用于感测导体中的电流的方法技术

本发明专利技术公开了一种传感器(11)，所述传感器包括感应器(18)以用于感测观测信号的交流信号分量。感应器(18)包括基板、与基板的不同层相关联的导电迹线和用于互连所述多个导电迹线的一个或多个导电通路。磁场传感器(20)感测观测信号的直流信号分量。第一滤波电路(26)具有高通滤波器响应。第一滤波电路(26)连接到感应器(18)以提供滤波后的交流信号分量。第二滤波电路(28)具有低通滤波器响应。第二滤波电路(28)连接到磁场传感器(20)以提供滤波后的直流信号分量。传感器融合电路(30)基于滤波后的交流信号分量和滤波后的直流信号分量来确定总感测电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及一种和传感器。
技术介绍
车辆、设备或机械可以使用被换流器或马达控制器控制的电动马达。现有技术的传感器可以测量诸如电线或电缆的一个或多个输入导体中的电流，该一个或多个输入导体从换流器进送电动马达。更通常地，现有技术传感器可以测量与使用功率半导体的任何电力电子装置相关联的一个或多个导体中的电流，该功率半导体诸如为绝缘栅双极晶体管(IGBT)或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。因为用于感测与电动马达相关联的导体中的电流的某些现有技术传感器具有较差的热应力阻力，因而该现有技术传感器可能过早失效。在一些现有技术传感器中，铁磁芯的来自感应涡旋电流和磁滞损耗的自加热可以促进热敏装置的失效，该热敏装置诸如为嵌入磁芯中的霍耳效应磁场传感器或与磁芯一起使用的感应线圈。因为在有效地处理热应力的同时，最大电路密度可以被限制，因而用于感测导体中的电流的其它现有技术传感器可以占据比期望的体积更大的体积。但是其它的现有技术传感器可能不适当地响应于电流的迅速改变；因此，未能响应于换流器输出端处的突然短路。因而，需要用于感测电流的小型传感器，该小型传感器耐与热应力相关联的或与电流的迅速改变的不准确感测相关联的减少寿命或失效。
技术实现思路
根据一个实施例，一种传感器包括用于感测观测信号的交流信号分量的感应器。感应器包括基板、与基板的不同层相关联的导电迹线和用于互连所述多个导电迹线的一个或多个导电通路。磁场传感器至少感测观测信号的直流信号分量。第一滤波电路具有高通滤波器响应。第一滤波电路连接到感应器以提供滤波后的交流信号分量(例如，高频分量)。第二滤波电路具有低通滤波器响应。第二滤波电路连接到磁场传感器以至少提供滤波后的直流信号分量(例如，或低频分量和直流分量，其中低频分量低于高频分量)。传感器融合电路基于滤波后的交流信号分量和滤波后的直流信号分量来确定总感测电流。【附图说明】图1是用于感测导体中的电流的电流传感器的第一实施例的框图。图2是用于感测导体中的电流的电流传感器的第二实施例的框图。图3是图示电流传感器如何可以用于测量与电动马达的输入导体相关联的电流的框图。图4是图示多个电流传感器如何可以用于测量与多相电动马达相关联的多个电流的框图。图5更详细地示出了与图1的框图一致的说明性电路。图6示出了与感应器相关联的第一层导电迹线的平面图，其中多层基板的外层被移除以更好示出第一层，其中第一层与基板的第一内层相关联。图7示出了与感应器相关联的第二层导电迹线的平面图，其中基板的外层被移除以更好示出第二层，其中第二层与基板的第二内层相关联并且位于基板的与第一层相反的内侧。图8示出了基板的第一外层的平面图。图9示出了基板的位于基板的与第一外层相反的外侧的第二外层的平面图。图10示出了用于围绕导体安装的铁素体结构(例如，环形磁芯)。图11至图13示出了电流传感器的一个实施例的透视图，该电流传感器结合在形成换流器或马达控制器的部件的电动组件中。图14示出了结合在电动组件中的电流传感器的另一实施例的透视图。图15是的一个示例的流程图。图16是的另一示例的流程图。【具体实施方式】根据一个实施例，图1图示了电流传感器11。如图所示，电流传感器11包括用于感测导体16(例如，图3中的16)中的观测信号的交流信号分量(或第一交流信号分量)的感应器18。通常地，导体16可以包括位于源和电力载荷之间的导体16。例如，导体16可以包括位于换流器10或控制器的输出端和电动马达14的输入端之间的导体(例如，电线、电缆或母线)16。