DE102005036552A1

DE102005036552A1 - Hochgenauer Stromsensor

Info

Publication number: DE102005036552A1
Application number: DE102005036552A
Authority: DE
Inventors: Tomoki Kariya Itoh; Masato Kariya Ishihara
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-09-02
Filing date: 2005-08-03
Publication date: 2006-03-09
Also published as: KR20060050942A; US20060043960A1; US7205757B2; KR100686323B1

Abstract

Ein Stromsensor zur Messung eines durch eine Strombusschiene (12) fließenden elektrischen Stroms weist auf: einen magnetischen Kern (20) mit einer Öffnung, durch welche die Strombusschiene (12) mit einem bestimmten Abstand hierzu verläuft; und einen ersten Magnetsensor (14) zur Erkennung einer Magnetflußdichte in dem magnetischen Kern (20), wobei die Magnetflußdichte von dem durch die Strombusschiene (12) fließenden Strom erzeugt wird. Der magnetische Kern (20) hat einen ersten Spalt (Ga1) und einen zweiten Spalt (Gb1). Der erste Magnetsensor (14) ist in dem ersten Spalt (Ga1) angeordnet. Der zweite Spalt (Gb1) ist in der Lage, eine magnetische Sättigung des magnetischen Kerns (20) zu verhindern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromsensor und insbesondere einen hochpräzisen Stromsensor mit einem Magnetsensor.

Elektrische Bauteile, welche in Kraftfahrzeuge eingebaut sind, beispielsweise Fahrzeugnavigationssysteme, haben in den letzten Jahren zugenommen. In Folge dessen ist ein Stromabzug aus den Fahrzeugbatterien sehr gross geworden und Spitzenströme haben einige hundert Ampere erreicht. Eine Vielzahl von Technologien zur Verbesserung der Kraftstoffausnutzung wurde daher bereits bei Fahrzeugen angewendet. Ein Motorsteuersystem, welches eine dieser Technologien ist, stoppt den Betrieb eines batterieladenden Generators bei der Beschleunigung und betreibt den Generator bei einer Verzögerung. Das Motorsteuersystem erfordert eine präzise Erkennungsfähigkeit eines Batteriestroms, um die Batterieladung entsprechend steuern zu können.

15 zeigt einen herkömmlichen Stromsensor 10 zur Messung eines hohen Stroms, beispielsweise eines Batteriestroms. Der Sensor 10 hat einen C-förmigen Magnetkern 20, eine Strombusschiene oder stromführende Busschiene 12 und einen Magnetsensor 14. Der Kern 20 hat eine mittige Öffnung, durch welche die Schiene 12 verläuft. Ein Spalt Ga1 ist zwischen den beiden Endoberflächen des Kerns 20 gebildet. Der Magnetsensor 14 ist in dem Spalt Ga1 angeordnet. Der Magnetsensor 14 erkennt einen Magnetflussdichte im Spalt Ga1, welche durch einen Strom erzeugt wird, der in der Schiene 12 fliesst. Der Magnetsensor erzeugt Signale entsprechend der Magnetflussdichte. Der Sensor 10 empfängt die Signale und kann somit den Strom messen.

Stromsensoren wie der soeben genannte Sensor 10 sind beispielsweise in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. H14-286764, der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. H14-303642, der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung H15-167009 und der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2002-350470 beschrieben.

Ein Stromsensor, wie er in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. H14-286764 beschrieben ist, verwendet Magnetoimpedanz-Vorrichtungen (d. h. MI-Vorrichtungen) als Magnetsensierungselemente. In dem Sensor wird die Empfindlichkeit für einen schwachen Gleichstrom verbessert, indem ein Wechselstrom an die MI-Vorrichtungen angelegt wird.

Ein Stromsensor, wie er in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. H15-350470 beschrieben ist, verwendet zwei Halleffekt-ICs als Magnetsensierungselemente. Ein IC ist für einen grossen Strom und der andere IC ist für einen kleinen Strom vorgesehen. Der Sensor schaltet automatisch abhängig von dem Strombetrag zwischen den beiden ICs um.

Der Sensor 10 gemäss 15 misst jedoch eine gewisse Strommenge, selbst wenn kein Strom fliesst. Der Messfehler hinsichtlich des Stroms wird durch einen magnetischen Hystereseeffekt in dem Kern 20 erzeugt, der ferromagnetisch ist. Genauer gesagt, wenn ein hoher Strom durch die Schiene 12 fliesst, wird der Kern 20 magnetisiert. Nachdem der Strom unterbrochen wird und null wird, verschwindet die vom Strom erzeugte Magnetkraft. Es verbleibt jedoch aufgrund des magnetischen Hystereseeffektes ein gewisser Magnetfluss in dem Kern 20. Dieser verbleibende Fluss wird als Restfluss definiert. Der Magnetsen sor 14 erkennt den Restfluss und in Folge dessen misst der Sensor 10 einen fehlerhaften Strom.

Der Messfehler kann korrigiert werden, indem feste Daten entsprechend dem Fehler in einem ROM (Lesespeicher) gespeichert werden, der in den Stromerkennungsschaltkreis des Stromsensors geschaltet ist, wenn ein Strom in eine Richtung fliesst. Das Fehlerkorrekturverfahren mit dem ROM kann jedoch nicht bei einem Stromsensor angewendet werden, der einen Batteriestrom misst. Dies deshalb, als ein Batteriestrom beim Laden bzw. Entladen der Batterie in beide Richtungen (entgegengesetzte Richtungen) fliesst und die Restflussdichte im Kern 20 ändert sich abhängig von der Richtung und Grösse des Stroms. In Folge dessen ist es schwierig, einen Messfehler mit einem ROM, welches feste Daten entsprechend dem Fehler gespeichert hat, zu korrigieren.

Der Sensor 10 hat ein weiteres Problem. Wenn ein hoher Strom im Bereich von einigen hundert Ampere durch die Schiene 12 fliesst, steigt die Magnetflussdichte im Kern 20 erheblich an und der Hystereseeffekt wird entsprechend verstärkt. In Folge dessen tritt eine magnetische Sättigung in dem Kern 20 auf und der Sensor 10 kann den tatsächlichen Strom nicht messen.

Angesichts des obigen Problems ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stromsensor zu schaffen, der einen hohen Strom genau messen kann.

Gemäss einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Stromsensor einen Magnetkern, einen Magnetsensor und eine Strombusschiene auf. Der Magnetkern weist eine mittige Öffnung auf, in der die Strombusschiene so angeordnet ist, dass sie diese Öffnung durchtritt. Der Magnetkern weist weiterhin eine Mehrzahl von Spalten auf, wobei in einem hiervon der erste Magnetsensor angeordnet ist. Die verbleibenden Spalte sind dafür ausgelegt, eine magnetische Sättigung in dem Kern zu verhindern.

