DE10141849B4 - Stromdetektorvorrichtung und Verfahren zum Detektieren von elektrischem Stroms - Google Patents

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Abstract

Stromdetektorvorrichtung, umfassend: einen elektrischen Leiter (10), der in einer Ebene angeordnet ist und erste, zweite und dritte Leiterteile (11, 12, 13) hat, die sich von einem gemeinsamen Verzweigungspunkt (O) in drei Ausrichtungen mit vorgegebenem Winkel (θ1, θ2, θ3) zueinander erstrecken, erste und zweite magnetoelektrische Messwandlerelemente (21, 22) auf beiden Seiten des ersten Leiterteiles (11) in äquidistanten Positionen von dem ersten Leiterteil (11) und in der Nähe des Verzweigungspunktes (O) angeordnet zum Produzieren eines ersten und eines zweiten elektrischen Signals (VB1, VB2) ansprechend auf magnetische Flüsse, die durch durch das erste, zweite und das dritte Leiterteil (11, 12, 13) fließende elektrische Ströme (I1, I2, I3) bedingt sind, wobei jedes Messwandlerelement (21, 22) eine flussempfindliche Oberfläche, ausgerichtet in der Ebene des elektrischen Leiters (10) hat, und ein Sensorsubstrat (31) mit einem Rechenprozessorschaltkreis (40), ansprechend auf einen Differenzwert zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Signal (VB1, VB2), um dadurch durch den ersten Leiterteil (11) fließenden elektrischen Strom (I1) zu detektieren.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromdetektorvorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren von durch einen in einem Gerät wie einem Selbstfahrenden Fahrzeug verwendeten elektrischen Schaltkreis fließenden elektrischen Stroms.
  • In den letzten Jahren wird bedingt durch die weite Verbreitung elektrischer Fahrzeuge und Hybridfahrzeuge etc. eine äußerst hoch entwickelte Stromdetektorvorrichtung benötigt, um einen Lade- oder Entladezustand einer Batterie zu managen. Es ist daher vorgeschlagen worden, eine solche Stromdetektorvorrichtung bereitzustellen, die einen Standardwiderstand verwendet, um einem fließenden elektrischen Strom zu ermöglichen, einen Spannungsabfall zu erzeugen, der gemessen wird, um die Größe des elektrischen Stromes zu detektieren. Eine solche Stromdetektorvorrichtung bedingt ein Anwachsen von Größe und Gewicht des Standardwiderstandes, was zu einem spürbaren Anwachsen der Hitzemenge führt, besonders wenn der durch den Standardwiderstand fließende Strom zunimmt. Entsprechend ist die vorstehend erwähnte Stromdetektorvorrichtung nicht geeignet zur Verwendung in einer elektrischen Anschlussdose zum Verteilen elektrischer Ausgangsleistung in einem selbstfahrenden Fahrzeug.
  • Um dieses Problem anzusprechen ist vordem vorgeschlagen worden, eine Stromdetektorvorrichtung, angepasst zum Detektieren eines elektrischen Stromes unter Verwendung eines Stromwandlers und eines Hall-Elementes vom Reluktanz-Typ bereitzustellen, von dem ein typisches Beispiel in der japanischen vorläufigen Patentanmeldung JP S 59-079860 A beschrieben ist. Die Stromdetektorvorrichtung eines solchen Typs benötigt eine Ringspule von einer Größe, um die Größe des zu messenden elektrischen Stromes anzupassen, was bedingt durch die Verringerung der Ausdehnung und des Gewichtes der Vorrichtung zu Schwierigkeiten führt.
  • Um solchen Schwierigkeiten entgegenzutreten, wurde ebenfalls vorgeschlagen, eine Stromdetektorvorrichtung bereitzustellen, die den elektrischen Strom ohne die Verwendung einer Magnetspule detektiert, wovon ein Beispiel in der japanischen Patentveröffentlichung JP H 8-003499 B beschrieben ist. Diese Stromdetektorvorrichtung hat einen Aufbau, in dem ein Schaltkreissubstrat mit einer zentralen Bohrung ausgebildet ist, durch die sich ein gerader elektrischer Leiter erstreckt und worin zwei magnetoelektrische Messwandelelemente in einem um die zentrale Bohrung des Substrates herum befindlichen Bereich angeordnet sind, um elektrischen Strom zu detektieren. Von den beiden Messwandlerelementen produzierte elektrische Signale werden zusammengesetzt und erlauben der Vorrichtung das Produzieren einer Ausgangsgröße, die doppelt so groß ist wie die der einzelnen magnetoelektrischen Messwandlerelemente.
  • Weitere Stromdetektorvorrichtungen sind z. B. aus DE 298 04 737 U1 und DE 298 12 531 U1 bekannt. Darin werden Messvorrichtungen zur Bestimmung eines einen elektrischen Leiter durchfließenden Stromes beschrieben. Zu diesem Zweck ist ein magnetischer Sensor bzw. ein magnetfeld-empfindlicher Sensor mit einer Auswerteeinrichtung verbunden, wobei der Sensor jeweils in einem Aufnahmebereich zwischen zwei quer zur Stromrichtung voneinander beabstandeten, im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Leiterzweigen des stromführenden Leiters angeordnet ist. Eine vorzugsweise dicke Leiterstruktur wird benötigt, um ein genügend homogenes magnetisches Feld und eine entsprechende Genauigkeit der Messung zu erreichen.
  • DE 197 48 550 A1 beschreibt ein Verfahren zum Messen von elektrischen Strömen in n Leitern (n ≥ 2), wobei die Messung der Ströme mit n – 1 magnetoresistiven Sensoren durchgeführt wird. Die elektrischen Leiter und Sensoren sind dabei durch einen Isolator getrennt, wodurch eine dreidimensionale Struktur ausgebildet wird.
  • DE 197 41 417 A1 beschreibt ein Strommessgerät mit Hall-Sensor. Das beschriebene Strommessgerät umfasst einen stromdurchflossenen Leiter in der Form einer flachen Schiene, die in einem isolierenden Gehäuse angeordnet ist und in deren Nähe sich ein Hall-Sensor befindet. Der stromdurchflossene Leiter ist im Bereich des Hall-Sensors zu einer U-förmigen Leiterschleife gebogen, wobei sich der Hall-Sensor auf einer Platine befindet, die in der U-förmigen Leiterschleife angeordnet ist. Der Sensor ist durch isolierendes Material von dem stromdurchflossenen Leiter getrennt.
  • EP 929 123 A1 beschreibt ein von Starkstrom durchflossenes Schaltkreissubstrat, eine Methode zur Herstellung dieses Substrats und eine Einheit aus Substrat und Leiterplatte. Das Substrat besteht dazu aus einem Gehäuse aus Kunstharz, in dem Stromschienen eingebettet sind, die an beiden Enden aus dem Gehäuse ragen und als elektrische Anschlüsse verwendet werden können bzw. auf die eine Leiterplatte aufgesetzt werden kann.
  • Patents Abstract of Japan zu JP 8035993 AA beschreibt einen Stromdetektor. Eine Grundplatte, bestehend aus Metallplatte und Isolator, enthält dabei einen stromführenden Teil und einen Bereich, in dem elektrische Bauelemente angeordnet sind. Ein Ferritkern ist so angeordnet, dass er den Bereich mit den Schaltkreiselementen umschließt, wobei ein Hall-Element eine Hall-Spannung erzeugt, die dem Stromfluss proportional ist. Mit Hilfe einer Prozessoreinheit wird der Offset eingestellt bzw. eine Verstärkung des Hall-Signals vorgenommen.
