CN112578174B - 电流传感器 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种电流传感器，包括：壳体、电路板、磁场检测芯片、多个电流输入铜排、信号输出针以及由软磁材料制成的屏蔽片，每个输入铜排分别具有固定段和检测段，电路板固定在壳体的表面上，磁场检测芯片设置在电路板和壳体之间并且与电路板固定设置，屏蔽片为U型结构并包括主体部分和连接部分，主体部分固定在壳体内，连接部分至少延伸至电路板，以使得屏蔽片和电路板之间限定容纳空间，每个容纳空间供一个铜排的固定段穿过，并且磁场检测芯片一一对应地位于容纳空间中，信号输出针一端固定在电流板上并与磁场检测芯片电连接以通过另一端以输出信号。通过上述技术方案，本公开提供的电流传感器具有体积小且重量轻的特点。
Description
技术领域
本发明适用于传感器技术领域，具体地，涉及一种电流传感器。
背景技术
电流传感器是一种能感受被测电流并将被测电流转换成可用输出信号的装置，通常用于交直流电流的检测。
在车用电流传感器中，主要为单电源开环类电流传感器和少量的闭环电流传感器，其中，开环电流传感器主要用于监测电机的三相电流，闭环电流传感器主要用于监测电池主回路放电电流和充电电流。
相关技术中，用于检测电机相电流的电流传感器设置在电机控制器中，在测量三相电机相电流时，通过单个传感器检测电机的单相电流，导致电机控制器的体积大且重量大，不利于整车的轻量化。
发明内容
本公开的目的是提供一种电流传感器，该电流传感器具有体积小且重量轻的特点。
为了实现上述目的，本公开提供一种电流传感器，包括：壳体、电路板、磁场检测芯片、多个电流输入铜排、信号输出针以及由软磁材料制成的屏蔽片，每个输入铜排分别具有伸入到所述壳体内的固定段和外露在所述壳体外的检测段，所述电路板固定在所述壳体的表面上，所述磁场检测芯片设置在所述电路板和所述壳体之间并且与所述电路板固定设置，所述屏蔽片为U型结构并包括主体部分和沿所述主体部分的两端折弯的连接部分，所述主体部分固定在所述壳体内，所述连接部分至少延伸至所述电路板，以使得所述屏蔽片和所述电路板之间限定容纳空间，每个容纳空间供一个铜排的固定段穿过，并且所述磁场检测芯片一一对应地位于所述容纳空间中，所述信号输出针一端固定在所述电路板上并与所述磁场检测芯片电连接以通过另一端输出信号。
可选地，所述屏蔽片的厚度均匀，并且所述主体部分和所述连接部分之间圆弧过渡。
可选地，所述电路板设置有连接槽，所述连接部分的端部延伸到所述壳体的外部并且卡接在所述连接槽中。
可选地，所述多个电流输入铜排包括交流铜排组和直流铜排组，所述交流铜排组包括多个交流铜排，所述直流铜排组包括正极铜排和负极铜排，所述屏蔽片一一对应地围绕所述交流铜排和所述正极铜排设置，以将所述交流铜排和所述正极铜排限制所述容纳空间中。
可选地，所述多个交流铜排之间以及所述正极铜排和所述负极铜排之间通过所述壳体物理绝缘。
可选地，所述交流铜排包括多个铜排，所述铜排包括第一输入段、第一输出段以及连接在所述第一输入段和所述第一输出段之间的第一折弯部，所述第一输入段和所述第一折弯部之间以及所述第一折弯部和所述第一输出段之间圆弧过渡，所述第一输入段构造为单侧铜壁或双侧铜壁，所述第一输出段的端部设置有第一腰型孔；所述第一折弯部包括多个第一折弯段，相邻的所述第一折弯段之间圆弧过渡。
可选地，所述正极铜排和所述负极铜排均包括第二输入段、第二输出段以及连接在所述第二输入段和所述第二输出段的第二折弯部，所述第二输入段和第二折弯部之间以及所述第二折弯部和所述第二输出段之间圆弧过渡，所述第二输出段构造为单侧铜壁，所述第二输出段的端部设置有第二腰型孔；所述第二折弯部包括多个第二折弯段，相邻的所述第二折弯段之间圆弧过渡。
可选地，所述正极铜排和所述负极铜排还包括用于输出所述铜排电压的第一输出铜针，所述第一输出铜针与所述第二输出段相向设置。
