[go: up one dir, main page]

CN117949711B - 可变磁电感式电流传感器及其过流检测方法 - Google Patents

可变磁电感式电流传感器及其过流检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117949711B
CN117949711B CN202311740218.6A CN202311740218A CN117949711B CN 117949711 B CN117949711 B CN 117949711B CN 202311740218 A CN202311740218 A CN 202311740218A CN 117949711 B CN117949711 B CN 117949711B
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
excitation
overcurrent detection
inductance element
magnetic field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202311740218.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117949711A (zh
Inventor
周江
王博文
曾凤林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huisi Electronics Shanghai Co ltd
Original Assignee
Huisi Electronics Shanghai Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huisi Electronics Shanghai Co ltd filed Critical Huisi Electronics Shanghai Co ltd
Publication of CN117949711A publication Critical patent/CN117949711A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117949711B publication Critical patent/CN117949711B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Abstract

本公开实施例中提供可变磁电感式(Variable Magneto Inductor，V.M.I.)电流传感器及其过流检测方法，电流传感器包括：过流检测电感元件，响应于被施加的第一激励电压产生第一激励电流，形成第一激励磁场；过流检测电路，用于基于与电感值变化相关的第一激励电流的频率和/或幅值确定待测电流是否过流；其中，过流检测电感元件被摆放成其截面法线方向相对于待测电流磁场的磁场方向偏离预设角度，令过流检测电感元件能用于检测到的最大待测电流大于额定电流。由此，通过对过流检测电感元件的角度调节，即能检测倍数于额定电流的待测电流，非常适用于电池包热失控引起的短路电流检测。

Description

可变磁电感式电流传感器及其过流检测方法
技术领域
本公开涉及利用电磁感应技术测量电流的技术领域，尤其涉及可变磁电感式电流传感器及其过流检测方法。
背景技术
电流传感器在电池、变换器、充电器、可再生能源、工业、机动车辆等各行各业都有应用。目前检测电流的电流传感器主要有分流器，电流互感器、霍尔效应传感器、磁电阻和磁通门技术的传感器。
而应用最为广泛地，就是基于霍尔效应的霍尔效应传感器，其主要原因在于其具有较好的可靠性和低功耗，且也属于非接触式测量。但是根据霍尔效应的原理可以知晓，基于霍尔效应的霍尔效应传感器需要使用磁芯来集中由待测电流产生的磁通量，且由磁芯形成的磁场需要与待测电流的方向垂直，因此，基于霍尔效应的霍尔效应传感器体积往往较大。而如果不带磁芯使用时，这种霍尔效应电流传感器就会受到EMC干扰，从而使得检测的精度较低。
如美国专利US022260652A1或US022357366A1。该专利采用磁通门测量设备测量电流，但这种测量设备依旧是围绕一个或多个磁芯构建。这种技术的主要缺点在于需要使用体积大、重量重的磁芯，以及激发磁通门次级所需的功耗较高。