In dem Stromsensor erhöhen die Spalte einen Magnetflussaustritt aus dem Kern und damit kann eine magnetische Sättigung verhindert werden. In Folge dessen kann der Stromsensor einen hohen Strom genau messen.

Gemäss einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Stromsensor weiterhin einen zweiten Magnetsensor auf, der in einem der Spalte angeordnet ist.

Bei einem Stromsensor mit zwei Magnetsensoren wird ein Strom auf der Grundlage eines jeden Ausgangs der beiden Magnetsensoren berechnet. Der Stromberechnungsvorgang korrigiert einen Messfehler aufgrund von Restfluss und damit kann der Stromsensor einen hohen Strom genau messen.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenschau mit der Zeichnung.
Es zeigt:
1A eine perspektivische Ansicht eines Stromsensors gemäss einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 1B eine vereinfachte Grafik zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen einer Gesamtanzahl von Spalten und der maximalen Flussdichte in einem Magnetkern;
2A bis 2D jeweils perspektivische Ansichten zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens für den Magnetkern der ersten Ausführungsform;
3A eine perspektivische Ansicht eines Stromsensors gemäss einer ersten Abwandlung der ersten Ausführungsform und 3B eine perspektivische Ansicht eines Stromsensors gemäss einer zweiten Abwandlung der ersten Ausführungsform;
4A eine perspektivische Ansicht eines Stromsensors gemäss einer dritten Abwandlung der ersten Ausführungsform und 4B eine perspektivische Ansicht eines Stromsensors gemäss einer vierten Abwandlung der ersten Ausführungsform;
5A eine perspektivische Ansicht eines Stromsensors gemäss einer fünften Abwandlung der ersten Ausführungsform und 5B eine perspektivische Ansicht eines Stromsensors gemäss einer sechsten Abwandlung der ersten Ausführungsform;
6A eine Seitenansicht auf einen Stromsensor gemäss einer siebten Abwandlung der ersten Ausführungsform, 6B eine Draufsicht auf den Stromsensor gemäss der siebten Abwandlung der ersten Ausführungsform und 6C eine Seitenansicht auf den Stromsensor gemäss der siebten Abwandlung der ersten Ausführungsform, angebracht an einem Anbauteil;
7A eine perspektivische Ansicht eines Stromsensors gemäss einer achten Abwandlung der ersten Ausführungsform und 7B eine perspektivische Ansicht eines Stromsensors gemäss einer neunten Abwandlung der ersten Ausführungsform;
8A eine perspektivische Ansicht eines Stromsensors gemäss einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 8B eine vereinfachte Grafik zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen der Magnetflussdichte und einer Stromgrösse sowohl in einem breiten Spalt als auch einem engem Spalt;
9 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Fehlerkorrekturverfahrens für einen Stromsensor gemäss der zweiten Ausführungsform;
10A bis 10C jeweils perspektivische Ansichten zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens eines Magnetkerns in der zweiten Ausführungsform;
11 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Fehlerkorrekturverfahrens für einen Stromsensor gemäss einer ersten Abwandlung der zweiten Ausführungsform;
12A eine perspektivische Ansicht eines Stromsensors gemäss einer zweiten Abwandlung der zweiten Ausführungsform und 12B eine perspektivische Ansicht eines Stromsensors gemäss einer dritten Abwandlung der zweiten Ausführungsform;
13 eine perspektivische Ansicht eines Stromsensors gemäss einer vierten Abwandlung der zweiten Ausführungsform;
14 eine perspektivische Ansicht eines Stromsensors gemäss einer fünften Abwandlung der zweiten Ausführungsform;
15 eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Stromsensors nach dem Stand der Technik;
16 eine vereinfachte Grafik zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen der Magnetflussdichte und der Dichtenerkennungsposition in einem Spalt; und
17 eine perspektivische Ansicht eines Stromsensors gemäss einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
<Erste Ausführungsform>
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben Untersuchungen an Stromsensoren zur Verbesserung der magnetischen Sättigung durchgeführt. Es gibt ein mögliches Verfahren zur Überwindung der magnetischen Sättigung: eine Erweiterung oder Vergrösserung der Breite des Spalts Ga1 des Sensors 10 erhöht den Austrittsfluss im Kern 20 und damit kann eine magnetische Sättigung verhindert werden. Dieses Verfahren macht jedoch notwendig, dass der Magnetsensor 14 exakt in der Mitte des Spalts Ga1 angeordnet wird. Der Grund hierfür ist wie folgt:
Die Grafik von 16 zeigt eine Beziehung zwischen der Magnetflussdichte und einer Position im Spalt Ga1, wo eine bestimmte Grösse des Stroms fliesst. Eine vertikale Achse gibt die Magnetflussdichte wieder und eine horizontale Achse gibt eine Abweichung von der Mitte C des Spaltes Ga1 in einer ±Y-Richtung wieder. Eine durchgezogene Linie stellt den Sensor 10 mit einem Spalt Ga1 dar. Eine Strich-Doppelpunkt-Linie stellt eine Version des Sensors 10 mit breiterem Spalt dar. Der abgeflachte Bereich in der Mitte einer jeden Linie gibt den effektiven Sensierungsbereich für den Magnetsensor 14 wieder. Wenn der Magnetsensor 14 ausserhalb dieses Bereichs liegt, kann eine falsche Flussdichte erkannt werden.
Obgleich der effektive Sensierungsbereich breit ist, ist in dem Sensor 10 die Magnetflussdichte hoch. In Folge dessen neigt eine magnetische Sättigung dazu, im Kern 20 aufzutreten. Obgleich die Magnetflussdichte abnimmt, nimmt bei einer Version des Sensors 10 mit breiterem Spalt der effektive Sensierungsbereich ebenfalls ab. In Folge dessen kann die Magnetflussdichte nicht genau erkannt werden, solange nicht der Magnetsensor 14 exakt in der Mitte C des Spaltes Ga1 angeordnet wird.