可选地，所述信号输出针包括多个第二输出铜针，所述电路板设置有通孔焊盘，所述通孔焊盘包括多个通孔，所述第二输出铜针与所述通孔一一对应焊接在所述通孔焊盘上。
可选地，所述壳体设置有加强筋，所述第二输出铜针包覆于所述加强筋中。
通过上述技术方案，本公开提供的电流传感器在工作时，电流流经电流输入铜排而在电流输入铜排的表面形成环绕电流输入铜排的环形磁场，通过由软磁材料制成的屏蔽片以对环形磁场进行聚磁，并且进一步通过屏蔽片的U型结构将环形磁场转换为垂直于屏蔽片的连接部分的水平磁场，通过磁场检测芯片检测水平磁场强度并转换为模拟信号，再由信号输出针输出信号，以实现电流检测。
其中，通过将多个电流输入铜排集成到壳体中，以使得电流传感器能够同时对多路电流进行检测，体积较小，并且通过采用屏蔽片能够减轻电流传感器的重量，从而使得电流传感器具有体积小和重量轻的特点。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开实施例提供的电流传感器的立体示意图；
图2是本公开实施例提供的电流传感器的正视图；
图3是图2沿A-A线剖切的剖视图；
图4是图2沿B-B线剖切的剖视图；
图5是图2中C部分的立体示意图；
图6是本公开一种实施例提供的电流传感器中的铜排的立体结构示意图；
图7是本公开另一种实施例提供的电流传感器中的铜排的立体结构示意图；
图8是本公开实施例提供的电流传感器中的正极铜排的立体结构示意图；
图9是本公开实施例提供的电流传感器中的屏蔽片的立体结构示意图；
图10是本公开实施例提供的电流传感器中的电路板的立体结构示意图；
图11是本公开实施例提供的电流传感器的电路框图。
附图标记说明
1-壳体，11-加强筋，2-电路板，21-连接槽，22-通孔焊盘，3-磁场检测芯片，4-屏蔽片，41-主体部分，42-连接部分，51-正极铜排，52-负极铜排，53-第二输入段，54-第二输出段，55-第二折弯部，56-第二腰型孔，57-第一输出铜针，6-交流铜排，61-第一输入段，62-第一输出段，63-第一折弯部，64-第一腰型孔，7-第二输出铜针。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，“内、外”是相对于对应的部件自身轮廓而言的“内、外”。另外，本公开所使用的术语“第一”、“第二”等是为了区分一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。此外，在下面的描述中，当涉及到附图时，除非另有解释，不同的附图中相同的附图标记表示相同或相似的要素。上述定义仅用于解释和说明本公开，不应当理解为对本公开的限制。
根据本公开的具体实施方式，参考图1至图10中所示，提供一种电流传感器，包括：壳体1、电路板2、磁场检测芯片3、多个电流输入铜排、信号输出针以及由软磁材料制成的屏蔽片4，每个输入铜排分别具有伸入到壳体1内的固定段和外露在壳体1外的检测段，电路板2固定在壳体1的表面上，磁场检测芯片3设置在电路板2和壳体1之间并且与电路板2固定设置，屏蔽片4为U型结构并包括主体部分41和沿主体部分41的两端折弯的连接部分42，主体部分41固定在壳体1内，连接部分42至少延伸至电路板2，以使得屏蔽片4和电路板2之间限定容纳空间，每个容纳空间供一个铜排的固定段穿过，并且磁场检测芯片3一一对应地位于容纳空间中，信号输出针一端固定在电路板2上并与磁场检测芯片3电连接以通过另一端以输出信号。
通过上述技术方案，本公开提供的电流传感器在工作时，电流流经电流输入铜排而在电流输入铜排的表面形成环绕电流输入铜排的环形磁场，通过由软磁材料制成的屏蔽片4以对环形磁场进行聚磁，并且进一步通过屏蔽片4的U型结构将环形磁场转换为垂直于屏蔽片4的连接部分42的水平磁场，通过磁场检测芯片3检测水平磁场强度并转换为模拟信号，再由信号输出针输出信号，以实现电流检测。其中，通过将多个电流输入铜排集成到壳体1中，以使得电流传感器能够同时对多路电流进行检测，体积较小，并且通过采用屏蔽片4能够减轻电流传感器的重量，从而使得电流传感器具有体积小和重量轻的特点。
