der Oberfläche des Halbleiterchips 12 angeordnet. Die Herstellung der Magnetfeldkonzentratoren 9, 10 erfolgt, indem eine Schicht aus ferromagnetischem Material auf einen noch nicht zersägten Wafer mit den Halbleiterchips 12 aufgebracht wird und diese Schicht anschliessend durch einen Ätzprozess strukturiert wird. Weil die Ätzmaske an Markierungen des Halbleiterchips 12 ausgerichtet wird, sind die Magnetfeldkonzentratoren 9, 10 mit sehr grosser Genauigkeit bezüglich des Magnetfeldsensors 11 ausgerichtet. Die Breite des Luftspalts 8 zwischen den Magnetfeldkonzentratoren 9, 10 beträgt einige 10 um, typischerweise etwa 30 um. Die Magnetfeldkonzentratoren 9, 10 haben eine maximale Breite im Bereich von etwa 0.3 mm bis 0.8 mm und sind gegen den Luftspalt 8 hin bevorzugt verjüngt. Die Enden 6, 7 des Ringkonzentrators 2 sind mit Vorteil ebenfalls - wie dargestellt - verjüngt. The magnetic field sensor 11 is advantageously integrated in a semiconductor chip 12 (FIG. 3). The magnetic field concentrators 9, 10 are arranged on the surface of the semiconductor chip 12. The magnetic field concentrators 9, 10 are produced by applying a layer of ferromagnetic material to a not yet sawed wafer with the semiconductor chips 12 and then structuring this layer by means of an etching process. Because the etching mask is aligned with marks of the semiconductor chip 12, the magnetic field concentrators 9, 10 are aligned with very great accuracy with respect to the magnetic field sensor 11. The width of the air gap 8 between the magnetic field concentrators 9, 10 is a few tens of microns, typically about 30 microns. The magnetic field concentrators 9, 10 have a maximum width in the range of about 0.3 mm to 0.8 mm and are preferably tapered towards the air gap 8 out. The ends 6, 7 of the ring concentrator 2 are also advantageously - as shown - tapers.

[0010] Optimal ist, wenn die Enden 6, 7 des Ringkonzentrators 2 nur wenig breiter als die Magnetfeldkonzentratoren 9, 10 sind, nämlich so breit, dass die Magnetfeldkonzentratoren 9, 10 unabhängig von unvermeidlichen, im Toleranzbereich liegenden Montagefehlern auf jeden Fall mit den Enden 6, 7 des Ringkonzentrators 2 überlappen und nicht seitlich über den Ringkonzentrator 2 hinausragen. It is optimal if the ends 6, 7 of the ring concentrator 2 are only slightly wider than the magnetic field concentrators 9, 10, namely so wide that the magnetic field concentrators 9, 10 regardless of unavoidable, lying in the tolerance range assembly errors in any case with the ends 6, 7 of the ring concentrator 2 overlap and do not protrude laterally beyond the ring concentrator 2.

