用于固定在匯流排上的電流傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于固定在匯流排(S)上的電流傳感器，其包括霍爾傳感器(2)，所述霍爾傳感器(2)澆注在塑料罩殼(3)中，其中，所述塑料罩殼(3)的表面設(shè)定成，在垂直于所述匯流排(S)的縱向延伸的方向上、特別是在預(yù)定的與所述匯流排的相對位置中安裝在所述匯流排上，并且形狀配合地和/或傳力地和/或材料配合地與所述匯流排相連接。
【專利說明】用于固定在匯流排上的電流傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于測量電流的裝置、特別是電流傳感器，所述電流在被電流穿 流的導(dǎo)體裝置、特別是匯流排中流動。在個人交通電氣化的進(jìn)程中，需要電流傳感器以用于 監(jiān)控和調(diào)節(jié)車輛的電子組件，所述電流傳感器探測在單個導(dǎo)體中流動的電流并且將相應(yīng)的 信號傳遞到評估單元處。至今為止為此越來越多地使用的裝置包圍被電流穿流的導(dǎo)體，以 借助于通量集中器將環(huán)繞該導(dǎo)體的磁場聚集并且從磁場測量中推出穿過導(dǎo)體的電流的大 小。圖1示出了一種裝置，在其中，分別有一個電流傳感器包圍三相電系統(tǒng)的一個相。為此， 在電路板L上設(shè)置有電流傳感器la、lb和lc，其容納基本上平行于電路板L的表面定向的 匯流排S。電流傳感器la、lb和lc具有（未示出的）通量集中器以用于集中包圍匯流排S 的磁通量。已知的通量集中器可由沖制的板疊或燒結(jié)材料制成。由此，在通量集中器中被 聚集的磁通量借助于已知的作用原理得到評估并且與引起該通量的電流具有關(guān)系。

【背景技術(shù)】
[0002] 這種電流傳感器原則上可使用在現(xiàn)代化的電驅(qū)動的車輛中。然而，安裝在這些車 輛中的匯流排有時受到很強(qiáng)的彎曲和/或受損，從而需要設(shè)置在用于匯流排的電流傳感器 中的開口必須實(shí)施成比實(shí)際所需的更大，以能夠在完成匯流排之后根據(jù)期望安置電流傳感 器。備選地或附加地，需要慎重地選擇電流傳感器安裝到匯流排上的時刻，因?yàn)樵趨R流排彎 曲之后可能完全不再能夠安裝電流傳感器。因此，這樣的電流傳感器是值得期望的，即，其 具有小的結(jié)構(gòu)體積，可靈活地安裝和定位，并且由于低的生產(chǎn)成本適合用于在電動車中的 批量制造。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了滿足現(xiàn)有的要求，本發(fā)明提出具有根據(jù)權(quán)利要求1所述特征的電流傳感器。 相應(yīng)地，電流傳感器包括霍爾傳感器，其澆注在塑料罩殼中。該塑料罩殼在此以已知的被稱 為"模制的"方法步驟制成，并且在此已經(jīng)包含霍爾傳感器以及其聯(lián)接線路。塑料罩殼的表 面可設(shè)定成，側(cè)向地附接在匯流排的側(cè)邊上。由此，與現(xiàn)有技術(shù)相反地，不需要將電流傳感 器推到匯流排上。換句話說，塑料罩殼的表面可具有用于安裝到匯流排上的側(cè)向的貼靠面， 從而電流傳感器基本上可在垂直于匯流排的縱向方向的方向上安裝，電流傳感器將固定在 該匯流排上。為了建立在電流傳感器和匯流排之間精確的、預(yù)定的相對位置，塑料罩殼的貼 靠面可具有凹口或者被置于凹口或凹處中。由此，在裝配過程中，將匯流排嵌入根據(jù)本發(fā)明 的電流傳感器的側(cè)邊中。在此，可以不同的方式實(shí)現(xiàn)在匯流排和電流傳感器之間的固定：通 過塑料罩殼具有卡緊元件，匯流排借助于該卡緊元件側(cè)向地被包圍和保持，可建立在構(gòu)件 之間的卡緊連接。在此，卡緊元件可以包括卡鎖元件，匯流排的棱邊借助于該卡鎖元件被底 切。備選地或附加地，在塑料罩殼的表面中可設(shè)置插接元件，其可以穿過在匯流排中的凹口 和/或可底切該該匯流排。備選地或附加地，可建立在塑料罩殼和匯流排之間的材料配合 的連接（例如借助于粘合劑）。
[0004] 從屬權(quán)利要求示出了本發(fā)明的優(yōu)選的改進(jìn)方案。