其中，电路板2可以以任意合适的方式固定在壳体1的表面上。可选地，电路板2可以通过多个紧固件(例如螺钉等)固设在壳体1的表面上，以防止电路板2发生松动，影响电流传感器的正常使用。
其中，屏蔽片4的厚度均匀，以有利于磁场的均匀度和平行度，从而保证磁场检测芯片3的检测精度，且主体部分41和连接部分42之间圆弧过渡，能够进一步有利于磁场的均匀度和平行度，并且减少屏蔽片4在生产加工过程中所产生的应力，防止屏蔽片4在高温工作环境中出现开裂、断开等现象。另外，屏蔽片4的开口大小可以根据电流输入铜排的宽度进行适应性设计。
其中，电路板2设置有连接槽21，连接部分42的端部延伸到壳体1的外部并且卡接在连接槽21中，以使得磁场检测芯片3位于屏蔽片4的主体部分41和连接部分42所形成的空间的中心，提升磁场检测芯片3的检测效果，从而获得更加精准的检测数据。
本公开提供的电流传感器能够应用在任意需要检测电流的使用环境中，用于检测直流电路电流和/或交流电路电流，本公开对此不做具体限制。
例如，本公开的电流传感器可以应用在电动车辆中，可以用于检测电机的三相电流、电池主回路的放电电流和充电电流。本公开提供的电流传感器具有体积小和重量轻的特点，因此将其应用到电动车辆中且将其设置在电机控制器的内部空间中，能够节省电机控制器的内部空间，实现电机控制器的小型化设计，从而进一步减轻整车重量，增加纯电模式下的续航里程。
下面将以本公开提供的电流传感器应用到电动车辆进行介绍。
在本公开提供的具体实施方式中，多个电流输入铜排可以包括交流铜排组和直流铜排组，交流铜排组包括多个交流铜排6，直流铜排组包括正极铜排51和负极铜排52，屏蔽片4一一对应地围绕交流铜排6和正极铜排51设置，以将交流铜排6和正极铜排51限制容纳空间中。其中，交流铜排组可以包括六个交流铜排6，主电机的三相电流和BSG电机(Belt-Driven StarterGenerator，一种利用皮带传动兼顾启动和发电的一体机)的三相电流一一对应地流经交流铜排6，以通过磁场检测芯片3实现对主电机和BSG电机的每一相电流的检测。正极铜排51和负极铜排52可以分别连接直流电路的正极和负极，以通过磁场检测芯片3实现对直流电路的正极和负极的电流的检测。
其中，多个交流铜排6之间以及正极铜排51和负极铜排52之间通过壳体1物理绝缘，以保证各个电流输入铜排之间以及各个电流输入铜排与屏蔽片4之间的隔离。
其中，交流铜排6可以根据实际需求以任意合适的方式构造。交流铜排6包括多种结构的铜排，在一种实施例中，参考图5和图6中所示，铜排包括第一输入段61、第一输出段62以及连接在第一输入段61和第一输出段62之间的第一折弯部63，第一输入段61和第一折弯部63之间以及第一折弯部63和第一输出段62之间圆弧过渡，以减少铜排在生产加工过程中所产生的应力，防止铜排在高温工作环境中出现开裂、断开等现象。其中，第一输入段61构造为单侧铜壁，以减少空间和降低成本，该第一输入段61可以允许通过较小的电流，例如可以允许BSG电机的三相电流通过。该单侧铜壁通过焊接以连接功率器件与第一输入段61。另外，第一输出段62的端部设置有第一腰型孔64，紧固件穿过该第一腰型孔64将第一输出段62与BSG电机的电流输入端连接，通过第一腰型孔64以消除BSG电机的电流输入端与第一输出段62之间的安装误差。此外，第一折弯部63包括多个第一折弯段，相邻的第一折弯段之间圆弧过渡，以减少铜排在生产加工过程中所产生的应力，防止铜排在高温工作环境中出现开裂、断开等现象。
