本发明专利技术涉及电流测量技术，特别涉及一种适于汽车应用的阵列型霍尔电流传感装置以及包含该阵列型霍尔电流传感装置的汽车电源系统。按照本发明专利技术的适于汽车应用的阵列型霍尔电流传感装置包括：印刷电路板，其包含开口；在所述印刷电路板上沿所述开口周边布置的多个霍尔元件，所述霍尔元件均匀分布在一个以开口中心为圆心的圆周上；以及信号处理电路，其布置在所述印刷电路板上并与所述霍尔元件耦合。在本发明专利技术的实施例中，通过采用阵列型排布的霍尔元件来提高磁场检测的灵敏度，可以省去铁芯的使用，减少了能源和材料的耗费。另外，由于无需考虑铁芯饱和、涡流损耗和磁滞损耗等诸多问题，因此可以采用结构简单的磁场检测电路。
【技术实现步骤摘要】
阵列型霍尔电流传感装置和包含其的汽车电源系统
本专利技术涉及电流测量技术，特别涉及一种适于汽车应用的阵列型霍尔电流传感装置以及包含该阵列型霍尔电流传感装置的汽车电源系统。
技术介绍
目前在汽车中测量电流普遍采用的是基于霍尔原理的霍尔电流传感器。霍尔电流传感器包括两种类型，即开环式霍尔电流传感器和闭环式霍尔电流传感器。在开环式霍尔电流传感器中，铁心将电流产生的磁场聚集感应到的霍尔元件上从而产生一个电压信号输出，该信号经功率放大器放大后被直接输出。在闭环式霍尔电流传感器中，主回路中的被测电流在铁心气隙处产生的磁场被缠绕在铁心上的次级线圈内的电流产生的磁场所补偿，从而使霍尔元件处于检测零磁通的工作状态。随着节能环保标准的不断提高，制造重量轻、能源效率高的汽车已经成为主流发展趋势。然而，上述开环式霍尔电流传感器和闭环式霍尔电流传感器都需要利用铁芯来聚集磁场。由于铁芯的引入，势必会使增加能耗并提高材料成本。此外，为了同时满足节能环保和乘坐舒适度的要求，汽车制造厂商现在都在尽可能减小汽车内各种零部件的安装空间，而采用铁芯的上述霍尔电流传感器很难做到进一步小型化。再者，汽车发电机的输出电流具有动态范围大、变化快的特点，在这些方面开环式霍尔电流传感器和闭环式霍尔电流传感器都存在短板，前者的动态范围较小，响应速度慢，而后者难以测量大电流。虽然业界已经提出了各种改进的结构来解决这些问题，但是这无形中又增加了成本和能耗。由上可见，非常需要一种能克服上述缺点的霍尔电流传感装置。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种适于汽车应用的阵列型霍尔电流传感装置，其具有结构紧凑、能耗低的优点。上述目的可以由下述技术方案实现。一种适于汽车应用的阵列型霍尔电流传感装置，包括：印刷电路板，其包含开口；在所述印刷电路板上沿所述开口周边布置的多个霍尔元件，所述霍尔元件均匀分布在一个以开口中心为圆心的圆周上；以及信号处理电路，其布置在所述印刷电路板上并与所述霍尔元件耦合。优选地，在上述阵列型霍尔电流传感装置中，所述霍尔元件为单轴霍尔元件并且具有相同的霍尔系数。优选地，在上述阵列型霍尔电流传感装置中，所述霍尔元件的个数为2n。优选地，在上述阵列型霍尔电流传感装置中，在所述开口内侧设置有弹性元件以固定穿越其中的输电导线。优选地，在上述阵列型霍尔电流传感装置中，所述圆周的最小半径Rmin为：这里，μ为空气磁导率，i0为所述输电导线通过的额定电流，Bmax为所述霍尔元件线性区域的最大磁感应强度。优选地，在上述阵列型霍尔电流传感装置中，所述信号处理电路包含：多个模数转换器，分别与所述霍尔元件中的一个耦合；与所述模数转换器耦合的加法单元，用于对所述模数转换器输出的所述霍尔元件的电势值进行求和以得到总的霍尔电势值；以及与所述加法器耦合的计算单元，按照下列方式确定所述输电导线的电流值ic：ic＝i+f(i)f(i)＝-a×(i-ir)2+b这里，eHall为所述加法器输出的总的霍尔电势值，μ为空气磁导率，k为所述霍尔元件的霍尔系数，n为霍尔元件的个数，r为所述圆周的半径，a、b和ir为实验确定的常数。