世界知识产权局公开的公开号为WO2020023127A1、美国专利公开号为US011227560A1或中国公开号为CN114994386A的专利中，分别记载了通过xMR型电流测量设备测量电流的方案，但是其测量设备都是围绕一个或多个磁阻元件周围构建。这些磁阻元件的组装复杂。此外，这些专利中都需要围绕惠斯通电桥建造而成，故而这类测量设备容易受到集肤效应的影响，在大电流的情况下会引起显著的测量误差。
采用磁通门电流传感器、霍尔效应传感器、分流器（shunt）等原理的传感器，其过流检测方法一般均为在额定电流的基础上增加20%的量程，用于过流检测，量程较小，不利于一些电流传感器场景中被探测电流可能达到几倍于额定电流的情形。例如，电池管理系统中，由于电池包的短路失效导致的5倍额定电流甚至更高的短路电流的检测。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本公开的目的在于提供可变磁电感式（VariableMagneto Inductor，V.M.I.）电流传感器及其过流检测方法，解决相关技术中的问题。
本公开第一方面提供一种可变磁电感式电流传感器，包括：过流检测电感元件，响应于被施加的第一激励电压产生第一激励电流，所述第一激励电流形成第一激励磁场；过流检测电路，用于基于与所述过流检测电感元件的电感值变化相关的第一激励电流的频率和/或幅值确定待测电流是否过流；其中，所述过流检测电感元件被摆放成其截面法线方向相对于所述待测电流产生的待测电流磁场的磁场方向偏离预设角度，以设置所述过流检测电感元件接受待测电流磁场的磁感线的有效截面面积，以令过流检测电感元件能用于检测到的最大待测电流大于额定电流，所述最大待测电流相对额定电流的倍数关系由所述预设角度确定。
在第一方面的实施例中，所述的可变磁电感式电流传感器包括：至少一个测量电感元件，响应于被施加的第二激励电压产生第二激励电流，所述第二激励电流形成第二激励磁场；在第二激励磁场受到所述待测电流磁场的作用时，测量电感元件的电感值发生变化以供计算所述待测电流；其中，所述至少一个测量电感元件被摆放成其截面法线方向平行于待测电流磁场的磁场方向。
在第一方面的实施例中，所述过流检测电感元件与一电容相连组成LC振荡电路。
在第一方面的实施例中，所述过流检测电路，用于基于检测所述LC振荡电路的振荡频率是否达到预设频率阈值，判断所述待测电流是否过流；所述预设频率阈值基于待测电流和振荡频率之间的数学关系、待测电流的额定值、以及所述预设角度确定。
在第一方面的实施例中，所述数学关系由过流检测电感元件的电感值与所述振荡频率的关系、待测电流所产生待测电流磁场的磁通量与过流检测电感元件的磁导率的关系、以及过流检测电感元件的磁导率与电感值的关系链接得到。
在第一方面的实施例中，所述的可变磁电感式电流传感器，包括：过流检测激励电路，耦接于所述过流检测电感元件，用于响应于脉冲信号，施加激励电压于所述过流检测电感元件以产生激励电流信号，并在所述过流检测电感元件所在的导电回路中引出至少一输出端，用于输出与激励电流随时间变化率相关的至少一个电流幅值变化信号；所述至少一个电流幅值变化信号用于得到电流幅值变化信息；过流检测电路，用于获取所述电流幅值变化信息，并将所述电流幅值变化信息分别与对应具有相反磁场方向的两种第一激励磁场的电流幅值变化阈值的比较，以确定所述电流幅值变化信息对应的待测电流是否过流；所述过流检测电感元件被配置成随时间变化被交替施加相反方向电压，以交替形成具有所述具有相反磁场方向的两种第一激励磁场。
在第一方面的实施例中，所述过流检测激励电路，基于所述过流检测电感元件所在导电回路中的两个信号点输出一对电流幅值变化信号，所述一对电流幅值变化信号分别相关于形成具有相反磁场方向的两种第一激励磁场的激励电流；所述过流检测激励电路包括：第一导电回路、第二导电回路、及开关组；所述第一导电回路、第二导电回路被配置成具有共同线路，所述过流检测电感元件被设于所述共同线路中；所述开关组设于所述第一导电回路和第二导电回路中，被同频且具有相位差的两个脉冲信号设置开关状态，以交替地通/断所述第一导电回路和第二导电回路；其中，所述第一导电回路和第二导电回路在导通时在所述共同线路两端施加极性相反的电压，以形成所述一个过流检测电感元件中方向相反的激励电流；第一电阻，与所述过流检测电感元件串联地设于所述共同线路中；形成于所述第一电阻两端的两个信号点引出一对输出端以输出一对电信号作为所述一对电流幅值变化信号；所述的可变磁电感式电流传感器还包括：差分运算电路，用于基于所述一对电流幅值变化信号的差分计算得到电流幅值变化信息。
