DE102007016069A1 - Stromsensor mit einer integrierten Temperaturerfassungsfunktion - Google Patents
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Abstract
Ein Stromsensor mit einer integrierten Temperaturerfassungsfunktion umfasst einen Hall-IC und Verbindungsanschlüsse zum Ausgeben von durch den Hall-IC erfassten Signalen nach außen. Der Hall-IC umfasst einen Magnetismuserfassungsteil zum Erfassen der Größe eines Magnetfelds, einen Temperaturerfassungsteil zum Erfassen einer Umgebungstemperatur und einen Temperaturkompensationsteil zum Korrigieren eines Fehlers des Magnetismuserfassungsteils, der auf eine Temperaturabhängigkeit zurückzuführen ist, auf der Basis der durch den Temperaturerfassungsteil erfassten Temperatur. Das in Bezug auf den Fehler korrigierte Erfassungssignal des Magnetismuserfassungsteils und das durch den Temperaturerfassungsteil erfasste Temperatursignal werden über die Verbindungsanschlüsse nach außen ausgegeben. In diesem Stromsensor muss kein zusätzlicher Temperaturerfassungsteil ausgegeben werden, sodass auch keine Operation zum Verbinden eines derartigen Teils mit einer Platte erforderlich ist. Deshalb kann das Produkt mit einem kompakten und kostengünstigen Aufbau ausgebildet und einfach montiert werden.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromsensor zum Erfassen eines elektrischen Stroms unter Verwendung eines Hall-Effekts uns insbesondere einen Stromsensor mit einer Temperaturerfassungsfunktion.
- Hall-Elemente zum Ausgeben einer Spannung in Entsprechung zu der Größe eines Magnetfels werden häufig in Stromsensoren eingesetzt, wobei in einem derartigen Stromsensor die Strommenge anhand der Größe des Magnetfelds erfasst wird, das proportional zu dem Strom erzeugt wird.
- In Kraftfahrzeugen wird eine Stromerfassung unter Verwendung eines Stromsensors durchgeführt, um zum Beispiel das Laden/Entladen einer Batterie zu überwachen oder einen Antriebsmotor zu steuern.
- In Kraftfahrzeugen wird auch die Temperatur einer Batterie, eines Motors oder einer anderen Einrichtung gemessen, wobei eine elektronische Steuereinheit die Batterie, den Motor oder die andere Einrichtung auf der Basis des gemessenen Werts zu einer optimalen Bedingung führt (siehe JP-A-2004-254491, JP-A-2003-209935 und JP-A-2006-46576).
- JP-A-2001-272422 gibt eine Stromerfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug an, bei dem ein Strompfad für ein Temperaturerfassungselement unter Verwendung Platte eines Stromsensors vorgesehen ist, auf der auch ein Hall-Element montiert ist. Wie in
8 gezeigt, umfasst die Vorrichtung den Stromsensor12 , der auf einer Busschiene14 gehalten wird, die mit einem Anschluss17 einer Batterie13 verbunden ist, wobei das Temperaturerfassungselement20 durch die Busschiene14 gehalten wird. - Der Stromsensor
12 umfasst einen Kern32 mit einer C-Form (bei dem also ein O-förmiger Teil entfernt oder vertieft ist, um einen Hohlraum zu bilden), das Hall-Element33 , das in dem Hohlraum des Kerns32 angeordnet ist, die Platte31 , auf der das Hall-Element33 montiert ist, und ein Gehäuse29 , das diese Teile umgibt. Der Kern32 sammelt den Magnetfluss von einem elektrischen Strom, der durch die Busschiene14 fließt, und bildet einen Parallelfluss (proportional zu der Größe des Stroms) in dem Hohlraum. Das Hall-Element33 wandelt die Größe dieses Magnetflusses zu einer Spannung. Ein Verbindungsdraht15 des Temperaturerfassungselements20 ist mit der Platte31 des Stromsensors12 verbunden. - In dieser Vorrichtung können der Stromsensor
12 und das Temperaturerfassungselement20 einen gemeinsamen Minusseiten-Strompfad auf der Platte31 aufweisen, wodurch der Aufbau der Schaltung vereinfacht wird. - Bei dem Stromsensor mit der integrierten Temperaturerfassungsfunktion von JP-A-2001-272422 muss jedoch zusätzlich das Temperaturerfassungselement
20 für die Erfassung der Temperatur vorgesehen, wobei außerdem eine Operation zum Verbinden des Temperaturerfassungselements20 mit der Platte31 erforderlich ist. Dadurch wird die Größe der Vorrichtung vergrößert und werden der Zeit- und Arbeitsaufwand bei der Herstellung vergrößert, wodurch die Kosten erhöht werden. - Die vorliegende Erfindung nimmt auf die vorstehend geschilderten Umstände Bezug, wobei es eine Aufgabe der Erfindung ist, einen Stromsensor mit einer integrierten Temperaturerfassungsfunktion anzugeben, der einen kompakten Aufbau aufweist und einfach montiert werden kann.
