理，可知開環(huán)磁芯10接通被測電流后在兩個氣隙11產(chǎn)生的磁場強度分別為:
[0035]BI = (4*Pi*I)/Ll ;及
[0036]B2 = (4*Pi*I)/L2。
[0037]其中，BI及B2為兩個氣隙11產(chǎn)生的磁場強度，而I為被測電流大小。
[0038]從而可得到兩個霍爾元件20產(chǎn)生的電壓大小為:
[0039]Voutl = G1*B1 ;及
[0040]Vout2 = G2*B20
[0041]其中，Voutl及Vout2為兩個霍爾元件20產(chǎn)生的電壓大小，Gl及G2為兩個霍爾元件20的靈敏度。
[0042]可見，在兩個霍爾元件20的輸出正常的情況下，考慮到氣隙11相同，因此LI =L2，而兩個霍爾元件20相同，因此Gl = G2，因此，兩個霍爾元件20的輸出相同。這樣的分析同樣適用于更多的氣隙11及更多的霍爾元件20的情況，而霍爾元件20的輸出相同方便后續(xù)處理霍爾元件20的輸出，例如方便識別輸出異常的霍爾元件20及計算電流傳感器100的輸出。
[0043]當(dāng)然，在其他實施方式中，氣隙11也可或部分不相同，和/或者霍爾元件20可以不相同或部分不相同，和/或者霍爾元件20與對應(yīng)的氣隙11的配合也可以不同或部分不同。
[0044]電流傳感器100還包括連接外部電源及霍爾元件20的直流轉(zhuǎn)換器30，直流轉(zhuǎn)換器30用于將外部電源的電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的供電電壓。例如將12V的外部電源轉(zhuǎn)化為5V的供電電壓。
[0045]相較于將外部電源直接給霍爾元件20供電，本實用新型的電流傳感器100可以避免外部電源不穩(wěn)定(例如受整車電壓影響)，導(dǎo)致霍爾元件20的供電電壓不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致電流傳感器100的輸出異常。
[0046]本實施方式中，直流轉(zhuǎn)換器30的最低工作電壓高于等于5V，輸出電壓精度高于等于0.5%，輸出驅(qū)動電流高于等于50mA，工作最高溫度125攝氏度，工作最低溫度_40攝氏度。
[0047]本實施方式中，電流傳感器100包括與霍爾元件20連接的信號處理器40，信號處理器40計算每個霍爾元件20的輸出與對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值之間的差值，并在差值大于預(yù)定閾值時使對應(yīng)的霍爾元件20的輸出異常信號。
[0048]標(biāo)準(zhǔn)值即是霍爾元件20在理想的工作環(huán)境中，輸出正常時的輸出值，可根據(jù)具體應(yīng)用參數(shù)及霍爾元件20的特性通過理論估算，或者通過實驗測得。預(yù)定閾值可以理解為允許的標(biāo)準(zhǔn)值公差。也即是說，霍爾元件20的輸出是否正常判斷的依據(jù)是:霍爾元件20的輸出正常時應(yīng)該接近標(biāo)準(zhǔn)值，即是存在偏差也應(yīng)該在允許的公差范圍內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)值及公差均可預(yù)存于信號處理器40中。
[0049]假若所有的霍爾元件20的輸出都正常，則信號處理器40計算所有的霍爾元件20的輸出的平均值，作為電流傳感器100的輸出。例如，以本實施方式中兩個霍爾元件20為例，兩個霍爾元件20的輸出為Voutl及Vout2，則電流傳感器100的輸出為Vout =(Voutl+Vout2)/20采用多個霍爾元件20的輸出平均值作為電流傳感器100的輸出使得電流傳感器100的輸出更加準(zhǔn)確，避免電流傳感器100的輸出受單個霍爾元件20的特性偏差影響。
[0050]假若存在部分霍爾元件20的輸出正常，而另外部分霍爾元件20的輸出異常。信號處理器40計算輸出正常的霍爾元件20的輸出的平均值作為電流傳感器100的輸出。
[0051]在本實施方式中，以兩個霍爾元件20為例，假若其中一個霍爾元件20的輸出異常，則信號處理器40以剩余的霍爾元件20的輸出為電流傳感器100的輸出。但是，在其他實施方式中，假若霍爾元件20的數(shù)目超過兩個，例如為四個，且其中一個霍爾元件20的輸出異常，則信號處理器40計算剩余的三個霍爾元件20的輸出的平均值，并作為電流傳感器100的輸出。
[0052]電流傳感器100還包括與信號處理器40連接的提醒模塊50，用于在霍爾元件20的輸出異常時，提醒用戶替換霍爾元件20。
[0053]例如，提醒模塊50可以包括蜂鳴器和/或發(fā)光二極管等器件，用于在霍爾元件20的輸出異常時發(fā)出警報聲和/或閃爍燈視覺警報，提醒用戶更換霍爾元件20。提醒模塊50還可以包括顯示模塊，用于顯示輸出異常的霍爾元件20的元件編號等或者顯示各個霍爾元件20的狀態(tài)(正?；虍惓?，方便用戶快速找到輸出異常的霍爾元件20進行更換。
