[发明专利]用于汽车的基于零磁通补偿的电流传感器

说明书

技术领域

本发明涉及电流测量技术，特别涉及一种适用于以互感方式测量汽车交流发电机输出电流的电流传感器、包含该电流传感器的双蓄电池汽车供电系统以及采用该双蓄电池汽车供电系统的混合动力汽车。

背景技术

交流发电机是普通汽车和混合动力汽车中不可或缺的电能产生设备。为了使汽车的电气系统能够可靠地工作，必须使交流发电机的输出、蓄电池的容量、起动机的电力需求以及其它电气负载相互之间合理地匹配。为此，准确测量交流发电机的输出电流是其中一个关键要素。虽然可以根据发动机的转速来确定发电机的输出功率，但是这种间接方式在某些情况下是不可靠的，因此为了提高系统的冗余性，最好是在汽车中配置直接测量电流的设备。

有多种电流检测方法，其中利用电流互感器是一种常用的技术。交流电流互感器一般包括铁芯和两个绕组，如果不计激磁电流，则原副边的磁通势是相等的，因此通过测量副边的电流即可确定通过原边的电流。但是这种理想情况在实际应用中是无法实现的，由此将导致测量误差。

为此，业界提出了基于零磁通原理的电流传感器。图1示出了基于电子补偿零磁通的电流传感器的原理图。在图1中，T1和T2分别为工作磁芯和辅助磁芯，相比于普通的电流互感器，增设了检测绕组N₀和补偿绕组N₃，其中，检测绕组N₀检测T1中的磁通密度，以动态跟踪激磁电流I₀的变化，从而为单片机系统100提供反馈信号。随后，单片机系统100输出的补偿电流I₃通过补偿绕组N₃产生激磁电动势，使I₀降低至很小，达到零磁通的效果。

在图1所示的电流传感器中，辅助磁芯T2以及检测绕组N₀和补偿绕组N₃的增设将使传感器的占用空间扩大，这对于在汽车上的应用推广是不利的。另外，交流发电机附近的电气环境和工作环境非常复杂，元器件数量的增加也将削弱抗干扰能力。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种电流传感器，其具有精度高、体积小的优点，适合于测量汽车交流发电机的输出电流。

上述目的可以由下述技术方案实现。

一种用于汽车的基于零磁通补偿的电流传感器，包括：

磁芯，所述汽车的交流发电机的输出导线适于缠绕在所述磁芯上；

缠绕于所述磁芯上的二次绕组；

缠绕于所述磁芯上的检测绕组；以及

耦合在所述二次绕组与检测绕组之间的磁通量补偿装置，

其中，所述磁通量补偿装置根据所述检测绕组两端的电势差向所述二次绕组提供补偿电流，以使得所述电势差趋于零。

优选地，在上述电流传感器中，所述磁通量补偿装置包括：

动态检测单元，其对所述电势差进行快速采样；

补偿电流设定单元，其根据采样的电势差信号确定所述补偿电流的大小和相位；以及

电流输出单元，其根据所述补偿电流设定单元确定的补偿电流值产生相应的补偿电流。

优选地，在上述电流传感器中，所述电流输出单元包括：

移相电路，其根据所述补偿电流设定单元确定的补偿电流值，对来自所述检测绕组的电势差的大小和相位进行相应的调整；以及

电压/电流转换电路，其将调整后的电压信号转换为补偿电流并提供给所述二次绕组。

优选地，在上述电流传感器中，所述电流输出单元包括：

移相电路，其根据所述补偿电流设定单元确定的补偿电流值，对来自所述检测绕组的电势差的大小和相位进行相应的调整；

电压/电流转换电路，其将调整后的电压信号转换为补偿电流；以及

耦合在所述电压/电流转换电路和所述二次绕组之间的带通滤波电路，其对所述电压/电流转换电路输出的补偿电流进行滤波并将滤波后的信号输出至所述二次绕组。

优选地，在上述电流传感器中，所述移相电路为多端反馈二阶电路，该电路的传递函数H为：