  • DE 197 36 025 A1 beschreibt eine Einrichtung zur Überwachung des Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges. Die Einrichtung enthält dazu einen Sensor zur Messung eines in einer Anschlussleitung einer Batterie fließenden elektrischem Stromes, wobei der Sensor in Abhängigkeit von der Stärke und Richtung des elektrischen Stromes elektrische Signale erzeugt und diese einer Steuereinrichtung zuführt. Die Steuereinrichtung schaltet bei einer Überlastung des Bordnetzes überflüssige elektrische Geräte ab.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Jedoch, da die Größe des von einer solchen Stromdetektorvorrichtung produzierten Ausgangssignals einen extrem niedrigen Pegel hat, ist es für Stromdetektorvorrichtungen erforderlich, ein Ausgangssignal mit einem weiterhin erhöhten Pegel zu liefern. Bei einem solchen Aufbau ist zudem ein spezieller höherwertiger Arbeitsschritt erforderlich, um den zu messenden geraden elektrischen Leiter durch das Schaltkreissubstrat zu führen, was in einer geringen Brauchbarkeit der Stromdetektorvorrichtung in einem Montageprozess resultiert. Auch führt in der mit den magnetoelektrischen Messwandlerelementen ausgestatteten Stromdetektorvorrichtung die Anwesenheit mehrerer in der elektrischen Anschlussdose untergebrachter elektrischer Leiter die Stromdetektorvorrichtung zum Erleiden einer Schwierigkeit im genauen Detektieren elektrischen Stromes infolge Interferenzen von magnetischer Flussstörungen bedingt durch den Fluss elektrischen Stromes durch die mehreren Leiter.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stromdetektorvorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren von elektrischem Strom anzugeben, die es ermöglichen, dass durch einen elektrischen Leiter fließender elektrischer Strom genau detektiert werden kann und die ein einfaches Zusammenbauen der Stromdetektorvorrichtung bei niedrigen Kosten ermöglichen.
  • Dies wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 3 gelöst.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Stromdetektorvorrichtung bereitgestellt, die einen elektrischen Leiter enthält, der in einer Ebene angeordnet ist und erste, zweite und dritte Leiterteile hat, die sich von einem gemeinsamen Verzweigungspunkt in drei Ausrichtungen mit vorgegebenem Winkel zueinander erstrecken, die erste und zweite magnetoelektrische Messwandlerelemente auf beiden Seiten des ersten Leiterteiles in äquidistanten Positionen von dem ersten Leiterteil und in der Nähe des Verzweigungspunktes angeordnet enthält zum Produzieren eines ersten und eines zweiten elektrischen Signales ansprechend auf magnetische Flüsse, die durch durch das erste, zweite und das dritte Leiterteil fließende elektrische Ströme bedingt sind, wobei jedes Messwandlerelement eine flussempfindliche Oberfläche, ausgerichtet in der Ebene des elektrischen Leiters hat, und die einen Rechenprozessorschaltkreis enthält, ansprechend auf einen Differenzwert zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Signal um dadurch durch den ersten Leiterteil fließenden elektrischen Strom zu detektieren.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Anwesenheit des ersten und zweiten auf beiden Seiten des ersten Leiterteils in der Nähe des Verzweigungspunktes angeordneten magnetoelektrischen Messwandlerelementes, dass durch das erste Leiterteil fließender elektrischer Strom auf der Basis eines Differenzwertes zwischen dem ersten und zweiten, von dem ersten und zweiten magnetoelektrischen Messwandlerelement produzierten elektrischen Signal detektiert werden kann. Da in diesem Falle jedes der beiden magnetoelektrischen Messwandlerelemente eine Beeinflussung des magnetischen Flusses erfährt, die durch an einer Stelle oberhalb des Verzweigungspunktes fließenden elektrischen Strom und einen elektrischen Strom an einer Stelle unterhalb des Verzweigungspunktes bedingt ist, führt jedes der Messwandlerelemente eine magnetoelektrische Umwandlung eines größeren Betrages magnetischen Flusses durch, als in dem Fall, dass elektrischer Strom durch einen einzigen Leiter fließt. Als Ergebnis hiervon ist es, selbst wenn die Größe des durch den ersten Leiterteil fließenden elektrischen Stromes einen kleinen Wert behält, möglich, Strom mit hoher Empfindlichkeit zu detektieren.
  • Darüber hinaus, selbst wenn Störungen des magnetischen Flusses in der Nähe der Stromdetektorvorrichtung vorliegen, führt das Vorliegen des Differenzwertes zwischen den elektrischen Signalen der beiden Messwandlerelemente zu einer Aufhebung der magnetischen Flussstörungen. Dies führt dazu, dass selbst wenn andere elektrische Leiter neben dem ersten Leiterteil angeordnet sind, die Stromdetektorvorrichtung der vorliegenden Erfindung nicht unter den magnetischen Flussstörungen leidet, mit der resultierenden Fähigkeit des hochgenauen Erfassens elektrischen Stroms. Mit der Verwendung von nur zwei magnetoelektrischen Wandlerelementen ist es außerdem möglich, Stromdetektorvorrichtungen der vorliegenden Erfindung zum selben Preis herzustellen wie Stromdetektorvorrichtungen des Standes der Technik, die ebenfalls zwei magnetoelektrische Messwandlerelemente verwenden. Außerdem gibt es in der Stromdetektorvorrichtung der vorliegenden Erfindung keinen Bedarf, eine Flusskonzentratorspule zu verwenden, was zum Erreichen einer Miniaturisierung, einer Reduzierung des Gewichtes und geringer Herstellungskosten der Vorrichtung führt.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Detektieren elektrischen Stromes bereitgestellt, umfassend das Anordnen eines aus einem ersten, zweiten und dritten sich von einem gemeinsamen Verzweigungspunkt in drei Ausrichtungen unter vorgegebenen Winkeln zueinander erstreckenden Leiterteilen bestehenden elektrischen Leiters, das Anordnen eines ersten und eines zweiten magnetoelektrischen Wandlerelementes auf beiden Seiten des ersten Leiterteils an Positionen in der Nähe des Verzweigungspunktes äquidistant von dem ersten Leiterteil beabstandet zum Produzieren eines ersten und zweiten Signals ansprechend auf durch durch den ersten, zweiten und dritten Leiterteil fließende Strömen bewirkte magnetische Flüsse, wobei jedes Wandlerelement eine flusssensitive, in der Ebene des elektrischen Leiters ausgerichtete Oberfläche hat und, das Berechnen eines Differenzwertes zwischen dem ersten und zweiten elektrischen Signal, um dadurch durch den ersten Leiterteil fließenden elektrischen Strom zu detektieren.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Energieversorgungssystem bereitgestellt, das eine Stromdetektorvorrichtung umfasst, enthaltend einen in einer Ebene angeordneten elektrischen Leiter mit einem ersten, zweiten und dritten Leiterteil, die sich von einem gemeinsamen Verzweigungspunkt in drei Ausrichtungen erstrecken, unter gegebenen Winkeln zueinander, ein erstes und zweites magnetoelektrisches Messwandlerelement auf jeder Seite des ersten Leiterteils an äquidistant vom ersten Leiterteil beabstandeten Stellen und in der Nähe des Verzweigungspunktes, um ein erstes und zweites elektrisches Signal zu produzieren, ansprechend auf magnetische Flüsse, die durch durch den ersten, zweiten und dritten Leiterteil fließende elektrische Ströme bewirkt sind, wobei jedes Messwandlerelement eine flusssensitive, in der Ebene des elektrischen Leiters ausgerichtete, Oberfläche hat, und eine Rechenprozessorschaltung, die auf einen Differenzwert zwischen dem ersten und zweiten elektrischen Signal anspricht, um dadurch einen durch den ersten Leiterteil fließenden elektrischen Strom zu detektieren, eine elektrisch an den ersten Leiterteil angeschlossene Batterie, eine elektrisch an den zweiten Leiterteil angeschlossene Last und einen an den dritten Leiterteil angeschlossenen elektrischen Stromerzeuger, wobei der Betrag der elektrischen Ausgangsenergie des elektrischen Stromerzeugers gesteuert wird in Abhängigkeit von durch den ersten Leiterteil fließendem Lade- und Entladestrom der Batterie, der von der Rechenprozessorschaltung detektiert wird.
  • Ein wichtiger Vorteil des Energieversorgungssystems der vorliegenden Erfindung betrifft eine Miniaturisierung und geringe Kosten des Energieversorgungssystems in Folge der Verwendung der Stromdetektorvorrichtung mit miniaturisierter Größe und geringen Kosten. Auch ist der elektrische Energieversorger, da es möglich ist, Ladestrom und Entladestrom der Batterie mit größter Empfindlichkeit exakt zu definieren, befähigt, exakt gesteuert zu werden, um einen benötigten Betrag an elektrischer Ausgangsleistung bereitzustellen.
  • Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Stromdetektorvorrichtung bereitgestellt, die einen T-förmigen in einheitlicher Struktur ausgebildeten elektrischen Leiter einschließlich einem ersten, zweiten und dritten Leiterteil umfasst, ein erstes und zweites, auf beiden Seiten des ersten Leiterteils an Stellen mit äquidistantem Abstand vom ersten Leiterteil und in der Nähe des Verzweigungspunktes angeordnete magnetoelektrisches Wandlerelement umfasst zum Produzieren eines ersten und zweiten elektrischen Signals, ansprechend auf durch durch den ersten, zweiten und dritten Leiterteil fließende elektrische Ströme bedingte magnetische Flüsse, wobei jedes Wandlerelement eine zur Ebene des elektrischen Leiters ausgerichtete flussempfindliche Oberfläche hat, ein Sensorsubstrat umfasst einschließlich einer Rechenprozessorschaltung, die auf ein Differenzsignal zwischen dem ersten und zweiten elektrischen Signal anspricht, um dadurch durch den ersten Leiterteil fließenden elektrischen Strom zu detektieren, und ein Gehäuse umfasst zum Aufnehmen des elektrischen Leiters und des ersten und zweiten magnetoelektrischen Wandlerelementes.
  • Das Zusammenbauen der Stromdetektorvorrichtung wird ausgeführt durch bloßes Einbauen des T-förmigen elektrischen Leiters, des ersten und zweiten magnetischen Wandlerelementes und des Sensorsubstrates in das Gehäuse, um ein leichtes Positionieren des elektrischen Leiters und des Sensors mit hoher Prozession zu erlauben und somit ein genaues Detektieren des elektrischen Stromes zu ermöglichen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die Erfindung wird gemeinsam mit zugehörigen Zielen und Vorteilen am besten verstanden werden unter Bezugnahme der folgenden Beschreibung der derzeitig bevorzugten Ausgestaltungen in Verbindung mit den beigeschlossenen Zeichnungen, in denen zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Aufbaus eines Teiles eines Sensorbereiches einer Stromdetektorvorrichtung einer bevorzugten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine schematische Darstellung zum Erläutern eines Rechenverfahrens für magnetische Felder, die durch durch erste und zweite Leiterteil fließende elektrische Ströme bedingt sind und denen ein erstes Hall-Element ausgesetzt ist;
  • 3 eine schematische Darstellung zum Erläutern eines Rechenverfahren für ein magnetisches Feld, das durch durch einen dritten Leiterteil fließenden elektrischen Strom bedingt ist und dem das erste Hall-Element ausgesetzt ist;
  • 4 ein Diagramm zum Erläutern eines Differenz-Magnetfelds, das von der Stromdetektorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung detektiert werden soll;
  • 5 eine ebene Darstellung eines T-förmigen elektrischen Leiters, wobei erste und zweite Leiterteilelemente in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind;
  • 6A eine perspektivische Explosionsdarstellung der Stromdetektorvorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 6B eine perspektivische Darstellung der Stromdetektorvorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 7 ein Blockdiagramm eines die Stromdetektorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendenden Energieversorgungssystems.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNG
  • Um die vorliegende Erfindung detaillierter zu beschreiben, wird eine Stromdetektorvorrichtung bevorzugter Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung und ein Stromdetektorverfahren der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen nachstehend beschrieben, wobei über alle Zeichnungen hinweg ähnliche Teile dieselben Bezugszeichen zugeordnet haben.
  • Bezugnehmend auf 1 wird ein schematischer Aufbau eines Sensorbereiches einer Stromdetektorvorrichtung der ersten bevorzugten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Sensorbereich enthält einen dreibeinigen elektrischen Leiter 10 und ein erstes und zweites Hall-Element 21, 22, von denen jedes ein magnetoelektrisches Wandlerelement enthält. Diese Komponenten sind innerhalb einer üblichen elektrischen Anschlussdose angeordnet, die später detaillierter beschrieben werden wird. In dieser dargestellten Ausgestaltung wird keine Flusskonzentratorspule verwendet.
  • Wie in 1 zu sehen ist, enthält der dreibeinige elektrische Leiter 10 einen ersten zentralen Leiterteil 11, einen zweiten gegabelten Leiterteil und einen dritten gegabelten Leiterteil 13, die in derselben Ebene ausgerichtet sind unter vorgegebenen Winkeln in drei Ausrichtungen, einen Verzweigungspunkt O einschließend. Die Enden des ersten, zweiten und dritten Leiterteils 11, 12 und 13 treffen jeweils an dem Verzweigungspunkt O zusammen.
  • Der dreibeinige elektrische Leiter 10 kann aus drei einzelnen Leiterteilen wie z. B. dem ersten, zweiten und dritten Leiterteil zusammengesetzt sein, deren Enden jeweils an dem Verzweigungspunkt O zusammentreffen, oder er kann sich aus einem einstückigen Aufbau zusammensetzen mit einem ersten, zweiten und dritten Leiterteil 11, 12 und 13. Außerdem kann der dreibeinige elektrische Leiter 10 auf einem Schaltkreissubstrat ausgebildet sein, dessen Oberfläche aus einem Leiterbahnmuster mit dem ersten, zweiten und dritten Leiterteil 11, 12 und 13 besteht.
  • Ein erstes und zweites Hall-Element 21, 22 sind auf beiden Seiten des ersten Leiterteils 11 in der Nähe des Verzweigungspunktes O angeordnet und haben jeweils flussempfindliche Oberflächen (flussdetektierende Oberflächen), die ansprechend auf eine darauf wirkende Flussdichte Spannungssignale (Hall-Spannung) produzieren. Jedes Hall-Element wird mit elektrischem Strom einer gegebenen Größe über eine nicht dargestellte Leitung versorgt und jedes Spannungssignal, das von jedem Hall-Element produziert wird, wird über eine nicht dargestellte Leitung nach außen geführt.
  • Vorzugsweise wird eine Montageposition für jedes Hall-Element in nachstehend beschriebener Weise entschieden. Demnach ist das erste Hall-Element 21 auf einem Achsenpunkt zwischen dem ersten und zweiten Leiterteil 11, 12 angeordnet, um äquidistant zu diesen zu sein und das zweite Hall-Element ist an einem anderen Achsenpunkt mit gleichen Abständen zwischen dem ersten und dritten Leiterteil 11, 13 angeordnet, um zu diesen äquidistant zu sein. Insbesondere sind das erste und zweite Hall-Element 21, 22 äquidistant zu dem ersten Leiterteil 11. Darüber hinaus ist die flussempfindliche Oberfläche jedes Hall-Elementes im wesentlichen zu der Ebene ausgerichtet, die den Verzweigungspunkt O umfasst und ist in derselben Richtung orientiert.
  • Nun wird der Betrieb des Sensorbereichs der Stromdetektorvorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung nachstehend genauer beschrieben.
  • Es sei angenommen, dass die Größe des durch den ersten Leiterteil 11 fließenden elektrischen Stromes I1 ist, die Größe des durch den zweiten Leiterteil fließenden Stromes I2 ist und die Größe des durch den dritten Leiterteil fließenden Stromes I3 ist. Auch sei angenommen, dass der Winkel zwischen dem zweiten und dritten Leiterteil 12, 13 θ1 ist, der Winkel zwischen dem ersten und zweiten Leiterteil 11, 12 θ2 ist und der Winkel zwischen dem ersten und dritten Leiterteil 11, 13 θ3 ist. Mit diesen Parametern und der Festsetzung einer Gleichung θ2 = θ3 ist die folgende Gleichung (1) festgelegt als
    Figure DE000010141849B4_0002
  • Auch werden für den Fall n(0 < n ≤ 1) wobei n das Querstromverhältnis ist, die folgenden Gleichungen (2) und (3) erhalten als: I2 = –nII (2) I3 = (n – 1)I1 (3)
  • Die Anwendung der Kirchhoff'schen Gleichungen ergibt die folgende Gleichung: I1 + I2 + I3 = 0 (4)
  • Nun wird ein Rechenverfahren für das Magnetfeld, dem das erste und zweite Hall-Element 21, 22 ausgesetzt sind, nachstehend detailliert beschrieben. Erstens wird ein Rechenverfahren für das Magnetfeld, dem das erste Hall-Element 21 ausgesetzt ist, nachstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Die Größe des Magnetfeldes, das auf das erste Hall-Element 21 wirkt, wird jeweils für elektrischen Strom berechnet. Das Magnetfeld, das auf das erste Hall-Element 21 in Folge des elektrischen Stromes I1 wirkt, wird ausgedrückt als:
    Figure DE000010141849B4_0003
  • Hier ist θ' der Wikel zwischen dem ersten Leiterteil 11 und einer Linie, die den linken Endbereich des ersten Leiterteils und das erste Hall-Element 21 schneidet und r ist die Länge zwischen dem ersten Hall-Element 21 und dem ersten Leiterteil 11. Wenn r einen Wert hat, der ausreichend kleiner ist als die Länge des ersten Leiterteils 11, ergibt sich aufgrund von θ' = 0 eine Gleichung cosθ' = 1.