- Diese Aufgabe wird durch einen Stromsensor mit einer integrierten Temperaturerfassungsfunktion der vorliegenden Erfindung gelöst, wobei der Stromsensor umfasst:
einen Hall-IC, und
Verbindungsanschlüsse für die Ausgabe von durch den Hall-IC erfassten Signalen nach außen,
wobei der Hall-IC umfasst:
einen Magnetismuserfassungsteil zum Erfassen der Größe eines Magnetfelds,
einen Temperaturerfassungsteil zum Erfassen einer Umgebungstemperatur, und
einen Temperaturkompensationsteil zum Korrigieren eines Fehlers des Magnetismuserfassungsteils, der auf eine Temperaturabhängigkeit zurückzuführen ist, auf der Basis der durch den Temperaturerfassungsteil erfassten Temperatur,
wobei das Erfassungssignal des Magnetismuserfassungsteils, das in Bezug auf den Fehler korrigiert wurde, und das durch den Temperaturerfassungsteil erfasste Temperatursignal über die Verbindungsanschlüsse nach außen ausgegeben werden. - Der Stromsensor mit der integrierten Temperaturerfassungsfunktion mit diesem Aufbau ist derart aufgebaut, dass er die durch den Temperaturerfassungsteil des Hall-IC erfasste Temperatur nach außen ausgibt, sodass kein zusätzlicher Temperaturerfassungsteil vorgesehen werden muss und keine Operation zum Verbinden eines derartigen Teils mit einer Platte erforderlich ist.
- In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Stromsensor mit der integrierten Temperaturerfassungsfunktion vom Busschienentyp sein, wobei der Hall-IC in einem Hohlraum eines Kerns angeordnet ist und eine Busschiene, die sich durch einen zentralen Teil des Kerns erstreckt, fest mit dem Stromsensor verbunden ist.
- In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann der Stromsensor mit der integrierten Temperaturerfassungsfunktion vom Durchgangslochtyp sein, wobei der Hall-IC in einem Hohlraum in einem Kern angeordnet ist und der Stromsensor ein Durchgangsloch aufweist, das sich durch einen zentralen Teil des Kerns erstreckt.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Stromsensor mit der integrierten Temperaturerfassungsfunktion ohne Kern ausgebildet werden, wobei eine Größe eines nicht durch einen Kern gesammelten Magnetfelds erfasst wird.
- In dem Stromsensor mit einer integrierten Temperaturerfassungsfunktion der vorliegenden Erfindung muss kein zusätzlicher Temperaturerfassungsteil vorgesehen werden, wobei es auch nicht erforderlich ist, eine Operation zum Verbinden eines derartigen Teils mit der Platte durchzuführen, sodass das Produkt mit einem kompakten und kostengünstigen Aufbau erzeugt und der Stromsensor einfach montiert werden kann.
- Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend kurz umrissen. Details der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
-
1 ist eine Ansicht eines Stromsensors mit einer integrierten Temperaturerfassungsfunktion des Busschienentyps gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. -
2 ist eine Ansicht des internen Aufbaus des Stromsensors mit einer integrierten Temperaturerfassungsfunktion. -
3 ist eine Ansicht eines Hall-ICs, der in dem Stromsensor mit einer integrierten Temperaturerfassungsfunktion der Erfindung verwendet wird. -
4 ist ein Blockdiagramm, das den internen Aufbau des Hall-IC von3 zeigt. -
5 ist eine Ansicht eines Stromsensors mit einer integrierten Temperaturerfassungsfunktion des Durchgangslochtyps gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. -
6 ist eine Ansicht eines kernlosen Stromsensors mit einer integrierten Temperaturerfassungsfunktion gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. -
7 ist eine Ansicht eines kernlosen Stromsensors mit einer integrierten Temperaturerfassungsfunktion gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. -
8 ist eine Ansicht eines herkömmlichen Stromsensors mit einer integrierten Temperaturerfassungsfunktion. - Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Detail mit Bezug auf
1 bis7 beschrieben. - Der Stromsensor umfasst einen Stromsensorkörper
41 , einen Verbindungsteil49 und eine Busschiene60 . Die Busschiene60 erstreckt sich durch den Stromsensorteil41 und ist fest über ein Gehäuse des Stromsensorkörpers41 mit dem Stromsensor verbunden. - Wie in
2 gezeigt, umfasst der Stromsensorkörper41 einen Kern42 , wobei das Hall-IC43 in einem Hohlraum des Kerns42 angeordnet ist, und eine Platte44 zum Halten des Kerns42 und des Hall-IC43 . - Verbindungsanschlüsse
54 ,46 ,47 und48 sind auf der Platte44 derart ausgebildet, dass deren nahe Endteile in der Platte44 vergraben sind. Die Verbindungsanschlüsse45 ,46 ,47 und48 sind jeweils mit vier Anschlüssen431 ,432 ,433 und434 (3 ) des Hall-IC43 über eine Verdrahtung auf der Platte44 verbunden. Die entfernten Enden der Verbindungsanschlüsse45 ,46 ,47 und48 sind in dem Verbindungsteil49 angeordnet. - Wie in
4 gezeigt, umfasst der Hall-IC43 in einem gemeinsamen Chip einen Magnetismuserfassungsteil438 zum Erfassen eines Magnetismus, einen Temperaturerfassungsteil436 zum Erfassen einer Temperatur, eine Temperaturkompensationsschaltung437 zum Korrigieren eines Fehlers des Magnetismuserfassungsteils438 , der auf eine Temperaturabhängigkeit zurückgeführt werde kann, und eine Leistungsschaltung435 zum Zuführen von Strom zu dem Magnetismuserfassungsteil438 , dem Temperaturerfassungsteil436 und der Temperaturkompensationsschaltung437 . - Unter Verwendung von zwei der vier Anschlüsse
431 ,432 ,433 und434 werden ein durch den Magnetismuserfassungsteil348 erfasstes Magnetismussignal und ein durch den Temperaturerfassungsteil436 erfasstes Temperatursignal jeweils als OUT1 und OUT2 ausgegeben. Unter Verwendung eines weiteren Anschlusses wird eine Eingabe VDD an der Leistungsschaltung435 angelegt, und unter Verwendung des verbleibenden Anschlusses werden der Magnetismuserfassungsteil438 , der Temperaturerfassungsteil436 und die Temperaturkompensationsschaltung437 mit der Erde (GND) verbunden. - Der Hall-IC mit einem Temperaturerfassungsteil und einer Temperaturkompensationsschaltung ist zum Beispiel bereits aus JP-A-2006-3209 bekannt. Bei einem derartigen herkömmlichen Hall-IC wird eine durch den Temperaturerfassungsteil erfasste Temperatur nur zum Korrigieren eines Fehlers der Magnetismuserfassung, der auf eine Temperaturabhängigkeit zurückgeführt werden kann, verwendet, wobei die erfasste Temperatur aber im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung nicht ausgegeben wird.