[0005] 有利地，根據(jù)本發(fā)明的電流傳感器配備有結(jié)構(gòu)元件，其構(gòu)造成與匯流排的輪廓對 應(yīng)。由此，保證了電流傳感器在匯流排上可復(fù)制的精確定位，并且電流傳感器在匯流排上的 取向具有極小的公差。
[0006] 優(yōu)選地，在塑料罩殼的表面中設(shè)置所謂的銷作為結(jié)構(gòu)元件，其設(shè)定成，穿過在匯流 排中的開口并且在后側(cè)被壓緊、壓制和/或焊接，以建立在塑料罩殼和匯流排之間可靠的 連接。該銷例如可以具有基本上圓柱形的橫截面并且具有在2至8mm的范圍中的直徑。目 前，常常使用的用于由銅制成的匯流排的橫截面在20至60_2之間的范圍中，以能夠承受 在汽車應(yīng)用中出現(xiàn)的電流。相應(yīng)地，在塑料罩殼中的用于匯流排的凹口的尺寸也可以具有 在10mm至25mm之間的寬度、優(yōu)選在13至18mm之間的范圍中的寬度以及在0至8mm的范 圍中的深度、特別是在3至6mm的范圍中的深度。為了可靠地固定匯流排，卡鎖鉤部和/或 (塑料）銷顯然可具有更大的總長度，以在后側(cè)底切被容納的匯流排。
[0007] 此外優(yōu)選地，使用一維地或多維地測量的霍爾傳感器，以例如能夠識別和考慮干 擾或外部磁場。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的電流傳感器包括至少兩個霍爾傳感器，由此，例如可 進(jìn)行差評估。這實(shí)現(xiàn)了識別干擾并且此外能夠根據(jù)更大的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)進(jìn)行磁場評估。附加地， 通過冗余測量得到失效保護(hù)，其此外也使得在故障情況中可以運(yùn)行。
[0008] 更為優(yōu)選地，塑料罩殼可附加地包括評估電路，其設(shè)定成，接收和評估來自一個或 多個霍爾傳感器的信號。例如，兩個信號的簡單相加提高了信號的敏感性。備選地，一定信 號的相減可識別出誤差影響。為此，評估電路可包括所謂的微控制器，其借助于被引導(dǎo)穿過 的塑料罩殼的聯(lián)接線路供給電能。附加地，微控制器可設(shè)定成，用于將以數(shù)據(jù)形式的評估結(jié) 果發(fā)送到電流傳感器的周邊設(shè)備。這同樣可有線地和/或無線地實(shí)現(xiàn)。同樣，在塑料罩殼 之內(nèi)可配屬有為微控制器或評估電路配屬的網(wǎng)路控制器（例如總線控制器），電流傳感器 可借助于該網(wǎng)絡(luò)控制器將評估結(jié)果直接發(fā)送到局部的總線系統(tǒng)處。
[0009] 為了傳遞電能和信息而設(shè)置在電流傳感器的塑料罩殼上的聯(lián)接線路特別是可設(shè) 定成，直接與在電路板上的聯(lián)接部相連接。備選地或附加地，為了特別簡單地接觸，可在塑 料罩殼和/或聯(lián)接線路自身上設(shè)置插接觸點(diǎn)。為了能夠補(bǔ)償例如由于振動引起的機(jī)械應(yīng) 力，聯(lián)接線路可配備有應(yīng)變區(qū)域（Dehnungsbereich)或相似的區(qū)段，其例如具有曲折地設(shè) 計(jì)的線路幾何結(jié)構(gòu)。
[0010] 由于根據(jù)本發(fā)明未設(shè)置通量集中器，根據(jù)本發(fā)明的電流傳感器可由以上已經(jīng)描述 的特征的組合組成。換句話說，提出保護(hù)的實(shí)施例中的一個基本上不需要包括與所討論的 不同的其它技術(shù)特征。通過省去了通量集中器減小了電流傳感器的制造成本，制造方法的 復(fù)雜性以及部件多樣性降低并且省去了將電流傳感器"串在（Auffldeln )"匯流排上。此 夕卜，設(shè)置在塑料罩殼上的用于將電流傳感器定位和固定在匯流排上的結(jié)構(gòu)可精確地與匯流 排的這樣的位置相匹配，即，電流傳感器應(yīng)最終布置在該位置處并且在此處運(yùn)行。由此得到 這樣的可能性，即，電流傳感器可更快速更精確且更成本適宜地定位在匯流排上，并且獲得 相對于現(xiàn)有技術(shù)更精確的測量結(jié)果。