CN109142837B - 一种新能源汽车用双量程电流传感器 - Google Patents

Abstract

一种新能源汽车用双量程电流传感器，包括：铁芯组件一，包括铁芯一、固定架，铁芯固定架包括上片和侧片，上片固定在铁芯气隙二侧，侧片设置定位部，定位部抵住铁芯一侧面；印制板组件，包含二组霍尔元件，分别对应二个铁芯，设置在二个铁芯间隙内；外壳，设置容纳铁芯一的上空心环和容纳铁芯二的下空心环，上空心环和下空心环之间设置隔板，外壳侧面印制板空间二侧分别设置定位部和弹性定位部限位印制板二侧；定位部上设置针脚固定孔，针脚可穿过该针脚固定孔并固定在针脚固定孔中；铁芯组件二，支架二包括定位架和定位脚，定位架焊接在铁芯二二端，定位架侧面垂直设置定位脚，定位脚插入外壳分隔板上的定位孔中；壳盖一、壳盖二焊接在外壳上。

Description

一种新能源汽车用双量程电流传感器

技术领域

本发明涉及一种新能源汽车用电流传感器。

背景技术

随着国家对电动汽车的投入力度不断加大，电动汽车技术得到了快速发展。电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。它使用存储在电池中的电来发动。在驱动汽车时有时使用12或24块电池，有时需要更多。因此，需要对车载储能系统的电池荷电状态（SOC）进行计算及控制优化。

在电池管理系统（BMS）中，电池监视包括测量电池系统的温度、电压、阻抗和电流等不同参数，用于估算电池的电量状态。在电池监视应用中，电流的测量范围典型情况下可能从10mA升到1000A，电池管理系统需要在几毫安的涓流充电时以及几百安培的电池放电和再充电时均具有足够的精度。概括来说，电池管理系统需要测量的电流以实时误差来计算，而传统的电流传感器均以%FS作为精度依据。因此，针对BMS系统的特性，需要开发一款产品，将大电流和小电流同时测量，以满足BMS的SOC估算要求。

现有新能源汽车的电流传感器一般包括铁芯组件、霍尔元件与外壳，铁芯组件与外壳、霍尔元件与外壳配、壳盖与外壳之间通过先装配形成产品，再通过灌封胶进行最终的定位。

上述新能源汽车的电流传感器有以下不足：

一个传感器只能测量大量程或小量程，为了达到系统要求，需安装两个传感器，安装空间增大、机械接口增加为两倍、电气接口增加，不符合新能源汽车集成化、小型化的趋势。

铁芯、印制板都是先通过外壳上的特征进行初步定位，霍尔元件在气隙中的一致性较低。

采用灌胶的方式进行产品整体的封装及元器件的定位，整体重量偏重，为了灌胶的要求，需额外设计流胶通道，导致产品外形尺寸偏大，调试等工作需要灌胶后等完全定位后进行。胶干时间较久，不利于自动化批量生产。其生产繁琐、装配关系多、产品可靠性差，又会造成产品的调试难度大、合格率较低。又为了增加机械强度，各个部件间通常采用整体灌胶，但由于热应力的作用，可能导致铁芯的气隙发生变化，使其测量偏离设定值。

传感器的输出与铁芯气隙长度直接成比例关系，铁芯气隙受振动、冲击、跌落、胶应力及温度变化等影响，造成气隙微变化，直接导致测量准确度下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的上述不足而提供一种新能源汽车用双量程电流传感器，使其既能大电流和小电流同时测量，又能缩小体积、减轻重量。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：

一种新能源汽车用双量程电流传感器，其特征在于：包括：

壳盖一，焊接在外壳一面而覆盖上空心环和印制板空间；

铁芯组件一，其包括铁芯一、铁芯一固定架，铁芯固定架包括上片和侧片，上片固定在铁芯气隙二侧，侧片设置定位部，定位部抵住铁芯一侧面；

印制板组件，包含二组霍尔元件，分别对应二个铁芯，设置在二个铁芯间隙内，印制板设置针脚固定孔，与针脚配合，针脚一端穿过外壳的通孔而插入固定孔中，使印制板在垂直方向定位；

外壳，设置容纳铁芯一的上空心环和容纳铁芯二的下空心环，上空心环和下空心环之间设置隔板，外壳侧面设置容纳印制板的印制板空间；印制板空间中，印制板二侧分别设置定位部和弹性定位部，印制板的二侧面能够印制板二侧的定位部和弹性定位部限位；定位部上设置针脚固定孔，针脚可穿过该针脚固定孔并固定在针脚固定孔中；外壳对应铁芯组件一的铁芯固定架位置处设置铁芯限位槽，铁芯固定架进入该铁芯限位槽时限位；