[0011] Die Abschirmung 4 ist ein Streifen aus ferromagnetischem Material, dessen Dicke wesentlich grösser, nämlich um mindestens einen Faktor 5, als die Dicke des Ringkonzentrators 2 ist. Im Beispiel beträgt die Dicke des Ringkonzentrators 2 etwa 0.1 mm, die Dicke der Abschirmung etwa 1 mm. Die Abschirmung 4 umschliesst den Ringkonzentrator 2 auf etwa drei Seiten, d.h. die Abschirmung ist ein typischerweise etwa «U» (Fig. 1) oder «C» (Fig. 2) -förmiger Streifen. Die Abschirmung 4 ist so orientiert, dass sich der Sensor 3 im Bereich der Öffnung des «U» bzw. «C» befindet. Die Abschirmung 4 hat eine Hauptaufgabe und eine fakultative Zusatzaufgabe. Die Hauptaufgabe besteht darin, den Magnetfeldsensor 11 im Messbereich kleiner Ströme gegen äussere Magnetfelder abzuschirmen, die in der Ebene des Ringkonzentrators 2 verlaufen. Dieser Messbereich ist der Bereich, in dem der Ringkonzentrator 2 magnetisch nicht in Sättigung ist. Dieser erste Messbereich erstreckt sich über einen Bereich von 0 A bis etwa I1 mit typischerweise I1 ≅ 5 A oder I1, ≅ 10 A. Wenn der Ringkonzentrator 2 magnetisch in Sättigung ist, verstärkt er das vom Strom I erzeugte Magnetfeld nicht mehr weiter, er ist magnetisch transparent. Die fakultative Zusatzaufgabe der Abschirmung 4 besteht nun darin, in einem zweiten Messbereich, der direkt an den ersten Messbereich anschliesst, als Magnetfeldkonzentrator zu wirken und das vom Strom I erzeugte Magnetfeld im Bereich des Sensors 3 zu verstärken, d.h. in diesem Messbereich wirkt die Abschirmung zusammen mit den Magnetfeldkonzentratoren 9, 10 als verstärkender Magnetkreis. Dieser zweite Messbereich ist im Beispiel der Bereich von I, bis 100 A. Der Übergang vom ersten Messbereich zum zweiten Messbereich ist fliessend und nicht durch eine scharfe Grenze definiert. The shield 4 is a strip of ferromagnetic material whose thickness is substantially greater, namely by at least a factor of 5, than the thickness of the ring concentrator 2. In the example, the thickness of the ring concentrator 2 is about 0.1 mm, the thickness of the shield about 1 mm. The shield 4 encloses the ring concentrator 2 on approximately three sides, i. the shield is typically about "U" (Fig. 1) or "C" (Fig. 2) shaped strip. The shield 4 is oriented so that the sensor 3 is in the region of the opening of the "U" or "C". The shield 4 has a main task and an optional additional task. The main task is to shield the magnetic field sensor 11 in the measuring range of small currents against external magnetic fields, which extend in the plane of the ring concentrator 2. This measuring range is the range in which the ring concentrator 2 is not magnetically saturated. This first measuring range extends over a range from 0 A to about I1 with typically I1 ≅ 5 A or I1, ≅ 10 A. When the ring concentrator 2 is magnetically saturated, it no longer amplifies the magnetic field generated by the current I, that is magnetically transparent. The optional additional task of the shielding 4 is to act as a magnetic field concentrator in a second measuring range, which adjoins directly to the first measuring range, and to amplify the magnetic field generated by the current I in the region of the sensor 3, i. In this measuring range, the shield acts together with the magnetic field concentrators 9, 10 as a reinforcing magnetic circuit. In the example, this second measuring range is the range from I to 100 A. The transition from the first measuring range to the second measuring range is fluent and not defined by a sharp limit.

[0012] Die Fig. 4 zeigt die Kennlinie des Magnetfeldsensors 11 in Funktion des Stroms I. 4 shows the characteristic of the magnetic field sensor 11 in function of the current I.

[0013] Die Abschirmung 4 kann auch so ausgelegt sein, dass sie nur die Hauptaufgabe erfüllt, nämlich die Abschirmung des Magnetfeldsensors 11 gegen äussere Magnetfelder. In diesem Fall umschliesst die Abschirmung 4 mit Vorteil den Ringkonzentrator 2 beinahe vollständig, d.h. der Luftspalt 8 ist relativ schmal, z.B. nur 1 mm breit, wie dies in der Fig. 5 gezeigt ist. The shield 4 may also be designed so that it only fulfills the main task, namely the shielding of the magnetic field sensor 11 against external magnetic fields. In this case, the shield 4 advantageously encloses the ring concentrator 2 almost completely, i. the air gap 8 is relatively narrow, e.g. only 1 mm wide, as shown in FIG.

[0014] Der Ringkonzentrator 2 besteht aus einem dünnen Blech oder aus einem Laminat aus übereinander angebrachten dünnen Blechen und wird auf einen Träger 13 (Fig. 3) aufgebracht. Der Ringkonzentrator 2 kann auch in Dickfilmtechnologie gebildet werden, beispielsweise durch Electro-Plating auf den Träger 13. Der Träger 13 ist beispielsweise eine Keramikplatte oder eine Leiterplatte. Der Träger 13 gibt dem Ringkonzentrator 2 die notwendige mechanische Stabilität. The ring concentrator 2 consists of a thin sheet or of a laminate of superimposed thin sheets and is applied to a carrier 13 (Fig. 3). The ring concentrator 2 can also be formed in thick-film technology, for example by electro-plating on the carrier 13. The carrier 13 is for example a ceramic plate or a printed circuit board. The carrier 13 gives the ring concentrator 2 the necessary mechanical stability.