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于可電驅(qū)動的車輛的功率電子設(shè)備的部件， 其包括至少一個匯流排以及布置在該匯流排上的電流傳感器，如以上已經(jīng)詳細(xì)描述的那 樣。特別是，該部件的電流傳感器可布置在匯流排的這樣的區(qū)域上，即，該區(qū)域置于車輛的 能量電芯附近或者位于電轉(zhuǎn)換器（直流-三相交流電流）附近。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 下面參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中：
[0013] 圖1示出了在三相系統(tǒng)上的傳統(tǒng)電流傳感器的原理圖；
[0014] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的立體圖；
[0015] 圖3示出了本發(fā)明的備選的實(shí)施例的立體圖；
[0016] 圖4a示出了在匯流排上處于傳力連接的根據(jù)本發(fā)明的電流傳感器的橫截面；
[0017] 圖4b示出了在匯流排上處于形狀配合連接的根據(jù)本發(fā)明的電流傳感器的橫截 面；
[0018] 圖4c示出了在匯流排上處于材料配合連接的根據(jù)本發(fā)明的電流傳感器的橫截 面；
[0019] 圖5示出了本發(fā)明的備選的實(shí)施例的立體圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 圖2示出了具有第一和第二霍爾傳感器2的根據(jù)本發(fā)明的電流傳感器1。如放大 地不出的那樣，霍爾傳感器2實(shí)施成3D霍爾兀件。兩個霍爾傳感器2布置在作為塑料罩殼 3的傳遞模塊的相對的端部上。塑料罩殼具有基本上正方形的基本形狀。為了節(jié)省結(jié)構(gòu)空 間，該正方形實(shí)施成非常扁平，即，在垂直方向上具有很小的厚度。其（相對于穿過匯流排S 的電流流動方向的）長度實(shí)施成比其深度稍微更大，從而霍爾傳感器2可靠地被罩殼3包 圍。如此選擇塑料罩殼3的寬度，使得彼此相對的霍爾傳感器2可布置在匯流排S的相對 側(cè)上。在霍爾傳感器2之間的區(qū)域中，在塑料罩殼3中設(shè)有凹口 4,其基本上與匯流排S的 橫截面積對應(yīng)。換句話說，凹口 4在塑料罩殼的縱向上布置在其下側(cè)上，使得匯流排S至少 一半（其橫截面的一半）可被罩殼3的凹口 4包圍。在該實(shí)施例中，凹口 4此外具有第一 側(cè)邊4a以及第二側(cè)邊4c，該第一側(cè)邊和第二側(cè)邊沿基本上垂直的方向布置。這兩者結(jié)束都 在凹口 4的底部4b中。換句話說，凹口 4的第一側(cè)邊4a和第二側(cè)邊4c設(shè)定成，用于將壓 力施加在匯流排S的彼此相對的側(cè)邊上。塑料銷5基本上垂直地從凹口 4的底部4b中伸 出，該塑料銷5設(shè)定成穿過在匯流排S中的孔6。在銷5的頭部上，示出了用于卡鎖匯流排 S的卡鎖元件。金屬線銷8作為用于霍爾傳感器2的電聯(lián)接線路分別在凹口 4旁邊從塑料 罩殼的下側(cè)中伸出。僅僅出于可見性原因，相應(yīng)的霍爾傳感器2的金屬線銷8分別示例性 地具有用于補(bǔ)償機(jī)械應(yīng)力或承受在運(yùn)行中的振動的應(yīng)變區(qū)段9。
[0021] 圖3示出了在圖2中示出的組件的備選的實(shí)施例。與圖2相反地，圖3未示出在 電流傳感器1的塑料罩殼3中的凹口 4。代替地，塑料罩殼3具有兩個塑料銷5a和5b，塑 料罩殼3可借助于塑料銷5a和5b布置在匯流排S上的預(yù)定的相對位置中。為了與塑料罩 殼3相連接，匯流排S具有對應(yīng)的孔6a和6b，塑料銷5a和5b可通過所述孔6a和6b被插 入。由此，與匯流排S的寬度無關(guān)地（以虛線指出）實(shí)現(xiàn)了防止旋轉(zhuǎn)的相對的定位和固定。