在第一方面的实施例中，所述过流检测电路，包括：第一比较器，输出所述电流幅值变化信息与对应一个磁场方向的第一电流幅值变化阈值的第一比较结果；其中，在所述电流幅值变化信息高于第一电流幅值变化阈值时，所述第一比较结果为表示过流的信号值；第二比较器，输出所述电流幅值变化信息与对应另一个相反磁场方向的第二电流幅值变化阈值的第二比较结果；其中，在所述电流幅值变化信息低于第二电流幅值变化阈值时，所述第二比较结果为表示过流的信号值；或逻辑运算单元，其两个输入端耦接至所述第一比较器和第二比较器的输出端，其输出端输出对两个输入的或逻辑运算结果。
在第一方面的实施例中，所述至少一个测量电感元件包括：被配置成各自所形成的第二激励磁场之间磁场方向相反的一对测量电感元件；或者，被配置成随时间变化交替形成磁场方向相反的第二激励磁场的一个测量电感元件。
本公开第二方面提供一种过流检测方法，应用于如第一方面中任一项所述的可变磁电感式电流传感器；所述方法包括：向所述过流检测电感元件施加激励电压，以产生激励电流；获取所述过流检测电感元件在待测电流磁场作用下的至少一个采集时刻的激励电流值；基于所述激励电流值检测所述待测电流是否过流。
如上所述，本公开实施例中提供可变磁电感式电流传感器及其过流检测方法，电流传感器包括：过流检测电感元件，响应于被施加的第一激励电压产生第一激励电流，所述第一激励电流形成第一激励磁场；过流检测电路，用于基于与所述过流检测电感元件的电感值变化相关的第一激励电流的频率和/或幅值确定待测电流是否过流；其中，所述过流检测电感元件被摆放成其截面法线方向相对于所述待测电流产生的待测电流磁场的磁场方向偏离预设角度，以设置所述过流检测电感元件接受待测电流磁场的磁感线的有效截面面积，以令过流检测电感元件能用于检测到的最大待测电流大于额定电流，所述最大待测电流相对额定电流的倍数关系由所述预设角度确定。
由此，通过过流检测电感元件的角度调节，即能检测倍数于所述额定电流的最大待测电流，非常适用于电池包热失控引起的短路电流检测。
附图说明
图1A展示本公开一实施例中电感元件为螺线管线圈的结构示意图。
图1B展示本公开一实施例中电感元件为平面线圈的结构示意图。
图2展示本公开一实施例中V.M.I.电流传感器的结构示意图。
图3展示一种实施例中由脉冲信号产生脉冲电压信号及相应的激励电流信号的波形示意图。
图4展示本公开一实施例中V.M.I.电流传感器的结构示意图。
图5展示图4实施例对应的激励脉冲、LC振荡信号、待测电流信号的波形示意图。
图6展示本公开一实施例中利用电感元件过流检测的摆放原理示意图。
图7展示本公开一实施例中V.M.I.电流传感器的结构示意图。
图8展示本公开一实施例中过流检测激励电路的结构示意图。
图9展示本公开一实施例中两个同频但存在相位差的脉冲信号及其作用下产生的一种电流幅值变化信息的波形示意图。
图10展示图8中过流检测激励电路的一种实施例的电路原理示意图。
图11展示本公开一实施例中差分运算电路的电路原理示意图。
图12展示本公开一实施例中过流检测电路的电路结构示意图。
图13展示图12中过流检测电路的一种实现示例的电路原理示意图。
图14展示本公开一实施例中过流检测方法的流程示意图。
附图标记：
螺线管线圈100A；平面线圈100B；
V.M.I.电流传感器200；电感元件201；第一激励电路202；第一处理单元203；待测导体300；
电感元件401；第二激励电路402；第二处理单元403；电容元件404；
电感元件601；
过流检测电感元件701；过流检测电路702；过流检测激励电路703；测量电感元件704；测量激励电路705；第三处理单元706；
第一导电回路803；第二导电回路804；开关组805；共同线路806；第一电阻807；输出端808、809；
第一比较器1201；第二比较器1202；或逻辑运算单元1203。
具体实施方式
以下通过特定的具体示例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本公开所揭露的消息轻易地了解本公开的其他优点与功效。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用模块，本公开中的各项细节也可以根据不同观点与应用模块，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面以附图为参考，针对本公开的实施例进行详细说明，以便本公开所属技术领域的技术人员能够容易地实施。本公开可以以多种不同形态体现，并不限定于此处说明的实施例。