在另一种实施例中，参考图7中所示，铜排包括第一输入段61、第一输出段62以及连接在第一输入段61和第一输出段62之间的第一折弯部63，第一输入段61和第一折弯部63之间以及第一折弯部63和第一输出段62之间圆弧过渡，以减少铜排在生产加工过程中所产生的应力，防止铜排在高温工作环境中出现开裂、断开等现象。其中，第一输入段61构造为双侧铜壁，该第一输入段61可以允许通过较小的电流，例如可以允许主电机的三相电流通过。该双侧铜壁通过焊接以连接功率器件与第一输入段61。另外，第一输出段62的端部设置有第一腰型孔64，紧固件穿过该第一腰型孔64将第一输出段62与主电机的电流输入端连接，通过第一腰型孔64以消除主电机的电流输入端与第一输出段62之间的安装误差。此外，第一折弯部63包括多个第一折弯段，相邻的第一折弯段之间圆弧过渡，以减少铜排在生产加工过程中所产生的应力，防止铜排在高温工作环境中出现开裂、断开等现象。
其中，正极铜排51和负极铜排52可以根据实际需求以任意合适的方式构造。可选地，参考图8中所示，正极铜排51和负极铜排52可以均包括第二输入段53、第二输出段54以及连接在第二输入段53和第二输出段54的第二折弯部55，第二输入段53和第二折弯部55之间以及第二折弯部55和第二输出段54之间圆弧过渡，以减少正极铜排51和负极铜排52在生产加工过程中所产生的应力，防止在高温工作环境中出现开裂、断开等现象。其中，第二输入段53构造为单侧铜壁，以减少空间和降低成本，该第二输入段53可以允许通过较小的电流，例如可以允许直流电路的电流通过。另外，第二输出段54的端部设置有第二腰型孔56，紧固件穿过该第二腰型孔56将第二输出段54与直流电路的电流输入端连接，通过第一腰型孔64以消除直流电路的电流输入端与第二输出段54之间的安装误差。此外，第二折弯部55包括多个第二折弯段，相邻的第二折弯段之间圆弧过渡，以减少正极铜排51和负极铜排52在生产加工过程中所产生的应力，防止在高温工作环境中出现开裂、断开等现象。
其中，正极铜排51和负极铜排52还包括用于输出铜排电压的第一输出铜针57，第一输出铜针57与第二连接段相向设置。该第一输出铜针57通过长臂延伸至客户应用端电路板2，以检测正极铜排51和负极铜排52的电压。
其中，结合图1、图2和图10中所示，信号输出针包括多个第二输出铜针7，电路板2设置有通孔焊盘22，通孔焊盘22包括多个通孔，第二输出铜针7与通孔一一对应焊接在通孔焊盘22上。其中，第二输出铜针7通过冲压成型并且电镀金，以保证其抗氧化能力和焊接性能，该第二输出铜针7通过注塑直接整形到壳体1上。此外。由于第二输出铜针7长度较长，壳体1设置有加强筋11并且第二输出铜针7包覆在加强筋11中，以对第二输出铜针7进行保护，防止第二输出铜针7在工作中断裂。
结合图3、图10和图11中所示，本公开提供的电流传感器供设置有七个磁场检测芯片3，每个磁场检测芯片3通过信号输出针对外输出信号Vout1、Vout2、Vout3、Vout4、Vout5、Vout6、Vout7。其中，通孔焊盘22上的通孔分别定义为：Vcc1、GND1、Vout1、Vout2、Vout3、Vout4、Vcc2、GND2、Vout5、Vout6、Vout7、NC。如图11中所示，四个磁场检测芯片3共用电源Vcc1和电源GND1，该四个磁场检测芯片3分别通过与其相对应的第二输出铜针7对外输出信号Vout1、Vout2、Vout3、Vout4，另外三个磁场检测芯片3共用电源Vcc2和电源GND2，该三个磁场检测芯片3分别通过与其相对应的第二输出铜针7对外输出信号Vout5、Vout6、Vout7。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (8)
