CN107407697A - 利用各向异性磁阻效应测量直流电路电流强度的电气组件 - Google Patents

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Abstract

一种电气组件，所述电气组件包括直流电路(7)和用于测量直流电路(7)的电流强度的电流测量设备(8)，其中直流电路(7)具有直流源、正导线(1)和负导线(2)，其中正导线(1)与直流源的正极(3)电连接而负导线(2)与直流源的负极(4)电连接，其中电流测量设备(8)包括测量元件(5)，其中正导线(1)和负导线(2)至少在测量区域(6)中彼此平行地伸展，并且测量元件(5)设置在测量区域(6)中，其中测量元件(5)构成为，使得所述测量元件在电流流动时基于各向异性的磁阻效应测量电流。

Description

利用各向异性磁阻效应测量直流电路电流强度的电气组件
技术领域
本发明涉及一种电气组件，所述电气组件包括直流电路和用于测量直流电路的电流强度的电流测量设备。
背景技术
无电势的电流测量在极其不同的、涉及电能传输的技术领域中应用——也在机动车辆技术的领域中应用。
在电动和混合动力车辆中，使用极其不同的能量储存器，其中汽车行业中，能量储存器的现今可能最知名的代表是基于锂离子的二次电池的电池系统。
使用这种电池系统引起耗费的电池管理，以便尤其确保安全性、可靠性和所需要的目标使用寿命。尽可能确切地了解所有与电池相关的变量，例如内电阻、电流强度和电压，是成功进行电池管理的基本前提。
因此，例如可借助于测量内电阻来确定电池的老化。借助于将电压测量与电流测量相结合，可确定电池的充电状态，并且通过随着时间进行的电流测量可确定所提取的和/或所施加的电荷。
通常，电流测量在电池系统的安全性管理的范畴中也是重要的。在此，电流测量例如用于监控与安全性相关的功能或者用于识别故障。
电流测量在此通常通过下述方式来进行：
a)测量在引入到电路中的欧姆电阻(分流器)上的压降
b)利用磁阻效应测量电流穿流的导体的磁场，所述磁阻效应例如是霍尔效应和/或各向异性的磁阻效应(AMR效应(各向异性磁电阻效应))。
文献DE 102012006269 A1例如描述了一种用于测量电流强度的传感器装置。在此，传感器装置包括电流传感器，所述电流传感器具有至少一个电流检测元件，所述电流检测元件检测流经电导体的负载电流并且根据该负载电流提供电测量信号。电流检测元件在该文献中优选作为电阻元件来描述，其中进行了如下阐述：然而在此其也能够是磁场传感器元件。
DE 43 00 605 C2描述了一种传感器芯片，所述传感器芯片尤其基于AMR效应工作从而通过记录(磁场梯度的)磁场来无电势地测量电流。为了将磁场敏感的传感器系统相对于(均匀的)干扰场的大的敏感度最小化，通过专门设置磁场敏感元件来制造磁场梯度仪。因此，在所述文献中，为了能够提供磁场梯度，例如提出电流导体的U形的实施方案，待测量的电流流动经过所述电流导体。在此不利的是，通常在直的电流导体中流动的电流必须通过U形导体来输送，这还引起提高的生产耗费和结构空间耗费。
文献DE 198 38 536 A1公开了一种用于通过在测量磁场的地点处直的电流导体来形成一个或多个磁场梯度的设备和方法。在此，提出一种具有留空部的直的电流导体，所述留空部例如是切口或槽。在留空部中设置有磁场敏感元件，所述磁场敏感元件设计为磁场梯度测量设备。此外，描述了在留空部中设置两个绝对场测量设备的可行性。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于确定直流电路的电流强度的电气组件，所述电气组件的特征在于小的结构空间需求和最小化的构件耗费。
所述目的的解决方案通过一种电气组件来实现，所述电气组件包括直流电路和用于测量直流电路的电流强度的电流测量设备，其中直流电路具有直流源、正导线和负导线，其中正导线与直流源的正极电连接而负导线与直流源的负极电连接，其中电流测量设备包括测量元件，其中正导线和负导线至少在测量区域中彼此平行地伸展，并且在所述测量区域中设置有测量元件，其中测量元件构成为，使得所述测量元件在电流流动时基于各向异性的磁阻效应测量电流。
根据本发明，电气组件具有直流电路和电流测量设备。
根据本发明，直流电路包括直流源、正导线和负导线。
直流电路的正导线根据本发明与直流源的正极电连接。
直流电路的负导线根据本发明与直流源的负极电连接。
正导线和负导线由此由相同的电流穿流。
根据本发明，电流测量设备用于以无接触的方式测量直流电路(直流)的电流强度。所述电流测量设备为此具有测量元件，其中该测量元件根据本发明设置在测量区域中。
根据本发明，正导线和负导线在测量区域中彼此平行地伸展。
测量元件构成为，使得所述测量元件在电流流动时基于各向异性的磁阻效应测量电流。
通过这种根据本发明的电气组件，在电流流动时可通过将测量元件设置在直流电路的测量区域中来以最简单的方式方法确定直流电路的相应的电流强度。