可替换地，导体16可以是与对应的功率半导体装置(例如，绝缘栅双极晶体管(IGBT)或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))的相应的一个或多个输出端相关联的任何导体、导电迹线、电线、一组电线、焊线或一组焊线，其中电流传感器11被构造成用于感测在功率电子模块、电机控制器、功率输出级或换流器(例如，换流器壳体)中从一个或多个输出端流动至连接到该输出端的电动马达、电机或其它载荷的电流。感应器18感测或接收来自导体16的感应交流信号。例如，感应器感测或接收来自导体的第一交流信号分量(例如，高频交流信号分量)。在一个实施例中，感应器18包括基板900 (例如，图6至图9)、与基板的不同层相关联的导电迹线和用于互连多个导电迹线的一个或多个导电通路(例如，埋入通路)。如本文中所使用的那样，埋入通路是既不连接到多层基板的外层也不连接到多层电路板的外层的导电通路。替代地，埋入通路仅连接在多层基板或电路板的内层或内层的导电迹线之间。本文中，在图1中，磁场传感器20至少感测导体16中的观测信号中的直流信号分量。可替换地，磁场传感器20感测导体16中的交流信号中的直流信号分量和低频信号分量(或第二交流信号分量)。第二交流信号分量的频率比第一交流信号分量更低。电流传感器11包括电路22或低压电子器件。例如，电路22具有连接到传感器融合电路30的第一滤波电路26和第二滤波电路28。如图所示，电路22进一步包括能够接收来自感应器18的交流信号的电流变化检测器24。第一滤波电路26具有高通滤波器响应。第一滤波电路26连接到感应器18，以提供滤波后的交流信号分量(例如，第一交流信号分量)。第二滤波电路28具有低通滤波器响应。第二滤波电路28连接到磁场传感器20以提供:⑴滤波后的直流信号分量、(2)低频交流信号分量(例如，第二交流信号分量)或二者。在一个实施例中，传感器融合电路30基于滤波后的交流信号分量和滤波后的直流信号分量来确定总感测电流。总感测电流指包括直流信号分量和交流信号分量的贡献的组合电流。对于换流器控制应用，传感器需要精确地感测电流并且向控制器提供时变电流。然而，(例如，来自感应器18、磁场传感器20或二者的)感测电流还可以使用任何已知的或商用技术(例如，I2T算法)被转换为用于诊断的均方根(RMS)信号。在I2T算法的一个说明性模型下，马达在没有超过其温度额定值的情况下可以耗散的连续最大功率由以下方程限定:ρ_= ι」*ινΓ，这里？_是马达在没有超过其温度额定值的情况下可以耗散的连续最大功率，I是马达线圈中的均方根电流，以及T是经过的时间或持续时间。例如，数据处理器(例如，图2中的54)可以被程控以触发或停用开关，从而在在触发持续时间内超过连续最大功率时关闭到载荷或马达的换流器或电能供应。在可替换实施例的第一说明性示例中，传感器融合电路30通过将交流信号分量转换为用于增加到直流信号分量中的均方根值或从均方根值导出的值，不仅产生时变电流信号，还可以确定总感测电流。在可替换实施例的第二说明性示例中，传感器融合电路30通过将交流信号分量转换为用于增加到直流信号分量中的均方根值或从均方根值导出的值，还可以确定总感测电流，其中均方根分量和直流信号分量被分配权重或比例因子。在一个实施例中，传感器融合电路30按比例调节滤波后的交流信号分量的第一增益和滤波后的直流信号分量的第二增益以获得观测信号的流过导体16的有效电流和总感测电流之间的转换因子。在一个实施例中，电流变化检测器24连接到感应器18。电流变化检测器24包括测量电路，该测量电路用于针对通过感应器18观测的观测信号的交流信号分量确定电流变化与时间的比值或电流变化与时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流传感器，包括：感应器，所述感应器用于感测观测信号的交流信号分量，所述感应器包括多层基板、与基板的不同层相关联的多个导电迹线和用于互连所述多个导电迹线的一个或多个导电通路；磁场传感器，所述磁场传感器用于感测观测信号的直流信号分量；第一滤波电路，所述第一滤波电路具有高通滤波器响应，所述第一滤波电路连接到感应器以提供滤波后的交流信号分量；第二滤波电路，所述第二滤波电路具有低通滤波器响应，所述第二滤波电路连接到磁场传感器以提供滤波后的直流信号分量；和传感器融合电路，所述传感器融合电路用于接收滤波后的交流信号分量和滤波后的直流信号分量，并且用于确定总感测电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：波雷吉·N·辛格，阿伦·费思科，尼尔·D·克莱蒙斯，安德鲁·D·维兰德，
申请(专利权)人：迪尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US