[发明专利]一种磁通门电流传感器及电流测量方法

说明书

本发明属于电流检测技术领域，具体提供了一种磁通门电流传感器及电流测量方法，其中电流传感器包括磁探头和激励检测电路，磁探头包括激磁铁芯及激磁线圈，激磁线圈与激励检测电路连接；激励检测电路用于向激磁线圈输出交变的激磁电压，激励激磁线圈产生交变的激磁电流，并使激磁铁芯交变地达到饱和状态；激励检测电路还被构造用于将激磁线圈中流过的激磁电流，等效转换为和两个电流的差值，并通过差值等效电流求取流过激磁线圈的激磁电流平均值，进而通过激磁电流平均值求取一次待测电流的值。该方案能够消除所述电流传感器的零点漂移，从而提高电流传感器的小电流辨识度和测量精度。

技术领域

本发明涉及电流检测技术领域，更具体地，涉及一种磁通门电流传感器及电流测量方法。

背景技术

充电状态（SOC）在电动汽车（EV）和混合电动汽车（HEV）中是一个关键的测量功能。在驾驶过程中，电池要么通过驱动汽车来放电，要么通过制动或者充电将能量存储于电池中。在这些瞬态过程中，电池电压不能很好反映SOC状态——充放电过程中输送的电荷量。此时电池的精确监测就需要精准的电流测量技术。此外，要确保电池寿命，EV和HEV电池一般都不会被完全放电或者完全充满。如果汽车制造商需要为能量测量的精度留出余量，他们就必须不断提高安全余量。高精度电流传感器的出现使得汽车设计者们可以完全信任SOC的估值，从而可以减少汽车电池组的尺寸和重量。而对电池充放电过程中的电流进行监测的难点之一是测量精度要求高，电流传感器温漂、零漂要求小， 电流测量范围要求大。

目前，电动汽车上主要采用的霍尔电流传感器由于需要将磁芯断开安装霍尔芯片，因而灵敏度和解析度降低，检测精度不够高，并且零点漂移和温漂比较大，难以满足电动汽车电池包高精度电流检测的需求。采用磁通门技术的电流传感器具有精度高、温漂和零漂小的特点，但常规适合电池监控的单激磁铁芯的磁通门电流传感器具有有限的电流测量范围，很难对大电流和小电流同时进行准确测量。但在电动汽车电池充放电电流的监测中，通常要求电流传感器能够对几毫安到几百安甚至上千安电流都能进行准确测量，这就需要电流传感器对大电流进行准确测量的同时，提高小电流辨识度和测量精度。

此外，电动汽车、充电桩、电网等领域为保护人身安全和设备安全，需要对毫安级微小的直流剩余电流进行准确检测，现有的漏电流传感器同样存在小电流辨识度和测量精度不够高的问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的电动汽车电池充放电电流检测精度不够高，不能同时对大电流和小电流进行准确测量的技术问题。

本发明提供了一种磁通门电流传感器，包括：磁探头和激励检测电路，所述磁探头包括激磁铁芯及激磁线圈，所述激磁线圈与所述激励检测电路连接；

所述激励检测电路用于向所述激磁线圈输出交变的激磁电压，激励所述激磁线圈产生交变的激磁电流，并使所述激磁铁芯交变地达到饱和状态；

所述激励检测电路还被构造用于将所述激磁线圈中流过的激磁电流，等效转换为和两个电流的差值，并通过差值等效电流求取流过所述激磁线圈的激磁电流平均值，进而通过激磁电流平均值求取一次待测电流的值，所述差值等效电流被构造用来消除所述电流传感器的零点漂移。

优选地，所述激磁铁芯是环形闭合的高磁导率的可饱和软磁铁芯，所述激磁铁芯用来承载一次待测直流电流产生的磁通以及所述激磁线圈中流过的激磁电流所产生的磁通，所述激磁线圈缠绕在所述激磁铁芯上，所述激磁线圈用于承载所述激励检测电路所构造的交变的激磁电压和激磁电流。

优选地，所述激励检测电路包括直流电压源Vdc、H桥电路和差值测量电阻，所述差值测量电阻包含Re1和Re2；

所述的直流电压源Vdc为所述H桥电路提供供电电源，所述H桥电路包括4个开关器件，所述开关器件包括MOS管，所述MOS管内部自带续流二极管；