  • Demnach kann das oben erwähnte Magnetfeld durch die folgende Gleichung (6) ausgedrückt werden:
    Figure DE000010141849B4_0004
  • Ausserdem liefert das Einsetzen der Gleichung (1) in die Gleichung (6) das folgende:
    Figure DE000010141849B4_0005
  • Gleichung (7) entspricht dem magnetischen Feld, das durch den elektrischen Strom II bedingt am ersten Hall-Element 21 vorliegt.
  • Darüber hinaus wird das durch den elektrischen Strom I2 bedingte magnetische Feld, das am ersten Hall-Element 21 vorliegt ähnlich dem magnetischen Feld, das durch den elektrischen Strom I1 bedingt ist und am ersten Hall-Element 21 vorliegt, ausgedrückt durch die folgende Gleichung (8):
    Figure DE000010141849B4_0006
  • Hier führt das Einsetzen der Gleichung (2) in die Gleichung (8) zur folgenden Gleichung (9):
    Figure DE000010141849B4_0007
  • Gleichung (9) repräsentiert das magnetische Feld, das durch den elektrischen Strom I2 bewirkt wird und am ersten Hall-Element 21 vorliegt.
  • Nun wird nachstehend ein Rechenverfahren für das am ersten Hall-Element 21 vorliegende, durch den elektrischen Strom I3 bewirkte magnetische Feld im Detail unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Zuerst wird die Größe des am ersten Hall-Element 21 vorliegenden, durch den elektrischen Strom I3 bewirkten magnetischen Feldes ausgedrückt als:
    Figure DE000010141849B4_0008
  • Hier ergibt die Verwendung der Gleichungen (1) und (3) und der Gleichung cosθ' = 1 die folgende Gleichung (11):
    Figure DE000010141849B4_0009
  • Gleichung (11) repräsentiert das bedingt durch den elektrischen Strom I3 am ersten Hall-Element 21 vorliegende magnetische Feld.
  • Als nächstes führt das Kombinieren der drei derart in oben beschriebener Weise erhaltenen magnetischen Felder zur Größe des am ersten Hall-Element 21 vorliegenden Magnetfeldes. Hier ergibt für den Fall θ1 ≥ 2π/3, d. h., wenn θ1 + θ2/2 > π, da die Ausrichtung des am Hall-Element 21 wirksamen, durch den elektrischen Strom I3 bewirkten magnetischen Feldes entgegengesetzt ist, eine separate Berechnung des Falles für 0 < θ1 ≤ 2π/3 und des Falles von 2π/3 < θ1 < 2π ein zusammengesetztes Magnetfeld.
  • Zuerst ist im Falls von 0 < θ1 ≤ 2π/3 das zusammengesetzte Magnetfeld ausgedrückt durch:
    Figure DE000010141849B4_0010
  • Auch ist im Falle von 2π/3 ≤ θ1 ≤ 2π das zusammengesetzte Magnetfeld ausgedrückt durch:
    Figure DE000010141849B4_0011
  • Jetzt wird das am zweiten Hall-Element 22 vorliegende zusammengesetzte Magnetfeld durch dasselbe Rechenverfahren erhalten, das für das am ersten Hall-Element 21 wirksame zusammengesetzte Magnetfeld verwendet worden ist. Im Falle von 0 < θ1 ≤ 2π/3 wird das zusammengesetzte Magnetfeld ausgedrückt als:
    Figure DE000010141849B4_0012
  • Auch für den Fall 2π/3 ≤ θ1 ≤ 2π wird das zusammengesetzte Magnetfeld ausgedrückt als:
    Figure DE000010141849B4_0013
  • Darüber hinaus wird die Magnetfelddifferenz zwischen dem am ersten Hall-Element 21 wirksamen zusammengesetzten Magnetfeld und dem am zweiten Hall-Element 22 wirksamen zusammengesetzten Magnetfeld in nachstehend beschriebener Weise erhalten. Zuerst gibt für den Fall, 0 < θ1 ≤ 2π/3 das Subtrahieren der Gleichung (14) von der Gleichung (12) ein Differenz-Magnetfeld, wie es in der nachstehenden Gleichung (16) ausgedrückt wird:
    Figure DE000010141849B4_0014
  • Auch für den Fall 2π/3 ≤ θ1 ≤ 2π ergibt das Subtrahieren der Gleichung (15) von der Gleichung (13) das Differenz-Magnetfeld, wie es in der folgenden Gleichung (17) ausgedrückt ist:
    Figure DE000010141849B4_0015
  • Hier ist unter Bezugnahme auf die Gleichungen (16) und (17) zu erkennen, dass diese Gleichungen das Querstromverhältnis n nicht beeinflussen. Es wird demnach verständlich, dass das mit dem vorstehend beschriebenen Rechenverfahren erhaltene Differenz-Magnetfeld nicht von dem Querstromverhältnis beeinflusst ist.
  • Aus den Gleichungen (16) und (17) ist zu erkennen, dass weil r durch die Position des ersten und zweiten Hall-Elementes 21 und 22 bestimmt ist und θ1 bestimmt ist durch die Konfiguration des dreibeinigen, aus dem ersten, zweiten und dritten Leiterteil 11, 12 und 13 gebildeten elektrischen Leiters 10, das Differenz-Magnetfeld proportional zum durch den ersten Leiterteil 11 fließenden elektrischen Stromes I1 variiert. Entsprechend ermöglicht das Detektieren der von dem ersten und zweiten Hall-Element 21 und 22 produzierten Ausgangsspannung das Detektieren des elektrischen Stromes I1, der durch den ersten Leiterteil 11 fließt.
  • Darüber hinaus führt, selbst unter der Voraussetzung von Magnetfeldstörungen in der Nähe des ersten bzw. zweiten Hall-Elementes 21, 22 die Berechnung des magnetischen Differenz-Flusses zu einem Ergebnis, in dem ein an der flusssensitiven Oberfläche des ersten Hall-Elementes 21 wirksamer magnetischer Fluss und ein an der flusssensitiven Oberfläche des zweiten Hall-Elementes 22 wirksamer magnetischer Fluss sich gegenseitig aufheben. Als Konsequenz betrifft ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ein genaues Detektieren von durch einen ersten Leiterteil 11 fließendem elektrischem Strom selbst in dem Falle, dass die Stromdetektorvorrichtung der vorliegenden Erfindung in einer Umgebung mit um das erste und zweite Hall-Element 21, 22 herum vorliegenden magnetischer Störfelder verwendet wird.
  • Ein besonderes Merkmal der Stromdetektorvorrichtung der vorliegenden Erfindung betrifft die Anwesenheit von zusammengesetzten Magnetfeldern, die auf die flusssensitiven Oberflächen des ersten und zweiten Hall-Elementes 21, 22 einwirken auf der Basis des ersten, durch den durch den ersten Leiterteil 11 fließenden elektrischen Strom I1 bedingten magnetischen Fluss, den zweiten durch den durch den zweiten Leiterteil 12 fließenden elektrischen Strom I2 bedingten magnetischen Fluss und den durch den durch den dritten Leiterteil 13 fließenden elektrischen Strom I3 bedingten magnetischen Fluss mit der resultierenden Möglichkeit, das Detektieren eines durch den ersten Leiterteil 11 fließenden elektrischen Stroms II mit höherer Auflösungsmöglichkeit ermöglichen zu können als der von Stromdetektoreinrichtungen gemäß dem Stand der Technik erhaltenen, die ebenfalls angepasst sind, um elektrischen Strom mit zwei an beiden Seiten eines geraden elektrischen Leiters angeordneten Hall-Elementen zu detektieren.