[0015] Der Sensor 3 ist mit Vorteil in einem Standard-Kunststoffgehäuse wie z.B. einem S0-8 Gehäuse oder in einem oben offenen Kunststoffgehäuse wie z.B. einem so genannten «open cavity» SO-8 Gehäuse untergebracht. Dies ermöglicht es, den Sensor 3 zu testen, und als getestetes Bauteil in einem Standard Montageprozess zu montieren. Weil die Magnetfeldkonzentratoren 9, 10 auf dem Halbleiterchip aufgebracht sind, der den Magnetfeldsensor 11 enthält, ist der Ringkonzentrator 2 mit Vorteil so montiert, dass er nur das Gehäuse des Sensors 3, nicht aber die Magnetfeldkonzentratoren 9, 10 selbst berührt, um stressbedingte Messfehler zu vermeiden. Je nach Bauform kann der Sensor 3 auf der Leiterplatte mit dem Ringkonzentrator 2 montiert werden, oder es kann der Sensor 3 und der Träger 13 mit dem Ringkonzentrator 2 auf einer als Basis dienenden Leiterplatte montiert werden. Bevorzugt ist der Ringkonzentrator 2 auf dem Träger 13 aufgebracht, der Sensor 3 in einem Gehäuse verpackt und die Enden 6, 7 des Ringkonzentrators 2 liegen auf dem Gehäuse des Sensors 3 auf. The sensor 3 is advantageously in a standard plastic housing such. a S0-8 housing or in a plastic housing open at the top, e.g. housed in a so-called "open cavity" SO-8 housing. This makes it possible to test the sensor 3 and mount it as a tested component in a standard assembly process. Because the magnetic field concentrators 9, 10 are mounted on the semiconductor chip containing the magnetic field sensor 11, the ring concentrator 2 is advantageously mounted so as to only touch the housing of the sensor 3, but not the magnetic field concentrators 9, 10 itself, to stress-related measurement errors avoid. Depending on the design, the sensor 3 can be mounted on the circuit board with the ring concentrator 2, or it can be the sensor 3 and the carrier 13 are mounted with the ring concentrator 2 on a serving as a base circuit board. Preferably, the ring concentrator 2 is applied to the carrier 13, the sensor 3 is packed in a housing and the ends 6, 7 of the ring concentrator 2 rest on the housing of the sensor 3.

[0016] Die Vorrichtung umfasst mit Vorteil weiter eine mit einem Strom beaufschlagbare Spule 16 mit mehreren Windungen, die um den Ringkonzentrator 2 gewickelt sind. Die Windungen sind aus auf einer Leiterplatte aufgebrachten Leiterbahnen 17 (gestrichelte Linien) und aus Bonddrähten 18 (ausgezogene Linien) zusammengesetzt. Anstelle der Bonddrähte 18 kann auch eine zweite Leiterplatte eingesetzt werden, die den Bonddrähten entsprechende Leiterbahnen aufweist, die über so genannte «Bumps» mit den Leiterbahnen 17 verbunden sind. The device advantageously further comprises a coil 16, which can be acted upon by a current, with a plurality of windings, which are wound around the ring concentrator 2. The windings are composed of conductor tracks 17 applied on a printed circuit board (dashed lines) and of bonding wires 18 (solid lines). Instead of the bonding wires 18, it is also possible to use a second printed circuit board which has conductor tracks which correspond to the bonding wires and which are connected to the conductor tracks 17 via so-called bumps.

[0017] Die Spule 16 kann verwendet werden, um im ersten Messbereich a) den Magnetfeldsensor zu kalibrieren und im so genannten «open loop» Modus zu betreiben, oder b) den Magnetfeldsensor im sogenannten «closed loop» Modus zu betreiben. The coil 16 can be used to in the first measuring range a) calibrate the magnetic field sensor and operate it in the so-called «open loop» mode, or b) operate the magnetic field sensor in the so-called "closed loop" mode.

[0018] Im «open loop» Modus wird die Spule 16 für eine Eichung oder eine Nacheichung des Magnetfeldsensors 11 zu einem beliebigen Zeitpunkt mit einem vorbestimmten Kalibrierungsstrom beaufschlagt. Während des Messbetriebs fliesst kein Strom durch die Spule 16. Das Messsignal ist in diesem Fall das Ausgangssignal des Magnetfeldsensors 11. In the "open loop" mode, the coil 16 is subjected to a calibration or a recalibration of the magnetic field sensor 11 at any time with a predetermined calibration current. During the measuring operation, no current flows through the coil 16. The measuring signal in this case is the output signal of the magnetic field sensor 11.