此外，在此将所需要的结构空间最小化，使得确保所有的单独部件的高的集成密度。
此外，相对于现有技术，降低了材料和/或部件需求，尤其降低了关于电导线(正导线和/或负导线)和EMV滤波措施的材料和/或部件需求。
由于使用各向异性的磁阻效应(AMR)以及正导线和负导线彼此间的设置以及例如相对于电气组件的壳体的设置，实现了高精确度和高鲁棒性的电流测量。
本发明的改进方案在从属权利要求、说明书以及附图中说明。
优选地，在电气组件的侧视图中，测量元件在测量区域中设置在正导线和负导线上方。
此外，优选地，在电气组件的俯视图中，测量元件在测量区域中设置在正导线和负导线之间。
在此，尤其有利的是，在电气组件的俯视图中，测量元件基本上居中地设置在正导线和负导线之间，也就是说，测量元件的朝向正导线的侧棱边距正导线的间距和测量元件的朝向负导线的侧棱边距负导线的间距基本上相同大。
正导线和负导线之间的间距以及测量元件在正导线和负导线上方的定位(竖直位置)通过最大测量到的电流强度并且通过正导体和负导体的尺寸来确定，所述尺寸主要是所述正导体和负导体的横截面。
优选地，正导线中的电流方向与负导线中的电流方向相反。
根据一个有利的实施方案变型形式，测量元件具有壳体、半导体芯片和至少一个磁场敏感元件，所述壳体具有电接口。
在一个尤其优选的实施方式中，测量元件是AMR传感器。
为了确保根据本发明的组件的功能，测量元件设置在电路板上。电路板是测量元件和其它电气器件的载体，并且实现了测量元件和其它电气器件之间的电连接。此外，电路板是低压区域(测量元件层面)和高压区域(直流电路层面)之间的分隔部。
在另一优选的实施方案变型形式中，正导线和负导线基本上条状地构成。在此，其尤其是方形的、非铁磁性的板件，所述板件例如由铜或者铝构成。
然而，正导线和/或负导线的横截面不必是方形的——所述横截面同样能够形地、卵形地构成等等。
有利的是，条状地构成的正导线和条状地构成的负导线至少在测量区域中以关于竖直轴线成镜像的方式对称地设置。
尤其优选地，在一个有利的实施方式中，正导线和负导线在测量区域中等距离地设置。
尤其优选地，直流源是电池，尤其用于机动车辆的电池。
附图说明
在下文中示例地参照附图描述本发明。
图1示出根据本发明的示例性的机械组件的俯视图。
图2示出根据本发明的示例性的机械组件的剖视图。
图3示意性地示出测量元件、正导线和负导线的俯视图。
图4示意性地示出测量元件、正导线和负导线的立体视图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的示例性的电气组件的俯视图。
电气组件具有直流电路7和电流测量设备8。
直流电路7根据本发明包括直流源、正导线1和负导线2。
直流电路7的正导线1与直流源的正极3电连接。
直流电路7的负导线2与直流源的负极4电连接。
电流测量设备8用于以无接触的方式测量直流电路7(直流)的电流强度。所述电流测量设备为此具有测量元件5，其中该测量元件5设置在测量区域6中。
正导线1和负导线2在测量区域6中彼此平行地伸展。此外，正导线1和负导线2在测量区域6中等距离地设置。
测量元件5构成为，使得所述测量元件在电流流动时基于各向异性的磁阻效应测量电流。
在电气组件的在图1中所示出的俯视图中，测量元件5在测量区域6中中央地设置在电路板9上的正导线1和负导线2之间。
在根据本发明的电气组件的所示出的实施方式中，在电气组件的俯视图中，测量元件5在测量区域6中至少部分地覆盖正导线1和负导线2。
在图3中同样示意性地示出测量元件5测量区域6中在正导线1和负导线2之间的设置。正导线1和负导线2在测量区域6中彼此平行地伸展。正导线1和负导线2在测量区域6中是等距离的。
在图2中示出根据本发明的示例性的电气组件的侧视图。该图(图2)中的侧视图示出沿着图1中示出的线A-A的剖平面。
在此也示出正导线1和负导线2，这里是以横截面示出。
在此，正导线1和负导线2条状地构成并且以在水平方向上伸展但是却竖直地设置，使得条的面彼此左右相对并且条的窄侧向上和向下指向。此外，正导线1和负导线2在测量区域6中等距离地设置并且彼此平行地伸展。也就是说，条的整个面在测量区域中彼此平行地设置。
测量元件5在电气组件的所示出的侧视图中在测量区域6中设置在电路板9上的正导线1和负导线2上方。
图4同样示意性地示出测量元件5在测量区域6中在正导线1和负导线2上方的设置。正导线1和负导线2在测量区域中彼此平行地伸展并且是等距离的。
图3示意性地示出测量元件5、正导线1和负导线2的俯视图。在图3中示出的反向伸展的箭头指出在正导线1和负导线2中的电流方向。
正导线中的电流方向与负导线中的电流方向相反。
图4示意性地示出测量元件5、正导线1和负导线2的立体视图。正导线1和负导线2在此基本上构成为拉长的方形、条状地构成。所述正导线和负导线是等距离的并且彼此平行地伸展。
附图标记列表
1 正导线
2 负导线
3 正极
4 负极
5 测量元件
6 测量区域
7 直流电路
8 电流测量设备
9 电路板