[0022] 圖4a示出了根據(jù)本發(fā)明的電流傳感器1的橫截面，在其中匯流排S布置在凹口 4 中并且該匯流排的下側(cè)被罩殼3的卡鎖元件5c底切。在匯流排S的左側(cè)和右側(cè)上，大致在 其上側(cè)的高度分別布置第一和第二霍爾傳感器2。所示出的圖是傳力的連接的示例，在其 中，底切元件5c可附加地用于電流傳感器1與匯流排S的可靠的形狀配合。
[0023] 圖4b示出了對于圖4a中示出的組件的用于固定的備選方案。在此，在塑料罩殼3 中的凹口 4具有比匯流排S更大的橫截面，從而在凹口的側(cè)邊4a和4c和匯流排S的側(cè)邊 之間不存在傳力的連接。盡管如此為了在電流傳感器1和匯流排S之間保證精確的定位， 塑料罩殼3的銷5穿過匯流排S插入并且其后側(cè)通過卡鎖元件5c底切。為了傳感器1在 匯流排S上防止旋轉(zhuǎn)的裝配，（如在圖3中示出的那樣），（不可見的）第二銷5以觀察者 的方向位于開口銷5之后的方式布置。
[0024] 圖4c示出了在根據(jù)本發(fā)明的電流傳感器1和匯流排S之間的用于固定的備選方 案。罩殼3的下側(cè)基本上構(gòu)造成平的以能夠相應(yīng)于匯流排的多種樣式。匯流排S示例性地 布置在塑料罩殼3的下側(cè)上并且借助于粘接連接10相對于兩個霍爾傳感器2對稱地固定。 為了精確的定位，在塑料罩殼3上可設(shè)置（未示出的）標(biāo)記，根據(jù)該標(biāo)記可在裝配過程中進(jìn) 行在匯流排S和電流傳感器1之間的精確定位。特別是在使用自動化連接技術(shù)時，顯然可 省去光學(xué)的標(biāo)記，而盡管如此應(yīng)進(jìn)行匯流排相對于霍爾傳感器2的精確定位。
[0025] 圖5示出了本發(fā)明的備選的實(shí)施例的立體圖，在其中，塑料罩殼3包括微控制器7 作為評估電路。其設(shè)定成準(zhǔn)備霍爾傳感器2的信號，將其相互比較，解釋和/或評估并且繼 續(xù)傳輸。為此，霍爾傳感器2可通過（未示出的）線路與微控制器7相互連接，通過所述線 路可傳遞測量信號。附加地，霍爾傳感器2可通過所述的線路或獨(dú)立的線路由微控制器7 供電。顯然，這種能量供給也可與微控制器7無關(guān)地進(jìn)行。微控制器7也可通過線路供電。 按照根據(jù)本發(fā)明的電流傳感器1的大小，塑料罩殼2也可包括（未示出的）能量轉(zhuǎn)換器，以 例如為根據(jù)本發(fā)明的電流傳感器1的運(yùn)行提供一定大小或頻率的電壓（特別是直流電壓）。 為了傳遞獲得的信息，可為微控制器7配置無線的和/或有線的通訊接口，該通訊接口特別 是同樣可布置在塑料罩殼3中。通過該通訊接口可將所獲得的信息傳輸?shù)桨▍R流排S的 裝置的能量控制部（"能量主控器"）并且由此將匯流排上或中的進(jìn)程作為裝置控制的基 礎(chǔ)。邏輯電路集成到根據(jù)本發(fā)明的電流傳感器的優(yōu)點(diǎn)是，需要更少的獨(dú)立的功能單元和裝 配步驟。
[0026] 可選地，例如可將其它傳感器，例如溫度傳感器、光傳感器和濕度傳感器集成到根 據(jù)本發(fā)明的電流傳感器1中，以借助于僅僅一個傳感器單元獲得其它關(guān)于環(huán)境條件或運(yùn)行 條件的信息。這些附加的傳感器同樣例如可通過微控制器7供能和操控。同樣，通過傳感 器獲取的數(shù)據(jù)由微控制器7解釋、評估并且尤其地為了可信度的目的與其它數(shù)據(jù)（例如電 流數(shù)據(jù)）相關(guān)聯(lián)。這特別適用于在匯流排S上的溫度和流過匯流排的電流。
[0027] 本發(fā)明的核心想法在于，提供一種電流傳感器1，其可隨意選擇地布置在匯流排的 預(yù)定的位置上，而該電流傳感器不必串在匯流排上并且移動到通過匯流排的側(cè)邊上。為此， 本發(fā)明提供了在電流傳感器和匯流排之間的相對定位和連接的不同方案，基于其實(shí)現(xiàn)了根 據(jù)本發(fā)明的電流傳感器側(cè)向地置放在匯流排S上。在此，本發(fā)明省去了使用通量集中器，其 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)至少近似地包圍電流強(qiáng)度待測量的匯流排。