  • Bei Formalisieren von I1/(4πr) als ”I” und Formalisieren des Wertes des differentiellen Magnetfeldes als eine Funktion von θ1, wird das differentielle Magnetfeld in Abhängigkeit von der Variation von θ1 variieren, wie in 4 gezeigt. Dieses differentielle Magnetfeld erhält seinen Maximalwert, wenn θ1 = π gilt. Das heißt, dass der größte Verstärkungsfaktor erhalten werden kann, wenn der dreibeinige elektrische Leiter 10 drei Leiterteil in einem Winkel von 90° zueinander hat.
  • Entsprechend ermöglicht das Ausgestalten des dreibeinigen elektrischen Leiters mit in einem T-förmigen Profil angeordneten ersten, zweiten und dritten Leiterteil 11, 12, 13 die Detektion elektrischen Stromes mit der größten Empfindlichkeit.
  • Ein weiterer Vorteil der Stromdetektorvorrichtung der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung derselben Anzahl von Hall-Elementen wie bei Stromdetektorvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik, bei denen die beiden Hall-Elemente an beiden Seiten eines geraden elektrischen Leiters angeordnet sind und vermeidet somit das Anwachsen der Herstellungskosten der Stromdetektorvorrichtung.
  • Es wurden Vergleichstests ausgeführt, um einen Unterschied der einen geraden elektrischen Leiter verwendenden Stromdetektorvorrichtung gemäß dem Stand der Technik und der einen T-förmigen elektrischen Leiter verwendenden Stromdetektorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zu bestätigen, deren Testergebnisse nachstehend detaillierter beschrieben werden.
  • Einerseits wurde eine Ausgangsspannung von 0,57 Volt auf der Basis eines differentiellen Magnetfeldes produziert, wenn ein gerader elektrischer Leiter mit einem elektrischen Strom von 50 A versorgt wird. Andererseits wurde eine Ausgangsspannung von 0,68 Volt auf der Basis eines differentiellen Magnetfeldes produziert, wenn der T-förmige Leiter mit einem elektrischen Strom von 50 A versorgt wurde. Aus diesem Ergebnis wird das Verhältnis der Detektionsempfindlichkeit erhalten als 0,68/0,57 ≅ 1,2. Auch wurde eine Ausgangsspannung von 0,91 Volt auf der Basis eines differentiellen Magnetfeldes produziert wenn der gerade elektrische Leiter mit einem elektrischen Strom von 80 A versorgt wurde. Andererseits wurde eine Ausgangsspannung von 1,09 Volt auf der Basis eines differentiellen Magnetfeldes produziert, wenn der T-förmige elektrische Leiter mit einem elektrischen Strom von 80 A versorgt wurde. Aus diesem Ergebnis wird das Verhältnis der Detektionsempfindlichkeit erhalten als 1,09/0,91 ≅ 1,2. Es wird demnach verstanden, dass das Verhältnis der Stromdetektionsempfindlichkeit unabhängig von der Größe des durch den Leiter fließenden elektrischen Stroms einen Wert von 1,2 beibehält.
  • Nun wird die Stromdetektionsempfindlichkeit unter Verwendung der vorgenannte Gleichungen ermittelt, wobei im Falle des geraden Leiters, da ”θ1 = 0” gilt, das Einsetzen dieser Gleichung in Gleichung 16 den Wert ”4” liefert. Ebenfalls für den Fall des geraden Leiters liefert ”θ1 = π” mit dem Einsetzen dieser Gleichung in die Gleichung 17 die Formel ”2 + 3/√2 – 1/√2”. Demzufolge ist das Stromdetektorempfindlichkeitsverhältnis ausgedrückt als ”4/(2 + 3/√2 – 1/√2) = 1,207”. Somit wird erkennbar, dass die Gleichung zum Erhalten des differentiellen Magnetfeldes in oben beschriebener Weise angewendet mit den vorstehend beschriebenen Testergebnissen übereinstimmen.
  • Nun wird beim Formalisieren von I1/(4πrmin) zu ”I” und Formalisieren des Wertes des differentiellen Magnetfeldes als eine Funktion von θ1 erkennbar, dass für den Fall von θ1 = π, d. h., wenn die Teile des dreibeinigen Leiters in rechten Winkeln voneinander abstehen wie in 5 gezeigt, die größte Verstärkung erreicht wird.
  • 6A ist eine Explosionsdarstellung eines Aufbaus der Stromdetektorvorrichtung der bevorzugten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung, die das oben beschriebenen prinzipielle Konzept beinhaltet und 6B ist eine perspektivische Darstellung einer Außenansicht der Stromdetektorvorrichtung, wobei ein Sensorsubstrat zum Zwecke der Vereinfachung entfernt ist, wobei ähnlichen Teilen dieselben Bezugszeichen zugeordnet sind wie den in 1 benutzten.
  • Wie in den 6A und 6B gezeigt, umfasst die Stromdetektorvorrichtung, die allgemein mit 20 gekennzeichnet ist, ein geschlossenes Gehäuse 30, bestehend aus einem Sensorgehäuseteil 32, einem unteren Gehäuseteil 33, das fest mit dem Sensorgehäuseteil 32 verbunden ist und einem oberen Deckelteil, das zum Zwecke der Vereinfachung nicht dargestellt ist. Der untere Gehäuseteil 33 dient als Grundplatte für das Gehäuse 30 und hat T-förmig angeordnete Einschnittteile 33a, 33b, 33c zum Aufnehmen des ersten, zweiten bzw. dritten Leiterteils 11, 12, 13, wobei jedes Einschnittteil im Grunde die gleiche Tiefe hat wie die Dicke des dreibeinigen elektrischen Leiters 10. Der untere Gehäuseteil 33 hat auch konkave Positionierteile 33d, 33e, die aus den oben beschriebenen Gründen gleich beabstandet von einer Mittellinie des ersten Leiterteils 11 nahe am Verzweigungspunkt O des elektrischen Leiters 10 angeordnet sind und die das erste bzw. zweite Hall-Element 21, 22 derart in sich aufnehmen, dass diese in gleichem Abstand zu dem ersten Leiterteil 11 sind.
  • Das erste Hall-Element 21 hat einen Sensorkörper 21a und einen senkrechten Anschluss 21b. Ebenso hat das zweite Hall-Element 22 einen Sensorkörper 22a und einen senkrechten Anschluss 22b.
  • Der Sensorgehäuseteil 32 hat dieselbe Außenform wie der untere Gehäuseteil 33 und hat sich nach unten erstreckende Positionierungsflansche 32a, 32a (von denen nur einer gezeigt ist), die als Stopper dienen, um die mittleren Teile des zweiten bzw. dritten Leiterteils 12, 13 in einer festen Position zu halten. Der Sensorgehäuseteil 32 hat eine flache Wand 32b mit einem Paar beabstandeter Positionierungsöffnungen 32c, 32d zum Aufnehmen der Anschlüsse 21b, 22b des ersten und zweiten Hall-Elementes 21, 22. Zwei Abstandshalterelemente 32e, 32i (von denen nur eines gezeigt ist) sind in Ecken des Sensorgehäuseteils 32 oberhalb der flachen Wand 32b angeordnet. Ein nach innen gerichteter Vorsprung 32f, der als Positionierungsführung dient, erstreckt sich vertikal an einer Innenwand des Sensorgehäuseteils 32.
  • Ein Sensorsubstrat 31, das auf die Abstandshalterelemente 32e, 32i des Sensorgehäuseteils 32 platziert werden soll, hat ein paar Positionierungsöffnungen 31a, 31b, durch die jeweils die oberen Teile der Anschlüsse 21b, 22b nach oben herausragen, um mit nicht dargestellten elektrischen Leitungen elektrisch verbunden zu werden und einen Positionierungsausschnitt 31c an einem mittleren Teil eines rückwärtigen Randes des Sensorsubstrates 31, angepasst, um mit dem nach innen gerichteten Vorsprung 32f des Sensorgehäuseteils 32 zusammenzupassen.
  • Es ist zu bemerken, dass sowohl der Sensorgehäuseteil 32 als auch der untere Gehäuseteil 33 aus Formteilen aus elektrisch isolierendem Material bestehen und beispielsweise einen mithilfe einer Form hergestellten Rahmen aus elektrisch isolierendem Material umfassen.
