[发明专利]电流传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的电流传感器。

背景技术

在机动车中当前在很多位置实施电流测量。这些电流测量例如结合在控制回路中，用于边界值的监控或者用于测量电池的放电或充电电流。在后者的应用领域中此外还获取电池的充电状态。此外通过电池的内阻的监控推断出关于电池的状态的结果。这些结果包括电池的老化和容量。

基于寻找使用可再生能源的新的驱动方案，大量的研发注意力集中到电动和混合动力驱动。在此，电池的充电状态和全部状态的检测正变得越来越重要。在该情况之下，必须测量电池的电流和电压。在该情况之下，电池电压最高达1000V，而放电电流最高达600A。待测量的电流的动态范围例如从10mA扩展至1000A，也就是说1*10^-5的倍数。根据相应的测量值，精度应该通常为<1%。为了不出现过高的损耗功率，将分流电阻的值限制为最大100μΩ。

通过测量跨连接到电路中的无抗电阻（分流器）的电压来测量电流是最为广泛的。然而，在该情况之下，通常很难在需要的动态范围实现需要的精度。例如在10mA的电流时跨100μΩ的电阻下降的电压为1μV，其必须被1%准确地测量。在1000A的电流时下降的电压为100mV，该电压同样必须被非常准确地测量。为此需要高分辨率的准确的A/D转换器，其相对昂贵。

发明内容

本发明基于这样的目的：提出一种相当低成本可用的电流传感器，其可以相对经济的方式使用，特别是在待测量电流的相对大的测量范围情况下或者在相对大的动态范围情况下。

根据本发明，该目的通过根据权利要求1的电流传感器实现。

本发明的优点特别是在于，可以在电流传感器中使用各种不同的电流检测元件，例如无抗电阻或分流器或磁场传感元件，如霍尔传感元件或AMR元件。

优选地，所述电流传感器以这样的方式被设置：通过基于所述电测量信号而电流流过所述电阻元件以及由模/数转换器测量跨所述电阻元件的电压，测量由电流检测元件检测到的负载电流。

优选地，由电流检测元件提供的电测量信号基本上与通过所述电导体的需要被检测和测量的负载电流成正比。

所述信号处理单元优选地包括至少一个控制回路，所述控制回路被用于将跨所述电阻元件的电压调节到至少在定义的测量范围内的定义的参考电压值。在该情况下，所述定义的参考电压值特别是优选为至少1mV。

有利地，信号处理单元包括放大器，所述放大器放大输入侧上的所述电测量信号并且提供流过所述电阻元件的输出电流。

优选地，信号处理单元以这样的方式被设置：基于负载电流的瞬时值的电流测量的百分比分辨率在所述电流传感器的定义的测量范围上基本上保持稳定，所述电流传感器的定义的测量范围基于待通过所述电流检测元件检测的电流。

电流检测元件优选为分流器的形式，并且信号处理单元的电阻元件特别是不被设计为功率电阻元件。

另选地，电流检测元件优选为磁场传感元件的形式，并且信号处理单元的电阻元件特别是不被设计为功率电阻元件。

优选地将功率电阻元件理解为电子部件，例如电阻元件或半导体部件，如晶体管，其被设计为用于大于1A特别是大于10A的电流强度。

信号处理单元的电阻元件相应地有利地以这样的方式被设置：使得所述电阻元件包括仅仅这样的部件，其被设置为最高达或者小于1A特别是10A的电流，这特别优选地适用于子电阻元件。

优选地，用于检测通过所述电阻元件的电流的电压被检测为跨所述电阻元件的晶体管元件的栅-源电压或基极-发射极电压。

有利地，通过跨所述电阻元件的受控的参考电压，该电阻元件的电阻值基本上依赖于1除以通过该电阻元件的电流的值或者基本上依赖于1除以通过该电阻元件的电流的值的方根。

所述电流传感器优选以这样的方式被设置：通过导体的负载电流的峰值比通过信号处理单元的电阻元件的电流的峰值大至少100倍、特别是至少1000倍。因此信号处理单元也有利的以这样的方式被设置：至少其电阻元件作为变换器工作并且显著地减小测量信号的动态范围或动态范围的区间的边界，例如减小1000倍。

本发明优选具有的优点在于，通过电阻元件的自加热很小，并且对于所述电流传感器，外部温度影响基本上是决定性的。