Claims (12)

1.一种电气组件，所述电气组件包括直流电路(7)和用于测量所述直流电路(7)的电流强度的电流测量设备(8)，其中所述直流电路(7)具有直流源、正导线(1)和负导线(2)，其中所述正导线(1)与所述直流源的正极(3)电连接而所述负导线(2)与所述直流源的负极(4)电连接，其中所述电流测量设备(8)包括测量元件(5)，
其特征在于，所述正导线(1)和所述负导线(2)至少在测量区域(6)中彼此平行地伸展，并且所述测量元件(5)设置在所述测量区域(6)中，其中所述测量元件(5)构成为，使得所述测量元件在电流流动时基于各向异性的磁阻效应测量电流。
2.根据权利要求1所述的电气组件，
其特征在于，在所述电气组件的侧视图中，所述测量元件(5)设置在所述测量区域(6)中位于所述正导线(1)和所述负导线(2)上方。
3.根据权利要求1或2所述的电气组件，
其特征在于，在所述电气组件的俯视图中，所述测量元件(5)设置在所述测量区域(6)中位于所述正导线(1)和所述负导线(2)之间。
4.根据权利要求3所述的电气组件，
其特征在于，在所述电气组件的俯视图中，所述测量元件(5)基本上居中地设置在所述正导线(1)和所述负导线(2)之间。
5.根据上述权利要求中任一项所述的电气组件，
其特征在于，所述正导线(1)中的电流方向与所述负导线(2)中的电流方向相反。
6.根据上述权利要求中任一项所述的电气组件，
其特征在于，所述测量元件(5)具有壳体、半导体芯片和至少一个磁场敏感元件，所述壳体具有电接口。
7.根据上述权利要求中任一项所述的电气组件，
其特征在于，所述测量元件(5)是AMR传感器。
8.根据上述权利要求中任一项所述的电气组件，
其特征在于，所述测量元件(5)设置在电路板上。
9.根据上述权利要求中任一项所述的电气组件，
其特征在于，所述正导线(1)和所述负导线(2)基本上条状地构成。
10.根据权利要求9所述的电气组件，
其特征在于，所述正导线(1)和所述负导线(2)至少在所述测量区域(6)中以关于竖直轴线镜像对称的方式设置。
11.根据上述权利要求中任一项所述的电气组件，
其特征在于，所述正导线(1)和所述负导线(2)在所述测量区域(6)中等距离地设置。
12.根据上述权利要求中任一项所述的电气组件，
其特征在于，所述直流源是电池。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111811558A (zh) * 2019-04-11 2020-10-23 Zf 腓德烈斯哈芬股份公司 传感器设备、底座部件和导电轨道-传感器组件

