CN210954149U - 一种新能源汽车用多通道电流传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种新能源汽车用多通道电流传感器，涉及电子测量仪器技术领域。新能源汽车用多通道电流传感器，包括：壳体，其包括具有开口的容纳槽和连接板，容纳槽内固定设置有铁芯，容纳槽上还挖设有与每个铁芯分别一一对应的通道；还包括固定在壳体上的插针，插针数量为至少三个，每个所述插针均具有两个平行的支腿，一个支腿位于容纳槽内，另一个支腿位于连接板上；PCB组件，其安装于容纳槽内，PCB组件与位于容纳槽内的支腿焊接连接；盖体，其与容纳槽卡扣连接。铁芯、插针及通道集成在壳体上，优化了结构、节省了空间也提高了信息传递稳定性。铁芯、通道的数量可以根据实际需求进行配置，因此配置更灵活、走线更简单。

Description

一种新能源汽车用多通道电流传感器

技术领域

本实用新型属于电子测量仪器技术领域，涉及一种新能源汽车用多通道电流传感器。

背景技术

随着电力电子、计算机技术、ASIC等技术的不断发展，传统的霍尔技术已很难满足新能源汽车电机控制器系统的要求，传感器集成化、微型化、低功耗等是未来电机控制器系统的必由之路。随着电控系统的控制要求提升，对传感器在宽温区范围内的精度提出了更高的要求；在IGBT开、关、负载变化等工况下产生了诸如di/dt,dv/dt等干扰，需要对传感器采取更可靠的屏蔽抗干扰措施；同时，由于使用环境多种多样，剧烈的机械冲击和振动以及随季节和地域的温差变化，对传感器的长期一致性及可靠性提出了更高的要求；随着汽车电控系统的微型化、集成化趋势，相电流检测传感器的空间要求也会越来越小，与对应的IGBT模块的配合也越来越紧密，相电流检测电流传感器的集成化、小型化对于新能源汽车电控系统的微型化有着重要意义。

目前的新能源汽车电控系统相电流检测用电流传感器，U、V、W每一相各有一只独立的电流传感器，每一个需要单独供电并进行检测。这样对于电控系统小型化、低功耗有很多制约，且走线相对复杂。安装如图1所示。

上述技术的缺点如下：

（1）一个传感器只能测量一个通道的电流，为了达到系统的要求，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；

（2）传感器的输出与铁芯气隙长度直接成比例关系，现有技术中，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。

CN207007919U公开了用于汽车电控系统相电流检测的集成化电流传感器，其方案如图2，由①外壳、②插针、③铁芯、④印制板、⑤霍尔元件组成。外壳与铁芯、霍尔元件、印制板先进行组装，通过外壳上的限位结构进行初步定位，再通过灌封胶进行最终的固定。

上述方案存在的问题是：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。若调试发现问题无法进行返工处理，不利于过程控制及问题分析。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种结构简单、性能稳定、占用空间小、适合批量生产的新能源汽车用多通道电流传感器。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种新能源汽车用多通道电流传感器，包括：

壳体，其包括具有开口的容纳槽和连接板，容纳槽内固定设置有铁芯，容纳槽上还挖设有与每个铁芯分别一一对应的通道；还包括固定在壳体上的插针，插针数量为至少三个，每个所述插针均具有两个平行的支腿，一个支腿位于容纳槽内，另一个支腿位于连接板上；

PCB组件，其安装于容纳槽内，PCB组件与位于容纳槽内的支腿焊接连接；

盖体，其与容纳槽卡扣连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述插针为U型，两个支腿相连接的位置固定设置在容纳槽和连接板的底部。

作为本实用新型的进一步改进，容纳槽内壁设置有用于抵住壳盖的支撑筋。

作为本实用新型的进一步改进，容纳槽内固定设置有固定针，固定针与PCB组件通过焊接连接。

作为本实用新型的进一步改进，容纳槽内固定设置有用于安置PCB组件的台阶，PCB组件与铁芯之间具有间隙。

作为本实用新型的进一步改进，PCB组件包括印制板、霍尔元件、接地弹片，接地弹片使PCB组件与铁芯弹性连接。

作为本实用新型的进一步改进，霍尔元件、接地弹片分别焊接在印制板上。

作为本实用新型的进一步改进，铁芯数量为三个，通道数量也为三个，铁芯与通道分别一一对应。

作为本实用新型的进一步改进，铁芯、插针、固定针与壳体通过一体注塑而成。

基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：1、本实用新型创造性的将铁芯、插针及通道集成在壳体上，即铁芯、插针分别固定设置在壳体上，通过固定设置实现精确定位，无需灌封胶固定，也避免了铁芯气隙易受震动的问题。既优化了结构、节省了空间也提高了信息传递稳定性。2、铁芯、通道的数量可以根据实际需求进行配置，铁芯与通道分别一一对应即可，因此配置更灵活、走线更简单。3、插针具有两个平行的支腿，一个支腿位于容纳槽内并且与PCB板连接，另一个支腿位于连接板上并且与输出端连接，与现有技术相比减少了连接器，连接更紧密，信号输出效果更好。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是现有技术三相电流传感器的结构示意图。

