【技术实现步骤摘要】
本公开涉及利用电磁感应技术测量电流的，尤其涉及可变磁电感式电流传感器及其过流检测方法。
技术介绍
1、电流传感器在电池、变换器、充电器、可再生能源、工业、机动车辆等各行各业都有应用。目前检测电流的电流传感器主要有分流器，电流互感器、霍尔效应传感器、磁电阻和磁通门技术的传感器。
2、而应用最为广泛地，就是基于霍尔效应的霍尔效应传感器，其主要原因在于其具有较好的可靠性和低功耗，且也属于非接触式测量。但是根据霍尔效应的原理可以知晓，基于霍尔效应的霍尔效应传感器需要使用磁芯来集中由待测电流产生的磁通量，且由磁芯形成的磁场需要与待测电流的方向垂直，因此，基于霍尔效应的霍尔效应传感器体积往往较大。而如果不带磁芯使用时，这种霍尔效应电流传感器就会受到emc干扰，从而使得检测的精度较低。
3、如美国专利us022260652a1或us022357366a1。该专利采用磁通门测量设备测量电流，但这种测量设备依旧是围绕一个或多个磁芯构建。这种技术的主要缺点在于需要使用体积大、重量重的磁芯，以及激发磁通门次级所需的功耗较高。
4、世界知识产权组织公开的公开号为wo2020023127a1、美国专利公开号为us011227560a1或中国公开号为cn114994386a的专利中，分别记载了通过xmr型电流测量设备测量电流的方案，但是其测量设备都是围绕一个或多个磁阻元件周围构建。这些磁阻元件的组装复杂。此外，这些专利中都需要围绕惠斯通电桥建造而成，故而这类测量设备容易受到集肤效应的影响，在大电流的情况下会引起显著的测量
5、采用磁通门电流传感器、霍尔效应传感器、分流器(shunt)等原理的传感器，其过流检测方法一般均为在额定电流的基础上增加20％的量程，用于过流检测，量程较小，不利于一些电流传感器场景中被探测电流可能达到几倍于额定电流的情形。例如，电池管理系统中，由于电池包的短路失效导致的5倍额定电流甚至更高的短路电流的检测。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本公开的目的在于提供可变磁电感式(variablemagneto inductor，v.m.i.)电流传感器及其过流检测方法，解决相关技术中的问题。
2、本公开第一方面提供一种可变磁电感式电流传感器，包括：过流检测电感元件，响应于被施加的第一激励电压产生第一激励电流，所述第一激励电流形成第一激励磁场；过流检测电路，用于基于与所述电感值变化相关的第一激励电流的频率和/或幅值确定所述待测电流是否过流；其中，所述过流检测电感元件被摆放成其截面法线方向相对于待测电流磁场的磁场方向偏离预设角度，以设置所述过流检测电感元件接受待测电流磁场的磁感线的有效截面面积，以令过流检测电感元件能用于检测到的最大待测电流大于额定电流，所述最大待测电流相对额定电流的倍数关系由所述预设角度确定。
3、在第一方面的实施例中，所述的可变磁电感式电流传感器包括：至少一个测量电感元件，响应于被施加的第二激励电压产生第二激励电流，所述第二激励电流形成第二激励磁场；在第二激励磁场受到所述待测电流磁场的作用时，测量电感元件的电感值发生变化以供计算所述待测电流；其中，所述至少一个测量电感元件被摆放成其截面法线方向平行于待测电流磁场的磁场方向。
4、在第一方面的实施例中，所述过流检测电感元件与一电容相连组成lc振荡电路。
5、在第一方面的实施例中，所述过流检测电路，用于基于检测所述lc振荡电路的振荡频率是否达到预设频率阈值，判断所述待测电流是否过流；所述预设频率阈值基于待测电流和振荡频率之间的数学关系、待测电流的额定值、以及所述预设角度确定。
6、在第一方面的实施例中，所述数学关系由过流检测电感元件的电感值与所述振荡频率的关系、待测电流所产生待测电流磁场的磁通量与过流检测电感元件的磁导率的关系、以及过流检测电感元件的磁导率与电感值的关系链接得到。
7、在第一方面的实施例中，所述的可变磁电感式电流传感器，包括：过流检测激励电路，耦接于所述过流检测电感元件，用于响应于脉冲信号，施加激励电压于所述过流检测电感元件以产生激励电流信号，并在所述过流检测电感元件所在的导电回路中引出至少一输出端，用于输出与激励电流随时间变化率相关的至少一个电流幅值变化信号；所述至少一个电流幅值变化信号用于得到电流幅值变化信息；过流检测电路，用于获取所述电流幅值变化信息，并将所述电流幅值变化信息分别与对应两个激励磁场方向的电流幅值变化阈值的比较，以确定所述电流幅值变化信息对应的待测电流是否过流。
8、在第一方面的实施例中，所述过流检测电感元件被配置成随时间变化交替形成磁场方向相反的激励电流磁场；所述过流检测激励电路，基于所述过流检测电感元件所在导电回路中的两个信号点输出一对电流幅值变化信号，所述一对电流幅值变化信号分别相关于形成相反磁场方向的激励电流磁场的激励电流；所述的可变磁电感式电流传感器还包括：差分运算电路，用于基于所述一对电流幅值变化信号的差分计算得到电流幅值变化信息。