优选地，在上述阵列型霍尔电流传感装置中，所述信号处理电路包含：多个增益调整器，分别与所述霍尔元件中的一个耦合，以按照相应的增益系数放大各自耦合的所述霍尔元件输出的霍尔电势值；与所述增益调整器耦合的加法单元，用于对所述增益调整器输出的放大的霍尔电势值进行求和以得到总的霍尔电势值；与所述加法单元耦合的模数转换器，用于将所述总的霍尔电势值转换为数字形式；与所述模数转换器耦合的计算单元，按照下列方式确定所述输电导线的电流值ic：ic＝i+f(i)f(i)＝-a×(i-ir)2+b这里，eHall为所述模数转换器输出的总的霍尔电势值，μ为空气磁导率，k为所述霍尔元件的霍尔系数，n为霍尔元件的个数，r为所述圆周的半径，a、b和ir为实验确定的常数。本专利技术的一个目的是提供一种汽车电源系统，其利用上述结构的霍尔电流传感装置，因而具有节省安装空间、能耗低等优点。上述目的可以由下述技术方案实现。一种汽车电源系统，包括：发电机；第一蓄电池，其与所述发电机并联耦合以形成供电回路；第二蓄电池，其与起动机并联耦合以形成启动回路；以及控制单元，其耦合在所述供电回路与所述启动回路之间；第一、第二和第三阵列型霍尔电流传感装置，分别设置在所述发电机和第一、第二蓄电池的输电导线附近，每个所述阵列型霍尔电流传感装置包括：印刷电路板，其包含开口；在所述印刷电路板上沿所述开口周边布置的多个霍尔元件，所述霍尔元件均匀分布在一个以开口中心为圆心的圆周上；以及信号处理电路，其布置在所述印刷电路板上并与所述霍尔元件耦合。按照本专利技术的实施例，通过采用阵列型排布的霍尔元件来提高磁场检测的灵敏度，可以省去铁芯的使用，减少了能源和材料的耗费。另外，由于无需考虑铁芯饱和、涡流损耗和磁滞损耗等诸多问题，因此在本专利技术的实施例中，可以采用结构简单的磁场检测电路。从结合附图的以下详细说明中，将会使本专利技术的上述和其它目的及优点更加完全清楚。附图说明图1为按照本专利技术一个实施例的阵列型霍尔电流传感装置的示意图。图2进一步示出了霍尔元件在开口周围的分布示意图，这里以8个霍尔元件为例。图3为无限长输电导线在与中心轴o相距r的位置处产生的磁场强度的示意图。图4为图1所示阵列型霍尔电流传感装置中的信号处理电路的一个实施例的框图。图5为图1所示阵列型霍尔电流传感装置中的信号处理电路的另一个实施例的框图。图6为按照本专利技术一个实施例的汽车电源系统的框图。具体实施方式下面通过参考附图描述具体实施方式来阐述本专利技术。但是需要理解的是，这些具体实施方式仅仅是示例性的，对于本专利技术的精神和保护范围并无限制作用。在本说明书中，“耦合”一词应当理解为包括在两个单元之间直接传送能量或信号的情形，或者经一个或多个第三单元间接传送能量或信号的情形，而且这里所称的信号包括但不限于以电、光和磁的形式存在的信号。另外，“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本专利技术的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。再者，诸如“第一”、“第二”、“第三”和“第四”之类的用语并不表示单元或数值在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元或数值之用。还需要指出的是，为阐述方便，附图中各单元并不一定按照它们实际的比例绘制，而且附图中各单元的尺寸以及它们之间的比例不构成对本专利技术保护范围的限定。图1为按照本专利技术一个实施例的阵列型霍尔电流传感装置的示意图。