1.一种电流传感器，其特征在于，包括：壳体(1)、电路板(2)、磁场检测芯片(3)、多个电流输入铜排、信号输出针以及由软磁材料制成的屏蔽片(4)，每个输入铜排分别具有伸入到所述壳体(1)内的固定段和外露在所述壳体(1)外的检测段，所述电路板(2)固定在所述壳体(1)的表面上，所述磁场检测芯片(3)设置在所述电路板(2)和所述壳体(1)之间并且与所述电路板(2)固定设置，所述屏蔽片(4)为U型结构并包括主体部分(41)和沿所述主体部分(41)的两端折弯的连接部分(42)，所述主体部分(41)固定在所述壳体(1)内，所述连接部分(42)至少延伸至所述电路板(2)，以使得所述屏蔽片(4)和所述电路板(2)之间限定容纳空间，每个容纳空间供一个铜排的固定段穿过，并且所述磁场检测芯片(3)一一对应地位于所述容纳空间中，所述信号输出针一端固定在所述电路板(2)上并与所述磁场检测芯片(3)电连接以通过另一端输出信号；
所述多个电流输入铜排包括交流铜排组和直流铜排组，所述交流铜排组包括多个交流铜排(6)，所述交流铜排(6)包括多个铜排，所述铜排包括第一输入段(61)、第一输出段(62)以及连接在所述第一输入段(61)和所述第一输出段(62)之间的第一折弯部(63)，所述第一输入段(61)和所述第一折弯部(63)之间以及所述第一折弯部(63)和所述第一输出段(62)之间圆弧过渡，所述第一输入段(61)构造为单侧铜壁或双侧铜壁，所述第一输出段(62)的端部设置有第一腰型孔(64)；
所述第一折弯部(63)包括多个第一折弯段，相邻的所述第一折弯段之间圆弧过渡；
所述直流铜排组包括正极铜排(51)和负极铜排(52)，所述正极铜排(51)和所述负极铜排(52)均包括第二输入段(53)、第二输出段(54)、连接在所述第二输入段(53)和所述第二输出段(54)的第二折弯部(55)，以及用于输出所述正极铜排(51)和所述负极铜排(52)的铜排电压的第一输出铜针(57)，所述第一输出铜针(57)与所述第二输出段(54)相向设置，所述第一输出铜针(57)通过长臂延伸至所述电路板(2)，所述第二输入段(53)构造为单侧铜壁，所述第二输出段(54)的端部设置有第二腰型孔(56)，所述第二折弯部(55)包括多个第二折弯段。
2.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述屏蔽片(4)的厚度均匀，并且所述主体部分(41)和所述连接部分(42)之间圆弧过渡。
3.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述电路板(2)设置有连接槽(21)，所述连接部分(42)的端部延伸到所述壳体(1)的外部并且卡接在所述连接槽(21)中。
4.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述屏蔽片(4)一一对应地围绕所述交流铜排(6)和所述正极铜排(51)设置，以将所述交流铜排(6)和所述正极铜排(51)限制所述容纳空间中。
5.根据权利要求4所述的电流传感器，其特征在于，所述多个交流铜排(6)之间以及所述正极铜排(51)和所述负极铜排(52)之间通过所述壳体(1)物理绝缘。
6.根据权利要求4所述的电流传感器，其特征在于，所述第二输入段(53)和第二折弯部(55)之间以及所述第二折弯部(55)和所述第二输出段(54)之间圆弧过渡，相邻的所述第二折弯段之间圆弧过渡。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的电流传感器，其特征在于，所述信号输出针包括多个第二输出铜针(7)，所述电路板(2)设置有通孔焊盘(22)，所述通孔焊盘(22)包括多个通孔，所述第二输出铜针(7)与所述通孔一一对应焊接在所述通孔焊盘(22)上。
8.根据权利要求7所述的电流传感器，其特征在于，所述壳体(1)设置有加强筋(11)，所述第二输出铜针(7)包覆于所述加强筋(11)中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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