[0054]信號處理器40還用于判斷是否所有霍爾元件20的輸出都超出電流傳感器100的有效輸出范圍，若是則發(fā)出故障信號。
[0055]電流傳感器100的有效輸出范圍是指電流傳感器100的工作范圍，例如，在本實施方式中，電流傳感器100用于汽車中，則電流傳感器100的有效輸出范圍為2.5V±2V，即0.5V-4.5V。因此，假若所有霍爾元件20的輸出超出0.5V-4.5V，則說明所有霍爾元件20都發(fā)生嚴(yán)重故障，發(fā)出故障信號。
[0056]在某些實施方式中，故障信號可以通過提醒模塊50發(fā)出。當(dāng)應(yīng)用于汽車時，由于涉及行車安全，汽車應(yīng)該根據(jù)故障信號控制停車。
[0057]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施方式”、“一些實施方式”、“示意性實施方式”、“示例”、“具體示例”或“一些示例”等的描述意指結(jié)合所述實施方式或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施方式或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施方式或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施方式或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0058]盡管已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施方式進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項】
1.一種電流傳感器，其特征在于，包括: 開環(huán)磁芯，所述開環(huán)磁芯形成至少兩個氣隙；及 至少兩個霍爾元件，每個所述霍爾元件設(shè)置在對應(yīng)的所述氣隙內(nèi)。2.如權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其特征在于，所述至少兩個氣隙相同，所述至少兩個霍爾元件相同。3.如權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其特征在于，所述電流傳感器還包括連接外部電源及所述霍爾元件的直流轉(zhuǎn)換器，所述直流轉(zhuǎn)換器用于將所述外部電源的電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的供電電壓。4.如權(quán)利要求3所述的電流傳感器，其特征在于，所述直流轉(zhuǎn)換器的最低工作電壓高于等于5V，輸出電壓精度高于等于0.5%，輸出驅(qū)動電流高于等于50mA，工作最高溫度125攝氏度，工作最低溫度-40攝氏度。5.如權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其特征在于，所述電流傳感器包括與所述霍爾元件連接的信號處理器，所述信號處理器用于計算每個所述霍爾元件的輸出與對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值之間的差值、并在所述差值大于預(yù)定閾值時使對應(yīng)的所述霍爾元件的輸出異常信號。6.如權(quán)利要求5所述的電流傳感器，其特征在于，所述信號處理器還用于在所述差值小于所述預(yù)定閾值時使所述霍爾元件的輸出正常信號，并計算所述霍爾元件的輸出的平均值，并作為所述電流傳感器的輸出。7.如權(quán)利要求5所述的電流傳感器，其特征在于，所述信號處理器還用于在部分所述霍爾元件的輸出異常信號時計算輸出正常信號的所述霍爾元件的輸出的平均值，并作為所述電流傳感器的輸出。8.如權(quán)利要求5所述的電流傳感器，其特征在于，所述信號處理器包括與所述信號處理器連接的提醒模塊，用于在所述霍爾元件的輸出異常信號時提醒用戶替換所述霍爾元件。9.如權(quán)利要求5所述的電流傳感器，其特征在于，所述信號處理器用于判斷是否每個所述霍爾元件的輸出都超出所述電流傳感器的有效輸出范圍，若是，則發(fā)出故障信號。10.一種汽車，其特征在于包括如權(quán)利要求1-9任意一項所述的電流傳感器。
【專利摘要】本實用新型電流傳感器，其包括開環(huán)磁芯及至少兩個霍爾元件。所述開環(huán)磁芯形成至少兩個氣隙。每個所述霍爾元件設(shè)置在對應(yīng)的所述氣隙內(nèi)。本實用新型實施方式的電流傳感器，當(dāng)某個霍爾元件的輸出異常時，可采用輸出正常的霍爾元件的輸出作為電流傳感器的輸出。
【IPC分類】G01R19/00
【公開號】CN204903625
【申請?zhí)枴緾N201520594775
【發(fā)明人】劉雙, 唐新穎
【申請人】比亞迪股份有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年8月10日