该阵列型霍尔电流传感装置10包括印刷电路板110、多个霍尔元件121-128和信号处理电路130。参见图1，在印刷电路板110上开设一个开口110A以供输电导线穿越。该开口的形状例如可以是圆形、矩形、三角形等形状，比较好的是，在该开口内侧设置弹性元件以卡住穿越的输电导线。为了简化后续的信号处理过程，霍尔元件121-128可选用单轴霍尔元件，其具有的相同霍尔系数。但是相同的霍尔系数不是必需的，因为霍尔元件的不一致性可以通过信号处理电路130来克服。如图1所示，霍尔元件121-128被布置在开口110A的周围，如果以开口110A的中心为圆心，则这些霍尔元件均匀分布在某本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种适于汽车应用的阵列型霍尔电流传感装置，其特征在于，包括：印刷电路板，其包含开口；在所述印刷电路板上沿所述开口周边布置的多个霍尔元件，所述霍尔元件均匀分布在一个以开口中心为圆心的圆周上；以及信号处理电路，其布置在所述印刷电路板上并与所述霍尔元件耦合。
【技术特征摘要】
1.一种适于汽车应用的阵列型霍尔电流传感装置，其特征在于，包括：印刷电路板，其包含开口；在所述印刷电路板上沿所述开口周边布置的多个霍尔元件，所述霍尔元件均匀分布在一个以开口中心为圆心的圆周上；以及信号处理电路，其布置在所述印刷电路板上并与所述霍尔元件耦合，其中，所述霍尔元件的个数为2的幂次方,其中，所述信号处理电路包含：多个模数转换器，分别与所述霍尔元件中的一个耦合；与所述模数转换器耦合的加法单元，用于对所述模数转换器输出的所述霍尔元件的电势值进行求和以得到总的霍尔电势值；以及与所述加法单元耦合的计算单元，按照下列方式确定输电导线的电流值ic：ic＝i+f(i)f(i)＝-a×(i-ir)2+b这里，eHall为所述加法单元输出的总的霍尔电势值，μ为空气磁导率，k为所述霍尔元件的霍尔系数，n为霍尔元件的个数，r为所述圆周的半径，a、b和ir为实验确定的常数，或者所述信号处理电路包含：多个增益调整器，分别与所述霍尔元件中的一个耦合，以按照相应的增益系数放大各自耦合的所述霍尔元件输出的霍尔电势值；与所述增益调整器耦合的加法单元，用于对所述增益调整器输出的放大的霍尔电势值进行求和以得到总的霍尔电势值；与所述加法单元耦合的模数转换器，用于将所述总的霍尔电势值转换为数字形式；与所述模数转换器耦合的计算单元，按照下列方式确定所述输电导线的电流值ic：ic＝i+f(i)f(i)＝-a×(i-ir)2+b这里，eHall为所述模数转换器输出的总的霍尔电势值，μ为空气磁导率，k为所述霍尔元件的霍尔系数，n为霍尔元件的个数，r为所述圆周的半径，a、b和ir为实验确定的常数。2.如权利要求1所述的阵列型霍尔电流传感装置，其中，所述霍尔元件为单轴霍尔元件并且具有相同的霍尔系数。3.如权利要求1所述的阵列型霍尔电流传感装置，其中，在所述开口内侧设置有弹性元件以固定穿越其中的输电导线。4.如权利要求1所述的阵列型霍尔电流传感装置，其中，所述圆周的最小半径Rmin为：这里，μ为空气磁导率，i0为所述输电导线通过的额定电流，Bmax为所述霍尔元件线性区域的最大磁感应强度。5.一种汽车电源系统，其特征在于，包括：发电机；第一蓄电池，其与所述发电机并联耦合以形成供电回路；第二蓄电池，其与起...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓恒，杨凯，张崇生，郝飞，
申请(专利权)人：上海汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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