1A zeigt einen Stromsensor 100 gemäss einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Sensor 100 ist dafür ausgelegt, einen Lade- und Entladestrom von Fahrzeugbatterien zu messen. Der Sensor 100 weist einen Magnetkern 20, eine Strombusschiene oder stromführende Schiene 12 und einen Magnetsensor 14 auf. Der Kern 20 weist eine mittige Öffnung 21 und abgerundete Ecken auf. Der Kern 20 wird durch vier Spalte gleichförmig in vier Teile unterteilt. Die vier Spalte setzen sich zusammen aus einem Spalt Ga1 und drei Spalten Gb1. Der Spalt Ga1 und einer der Spalte Gb1 teilen den Kern 20 in obere und untere Teile. Auf ähnliche Weise teilen die übrigen Spalte Gb1 den Kern 20 in rechte und linke Teile. Der Magnetsensor 14 ist in dem Spalt Ga1 angeordnet und in den jeweiligen Spalten Gb1 sind Verbindungsteile 22 angeordnet. Der Magnetsensor 14 kann auch als Verbindungsteil dienen und somit sind die vier Teile des Kerns 20 durch den Magnetsensor und die Verbindungsteile 22 zu dem Kern 20 integriert. Die Schiene 12 ist in einer Ebene senkrecht zum Kern 20 angeordnet und in die Öffnung 21 mit einem bestimmten Abstand hierzu eingesetzt, so dass der Kern 14 um die Mitte der Schiene 12 herum angeordnet ist. Der Magnetsensor 14 verwendet Halleffekt-Vorrichtungen als Magnetsensierungselemente und erkennt eine Magnetflussdichte in dem Spalt Ga1 aufgrund eines in der Schiene 12 fliessenden Stroms.
Die Spalte Gb1 sind dafür ausgelegt, eine magnetische Sättigung im Kern 20 zu verhindern. Wenn ein hoher Strom durch die Schiene 12 fliesst, nimmt die Magnetflussdichte im Kern 20 erheblich zu. Die Spalte Gb1 erlauben einen gewissen Magnetflussaustritt und somit nimmt die Magnetflussdichte ab. In Folge dessen kann eine magnetische Sättigung verhindert werden.
Jeder der Spalte Ga1 und der Spalte Gb1 hat eine Breite von z.B. 1 mm. Die Schiene 12 ist aus einem hoch leitfähigem Metall, beispielsweise Messing. Die Schiene 12 hat eine Breite von z.B. 20 mm und eine Dicke von z.B. 2 mm. Ein Stromsensorgehäuse (nicht gezeigt) nimmt den Kern 20 einschliesslich der Schiene 12 und dem Magnetsensor 14 auf.
Die Grafik in 1B zeigt eine Beziehung zwischen der Anzahl von Spalten (d. h. die Anzahl von unterteilten Stücken des Kerns) und einer maximalen Flussdichte im Kern 20. Die Grafik veranschaulicht, dass die maximale Flussdichte annähernd proportional zur Anzahl der Spalte ist. Tatsächlich wird die maximale Flussdichte des Sensors 100 mit vier Spalten im Vergleich zu derjenigen des Sensors 10 ohne Spalt auf ein Viertel reduziert.
Wie oben beschrieben zeigt die Grafik von 14B eine Beziehung zwischen der Magnetflussdichte und der Dichtenerkennungsposition im Spalt Ga1, wenn eine bestimmte Stromgrösse fliesst. Die vertikale Achse gibt die Magnetflussdichte im Spalt Ga1 wieder und die horizontale Achse gibt eine Abweichung von der Spaltmitte C in einer ±Y-Richtung wieder.
Die durchgezogene Linie stellt den Sensor 10 mit einem Spalt Ga1 dar. Die gestrichelte Linie stellt einen Sensor 10 des Zweispalttyps dar und die Punktlinie zeigt einen Sensor 10 des Vierspalttyps (d. h. den Sensor 100).
Im Vergleich zu dem Sensor 10 mit einem Spalt wird die Magnetflussdichte bei dem Zweispalttyp auf die Hälfte verringert. Auf ähnliche Weise wird die Magnetflussdichte im Vierspalttyp auf ein Viertel verringert. Mit anderen Worten, die Grafik zeigt, dass die Magnetflussdichte im Spalt Ga1 annähernd umgekehrt proportional zur Anzahl der Spalte im Kern 20 ist. Folglich kann bei dem Sensor 100 mit vier Spalten eine magnetische Sättigung verhindert werden, wenn ein hoher Strom fliesst. Weiterhin zeigt die Grafik, dass es keine Beziehung zwischen dem effektiven Sensierungsbereich des Magnetsensors 14 und der Anzahl von Spalten im Kern 20 gibt. Der Zweispalttyp und der Sensor 100 haben einen effektiven Sensierungsbereich, der so gross wie derjenige des Sensors 10 ist. Insbesondere hat der Sensor 100 einen ausreichend weiten Bereich zur Aufnahme des Sensors 14 im Spalt Ga1.
Wie oben erwähnt, kann der Sensor 100 eine magnetische Sättigung im Kern 20 verhindern, ohne dass der effektive Sensierungsbereich für den Magnetsensor 14 verringert wird. Zusätzlich erreicht im Sensor 10 der Magnetfluss im Kern 20 die maximale Dichte in einer Position auf der anderen Seite der Schiene 12 entgegengesetzt zum Spalt Ga1. Im Sensor 100 ist eine der Spalten Gb1 in dieser Position ausgebildet und daher kann eine magnetische Sättigung wirksam verhindert werden. In Folge dessen kann der Sensor 100 einen hohen Strom korrekt messen.
Der Magnetkern 20 des Sensors 100 wird wie folgt hergestellt.
2A zeigt eine magnetische Platte 24 bestimmter Form. Zunächst wird ein oberes linkes Stück 24L des Kerns 20 unter Verwendung einer Mehrzahl von Platten 24 (z. B. drei Platten) hergestellt. Die Platten werden zu dem Stück 24L zusammengepresst. Auf ähnliche Weise wird ein oberes rechtes Stück 24R hergestellt. Zweitens wird gemäss 2C eine obere Hälfte 24A des Kerns 20 unter Verwendung des Stücks 24L, des Stücks 24R und des Verbindungsteils 22 aus isolierendem Kunstharz oder Kunststoff hergestellt. Das Verbindungsteil 22 wird zwischen die eine Endfläche des Stücks 24L und die andere Endfläche des Stücks 24R gesetzt. Das Verbindungsteil 22 hat an beiden Kontaktoberflächen mit den beiden Stücken 24L und 24R einen Kleber. Somit werden die beiden Stücke 24L und 24R durch das Verbindungsteil 22 zu der oberen Hälfte 24A zusammengesetzt. Auf ähnliche Weise wird eine untere Hälfte 24B des Kerns 20 hergestellt. Schliesslich wird gemäss 1A der Kern 20 unter Verwendung der oberen