  • Wie in 6A zu sehen ist, schließt der elektrische Leiter 10 drei Leiterteile 11, 12 und 13 ein, die jeweils mit Anschlussbohrungen 11a, 12a, 13a ausgestattet sind, um an eine geeignete elektrische Einrichtung angeschlossen zu werden, wie später beschrieben wird.
  • Während des Zusammenbaus der Stromdetektorvorrichtung wird zuerst der dreibeinige Leiter 10 in die T-förmigen Positionierungseinschnittteile 33a, 33b, 33c platziert und das erste und zweite Hall-Element 21, 22 werden in den entsprechenden konkaven Positionierteilen 33d, 33e des unteren Gehäuseteils 33 platziert. Daraufhin wird das Sensorgehäuseteil 32 an das untere Gehäuseteil 33 montiert, um den T-förmigen elektrischen Leiter 10 in einer festen Stellung zu halten. Dann wird das Sensorsubstrat 31 in dem Sensorgehäuseteil angeordnet und oberhalb der Abstandselemente 32e, 32e platziert, womit der Montageprozess abgeschlossen ist. Während dieses Montageprozesses ragen die Anschlüsse 21b, 22b des ersten und zweiten Hall-Elementes 21, 22 durch die Öffnungen 32c, 32d der flachen Wand 32b des Sensorgehäuseteils 32 und die Öffnungen 31a, 31b des Sensorsubstrats 31. Außerdem wird der Ausschnitt 31c des Sensorsubstrats 31 von dem inwendigen Vorsprung 32f des Sensorgehäuseteils 32 derart geführt, dass das Sensorsubstrat 31 in einer festen Stellung innerhalb des Sensorgehäuseteils 32 fest gehalten wird. Wie vorstehend bemerkt, werden beim Zusammenbau des Sensorgehäuseteils 32 mit dem unteren Gehäuseteil 33 die sich nach unten erstreckenden Flansche 32a, 32a des Sensorgehäuseteils 32 aneinanderstoßend in Eingriff mit den mittleren Bereichen des zweiten bzw. dritten Leiterteils 12, 13 gebracht, um diese in fester Stellung zu halten.
  • Wenn ein solcher Zusammenbauprozess der Stromdetektorvorrichtung 30 abgeschlossen ist, wie in 6A zu sehen ist, ragen Endbereich der jeweiligen Anschlüsse 21b, 22b des ersten und zweiten Hall-Elementes 21, 22 aus den Schlitzen 31a, 31b des Sensorsubstrats 31 heraus. Obwohl in der Figur nicht dargestellt, hat das Sensorsubstrat ein gedrucktes Schaltkreismuster einschließlich einer Rechenprozessschaltung 40, die später im Detail beschrieben wird und die auf ein erstes, von dem ersten Hall-Element 21 geliefertes elektrisches Signal und ein zweites, von dem zweiten Hall-Element 22 geliefertes elektrisches Signal anspricht, um einen durch den ersten Leiterteil 11 fließenden elektrischen Strom zu detektieren. Zu diesem Zweck hat die Rechenprozessschaltung 40 Eingangsanschlüsse, die angepasst sind, um mit dem ersten bzw. dem zweiten elektrischen Signal, die von dem ersten bzw. dem zweiten Hall-Element 21, 22 geliefert werden, versorgt zu werden.
  • Bei einer derart aufgebauten Stromdetektorvorrichtung ermöglicht das bloße Einbauen des T-förmigen elektrischen Leiters 10 und des ersten und zweiten Hall-Elementes 21, 22 in das geschlossene Gehäuse 30 eine leichte Positionierung des elektrischen Leiters 10 und des Sensors und es wird eine verbesserte Maßhaltigkeit ermöglicht, um ein hochgenaues Detektieren von durch den elektrischen Leiter fließendem Strom zu bewirken.
  • Ein weiterer wichtiger Vorteil der Stromdetektorvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung betrifft das geschlossene Gehäuse 30, das aus dem Sensorgehäuseteil 32 und dem unteren Gehäuseteil 33 zusammengesetzt ist, die aus elektrisch isolierendem Material hergestellt sind, wodurch es ermöglicht wird, Störungen des magnetischen Flusses zu verhindern, die ansonsten durch einen durch ein Gehäuse fließenden elektrischen Strom bewirkt würden, falls die Gehäuseteile aus leitfähigem Material bestehen würden. Dies führt zur Ermöglichung des hochgenauen Detektierens elektrischen Stroms.
  • Ein Beispiel der Stromdetektorvorrichtung der vorliegenden Erfindung, angewendet in einem Autoenergieversorgungssystem wird nachstehend unter Bezugnahme auf 7 näher beschrieben. Das Autoenergieversorgungssystem, das allgemein mit 50 bezeichnet ist, enthält eine Stromdetektorvorrichtung 10 nach der vorliegenden Erfindung. Insbesondere schließt das Autoenergieversorgungssystem 50 die vorstehend erwähnte Stromdetektorvorrichtung 10 (einschließlich der Rechenprozessorschaltung 40) ein, eine Steuerschaltung 42, einen elektrischen Energieerzeuger 44, eine Batterie 46, einen Starter 48 und eine Last 50. Der erste Leiterteil 11 ist mit der Batterie 46 verbunden, an die auch der Starter 48 angeschlossen ist. Der zweite Leiterteil 12 ist mit dem elektrischen Energieerzeuger 44 und der dritte Leiterteil 13 mit der Last 50 verbunden, um eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Energieerzeuger 44 und der Last 50 durch den zweiten und dritten Leiterteil 12 und 13 bereitzustellen. Die Rechenprozessorschaltung 40 spricht auf von dem ersten und zweiten Hall-Element 21, 22 produzierte elektrische Signale VB1, VB2 an und produziert erste und zweite Detektorsignale DT1, DT2. Der Starter 48 funktioniert zum Steuern des Einschaltens und Ausschaltens zwischen der Batterie 46 und dem ersten Leiterteil 11 der Stromdetektorvorrichtung 10.
  • Die Steuerschaltung 42 besteht aus einer zentralen Prozessoreinheit (CPU). Die Steuerschaltung 42 dient zum Diskriminieren des Stromzustandes der elektrischen Schaltung auf der Grundlage des ersten und zweiten Detektorsignals DT1, DT2, die von der Rechenprozessorschaltung 40 geliefert worden sind und zum Steuern des Betriebs des elektrischen Leistungserzeugers 44, um die erforderlichen Betriebsbedingungen zu erreichen. Die Last kann eine Heizlampe, einen Wischerantriebsmechanismus usw. enthalten.
  • Mit einer solchen elektrischen Schaltung für ein selbstfahrendes Fahrzeug besteht die Möglichkeit, die Kontrollschaltung 42 anzuordnen um das erste und zweite Detektorsignal DT1, DT2 vollständig auszuwählen und dadurch einen geeigneten Befehl zu produzieren, den elektrischen Leistungserzeuger zu steuern in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Last und dem Ladezustand der Batterie 46.
  • Der vorstehenden Beschreibung ist zu entnehmen, dass in Übereinstimmung mit einem ersten besonderen Merkmal der vorliegenden Erfindung die Anwesenheit eines ersten und zweiten, auf beiden Seiten des ersten Leiterteils in der Nähe des Verzweigungspunktes des elektrischen Leiters angeordneten magnetoelektrischen Wandlerelementes es ermöglichen, ein differentielles Ergebnis zwischen zwei von diesen magnetoelektrischen Elementen produzierten elektrischen Signalen effektiv zu nutzen zum genauen Detektieren eines durch den ersten Leiterteil fließenden elektrischen Stromes. Da in diesem Fall die beiden magnetoelektrischen Elemente sowohl auf den von dem durch den ersten Leiterteil in einem Bereich oberhalb des Verzweigungspunktes fließenden elektrischen Strom bewirkten magnetischen Fluss als auch auf den von einem an Bereichen unterhalb des Verzweigungspunktes des elektrischen Leiters fließenden elektrischen Strom bewirkten magnetischen Fluss ansprechen, wandeln die magnetoelektrischen Elemente, selbst wenn die Größe des elektrischen Stromes, der durch den ersten Leiterteil 11 fließt und detektiert werden soll, auf einem konstanten Wert bleibt, einen größeren Betrag magnetischen Flusses in ein elektrisches Produkt um, als dies ein durch einen einzelnen geraden Leiter fließender elektrischer Strom bewirken kann. Demzufolge ist es für eine Stromdetektorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, das Detektieren von durch den ersten Leiterteil fließendem elektrischem Strom mit hoher Genauigkeit zu erreichen, selbst wenn nur eine kleine Menge elektrischen Stroms durch diesen fließt.