图2是现有技术集成化电流传感器结构分解示意图。

图3是本实用新型新能源汽车用多通道电流传感器的结构分解示意图。

图4是壳体及铁芯的结构示意图。

图5是插针的结构示意图。

图6是壳体的结构示意图。

图7是壳体另一视角的结构示意图。

图8是PCB组件的结构示意图。

图9是PCB组件另一视角的结构示意图。

图中，110、容纳槽；120、连接板；130、铁芯；131、铁芯气隙；141、第一支腿；142、第二支腿；150、通道；161、支撑筋；162、固定针；163、台阶；170、嵌件；210、印制板；220、霍尔元件；230、接地弹片；300、盖体；310、卡扣凸起；320、卡扣凹槽。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

下面结合图1至图9对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。

如图3、图4、图6、图7所示，本实用新型的新能源汽车用多通道电流传感器包括：壳体、PCB组件、盖体300。PCB组件安装于壳体内部，盖体300与壳体通过卡扣连接。

壳体包括具有开口的容纳槽110和连接板120，容纳槽110内固定设置有铁芯130，容纳槽110上还挖设有与每个铁芯130分别一一对应的通道150；还包括固定在壳体上的插针，插针数量为至少三个，每个所述插针均具有两个平行的支腿，一个支腿位于容纳槽110内，与PCB组件焊接连接，另一个支腿位于连接板120上，与外部输出端连接。

铁芯130及通道150的数量可以根据实际需求进行配置，而无需设置额外的安装接口及走线。在本实施例中，铁芯130及通道150的数量分别为三个，即三个铁芯130、三个通道150。需要知道的是，铁芯130及通道150的数量并不局限于本实施例所列举情形。在本实施例中，三个铁芯130依次顺序排列，铁芯气隙131朝向容纳槽110开口端。

为了进一步提高PCB组件的安装稳定性，容纳槽110内固定设置有固定针162，固定针162与PCB组件通过焊接连接。具体的，固定针162数量为三个，设置在容纳槽110的两端和中间位置，通过固定针162，使PCB组件在两端及中间均被牢牢固定在容纳槽110内，以此提高固定效果。此外，固定针162与插针分别通过焊接固定到PCB组件上，两者工艺相同，可在同一生产线上依次进行，提高了生产效率，减小了设备投入，无需额外增加新设备及新的工艺步骤。

进一步的，如图5所示，插针为U型，两个支腿相连接的位置固定设置在容纳槽110和连接板120的底部。通过U型插针连接了产品输出端与内部PCB组件，客户PCB可直接与输出端相连，减少了连接器。

在本实施例中，插针数量为五个，每个插针均具有两个平行的支腿，分别为第一支腿141和第二支腿142，第一支腿141位于容纳槽110内并且与PCB板连接，第二支腿142位于连接板120上并且与输出端连接，五个插针的第二支腿142分别连接电源正极、电源负极、三个通道150。需要注意的是，其连接顺序并不指定，可以根据需要进行调整。在实际应用中，根据通道150数量的不同，插针数量也相应调整。插针数量并不局限于本实施例所列举情形。

铁芯130、插针、固定针162与壳体通过一体注塑而成。取消后续装配和灌胶工序，通过一体注塑方案固定三个铁芯130，无需预留铁芯130与壳体的装配间隙，达到集成化小型化的目的。

此外，通过上述壳体的设计，利用注塑的过程固定铁芯130等嵌件170，因不需要铁芯130装配间隙，在有限的空间下依然扩大了铁芯130体积，以此提高电流传感器的精度和性能；通过模具的精度保证了铁芯130的位置度，保证了电流传感器的一致性。

上述设置大大提高了生产效率，并且模具上的定位比装配更为准确，也提升了产品的一致性，消除装配间隙的需求，一定程度上也扩大了铁芯130的体积，提高了产品的量程。

铁芯130呈C型，铁芯130具有两个相对端面，两个相对端面之间，即铁芯130的缺口，为铁芯气隙131。传感器的输出与铁芯气隙131长度直接成比例关系，当铁芯气隙131受外界影响导致铁芯气隙131微小变化时会导致电流传感器测量准确度下降。而在本实施例中，铁芯130与壳体一体注塑成型，因此，相应的也对铁芯气隙131进行了固定，铁芯气隙131不易受外界影响，以此提高电流传感器测量准确度。