铁芯组件二，包括铁芯二、支架二，支架二包括定位架和定位脚，定位架焊接在铁芯二二端，定位架侧面垂直设置定位脚，定位脚插入外壳分隔板上的定位孔中；

壳盖二，焊接在外壳另一面而覆盖下空心环；

针脚，一端为印刷板电连接端，连接在印制板上的印刷电路上，中间固定在外壳的针脚固定孔中，另一端为插脚。

更好地，上述印制板底部还设置定位孔，与外壳上的突起配合，支撑印制板。

更好地，上述外壳上设置引导槽，印制板插入引导槽时能够由其限位印制板的一侧。

更好地，上述引导槽底部与外壳形成台阶，与前述的印制板的台阶配合。

更好地，上述印制板空间还设置挡块，更好地挡住印制板。

更好地，上述插脚中间还设置倒刺，能够通好地在外壳上，更好地支撑印制板。

更好地，上述外壳一侧还设计一圈支撑台阶，便于焊接。

更好地，上述壳盖二包括内圈、外圈，内外圈之间沿四周均匀设置台阶。

更好地，上述壳盖二表面设置部分凹陷。

更好地，上述隔板上下分别设置二个台阶，分别支撑铁芯一、铁芯二。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1）由于取消灌胶，能够在保证铁芯尺寸公差的前提下，缩小外壳的尺寸，使其小型化、轻量化。

2）通过外壳中间隔板，两侧分别放置铁芯一和铁芯二，在实现同一个电流同时穿过两个铁芯的同时保证了相互之间的电气隔离，达到大、小量程同时测量的目的；通过铁芯气隙的固定，实现传感器精度的可靠性提升。

附图说明

图1是本发明实施例一种新能源汽车用双量程电流传感器的分解结构图。

图2是本发明实施例铁芯组件一的结构示意图。

图3是本发明实施例印制板组件的结构示意图。

图4是本发明实施例外壳的立体图。

图5是本发明实施例外壳中放入印制板组件后的立体图。

图6是本发明实施例外壳中放入印制板组件、铁芯组件一后的立体图

图7是本发明实施例外壳的剖面图。

图8是本发明实施例外壳的另一面视图。

图9是本发明实施例铁芯组件二的结构示意图。

图10是本发明实施例壳盖二的后面结构示意图。

图11是本发明实施例壳盖二的正面结构示意图。

图12是本发明实施例针脚的结构示意图。

图13是本发明实施例一种新能源汽车用双量程电流传感器的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图、实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，一种新能源汽车用双量程电流传感器，其包括壳盖一1、铁芯组件一2、包含霍尔ASIC的印制板组件3、外壳4、铁芯组件二5、壳盖二6、针脚7。

如图2所示，上述铁芯组件一2包括铁芯21、铁芯固定架22，铁芯固定架22固定在铁芯21上。

上述铁芯固定架22包括上片221和侧片222，上片221分别固定在铁芯21气隙二侧，避免铁芯气隙减小；侧片222设置定位部223，定位部223抵住铁芯21侧面，完成组件装配后与外壳上相应特征配合，保证铁芯气隙在外壳中的位置。

如图3所示，上述印制板3上设置包含二组霍尔组件34，分别对应二个铁芯，设置在二个铁芯间隙内。

上述印制板3设置针脚固定孔31，与针脚7配合，针脚7一端71穿过外壳4的通孔而插入固定孔31中，使印制板3在垂直方向定位。

上述印制板3底部还设置定位孔32，与外壳4上的突起40配合，支撑印制板3。

上述印制板3外侧设置台阶32，能够架在以下将要叙述的外壳4侧边上的定位槽47的台阶上而使印制板3更好地定位。

如图4、5、6、7、8所示，外壳4设置容纳铁芯一21的上空心环41和容纳铁芯二51的下空心环42，上空心环41和下空心环42之间设置隔板43，外壳4侧面设置容纳印制板的印制板空间400。

上述印制板空间400中，正对印制板4对面的外壳上设置引导槽47，二侧分别设置定位部48和弹性定位部49，印制板4插入引导槽47时能够由其限位印制板4的一侧，印制板4的二侧面能够印制板二侧的定位部48和弹性定位部49限位。

上述定位部48上设置针脚固定孔40，针脚7可穿过该针脚固定孔40并固定在针脚固定孔40中。

上述引导槽47底部与外壳形成台阶471，与前述的印制板3的台阶31配合。

外壳4对应铁芯组件一2的铁芯固定架22位置处设置铁芯限位槽44，铁芯固定架22进入该铁芯限位槽时能更好地限位。

为更好地限位印制板3，上述印制板空间400还设置挡块46，更好地挡住印制板3。

外壳4一侧还设计一圈支撑台阶401，由于外壳4需要两端进行超声波焊接，完成一侧焊接后为避免因焊接部位直接支撑导致焊接熔接部位强度受损而引起的密封性变差，另一侧焊接时通过一圈支撑台阶，焊接工装中心部位镂空处理，避免第一侧焊接的焊接部位受力。

