[发明专利]电流测量传感器用磁芯

说明书

本发明的主题是一种用于电流测量传感器(40)的磁芯(50A)，所述磁芯(50A)包括至少一个铁磁部件(50A1)，所述铁磁部件(50A1)包括至少一个凹入部分，所述至少一个凹入部分在纵向平面上延伸并界定了至少一个气隙(53)，所述气隙(53)能够容纳测量传感器(40)的敏感元件(44)，以及包括一个能够容纳电导体条带(111)的内部空间。磁芯(50A)具有椭圆形的纵向截面。

技术领域

本发明涉及一种用于电流测量传感器的磁芯，更具体地说，涉及一种安装在汽车的电气设备(尤其是电动汽车或混合动力汽车)中的磁芯，用于把磁场集中到所述电气设备中的电流测量传感器的敏感元件能感应到的强度水平。本发明的主要目的是改善这种磁芯的性能。

背景技术

目前已知电动或混合动力汽车搭载了一个通过车载高压电网由高压电源电池供电的电驱动系统，和通过车载低压电网由低压电源电池供电的多个电气设备辅助设备。

高压电源电池确保电驱动系统实现能量供应功能，以推进车辆。更确切地说，为了控制电机驱动车轮或将电机提供的能量存储在高压电源电池中，现有技术使用逆变器，这种逆变器能够将高压电源电池提供的直流转换为一个或多个交变指令电流，比如正弦，或者这种逆变器能够将由电机提供的一个或多个交变指令电流转换为电能能被高压电源电池所存储的直流。

在已知的技术方案中，逆变器为盒状，其中安装有电子功率元件，通过该电子功率元件传递供应给电机的能量或接收自电机的能量。这些电子功率元件由驱动器控制，驱动器本身由电子控制单元控制。在三相电机的情况下，逆变器内有三个被称为“相导体”的电导体，从而可以实现通过电机来调控前述三个相电流的相位两两互换，比如120°相移(该例中的相电流是由高压电池供电的逆变器生成的)。为此，逆变器包括第一电池导体，称为“正导体”，适于连接到电池的正电极；以及第二电池导体，称为“负导体”，适于连接到高压电源电池的负电极。

电子控制单元命令驱动器来控制电子功率元件，使电子功率元件将直流转换为交变相电流或将交变相电流转换为直流。为此，电子控制单元是电子卡的形式，其上安装有与电轨相连接的电子元件，使得给驱动器下指令能得以实现。类似地，驱动器是电子卡的形式，其上安装有和电轨相连接的电子元件，使得给电子元件下指令得以实现。

为了控制逆变器的动作，可能需要监测在每个相导体中循环的相电流的强度的变化。为此，已知每个相导体都会用到一个霍尔效应传感器，该传感器和电子控制单元相连并且包括延伸到相导体附近的磁敏元件。这样，当电流在相导体中循环时，电流也会输出一个传感器的敏感元件能测量到的磁场，而从中可以推导出所述电流的强度值或所述电流的强度变化。

为了提高测量精度，现有技术是使用磁芯来引导由相导体中的电流循环产生的磁场。

在现有解决方案中，这种磁芯由界定了气隙的U形或C形铁磁部件构成，而测量传感器的敏感元件就插入在气隙中。然而，这样的磁芯具有很大的内部体积，这导致线性范围狭窄，使得当电流大幅度变化时，测量会迅速饱和。此外，饱和导致相邻传感器的磁芯上的耦合效应(也称为串扰)，从而降低了测量质量，这是个很重要的缺陷。

为了部分地解决这些问题，已知的解决方案包括使用具有圆角的矩形截面的磁芯(见图1)，该磁芯由低厚度的叠层铁磁条构成，每条厚度约为0.2mm，并且该磁芯具有较小的内部体积，以使其尽可能紧密地围绕相导体。这种磁芯具有很大的线性范围，并且能限制相邻传感器的磁芯之间的耦合(效应)。

通常，磁芯的特征在于其磁阻，如下式所示：

有且仅当是磁芯的磁阻，μ0是真空的磁导率，μr是磁芯的铁磁的相对磁导率，Lc是磁芯中磁场的平均有效长度。该平均有效长度定义为位于芯的内边缘和外边缘之间等距离的路径。S是磁芯的横截面，与垂直于穿过磁芯的磁通量的横截面相对应。