- Wenn der Stromsensor mit einer integrierten Temperaturerfassungsfunktion dieser Ausführungsform verwendet wird, wird die Busschiene
60 zum Beispiel zwischen einem Batterieanschluss und einem Kabelbaum verbunden, zu dem Strom von einer Batterie zugeführt wird, wobei der Verbindungsteil49 mit einer elektronischen Steuereinheit verbunden wird. - Wenn ein Strom durch die Busschiene
60 fließt, sammelt der Kern42 den durch diesen Strom erzeugten Magnetfluss und bildet einen parallelen Magnetfluss (proportional zu der Größe des Stroms) in dem Hohlraum. Der Magnetismuserfassungsteil438 des Hall-IC43 in dem Hohlraum erfasst die Größe dieses Magnetflusses. - Der Temperaturerfassungsteil
436 des Hall-IC43 erfasst die Temperatur in Nachbarschaft zu dem Hall-IC43 und gibt ein Signal zu der erfassten Temperatur an die Temperaturkompensationsschaltung437 aus, wobei er das Signal außerdem als OUT 2 aus dem Hall IC43 nach außen ausgibt. - Die Temperaturkompensationsschaltung
437 korrigiert einen Fehler des Magnetismuserfassungsteils438 , der auf eine Temperaturabhängigkeit zurückzuführen ist, unter Verwendung des aus dem Temperaturerfassungsteils436 ausgegebenen Temperatursignals. Der Magnetismuserfassungsteil438 gibt ein in Bezug auf diesen Fehler korrigiertes Magnetismuserfassungssignal als OUT 1 aus. - Die Magnetismussignalausgabe (OUT 1) aus dem Hall-IC
43 und die Temperatursignalausgabe (OUT 2) werden über den Verbindungsteil49 zu der elektronischen Steuereinheit geführt, wobei die elektronische Steuereinheit das Laden/Entladen der Batterie auf der Basis dieser Signale zu einer optimalen Bedingung steuert. - Der Stromsensor mit einer integrierten Temperaturerfassungsfunktion gibt also die durch den Temperaturerfassungsteil
436 des Hall-IC43 erfasste Temperatur nach außen aus, sodass kein zusätzlicher Temperaturerfassungsteil vorgesehen werden muss und auch keine Operation zum Verbinden eines derartigen Teils mit der Platte durchgeführt werden muss. - Der Stromsensor mit einer integrierten Temperaturerfassungsfunktion wird in Nachbarschaft zu einer zu steuernden Einrichtung angeordnet, wobei die Menge des in und aus dieser Einrichtung fließenden Stroms und die Temperatur erfasst werden, wobei die Einrichtung unter Verwendung dieser Daten zu einer optimalen Bedingung gesteuert werden kann.
- Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, wobei verschiedene Modifikationen, Verbesserungen usw. vorgenommen werden können. Weiterhin sind die vorstehend genannten Materialien, Formen, Anzahlen, Anordnungen usw. beispielhaft, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
- In der vorstehenden Beschreibung wird auf einen Stromsensor des Busschienentyps Bezug genommen, wobei die Erfindung jedoch auch auf einen Stromsensor des Durchgangslochtyps, der wie in
5 gezeigt ein Durchgangsloch61 aufweist, oder auf kernlose Stromsensoren wie in6 und7 gezeigt angewendet werden kann.
Claims (2)
- Stromsensor mit einer integrierten Temperaturerfassungsfunktion, wobei der Stromsensor umfasst: einen Hall-IC (
43 ), und Verbindungsanschlüsse (54 ,46 ,47 ) für die Ausgabe von durch den Hall-IC (43 ) erfassten Signalen nach außen, wobei der Hall-IC (43 ) umfasst: einen Magnetismuserfassungsteil (438 ) zum Erfassen der Größe eines Magnetfelds, einen Temperaturerfassungsteil (436 ) zum Erfassen einer Umgebungstemperatur, und einen Temperaturkompensationsteil (437 ) zum Korrigieren eines Fehlers des Magnetismuserfassungsteils (438 ), der auf eine Temperaturabhängigkeit zurückzuführen ist, auf der Basis der durch den Temperaturerfassungsteil (436 ) erfassten Temperatur, wobei das Erfassungssignal des Magnetismuserfassungsteils (438 ), das in Bezug auf den Fehler korrigiert wurde, und das durch den Temperaturerfassungsteil (436 ) erfasste Temperatursignal über die Verbindungsanschlüsse (54 ,46 ,47 ) nach außen ausgegeben werden. - Stromsensor mit einer integrierten Temperaturerfassungsfunktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hall-IC (
43 ) in einem Hohlraum eines Kerns (32 ) angeordnet ist, wobei eine Busschiene, die sich durch einen zentralen Teil des Kerns (32 ) erstreckt, fest mit dem Stromsensor verbunden ist.
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