上述隔板43上下分别设置台阶432、433，用于支撑铁芯一21、铁芯二51。

如图9所示，上述铁芯组件二5包括铁芯二51、支架二52，支架二52包括定位架521和定位脚522，定位架521焊接在铁芯二51二端，既给铁芯提供定位，保证霍尔ASIC在铁芯气隙中的位置，又避免了因铁芯气隙尺寸发生变化而引起的产品性能超差，提升了产品的可靠性；定位架521侧面垂直设置定位脚522，定位脚522可插入外壳4分隔板43上的定位孔431中，而使整个铁芯二组件精确定位。

因本发明传感器为双量程，铁芯二51测量小量程，为避免大电流对铁芯造成干扰，铁芯为坡莫合金材料卷绕而成，材料具有高磁导、低剩磁的特性。

如图10、11所示，壳盖二6用于固定铁芯二组件，其包括内圈63、外圈64，内外圈之间沿四周均匀设置台阶61，超声波焊接时，台阶61底端部分变形融化达到紧固铁芯二组件的效果，均匀对称分布设计，离气隙口有一定距离，尺寸小于1.2mm，避免铁芯受力不均匀或受力过大导致铁芯变形而引起的性能变化，试验证明不规则的结构紧固或过度的结构紧固会引起铁芯性能的变化。

上述壳盖二6表面设置部分凹陷65，为超声波焊接能量传递更直接以达到更优的焊接效果。

壳盖一1与壳盖二6的结构类似，只比壳盖一1多个盖住外壳4印制板空间400的盖。

如图12所示，针脚7一端为印刷板电连接端71，连接在印制板上的印刷电路上，中间还设置倒刺72，能够通好地固定在外壳4的针脚固定孔中，也能够更好地限位印制板3，另一端为插脚73，用于电连接。

如图13所示，壳盖一1与外壳4超声波焊接，固定铁芯一组件2，壳盖二6与外壳4超声波焊接，固定铁芯组件二5，壳盖一、二与铁芯组件一、二配合为过盈配合，配合紧密，能经受较为严酷的振动环境，保证了铁芯组件装配的可靠性。

Claims (8)

1.一种新能源汽车用双量程电流传感器，其特征在于：包括：

壳盖一，焊接在外壳一面而覆盖上空心环和印制板空间；

铁芯组件一，其包括铁芯一、铁芯一固定架，铁芯一固定架包括上片和侧片，上片固定在铁芯一气隙二侧，侧片设置定位部一，定位部一抵住铁芯一侧面；

印制板组件，包含二组霍尔元件，分别对应二个铁芯，设置在二个铁芯间隙内，印制板设置针脚固定孔一，与针脚配合，针脚一端穿过外壳的通孔而插入针脚固定孔一中，使印制板在垂直方向定位；

外壳，设置容纳铁芯一的上空心环和容纳铁芯二的下空心环，上空心环和下空心环之间设置隔板，外壳侧面设置容纳印制板的印制板空间；印制板空间中，印制板二侧分别设置定位部二和弹性定位部，印制板的二侧面能够对印制板二侧的定位部二和弹性定位部限位；定位部二上设置针脚固定孔二，针脚可穿过该针脚固定孔二并固定在针脚固定孔二中；外壳对应铁芯组件一的铁芯一固定架位置处设置铁芯限位槽，铁芯一固定架进入该铁芯限位槽时限位；

铁芯组件二，包括铁芯二、支架二，支架二包括定位架和定位脚，定位架焊接在铁芯二二端，定位架侧面垂直设置定位脚，定位脚插入外壳隔板上的定位孔一中；

壳盖二，焊接在外壳另一面而覆盖下空心环；

针脚，一端为印刷板电连接端，连接在印制板上的印刷电路上，中间固定在外壳的针脚固定孔二中，另一端为插脚；

所述外壳一侧还设计一圈支撑台阶；

所述壳盖二包括内圈、外圈，内圈、外圈之间沿四周均匀设置台阶。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车用双量程电流传感器，其特征在于：所述印制板底部还设置定位孔，与外壳上的突起配合，支撑印制板。

3.根据权利要求1所述的新能源汽车用双量程电流传感器，其特征在于：所述外壳上设置引导槽，印制板插入引导槽时能够由引导槽限位印制板的一侧。

4.根据权利要求3所述的新能源汽车用双量程电流传感器，其特征在于：所述引导槽底部与外壳形成台阶，与印制板的台阶配合。

5.根据权利要求1所述的新能源汽车用双量程电流传感器，其特征在于：所述印制板空间还设置挡块。

6.根据权利要求1所述的新能源汽车用双量程电流传感器，其特征在于：所述插脚中间还设置倒刺。

7.根据权利要求1所述的新能源汽车用双量程电流传感器，其特征在于：所述隔板上下分别设置二个台阶，分别支撑铁芯一、铁芯二。

8.根据权利要求1所述的新能源汽车用双量程电流传感器，其特征在于：所述壳盖二表面设置部分凹陷。

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