  • Ein anderer wichtiger Vorteil der Stromdetektorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung betrifft eine Rauschunterdrückungsfähigkeit, um eine erhöhte Zuverlässigkeit beim Detektieren des Stromes unter Verwendung elektrischer Differenzsignale zwischen zwei Ausgangssignalen bereitzustellen, die von zwei magnetoelektrischen Elementen produziert werden, ohne nachteilig von Störungen des magnetischen Flusses beeinträchtigt zu werden, was andernfalls auftreten würde in der Nähe der Stromdetektorvorrichtung. Dieser Vorteil ist besonders nützlich, wenn die Stromdetektorvorrichtung in einem speziellen Bereich angeordnet ist, um durch den ersten Leiterteil fließenden Strom mit hoher Genauigkeit zu detektieren, selbst unter Anwesenheit anderer Leiterteil, die störenden magnetischen Fluss produzieren und in unmittelbarer Nähe des ersten Leiterteiles angeordnet sind. Da die Stromdetektorvorrichtung der vorliegenden Erfindung dieselbe Zahl von magnetoelektrischen Wandlerelementen benutzt wie Stromdetektorvorrichtungen nach dem Stand der Technik, die einen durch einen einzelnen geraden Leiter fließenden Strom detektieren, ist es möglich, die Stromdetektorvorrichtung der vorliegenden Erfindung nahezu zu denselben Kosten herzustellen wie Stromdetektorvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik, jedoch unter Bereitstellung der Fähigkeit, mit höherer Genauigkeit Strom zu detektieren.
  • Ein weiterer wichtiger Vorteil der Stromdetektorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung betrifft eine einzigartige Technologie, um grundlegend das Weglassen eines Flusskonzentratorkernes zu ermöglichen und damit die Herstellung einer Stromdetektorvorrichtung mit verkleinertem Aufbau und reduziertem Gewicht bei geringeren Kosten zu erlauben.
  • Ein wichtiges Merkmal der Stromdetektorvorrichtung der vorliegenden Erfindung betrifft den elektrischen Leiter, der mit einer dreibeinigen Struktur aufgebaut ist, mit einem ersten, zweiten und dritten Leiterteil, die in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind, um das Detektieren von Strom mit höchster Genauigkeit zu ermöglichen.
  • Noch ein weiterer wichtiger Vorteil der Stromdetektorvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung betrifft die Miniaturisierung und die Kostenreduzierung des Gerätes, die die Herstellung eines Energieversorgungssystems geringer Größe bei niedrigen Kosten ermöglichen.
  • Noch ein weiterer wichtiger Vorteil der Stromdetektorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung betrifft die Realisierung der Vorrichtung zum Detektieren des Lade- oder Entladezustandes der Batterie mit hoher Empfindlichkeit, um es zu ermöglichen, den Betrag der elektrischen Ausgangsleistung eines elektrischen Energieerzeugers genau zu steuern.
  • Noch ein weiterer wichtiger Vorteil der Stromdetektorvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung betrifft das leichte Zusammenbauen des Gerätes unter Verwendung des einstückig aufgebauten T-förmigen elektrischen Leiters, des ersten und zweiten magnetoelektrischen Wandlerelementes, des Sensorsubstrates und des geschlossenen Gehäuses, das aus Formteilen besteht, die in einfacher Weise zusammenbaubar sind, um die Einzelteile leicht zueinander zu positionieren und die Maßhaltigkeit zu verbessern, um ein genaues Erfassen des elektrischen Stromes zu unterstützen.

Claims (16)

  1. Stromdetektorvorrichtung, umfassend: einen elektrischen Leiter (10), der in einer Ebene angeordnet ist und erste, zweite und dritte Leiterteile (11, 12, 13) hat, die sich von einem gemeinsamen Verzweigungspunkt (O) in drei Ausrichtungen mit vorgegebenem Winkel (θ1, θ2, θ3) zueinander erstrecken, erste und zweite magnetoelektrische Messwandlerelemente (21, 22) auf beiden Seiten des ersten Leiterteiles (11) in äquidistanten Positionen von dem ersten Leiterteil (11) und in der Nähe des Verzweigungspunktes (O) angeordnet zum Produzieren eines ersten und eines zweiten elektrischen Signals (VB1, VB2) ansprechend auf magnetische Flüsse, die durch durch das erste, zweite und das dritte Leiterteil (11, 12, 13) fließende elektrische Ströme (I1, I2, I3) bedingt sind, wobei jedes Messwandlerelement (21, 22) eine flussempfindliche Oberfläche, ausgerichtet in der Ebene des elektrischen Leiters (10) hat, und ein Sensorsubstrat (31) mit einem Rechenprozessorschaltkreis (40), ansprechend auf einen Differenzwert zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Signal (VB1, VB2), um dadurch durch den ersten Leiterteil (11) fließenden elektrischen Strom (I1) zu detektieren.
  2. Stromdetektorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste, zweite und dritte Leiterteil (11, 12, 13) in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind und eine T-förmige dreibeinige Struktur bilden.
  3. Verfahren zum Detektieren von elektrischem Strom unter Verwendung eines Sensorsubstrats (31) mit einem Rechenprozessorschaltkreis (40), umfassend: Anordnen eines aus einem ersten, zweiten und dritten sich von einem gemeinsamen Verzweigungspunkt (O) in drei Ausrichtungen unter vorgegebenen Winkeln (θ1, θ2, θ3) zueinander erstreckenden Leiterteilen (11, 12, 13) bestehenden elektrischen Leiters (10) in einer Ebene, Anordnen eines ersten und eines zweiten magnetoelektrischen Wandlerelementes (21, 22) auf beiden Seiten des ersten Leiterteils (11) an Positionen in der Nähe des Verzweigungspunktes (O), äquidistant von dem ersten Leiterteil (11) beabstandet, zum Erzeugen eines ersten und zweiten Signals (VB1, VB2) ansprechend auf durch durch den ersten, zweiten und dritten Leiterteil (11, 12, 13) fließende Ströme (I1, I2, I3) bewirkte magnetische Flüsse, wobei jedes Wandlerelement (21, 22) eine flusssensitive, in der Ebene des elektrischen Leiters (10) ausgerichtete Oberfläche hat, und Berechnen eines Differenzwertes zwischen dem ersten und zweiten elektrischen Signal (VB1, VB2), um dadurch durch den ersten Leiterteil (11) fließenden elektrischen Strom (I1) zu detektieren.
  4. Verfahren zum Detektieren von elektrischem Strom nach Anspruch 3, wobei das erste, zweite und dritte Leiterteil (11, 12, 13) in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind und eine T-förmige dreibeinige Struktur bilden.
  5. Stromdetektorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromdetektorvorrichtung Teil eines Energieversorgungssystems ist, welches weiter enthält: eine elektrisch an den ersten Leiterteil (11) angeschlossene Batterie (46), eine elektrisch an den zweiten Leiterteil (12) angeschlossene Last (50) und einen an den dritten Leiterteil (13) angeschlossenen elektrischen Stromerzeuger (44), wobei der Betrag der elektrischen Ausgangsenergie des elektrischen Stromerzeugers (44) gesteuert wird in Abhängigkeit von durch den ersten Leiterteil (11) fließendem Lade- und Entladestrom (I1) der Batterie (46), der von der Rechenprozessorschaltkreis (40) detektiert wird.
  6. Stromdetektorvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 5, weiter enthaltend ein Gehäuse (32, 33) zum Aufnehmen des elektrischen Leiters (10) und des ersten und zweiten magnetoelektrischen Wandlerelementes (21, 22).
  7. Stromdetektorvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Gehäuse ein Sensorgehäuseteil (32) und ein unteres Gehäuseteil (33) umfasst.