Hälfte 24A, der unteren Hälfte 24B, des Verbindungsteils 22 und des Magnetsensors 14 hergestellt. Das Verbindungsteil 22 wird zwischen eine Endoberfläche der oberen Hälfte 24A und eine Endoberfläche der unteren Hälfte 24B gesetzt. Der Magnetsensor 14 wird zwischen die andere Endoberfläche der oberen Hälfte 24A und die andere Endoberfläche der unteren Hälfte 24B gesetzt. Der Magnetsensor 14 hat an den beiden Kontaktoberflächen mit den beiden Hälften 24A und 24B einen Kleber. Somit werden die beiden Hälften 24A und 24B durch das Verbindungsteil 22 und durch den Magnetsensor 14 zu dem Kern 20 zusammengefasst. In dem Sensor 100 können die Spalte Ga1 und Gb1 mit einer genauen vorbestimmten Breite ausgebildet werden. Dies deshalb, als der Magnetsensor 14 und die Verbindungsteile 22 nicht nur zum Zusammenfügen der oberen Hälfte 24A und der unteren Hälfte 24B dienen, sondern gleichzeitig auch die Spalte Ga1 und Gb1 bilden oder definieren.
<Abwandlungen der ersten Ausführungsform>
In den 3 bis 7 sind verschiedene Abwandlungen der ersten Ausführungsform dargestellt.
Ein Stromsensor 110 hat gemäss 3A einen Spalt Ga1 und vier Spalte Gb1 im Kern 20. Die Gesamtanzahl der Spalte beträgt 5 und in Folge dessen wird die maximale Flussdichte im Kern 20 im Vergleich zum Sensor 10 auf ein Fünftel verringert. Auf ähnliche Weise hat ein Stromsensor 120 in 3B einen Spalt Ga1 und fünf Spalte Gb1 im Kern 20. Die Gesamtanzahl der Spalte beträgt sechs und in Folge dessen wird die maximale Flussdichte im Kern 20 im Vergleich zu dem Sensor 10 auf ein Sechstel verringert.
Ein Stromsensor 130 in 4A hat einen Spalt Ga1 und drei Spalte Gb1 im Kern 20. Einer der Spalte Gb1 verläuft wie im Fall des Sensors 100 gegenüber dem Spalt Ga1 auf der anderen Seite der Schiene 12. Die verbleibenden Spalte Gb2 sind oberhalb der Schiene 12 ausgebildet. Mit anderen Worten, unter der Schiene 12 befinden sich keine Spalte. Die Spaltausgestaltung des Sensors 130 bringt den gleichen Effekt wie bei dem Sensor 100 hinsichtlich der Verringerung der maximalen Flussdichte im Kern.
Ein Stromsensor 140 von 4B hat die gleiche Spaltanordnung wie der Sensor 130. Jedoch haben die Spalte Gb1 oberhalb der Schiene 12 eine vergrösserte Breite. In dem Sensor 140 kann die maximale Flussdichte des Kerns 20 leicht von den verbreiterten Spalten Gb1 austreten und somit kann die maximale Flussdichte im Kern 20 wesentlich verringert werden.
In einem Stromsensor 150 gemäss 5A hat der Kern 20 einen Spalt Ga1 und drei Spalte Gb1 wie Fall des Sensors 100. Weiterhin ist die Spaltanordnung des Sensors 150 ähnlich zu demjenigen des Sensors 100. Jedoch liegt beim Sensor 150 der Spalt Gb1 oberhalb der Schiene 12 nicht in der gleichen Linie oder Fluchtung wie der Spalt Gb1 unter der Schiene 12. Die Spaltanordnung des Sensors 150 erzeugt den gleichen Effekt wie beim Sensor 100 bezüglich der Verringerung der maximalen Flussdichte.
Bei einem Stromsensor 160 gemäss 5B hat der Kern 20 scharfe Ecken 26 im Gegensatz zu den Kernen 20 der Sensoren 100 bis 150, welche abgerundete Ecken haben. Ein Magnetfluss kann an den scharfen Ecken 26 einfacher als an den abgerundeten Ecken austreten. In Folge dessen kann bei dem Sensor 160 eine magnetische Sättigung im Kern 20 verhindert werden und ein hoher Strom kann genau gemessen werden.
Bei einem Stromsensor 170 gemäss den 6A bis 6C hat der Kern 20 den Spalt Ga1 und zwei Spalte Gb1. Die beiden Spalte Gb1 sind oberhalb der Schiene 12 ausgebildet. Die Verbindungsteile 22 sind in jedem Spalt Gb1 angeordnet und darüber hinaus ist in jedem Verbindungsteil 22 eine Befestigungsöffnung 22A ausgebildet, wie in 6B gezeigt. Ein Anbauteil 30 gemäss 6C wird zur Befestigung des Sensors 170 an einem Gegenstand, beispielsweise in einem Fahrzeug verwendet. Das Anbauteil 30 weist einen gemeinsamen Körper und zwei Verbindungsabschnitte 32 auf, welche an der Spitze jeweils einen Haken 34 tragen. Jeder Verbindungsabschnitt 32 wird in eine entsprechende Befestigungsöffnung 22A eingeführt, um den Kern 20 an dem Anbauteil 3 zu befestigen. Jeder Hcken 34 hintergreift den Kern 20 und somit kann der Kern 20 an dem Anbauteil 30 befestigt werden. Somit kann der Sensor 170 problemlos an- oder eingebaut werden.
Bei einem Stromsensor 180 gemäss 7A hat der Kern 20 anstellt der Spalte Gb1 des Sensors 100 rechteckförmige Schlitze 28. Ein gewisser Magnetfluss tritt an den Schlitzen 28 aus, wenn ein Strom fliesst. Jeder Schlitz 28 ist so gestaltet, dass in Richtung des Magnetflusses im Kern 20 eine abwechselnde Überlappung de Schlitze stattfindet, so dass der Austritt von Magnetfluss zunimmt. Mit anderen Worten, die Schlitze 28 dienen wie die Spalte Gb1 zur Verhinderung einer magnetischen Sättigung.
Bei einem Stromsensor 190 gemäss 7B hat der Kern 20 anstelle der rechteckförmigen Schlitze 28 des Sensors 180 dreieckförmige Schlitze 29. Die dreieckförmigen Schlitze 29 sind hinsichtlich der Funktion der Erhöhung des Magnetflussaustrittes und der Verhinderung einer magnetischen Sättigung gleich zu den rechteckförmigen Schlitzen 28. Von daher können die Stromsensoren 180 und 190 einen Strom genau messen.
Weiterhin sind bei den Sensoren 180 bzw. 190 die Schlitze 28 bzw. 29 auf der gegenüberliegenden Seite des Spalts Ga1 angeordnet. Wie oben beschrieben erreicht der Magnetfluss im Kern 20 seine maximale Dichte auf der gegenüberliegenden Seite des Spalts Ga1. In Folge dessen kann eine magnetische Sättigung wirksam verhindert werden und die Sensoren 180 und 190 können einen hohen Strom genau messen.
<Zweite Ausführungsform>