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017200050A1 (de) * 2017-01-04 2018-07-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Anschlussmodul für einen elektrischen Energiespeicher sowie Energieversorgungssystem
US10802069B2 (en) 2019-01-15 2020-10-13 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Appliances with PCB trace integrity sensing

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10108640A1 (de) * 2001-02-22 2002-09-19 Infineon Technologies Ag Sensoranordnung zur kontaktlosen Strommessung
DE102007062633A1 (de) * 2007-12-22 2009-07-02 Sensitec Gmbh Anordnung zum potentialfreien Messen von Strömen
CN103134974A (zh) * 2011-11-29 2013-06-05 英飞凌科技股份有限公司 电流传感器组件、装置和系统
CN103134967A (zh) * 2011-10-25 2013-06-05 霍尼韦尔国际公司 基于高电流范围磁阻的电流传感器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4300605C2 (de) 1993-01-13 1994-12-15 Lust Electronic Systeme Gmbh Sensorchip
DE19838536A1 (de) 1998-08-25 2000-03-02 Lust Antriebstechnik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Bildung eines oder mehrerer Magnetfeldgradienten durch einen geraden Leiter
US20070279053A1 (en) * 2006-05-12 2007-12-06 Taylor William P Integrated current sensor
EP2691784A1 (de) 2011-03-29 2014-02-05 Continental Teves AG & Co. oHG Einrichtung zum messen einer versorgungsspannung in elektrofahrzeugen
EP3742180A1 (en) * 2012-04-04 2020-11-25 Allegro MicroSystems, LLC High accuracy differential current sensor for applications like ground fault interrupters
JP5911065B2 (ja) * 2012-06-12 2016-04-27 公立大学法人大阪市立大学 漏電検出装置
JP2014085248A (ja) * 2012-10-24 2014-05-12 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 電流センサおよび電流検出方法
JP2014134458A (ja) * 2013-01-10 2014-07-24 Alps Green Devices Co Ltd 電流センサ
DE102013210298A1 (de) * 2013-06-04 2014-12-04 Robert Bosch Gmbh Anordnung zur Ermittlung von Kenngrößen eines elektrochemischen Energiespeichers

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10108640A1 (de) * 2001-02-22 2002-09-19 Infineon Technologies Ag Sensoranordnung zur kontaktlosen Strommessung
DE102007062633A1 (de) * 2007-12-22 2009-07-02 Sensitec Gmbh Anordnung zum potentialfreien Messen von Strömen
CN103134967A (zh) * 2011-10-25 2013-06-05 霍尼韦尔国际公司 基于高电流范围磁阻的电流传感器
CN103134974A (zh) * 2011-11-29 2013-06-05 英飞凌科技股份有限公司 电流传感器组件、装置和系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111811558A (zh) * 2019-04-11 2020-10-23 Zf 腓德烈斯哈芬股份公司 传感器设备、底座部件和导电轨道-传感器组件

Also Published As

Publication number Publication date
EP3265832A1 (de) 2018-01-10
US20180045793A1 (en) 2018-02-15
WO2016139028A1 (de) 2016-09-09

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