  8. Stromdetektorvorrichtung nach Anspruch 6, wobei jedes der magnetoelektrischen Wandlerelemente (21, 22) ein Sensorhauptteil (21a, 22a) und einen Anschluss (21b, 22b) umfasst.
  9. Stromdetektorvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Sensorgehäuseteil (32) eine Bodenwand (32b) hat, an der Positionierungsöffnungen (32c, 32d) angebracht sind, durch die die Anschlüsse (21b, 22b) des ersten bzw. zweiten magnetoelektrischen Wandlerelementes (21, 22) ragen.
  10. Stromdetektorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Sensorsubstrat (31) Positionierungsöffnungen (31a, 31b) hat, durch die die Anschlüsse (21b, 22b) des ersten bzw. zweiten magnetoelektrischen Wandlerelementes (21, 22) ragen.
  11. Stromdetektorvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der untere Gehäuseteil (33) einen T-förmigen Positionierungseinschnitt (33a, 33b, 33c) hat, in den der T-förmige elektrische Leiter (10) aufgenommen wird.
  12. Stromdetektorvorrichtung nach Ansprüchen 1 und 7, wobei das Sensorgehäuseteil (32) einen nach innen ragenden Vorsprung (32f) hat und das Sensorsubstrat (31) einen Ausschnitt (31c) hat, um von dem nach innen gerichteten Vorsprung (32f) des Sensorgehäuseteils (32) geführt zu werden.
  13. Stromdetektorvorrichtung nach Anspruch 6, wobei jeder der Leiterteile (11, 12, 13) des T-förmigen elektrischen Leiters (10) einen Endbereich (11a, 12a, 13a) hat, mit angebrachter Anschlussbohrung.
  14. Stromdetektorvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Sensorgehäuseteil (32) einen sich nach unten erstreckenden Flansch (32a) zum Halten des elektrischen Leiters (10) an einem festen Platz im unteren Gehäuseteil (33) hat.
  15. Stromdetektorvorrichtung nach Ansprüchen 1 und 7, wobei das Sensorgehäuseteil (32) ein Abstandshalteelement (32e) zum Stützen des Sensorsubstrats (31) hat.
  16. Stromdetektorvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Gehäuse (32, 33) mindestens ein insbesondere rahmenförmiges Formteil aus elektrisch isolierendem Material einschließt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022202940A1 (de) 2022-03-24 2023-09-28 Infineon Technologies Ag Magnetfeld-basierte strommessvorrichtung und verfahren zum magnetfeld-basierten messen elektrischer ströme

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7075287B1 (en) * 2003-08-26 2006-07-11 Allegro Microsystems, Inc. Current sensor
US8278874B2 (en) * 2009-05-22 2012-10-02 Lear Corporation Apparatus and method for balancing the transfer of electrical energy from an external power source to a vehicle
JP5625316B2 (ja) * 2009-10-22 2014-11-19 株式会社オートネットワーク技術研究所 電気接続箱
US8629539B2 (en) 2012-01-16 2014-01-14 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensor having non-conductive die paddle
US10234513B2 (en) 2012-03-20 2019-03-19 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor integrated circuit with integral ferromagnetic material
US9666788B2 (en) 2012-03-20 2017-05-30 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit package having a split lead frame
US9812588B2 (en) 2012-03-20 2017-11-07 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor integrated circuit with integral ferromagnetic material
US9494660B2 (en) 2012-03-20 2016-11-15 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit package having a split lead frame
WO2014123007A1 (ja) * 2013-02-06 2014-08-14 株式会社村田製作所 電流センサ
US9411025B2 (en) 2013-04-26 2016-08-09 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit package having a split lead frame and a magnet
GB2513866A (en) * 2013-05-07 2014-11-12 Sevcon Ltd Current transducer
US10991644B2 (en) 2019-08-22 2021-04-27 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit package having a low profile
DE102021210579A1 (de) 2021-09-23 2023-03-23 Continental Automotive Technologies GmbH Batteriesensor zur Erfassung eine Ladestroms und eines Entladestroms

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0835993A (ja) * 1994-07-26 1996-02-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電流検出装置
DE29804737U1 (de) * 1998-03-17 1998-05-07 Ssg Halbleiter Vertriebs Gmbh Meßvorrichtung zur Bestimmung eines einen elektrischen Leiter durchfließenden Stromes
DE29812531U1 (de) * 1998-03-17 1998-09-03 Ssg Halbleiter Vertriebs Gmbh Meßvorrichtung zur Bestimmung eines einen elektrischen Leiter durchfließenden Stromes
DE19748550A1 (de) * 1997-04-19 1998-10-29 Lust Antriebstechnik Gmbh Verfahren zum Messen von elektrischen Strömen in n Leitern sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE19736025A1 (de) * 1997-08-20 1999-03-04 Mannesmann Vdo Ag Einrichtung zur Überwachung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges
DE19741417A1 (de) * 1997-09-19 1999-04-01 Klaus Bruchmann Strommessgerät mit Hallsensor
EP0929123A1 (de) * 1998-01-09 1999-07-14 Moldec Co., Ltd. Leitungssubstrat für hohe Ströme, eine Methode zur Herstellung eines Leitungssubstrats für hohe Ströme und ein Zusammenbau eines Leitungssubstrats für hohe Ströme mit einem Leiterplattensubstrat
DE10045670A1 (de) * 1999-09-17 2001-09-27 Yazaki Corp Stromerfassungsvorrichtung und Stromerfassungsverfahren

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3312898A (en) * 1963-02-28 1967-04-04 Westinghouse Electric Corp Polyphase current measuring device using several signal detectors each positioned to respond to only one phase current magnetic field
JPS5979860A (ja) 1982-10-29 1984-05-09 Mitsunori Matsumoto 電流測定装置
US4926116A (en) * 1988-10-31 1990-05-15 Westinghouse Electric Corp. Wide band large dynamic range current sensor and method of current detection using same
JP3102269B2 (ja) 1994-06-23 2000-10-23 ブラザー工業株式会社 インクジェット記録方法
JP3631925B2 (ja) * 1999-09-07 2005-03-23 矢崎総業株式会社 電流検出器及びこれを用いた電気接続箱

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0835993A (ja) * 1994-07-26 1996-02-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電流検出装置
DE19748550A1 (de) * 1997-04-19 1998-10-29 Lust Antriebstechnik Gmbh Verfahren zum Messen von elektrischen Strömen in n Leitern sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE19736025A1 (de) * 1997-08-20 1999-03-04 Mannesmann Vdo Ag Einrichtung zur Überwachung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges
DE19741417A1 (de) * 1997-09-19 1999-04-01 Klaus Bruchmann Strommessgerät mit Hallsensor
EP0929123A1 (de) * 1998-01-09 1999-07-14 Moldec Co., Ltd. Leitungssubstrat für hohe Ströme, eine Methode zur Herstellung eines Leitungssubstrats für hohe Ströme und ein Zusammenbau eines Leitungssubstrats für hohe Ströme mit einem Leiterplattensubstrat
DE29804737U1 (de) * 1998-03-17 1998-05-07 Ssg Halbleiter Vertriebs Gmbh Meßvorrichtung zur Bestimmung eines einen elektrischen Leiter durchfließenden Stromes
DE29812531U1 (de) * 1998-03-17 1998-09-03 Ssg Halbleiter Vertriebs Gmbh Meßvorrichtung zur Bestimmung eines einen elektrischen Leiter durchfließenden Stromes
DE10045670A1 (de) * 1999-09-17 2001-09-27 Yazaki Corp Stromerfassungsvorrichtung und Stromerfassungsverfahren

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022202940A1 (de) 2022-03-24 2023-09-28 Infineon Technologies Ag Magnetfeld-basierte strommessvorrichtung und verfahren zum magnetfeld-basierten messen elektrischer ströme
DE102022202940B4 (de) 2022-03-24 2024-02-22 Infineon Technologies Ag Magnetfeld-basierte strommessvorrichtung und verfahren zum magnetfeld-basierten messen elektrischer ströme

Also Published As

Publication number Publication date
DE10141849A1 (de) 2002-04-04
US6646429B2 (en) 2003-11-11
US20020041179A1 (en) 2002-04-11
JP2002071728A (ja) 2002-03-12

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