Ein Stromsensor 200 gemäss einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 8A gezeigt. Der Sensor 200 ist dafür ausgelegt, einen Batteriestrom zu messen. Wie in 8A gezeigt, weist der Sensor 200 den magnetischen Kern 20, die Strombusschiene oder stromführende Schiene 12, einen ersten Magnetsensor 14A und einen zweiten Magnetsensor 14B auf. Der Kern 20 weist die mittige Öffnung 21 und zwei Spalten Ga1 und Ga2 auf. Der Kern 20 ist durch die Spalte Ga1 und Ga2 gleichförmig in eine obere Hälfte 24A und eine untere Hälfte 24B unter teilt. Die Magnetsensoren 14A bzw. 14B sind in den Spalten Ga1 bzw. Ga2 angeordnet. Die Schiene 12 ist in einer Ebene senkrecht zum Kern 20 angeordnet und ist in die Öffnung 21 mit einem bestimmten Abstand zu deren Umfang eingesetzt, so dass der Kern 20 um die Mitte der Schiene 12 herum angeordnet ist. Die Magnetsensoren 14A und 14B erkennen eine Magnetflussdichte in den Spalten Ga1 bzw. Ga2, welche durch den Strom erzeugt wird, der durch die Schiene 12 fliesst. Als Magnetsensierungselemente werden für jeden Magnetsensor 14A bzw. 14B die gleichen Halleffekt-Vorrichtungen verwendet. Somit haben die beiden Magnetsensoren 14A und 14B die gleiche Magneterfassungsfähigkeit. Der Spalt Ga2 ist weiter als der Spalt Ga1, so dass die Spalte Ga1 bzw. Ga2 eine Breite von beispielsweise 1 mm bzw. 2 mm haben. Die Schiene 12 ist aus einem hochleitfähigen Metall, beispielsweise Messing. Die Schiene 12 hat eine Breite W1 von beispielsweise 20 mm und eine Dicke H1 von beispielsweise 2 mm.
Die Grafik von 8B zeigt eine Beziehung zwischen der Magnetflussdichte in den Spalten Ga1 und Ga2 und der Grösse eines durch die Schiene 12 fliessenden Stroms. Eine vertikale Achse gibt die Magnetflussdichte B wieder und eine horizontale Achse gibt die Stromgrösse I wieder. Die Linien Ga1 bzw. Ga2 bezeichnen die Magnetflussdichte in Spalt Ga1 bzw. Ga2. Die Linien Ga1 und Ga2 zeigen, dass die Magnetflussdichte im Spalt Ga1 höher als die im Spalt Ga2 ist, wenn ein Strom fliesst. Dies deshalb, als der Spalt Ga2 breiter als der Spalt Ga1 ist und infolgedessen ein grösserer Magnetfluss aus dem Spalt Ga2 als aus dem Spalt Ga1 austritt. Infolgedessen erkennt der Magnetsensor 14A einen grösseren Magnetfluss als der Magnetsensor 14B. Dies bedeutet, dass die Stromempfindlichkeit des Magnetsensors 14A höher als diejenige des Magnetsensors 14B ist.
Die Linien Ga1 und Ga2 in 8B zeigen weiterhin, dass die Magnetflussdichte im Spalt Ga1 gleich derjenigen im Spalt Ga2 ist, wenn kein Strom fliesst. Kurz gesagt, die Restflussdichte B_R in jedem Spalt Ga1 und Ga2 ist gleich. Die Restflussdichte B_R, welche durch Magnethystereseeffekte verursacht wird, führt zu einem Messfehler des Stroms. Hierbei zeigt eine Linie Ga2_N in 8B eine Magnetdichte im Spalt Ga2 unter der Annahme, dass es keine Magnethystereseeffekte im Kern 20 gibt. Wie aus 8B zu sehen ist, erkennt, selbst wenn kein Strom fliesst, der Magnetsensor 14B die Dichte B_R und der Sensor 200 misst einen Strom I_R äquivalent zur Dichte B_R. Daher wird ein tatsächlicher Strom I_C durch Substraktion des Stroms I_R von einem Strom äquivalent zu der Magnetflussdichte erhalten, die am Magnetsensor 14B erkannt wird. Wenn der Magnetsensor 14B eine Magnetflussdichte B_EXP erkennt, wird der tatsächliche Strom I_C durch Subtraktion des Stroms I_R von einem Strom I_EXP äquivalent zu der Magnetflussdichte B_EXP erhalten (d.h. I_C = IExp – I_R). In 8B ist der tatsächliche Strom I_C mit ΔI bezeichnet.
Wie oben beschrieben erkennt der Magnetsensor 14B eine Magnetflussdichte einschliesslich der Restflussdichte B_R. Auf ähnliche Weise erkennt der Magnetsensor 14A eine Magnetflussdichte einschliesslich der Restflussdichte B_R. Weiterhin sind die von jedem Magnetsensor 14A bzw. 14B erkannten Magnetflussdichten unterschiedlich. Das heisst, die Magnetsensoren 14A und 14B erzeugen zwei unterschiedliche Ausgänge, welche die gleiche Restflussdichte B_R enthalten. Daher wird die Restflussdichte B_R beseitigt, indem ein Ausgang vom anderen Ausgang subtrahiert wird und damit kann ein Messfehler aufgrund der Restflussdichte B_R korrigiert werden. Infolgedessen kann der Sensor 200 den tatsächlichen Strom I_C messen, selbst wenn die Restflussdichte B_R sich abhängig von der Grösse und Richtung des Stromflusses ändert.
9 ist ein Blockdiagramm eines Fehlerkorrekturverfahrens im Sensor 200. Jeder Magnetsensor 14A und 14B ist mit einem Stromerkennungsschaltkreis 30 verbunden. Zuerst wird ein durch die Schiene 12 fliessender Strom I im Spalt Ga1 bzw. Ga2 in eine Magnetflussdichte B₁ bzw. B₂ gewandelt. Dann erkennt der Magnetsensor 14A bzw. 14B die Magnetflussdichte B₁ bzw. B₂. Schliesslich wird der tatsächliche Strom I_C aus den Ausgängen der Magnetsensoren 14A und 14B mittels eines Stromberechnungsvorganges berechnet, der in dem Stromerkennungsschaltkreis 30 enthalten ist. Hierbei sind die Ausgänge der Magnetsensoren 14A bzw. 14B die Magnetflussdichten B₁ bzw. B₂. Der Stromberechnungsvorgang wird wie nachfolgend erläutert durchgeführt.
Die Magnetflussdichten B₁ bzw. B₂ werden durch die folgenden Gleichungen wiedergegeben: B1 = XA IC + BR (1) B2 = XB IC + BR (2)
I_C stellt den tatsächlichen durch die Schiene 12 fliessenden Strom dar; X_A gibt die Empfindlichkeit des Sensors 14A für den Strom wieder; X_B gibt die Empfindlichkeit des Sensors 14B für den Strom wieder; B_R gibt die Restflussdichte in den Spalten Ga1 und Ga2 wieder.
Der tatsächliche Strom I_C kann durch die folgende, aus den obigen Gleichungen (1) und (2) abgeleitete Gleichung berechnet werden: IC = (B2 – B1)/(XA – XB) (3)