进一步的，如图8、图9所示，PCB组件包括印制板210、霍尔元件220、接地弹片230，接地弹片230使PCB组件与铁芯130弹性连接，以此提升产品的抗干扰能力。霍尔元件220、接地弹片230分别焊接在印制板210上。与铁芯130相对应，霍尔元件220、接地弹片230的数量均分别为三个。每个霍尔元件220分别插接在相对应的铁芯气隙131中，在本实施例中，采用接地弹片230连接PCB组件与铁芯130，取代了现有技术中采用焊接导线连接PCB组件和铁芯130的方式，避免了导线容易脱落、焊点应力大需要灌封胶密封等问题。

在本实用新型中，取消了电位器设计，而是采用霍尔元件220，更为具体的是霍尔ASIC芯片，采用CMOS工艺，将霍尔元件220和后端处理电路集成在一颗芯片内，通过调试软件采集各温度点的不同电流值对应的输出，运行内部校准程序对传感器的零点、增益、温度漂移和非线性进行补偿，芯片将校准系数存储在内置的EEPROM中，从而实现宽温区高精度的效果。

更进一步的，容纳槽110内固定设置有用于安置PCB组件的台阶163，PCB组件与铁芯130之间具有间隙。具体的，所述台阶163高度为1mm，因此PCB组件底部与铁芯130表面具有1mm的间隙，这一间隙的存在使接地弹片230与铁芯130柔性连接，因此在振动等环境下也能保证接地的可靠性。

盖体300上设置有卡扣凸起310，容纳槽110内壁上设置有卡扣凹槽320，卡扣凸起310插入卡扣凹槽320形成卡扣连接。由于卡扣连接往往存在连接活动度大的问题，因此容纳槽110内壁设置有用于抵住壳盖的支撑筋161，以此抵消卡扣连接导致的活动度，使壳体与盖体300的连接更加稳定。

进一步的，连接板120上设置有嵌件170，所述嵌件170与壳体通过一体注塑形成，所述嵌件170用于连接并固定外部部件，如母排。

本实用新型具有以下优点：

1、传感器为多通道产品，集合多通道为一体简化结构，减小了电控系统的空间；

2、整体采用一体注塑方式，抛弃传统灌胶产品，工序简单，可自动化生产，提高了生产效率，抗振动、冲击能力强；

3、铁芯通过注塑模具进行精确定位，产品一致性好；

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种新能源汽车用多通道电流传感器，其特征在于，包括：

壳体，其包括具有开口的容纳槽和连接板，容纳槽内固定设置有铁芯，容纳槽上还挖设有与每个铁芯分别一一对应的通道；还包括固定在壳体上的插针，插针数量为至少三个，每个所述插针均具有两个平行的支腿，一个支腿位于容纳槽内，另一个支腿位于连接板上；

PCB组件，其安装于容纳槽内，PCB组件与位于容纳槽内的支腿焊接连接；

盖体，其与容纳槽卡扣连接。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车用多通道电流传感器，其特征在于，所述插针为U型，两个支腿相连接的位置固定设置在容纳槽和连接板的底部。

3.根据权利要求1所述的新能源汽车用多通道电流传感器，其特征在于，容纳槽内壁设置有用于抵住壳盖的支撑筋。

4.根据权利要求1或2所述的新能源汽车用多通道电流传感器，其特征在于，容纳槽内固定设置有固定针，固定针与PCB组件通过焊接连接。

5.根据权利要求1所述的新能源汽车用多通道电流传感器，其特征在于，容纳槽内固定设置有用于安置PCB组件的台阶，PCB组件与铁芯之间具有间隙。

6.根据权利要求1所述的新能源汽车用多通道电流传感器，其特征在于，PCB组件包括印制板、霍尔元件、接地弹片，接地弹片使PCB组件与铁芯弹性连接。

7.根据权利要求6所述的新能源汽车用多通道电流传感器，其特征在于，霍尔元件、接地弹片分别焊接在印制板上。

8.根据权利要求1所述的新能源汽车用多通道电流传感器，其特征在于，铁芯数量为三个，通道数量也为三个，铁芯与通道分别一一对应。

9.根据权利要求4所述的新能源汽车用多通道电流传感器，其特征在于，铁芯、插针、固定针与壳体通过一体注塑而成。

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