[0019] Im «closed loop» Modus wird die Spule 16 während des Messbetriebs mit einem Strom K(t) beaufschlagt, der im Luftspalt 8 ein Magnetfeld erzeugt, das dem Magnetfeld entgegengesetzt ist, das der zu messende Strom I(t) erzeugt, wobei der Parameter t die Zeit bezeichnet. In diesem Modus regelt die elektronische Schaltung den Strom K(t) so, dass das Ausgangssignal des Magnetfeldsensors 11 immer den Wert 0 hat. Das Messsignal ist in diesem Fall der Strom K(t). In the "closed loop" mode, the coil 16 is acted upon during the measuring operation with a current K (t), which generates a magnetic field in the air gap 8, which is opposite to the magnetic field generated by the current I (t) to be measured, where the parameter t denotes the time. In this mode, the electronic circuit regulates the current K (t) so that the output signal of the magnetic field sensor 11 always has the value 0. The measuring signal in this case is the current K (t).

[0020] Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Strommessung kann mit einer für die Messung von noch grösseren Strömen ausgelegten Vorrichtung, beispielsweise mit einer in der EP 1 811 311 beschriebenen Vorrichtung, kombiniert werden, wobei der Stromleiter mit Vorteil eine beiden Vorrichtungen gemeinsame Stromschiene ist. The inventive device for current measurement can be combined with a device designed for the measurement of even larger currents device, for example, with a device described in EP 1 811 311, wherein the current conductor is advantageously a common rail bus device.

[0021] Die erfindungsgemässe Vorrichtung hat mehrere Vorteile: - Der magnetische Widerstand des durch den Ringkonzentrator 2 und den Sensor 3 gebildeten Magnetkreises ist sehr gering, da er beim Einsatz eines Hallsensors als Magnetfeldsensor 11 nur einen Luftspalt von etwa 30 um aufweist. Bei der Verwendung eines magnetoresistiven Sensors als Magnetfeldsensor 11 ist der magnetische Widerstand noch geringer, da der magnetoresistive Sensor selbst ferromagnetische Schichten umfasst, so dass der effektive Luftspalt des Magnetkreises noch kleiner wird oder verschwindet. Daraus resultiert eine hohe Empfindlichkeit der Vorrichtung. - Der Strom, der im «closed loop» Modus durch die Spule 16 fliessen muss, um das von dem zu messenden Strom I erzeugte Magnetfeld zu kompensieren, ist viel kleiner als im Stand der Technik. - Der Materialaufwand ist geringer als im Stand der Technik. - Die Vorrichtung basiert auf Prozessen der Planartechnologie mit deren Vorteilen. The device according to the invention has several advantages: - The magnetic resistance of the magnetic circuit formed by the ring concentrator 2 and the sensor 3 is very low, since it has only an air gap of about 30 microns when using a Hall sensor as a magnetic field sensor 11. When using a magnetoresistive sensor as a magnetic field sensor 11, the magnetic resistance is even lower, since the magnetoresistive sensor itself comprises ferromagnetic layers, so that the effective air gap of the magnetic circuit is even smaller or disappears. This results in a high sensitivity of the device. - The current that must flow through the coil 16 in the "closed loop" mode to compensate for the magnetic field generated by the current I to be measured, is much smaller than in the prior art. - The cost of materials is less than in the prior art. The device is based on planar technology processes with their advantages.

Claims

1. Device for measuring a current flowing through a current conductor (1), comprising a ring concentrator (2) of ferromagnetic material having two opposite ends (6, 7) separated by a first air gap (5), a sensor (3) having two magnetic field concentrators (9, 10) separated by a second air gap (8) and a magnetic field sensor (11) arranged in the region of the second air gap (8), one end region of the one magnetic field concentrator (9) and one end region at overlapping one end (6) of the ring concentrator (2) and an end portion of the other magnetic field concentrator (10) and an end portion at the other end (7) of the ring concentrator (2), and a shield (4), the ring concentrator (2) and the magnetic field concentrators (9, 10) forming a magnetic circuit enclosing the conductor (1), and the shield (4) surrounding the ring concentrator (2) through the ring concentrator (2) partially encloses the spanned level.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the shield (4) completely encloses the ring concentrator (2) in said plane with the exception of a narrow air gap.

3. A device according to claim 1, characterized in that the shield (4) is "U" -shaped or "C" -shaped.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the ring concentrator (2) on a support (13) is applied, that the sensor (3) is packed in a housing and that the ends (6, 7) of the Ring concentrator (2) resting on the housing of the sensor (3).