In dem Sensor 10 gemäss dem Stand der Technik, wie er in 15 gezeigt ist, erreicht der Magnetfluss im Kern 20 die maximale Dichte in einer Position gegenüber dem Spalt Ga1 auf der anderen Seite der Schiene 12. Im Sensor 200 ist in dieser Position der Spalt Gb1 ausgebildet und damit wird eine magnetische Sättigung wirksam verhindert. Damit kann der Stromsensor 200 die Probleme beseitigen, welche sich nicht nur aus der Restflussdichte, sondern auch aus der magnetischen Sättigung ergeben. Somit kann der Stromsensor 200 einen hohen Strom genau messen.
Der magnetische Kern 20 des Sensors 200 wird wir folgt hergestellt:
10A zeigt die magnetische Platte 24 von bestimmter Form. Zunächst wird die obere Hälfte 24A des Kerns 20 unter Verwendung einer Mehrzahl von Platten 24 (zum Beispiel drei Platten) hergestellt. Wie in 10B gezeigt, werden die Platten 24 zu der oberen Hälfte 24A zusammengepresst. Auf ähnliche Weise wird die untere Hälfte 24B hergestellt. Dann wird die obere Hälfte 24A oberhalb der Schiene 12 befestigt, wie in 8A gezeigt. Ähnlich wird die untere Hälfte 24B unterhalb der Schiene 12 befestigt. Somit wird der Spalt Ga1 zwischen einer Endoberfläche der oberen Hälfte 24A und einer Endoberfläche der unteren Hälfte 24B gebildet. Auf ähnliche Weise wird der Spalt Ga2 zwischen der anderen Endoberfläche der oberen Hälfte 24A und der anderen Endoberfläche der unteren Hälfte 24B gebildet. Schliesslich werden die Magnetsensoren 14A bzw. 14B in den Spalten Ga1 bzw. Ga2 angeordnet.
Der Sensor 200 kann eine Mehrzahl von Spalten Gb1 aufweisen, wie in den 1A und 3A bis 7B gezeigt.
<Abwandlungen der zweiten Ausführungsform>
Verschiedene Abwandlungen der zweiten Ausführungsform sind in den 11 und 12 gezeigt.
Im Sensor 200 verwendet der Stromerkennungsschaltkreis 30 den Stromberechnungsvorgang. Dieser Vorgang berechnet den tatsächlichen Strom I_C aus den Ausgängen der Magnetsensoren 14A und 14B.
11 zeigt ein Flussdiagramm eines anderen Stromberechnungsvorganges für den Stromerkennungsschaltkreis 30. Der Ablauf beginnt im Schritt S110. Dann wird im Schritt S112 überprüft, ob ein vorbestimmter Zyklus vorliegt. Wenn ein vorbestimmter Zyklus vorliegt, geht der Ablauf zum Schritt S114, wo die Restflussdichte B_R aus den Ausgängen der Magnetsensoren 14A und 14B berechnet wird. Dann geht der Ablauf zum Schritt S116. Wenn im Schritt S112 ein vorbestimmter Zyklus vorliegt, überspringt der Ablauf den Schritt S114 und geht direkt zum Schritt S116. Im Schritt S116 wird basierend auf dem Ausgang des Magnetsensors 14B überprüft, ob der Strom gross ist (z.B. 10 Ampere oder mehr beträgt). Wenn der Strom gross ist, geht der Ablauf zum Schritt S118, wo der tatsächliche Strom I_C aus dem Ausgang des Sensors 14B mit der Restflussdichte B_R berechnet wird. Wenn im Schritt S116 der Strom nicht gross ist, geht der Ablauf zum Schritt S120, wo der tatsächliche Strom I_C aus dem Ausgang des Sensors 14A mit der Restflussdichte B_R berechnet wird. Nach Beendigung des Schrittes S118 oder des Schrittes S120 geht der Ablauf zum Schritt S122 und kehrt dann zum Schritt S110 zurück.
Wie oben beschrieben ist im Sensor 200 die Empfindlichkeit des Magnetsensors 14A für einen Strom höher als diejenige des Magnetsensors 14B. Der Ablauf verwendet den Sensor 14A für einen kleinen Strom und verwendet den Sensor 14B für einen grossen Strom. Somit verwendet der Sen sor 200 den Ablauf oder Prozess mit einem grossen Bereich an Strommessfähigkeit von einem kleinen Strom zu einem hohen Strom mit hoher Genauigkeit.
12A zeigt einen Stromsensor 210 gemäss einer Abwandlung des Sensors 200. Im Sensor 210 haben die Magnetsensoren 14A und 14B eine Würfelform mit der gleichen Abmessung wie die Spalte Ga1 bzw. Ga2. Somit passen die Magnetsensoren 14A bzw. 14B dicht oder eng in die Spalte Ga1 bzw. Ga2. Weiterhin hat jeder Magnetsensor 14A und 14B an seinen beiden Seiten einen Kleber, wo jeder Magnetsensor 14A und 14B die obere Hälfte 24A und die untere Hälfte 24B kontaktiert. Somit wird die obere Hälfte 24A mit der unteren Hälfte 24B durch jeden Magnetsensor 14A und 14B zu dem Kern 20 zusammengefasst und verbunden. In dem Sensor 210 können die Spalte Ga1 und Ga2 korrekt und genau mit einer bestimmten Breite ausgebildet werden. Dies deshalb, als die Magnetsensoren 14A und 14B nicht nur zur Verbindung der oberen Hälfte 24A und der unteren Hälfte 24B dienen, sondern auch die Spalte Ga1 und Ga2 definieren.
Der Sensor 210 kann eine Mehrzahl von Spalten Gb1 aufweisen, wie in den 1A und 3A bis 7B gezeigt.
12B zeigt einen Stromsensor 220 gemäss einer Abwandlung des Sensors 210. Der Sensor 220 hat zwei andere Spalte Gb1 zusätzlich zu den Spalten Ga1 und Ga2. Verbindungsmaterialien 22 aus einem isolierenden Kunstharz oder Kunststoff sind in jeden Spalt Gb1 eingesetzt. Die Spalte Gb1 sind dafür ausgelegt, eine magnetische Sättigung im Kern 20 zu verhindern. Die Spalte Gb1 erlauben einen stärkeren Magnetflussaustritt aus dem Kern 20 und somit kann eine magnetische Sättigung verhindert werden. Infolgedessen kann der Sensor 220 einen hohen Strom genau messen.
Der Sensor 220 kann eine Mehrzahl von Spalten Gb1 aufweisen, wie in den 1A und 3A bis 7B gezeigt.
Weitere Ausführungsformen des Sensors 200 sind in den 13 und 14 gezeigt.
13 zeigt einen Stromsensor 230 gemäss einer weiteren Abwandlung des Sensors 200. Der Sensor 230 hat nur einen Spalt G in dem Kern 20. Der Spalt G ist aus Spalten Ga3 und Ga4 unterschiedlicher Breite aufgebaut. Der Spalt Ga3 ist schmäler als der Spalt Ga4 und infolgedessen ist die Magnetflussdichte im Spalt Ga3 höher als diejenige im Spalt Ga4. Die Magnetsensoren 14A und 14B sind in den Spalten Ga3 bzw. Ga4 angeordnet. Jeder Magnetsensor 14A und 14B verwendet die gleichen Halleffekt-Vorrichtung als Magnetsensierungselement und infolgedessen sind die beiden Magnetsensoren 14A und 14B hinsichtlich ihrer Magneterfassungsfähigkeit identisch. Infolgedessen erkennen in dem Sensor 230 zwei Magnetsensoren mit der gleichen Magneterfassungsfähigkeit zwei unterschiedliche Magnetflussdichten. Somit werden von den Magnetsensoren 14A und 14B zwei unterschiedliche Ausgänge erzeugt, wie im Fall des Sensors 200. Somit können die beim Sensor 200 angewendeten Vorgehensweisen auch bei dem Sensor 230 angewendet werden und somit kann der Sensor einen Strom ohne Messfehler aufgrund einer Restflussdichte genau messen. Die Sensoren 230 sind zur Verwendung bei einer Messung kleiner Ströme geeignet.