[0028] 在以上已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的實(shí)施例和特征的同時其用于解釋說明，其中，可 進(jìn)行大范圍的組合、特別是在所示出的實(shí)施例之間的組合，其全都被視為在本發(fā)明的保護(hù) 范圍中，如通過從屬權(quán)利要求限定的那樣。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于固定在匯流排（S)上的電流傳感器，所述電流傳感器包括霍爾傳感器（2)， 所述霍爾傳感器（2)澆注在塑料罩殼（3)中，其中，所述塑料罩殼（3)的表面設(shè)定成，在垂 直于所述匯流排（S)的縱向延伸的方向上、特別是在預(yù)定的與所述匯流排的相對位置中安 裝在所述匯流排上，并且形狀配合地和/或傳力地和/或材料配合地與所述匯流排相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其中，所述塑料罩殼（3)具有一個或多個用于固 定在所述匯流排（S)上的和/或作為用于在所述匯流排（S)上預(yù)定的取向的定位輔助部的 結(jié)構(gòu)元件（4a、4b、4c ;5a、5b)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流傳感器，其中，作為結(jié)構(gòu)元件，在所述塑料罩殼（3)的表 面上設(shè)置銷（5a、5b)和/或在所述塑料罩殼（3)的表面中設(shè)置凹口（4)。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電流傳感器，其中，在所述塑料罩殼（3)的表面 中設(shè)置尺寸為寬度在1〇_至25mm之間、優(yōu)選13至18mm之間以及深度為0至8_、特別是 3至6mm的凹口。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電流傳感器，其中，在所述塑料罩殼（3)上，設(shè)置 -用于穿過在匯流排（S)和/或電路板（L)中的對應(yīng)的凹口（6a、6b)的元件（5a、5b)， 和/或 -用于與匯流排（S)進(jìn)行卡緊連接和/或卡鎖連接的元件（4a、5c)。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電流傳感器，其中，所述霍爾傳感器（2)設(shè)定成 多維地、特別是三維地（3D)測量磁場。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電流傳感器，其中，所述塑料罩殼（3)還包括 -第二霍爾傳感器（2)，和/或 -評估電路，其特別是實(shí)施成微控制器（7)的形式，和/或用于準(zhǔn)備、評估和傳遞所獲得 的信息。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電流傳感器，還包括用于接收電能、和/或接收 和/或給出信息的聯(lián)接線路（8a、b、c、d、e、f)，其中，所述聯(lián)接線路（8a、b、c、d、e、f)特別 是設(shè)定成，與外圍設(shè)備直接相連接和/或補(bǔ)償在所述電流傳感器（1)和其外圍設(shè)備之間的 機(jī)械應(yīng)力。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電流傳感器，其由在上述權(quán)利要求中定義的特征 的多種組合之一構(gòu)成。
10. -種特別是用于可電驅(qū)動的車輛的功率電子設(shè)備的部件該部件包括至少一個匯流 排（S)以及根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的布置在所述匯流排（S)上的且特別是在幾何 結(jié)構(gòu)上與所述匯流排（S)相匹配的電流傳感器（1)。
【文檔編號】G01R15/20GK104160284SQ201380010338
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月24日
【發(fā)明者】J·諾沃尼克, B·亞當(dāng), M·蒙茨 申請人:羅伯特·博世有限公司