9、在第一方面的实施例中，所述过流检测电路，包括：第一比较器，输出所述电流幅值变化信息与对应一个激励磁场方向的第一电流幅值变化阈值的第一比较结果；其中，在所述电流幅值变化信息高于第一电流幅值变化阈值时，所述第一比较结果为表示过流的信号值；第二比较器，输出所述电流幅值变化信息与对应另一个相反激励磁场方向的第二电流幅值变化阈值的第二比较结果；其中，在所述电流幅值变化信息低于第二电流幅值变化阈值时，所述第二比较结果为表示过流的信号值；或逻辑运算单元，其两个输入端耦接至所述第一比较器和第二比较器的输出端，其输出端输出对两个输入的或逻辑运算结果。
10、在第一方面的实施例中，所述至少一个测量电感元件包括：被配置成激励电流磁场方向相反的一对测量电感元件；或者，被配置成随时间变化交替形成磁场方向相反的激励电流磁场的一个测量电感元件。
11、本公开第二方面提供一种过流检测方法，应用于如第一方面中任一项所述的可变磁电感式电流传感器；所述方法包括：向所述过流检测电感元件施加激励电压，以产生激励电流；获取所述过流检测电感元件在待测电流磁场作用下的至少一个采集时刻的激励电流值；基于所述激励电流值检测所述待测电流是否过流。
12、如上所述，本公开实施例中提供可变磁电感式电流传感器及其过流检测方法，电流传感器包括：过流检测电感元件，响应于被施加的第一激励电压产生第一激励电流，所述第一激励电流形成第一激励磁场；过流检测电路，用于基于与所述电感值变化相关的第一激励电流的频率和/或幅值确定所述待测电流是否过流；其中，所述过流检测电感元件被摆放成其截面法线方向相对于待测电流磁场的磁场方向偏离预设角度，以设置所述过流检测电感元件接受待测电流磁场的磁感线的有效截面面积，以令过流检测电感元件能用于检测到的最大待测电流大于额定电流，所述最大待测电流相对额定电流的倍数关系由所述预设角度确定。
13、由此，通过过流检测电感本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可变磁电感式电流传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的可变磁电感式电流传感器，其特征在于，包括：
3.根据权利要求1所述的可变磁电感式电流传感器，其特征在于，所述过流检测电感元件与一电容相连组成LC振荡电路。
4.根据权利要求3所述的可变磁电感式电流传感器，其特征在于，所述过流检测电路，用于基于检测所述LC振荡电路的振荡频率是否达到预设频率阈值，判断所述待测电流是否过流；所述预设频率阈值基于待测电流和振荡频率之间的数学关系、待测电流的额定值、以及所述预设角度确定。
5.根据权利要求4所述的可变磁电感式电流传感器，其特征在于，所述数学关系由过流检测电感元件的电感值与所述振荡频率的关系、待测电流所产生待测电流磁场的磁通量与过流检测电感元件的磁导率的关系、以及过流检测电感元件的磁导率与电感值的关系链接得到。
6.根据权利要求1所述的可变磁电感式电流传感器，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的可变磁电感式电流传感器，其特征在于，所述过流检测电感元件被配置成随时间变化交替形成磁场方向相反的
8.根据权利要求6所述的可变磁电感式电流传感器，其特征在于，所述过流检测电路，包括：
9.根据权利要求2所述的可变磁电感式电流传感器，其特征在于，所述至少一个测量电感元件包括：被配置成激励电流磁场方向相反的一对测量电感元件；或者，被配置成随时间变化交替形成磁场方向相反的激励电流磁场的一个测量电感元件。
10.一种过流检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1至9中任一项所述的可变磁电感式电流传感器；所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种可变磁电感式电流传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的可变磁电感式电流传感器，其特征在于，包括：
3.根据权利要求1所述的可变磁电感式电流传感器，其特征在于，所述过流检测电感元件与一电容相连组成lc振荡电路。
4.根据权利要求3所述的可变磁电感式电流传感器，其特征在于，所述过流检测电路，用于基于检测所述lc振荡电路的振荡频率是否达到预设频率阈值，判断所述待测电流是否过流；所述预设频率阈值基于待测电流和振荡频率之间的数学关系、待测电流的额定值、以及所述预设角度确定。
5.根据权利要求4所述的可变磁电感式电流传感器，其特征在于，所述数学关系由过流检测电感元件的电感值与所述振荡频率的关系、待测电流所产生待测电流磁场的磁通量与过流检测电感元件的磁导率的关系、以...
【专利技术属性】
技术研发人员：周江，王博文，曾凤林，
申请(专利权)人：珅斯电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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