Der Sensor 230 kann ebenfalls eine Mehrzahl von Spalten Gb1 aufweisen, wie in den 1A und 3A bis 7B gezeigt.
14 zeigt einen Stromsensor 240 gemäss einer Abwandlung des Sensors 230. Es gibt beim Sensor 240 zwei Unterschiede zu dem Sensor 230. Ein Unterschied betrifft die Spaltbreiten. Der Spalt G im Sensor 240 hat über die gesamte Spaltfläche hinweg eine gleichförmige Breite, wohingegen der Spalt G des Sensors 230 zwei unterschiedliche Breiten hat. Infolgedessen ist im Sensor 240 die Magnetflussdichte im Spalt G über die gesamte Spaltfläche hinweg gleichförmig. Der andere Unterschied liegt in den Magnetsensoren. In dem Sensor 230 haben die beiden Magnetsensoren 14A und 14B die gleiche Magnetsensierungs- oder Erfassungsfähigkeit. Demgegenüber haben im Sensor 240 die beiden Magnetsensoren 14A und 14B eine unterschiedliche Magnetsensierungsfähigkeit. Infolgedessen erkennen bei dem Sensor 240 zwei Magnetsensoren mit unterschiedlicher Magnetsensierungsfähigkeit die gleiche Magnetflussdichte. Von den Magnetsensoren 14A und 14B werden demzufolge zwei unterschiedliche Ausgänge erzeugt, wie im Fall des Sensors 200. Somit können die Abläufe, die bei dem Sensor 200 angewendet werden, auch bei dem Sensor 240 angewendet werden und somit kann der Sensor 240 einen Strom korrekt messen, ohne dass durch eine Restflussdichte ein Messfehler erzeugt wird.
Auch der Sensor 240 kann eine Mehrzahl von Spalten Gb1 aufweisen, wie in den 1A und 3A bis 7B gezeigt.
Die Sensoren 230 und 240 sind geeignet zur Messung von kleinen Strömen und können aufgrund ihres einstückigen Kerns einfach hergestellt werden.
In allen erwähnten und beschriebenen Ausführungsformen und Abwandlungen hiervon können die Magnetsensoren anstelle von Halleffektvorrichtungen auch magnetoresistive Vorrichtungen als Magnetsensierungselemente verwenden.
<Dritte Ausführungsform>
Ein Stromsensor 300 gemäss einer dritten Ausführungsform der vorliegenden ist in 17 gezeigt. Der Sensor 300 weist zwei Spalte G und Gb1 auf. Der Spalt G ist ähnlich zu dem Sensor 230 von 13 aus zwei Spalten Ga3 und Ga4 unterschiedlicher Breite aufgebaut. Der andere Spalt Gb1 liegt gegenüber dem Spalt G, was ähnlich zu dem Sensor 100 von 1A ist. Hierbei kann der Sensor 300 eine Mehrzahl von Spalten Gb1 aufweisen, wie in 1A gezeigt. Beispielsweise kann der Sensor 300 drei Spalte Gb1 aufweisen.
Der Sensor 300 gemäss der dritten Ausführungsform entspricht somit im Wesentlichen einer Kombination des Sensors 100 gemäss der ersten Ausführungsform und des Sensors 230 gemäss der zweiten Ausführungsform. In dem Sensor 100 gemäss der ersten Ausführungsform wird der Magnetkern 20 in eine Mehrzahl von Teilen unterteilt, so dass die magnetische Sättigung verringert wird. Um somit einen hohen Strom in dem Kern 20 fliessen zu lassen, ist es notwendig, die Anzahl von Teilen zu erhöhen. Wenn jedoch der Sensor 100 eine grosse Anzahl von Teilen enthält, erhöhen sich die Herstellungsschritte für den Sensor 100. Weiterhin ist es schwierig, die Anordnung der Teile genau zu bestimmen. Weiterhin ist im Fall des Sensors 100 der 7A und 7B die Fläche der Schlitze 28 und 29 umso grösser, je grösser die Anzahl von Teilen ist. Die mechanische Festigkeit des Kerns 20 wird daher verringert und damit soll die Anzahl von Teilen auf eine gewisse Anzahl beschränkt werden.
Der Sensor 230 gemäss der zweiten Ausführungsform weist die beiden Sensoren 14A und 14B auf, welche entsprechende Sensorsignale ausgeben. Diese beiden Signale werden dann auf geeignete Weise verarbeitet, so dass der Sensor 230 einen Strom genau messen kann, ohne das Mess fehler aufgrund von Restflussdichten auftreten. Insbesondere wird eine Schwankung um den Nullpunkt aufgrund einer magnetischen Sättigung aufgehoben. Um den durch den Kern 20 fliessenden Strom zu erhöhen, ist es notwendig, den Spalt erheblich zu vergrössern. Eine Vergrösserung der Spaltbreite bewirkt jedoch, dass der flache Abschnitt in dem Magnetfeld verschmälert wird, wie in 16 gezeigt. In diesem Fall wird es schwierig, die Positionierung des Magnetsensors 14B festzulegen.
Der Sensor 300 kann einen hohen Strom erkennen und einen Strom genau erkennen, da der Sensor 300 die Vorteile der ersten Ausführungsform zusammen mit denjenigen der zweiten Ausführungsform bietet.
Ein erfindungsgemässer Stromsensor zur Messung eines durch eine Strombusschiene fliessenden elektrischen Stroms weist demnach insoweit zusammenfassend auf: einen magnetischen Kern mit einer Öffnung, durch welche die Strombusschiene mit einem bestimmten Abstand hierzu verläuft; und einen ersten Magnetsensor zur Erkennung einer Magnetflussdichte in dem magnetischen Kern, wobei die Magnetflussdichte von dem durch die Strombusschiene fliessenden elektrischen Strom erzeugt wird. Der magnetische Kern hat einen ersten Spalt und einen zweiten Spalt. Der erste Magnetsensor ist in dem ersten Spalt angeordnet. Der zweite Spalt ist in der Lage, eine magnetische Sättigung des magnetischen Kerns zu verhindern.
Weitere Änderungen und Abwandlungen, sowie Merkmalskombinationen liegen im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.

Claims

Ein Stromsensor zur Messung eines durch eine Strombusschiene (12) fließenden Stroms, mit: einem magnetischen Kern (20) mit einer Öffnung, durch welche die Strombusschiene (12) mit einem bestimmten Abstand hierzu verläuft; und einem ersten Magnetsensor (14; 14a) zur Erkennung einer Magnetflußdichte in dem magnetischen Kern (20), wobei die Magnetflußdichte von dem elektrischen Strom erzeugt wird, der durch die Strombusschiene (12) verläuft, wobei der magnetische Kern (20) einen ersten Spalt (Ga1) und einen zweiten Spalt (Ga2, Gb1) aufweist; der erste Magnetsensor (14; 14a) in dem ersten Spalt (Ga1) angeordnet ist; und der zweite Spalt (Gb1, Ga2) in der Lage ist, eine magnetische Sättigung des magnetischen Kerns (20) zu verhindern.
Der Stromsensor nach Anspruch 1, wobei der zweite Spalt (Gb1) auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Spalts (Ga1) angeordnet ist.
Der Stromsensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der magnetische Kern (20) weiterhin eine Mehrzahl von Spalten (Gb1) zusätzlich zu den ersten und zweiten Spalten (Ga1, Gb1) aufweist, wobei die Mehrzahl von Spalten (Gb1) in der Lage ist, eine magnetische Sättigung des magnetischen Kerns zu verhindern.
Der Stromsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin mit einem Verbindungsteil (22), welches in wenigstens einem der Spalte (Gb1) mit Ausnahme des ersten Spaltes (Ga1) angeordnet ist.
Der Stromsensor nach Anspruch 4, wobei das Verbindungsteil (22) einen Verbindungsabschnitt (22a) zur Anbringung des magnetischen Kerns (20) an einem externen Gegenstand bereitstellt.
Der Stromsensor nach Anspruch 4 oder 5, wobei der erste Magnetsensor (14) eine Abmessung gleich den Abmessungen des ersten Spalts (Ga1) hat und der magnetische Kern (20), der erste Magnetsensor (14; 14a) und das Verbindungsteil (22) einen einstückigen Kern bilden.
Der Stromsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der magnetische Kern (20) eine Rechteckform mit vier scharfen Ecken (26) hat und der magnetische Kern (20) in eine Ebene senkrecht zur Strombusschiene (12) angeordnet ist.
Der Stromsensor nach Anspruch 1, weiterhin mit einem zweiten Magnetsensor (14B) zur Erkennung einer Magnetflußdichte in dem magnetischen Kern (20), wobei die Magnetflufldichte von dem elektrischen Strom erzeugt wird, der durch die Strombusschiene (12) verläuft und mit einem Stromerkennungsschaltkreis (30), der mit den ersten und zweiten Magnetsensoren (14A, 14B) verbunden ist, wobei der zweite Magnetsensor (14B) in dem zweiten Spalt (Ga2) angeordnet ist und der Stromerkennungsschaltkreis (30) einen Effekt einer Restflußdichte in dem magnetischen Kern (20) auf der Grundlage von Ausgängen der ersten und zweiten Magnetsensoren (14A, 14B) kompensiert.
Der Stromsensor nach Anspruch 8, wobei der zweite Spalt (Ga2) breiter als der erste Spalt (Ga1) ist.
Der Stromsensor nach Anspruch 9, wobei der zweite Spalt (Ga2) auf einer gegenüberliegenden Seite des ersten Spalts (Ga1) angeordnet ist.
Der Stromsensor nach Anspruch 9 oder 10, wobei der magnetische Kern (20) zusätzlich zu den ersten und zweiten Spalten (Ga1, Ga2) eine Mehrzahl von Spalten (Gb1) aufweist, wobei die Mehrzahl von Spalten (Gb1) in der Lage ist, eine magnetische Sättigung des magnetischen Kerns (20) zu verhindern.
Ein Stromsensor zur Messung eines durch eine Strombusschiene (12) fließenden elektrischen Stroms, mit: einem magnetischen Kern (20) mit einer Öffnung, durch welche die Strombusschiene (12) mit einem bestimmten Abstand hierzu verläuft; und einem ersten Magnetsensor (14A) zur Erkennung einer Magnetflußdichte in dem magnetischen Kern (20), wobei die Magnetflußdichte von dem elektrischen Strom erzeugt wird, der durch die Strombusschiene (12) fließt, wobei der magnetische Kern einen ersten Spalt (Ga1) und einen Schlitz (28, 29) aufweist, wobei der erste Magnetsensor (14) in dem ersten Spalt (Ga1) angeordnet ist und wobei der Schlitz (28, 29) in der Lage ist, eine magnetische Sättigung des magnetischen Kerns (20) zu verhindern.
Der Stromsensor nach Anspruch 12, wobei der Schlitz (28, 29) an einer gegenüberliegenden Seite des ersten Spaltes (Ga1) angeordnet ist.
Ein Stromsensor zur Messung eines durch eine Strombusschiene (12) fließenden elektrischen Stroms, mit: einem magnetischen Kern (20) mit einer Öffnung, durch welche die Strombusschiene (12) mit einem bestimmten Abstand hierzu verläuft; einem ersten Magnetsensor (14A) zur Erkennung einer Magnetflußdichte in dem magnetischen Kern (20), wobei die Magnetflußdichte von dem durch die Strombusschiene (12) fließenden elektrischen Strom erzeugt wird; einem zweiten Magnetsensor (14B) zur Erkennung einer Magnetflußdichte in dem magnetischen Kern (20), wobei die Magnetflußdichte von dem durch die Strombusschiene (12) fließenden Strom erzeugt wird; und einem Stromerkennungsschaltkreis (30), der mit dem ersten und zweiten Magnetsensor (14A, 14B) verbunden ist, wobei der magnetische Kern (20) einen Spalt (G) aufweist; der erste Magnetsensor und der zweite Magnetsensor (14A, 14B) in dem Spalt (G) angeordnet sind; und der Stromerkennungsschaltkreis (30) einen Effekt einer Restflußdichte in dem magnetischen Kern (20) auf der Grundlage von Ausgängen der ersten und zweiten Magnetsensoren (14A, 14B) kompensiert.
Der Stromsensor nach Anspruch 14, wobei der Spalt (G) zwei Abschnitte (Ga3, Ga4) unterschiedlicher Breite aufweist, wobei weiterhin der erste Magnetsensor (14A) in dem Abschnitt (Ga3) der einen Breite des Spalts (G) angeordnet ist; und der zweite Magnetsensor (14) in dem Abschnitt (Ga4) der anderen Breite in dem Spalt (G) angeordnet ist.
Der Stromsensor nach Anspruch 14, wobei der erste Magnetsensor (14A) und der zweite Magnetsensor (14B) unterschiedliche Magnetsensierungsfähigkeiten haben.