在本公开的表示中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的表示意指结合该实施例或示例表示的具体特征、结构、材料或者特点包括于本公开的至少一个实施例或示例中。而且，表示的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或一组实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本公开中表示的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于表示目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本公开的表示中，“一组”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了明确说明本公开，省略与说明无关的器件，对于通篇说明书中相同或类似的构成要素，赋予了相同的参照符号。
在通篇说明书中，当说某器件与另一器件“耦接”时，这不仅包括“直接耦接”的情形，也包括在其中间把其它元件置于其间而“间接耦接”的情形。另外，当说某种器件“包括”某种构成要素时，只要没有特别相反的记载，则并非将其它构成要素排除在外，而是意味着可以还包括其它构成要素。
虽然在一些示例中术语第一、第二等在本文中用来表示各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一接口及第二接口等表示。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、模块、项目、种类、和/或组，但不排除一个或一组其他特征、步骤、操作、元件、模块、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
此处使用的专业术语只用于言及特定实施例，并非意在限定本公开。此处使用的单数形态，只要语句未明确表示出与之相反的意义，那么还包括复数形态。在说明书中使用的“包括”的意义是把特定特性、区域、整数、步骤、作业、要素及/或成份具体化，并非排除其它特性、区域、整数、步骤、作业、要素及/或成份的存在或附加。
虽然未不同地定义，但包括此处使用的技术术语及科学术语，所有术语均具有与本公开所属技术领域的技术人员一般理解的意义相同的意义。普通使用的字典中定义的术语追加解释为具有与相关技术文献和当前提示的消息相符的意义，只要未进行定义，不得过度解释为理想的或非常公式性的意义。
电流传感器在很多场景下获得应用，但是，传统类型的电流传感器均存在一定的问题。例如，应用最为广泛的霍尔效应传感器，其通常使用较大体积的U形或C形铁芯来集中由待测电流产生的磁通量，传感器体积往往较大。再有，磁通门类型的测量设备也需要使用体积大，重量重的磁芯，而且磁通门类型的测量设备，激发磁通门次级所需的功耗较高。另外，例如xMR型电流测量设备，围绕一个或多个磁阻元件构建。一方面磁阻元件组装复杂，另一方面，此类型电流测量设备需要实现惠斯通电桥，容易受到集肤效应影响，在大电流的情况下会引起显著的测量误差。
另外，采用磁通门电流传感器、霍尔效应传感器、分流器（shunt）等原理的传感器，其过流检测方法一般均为在额定电流的基础上增加20%的量程，用于过流检测，量程较小，不利于一些电流传感器场景中被探测电流可能达到几倍于额定电流的情形。例如，电池管理系统中，由于电池包的短路失效导致的5倍额定电流甚至更高的短路电流的检测。
鉴于以上问题，本公开实施例中提供可变磁电感式电流传感器（VariableMagneto Inductor，V.M.I.），以解决以上问题。
简单介绍所述V.M.I.电流传感器测量待测电流的原理。
所述V.M.I.电流传感器包含至少一个电感元件，所述电感元件可以包括线圈在内的任何具有电感属性的元件。作为示例，所述电感元件可以是如图1A所示的螺旋缠绕的螺线管线圈100A，也可以是如图1B所示的螺旋缠绕的平面线圈100B。
当所述线两端施加电压时，可形成流过电感元件的电流，所述电流会形成磁场。以线圈为例，根据安培定则，当右手握住线圈时，4指指向指示电流方向，则大拇指指示电流产生的磁场方向（指向N极）。或者，当右手握住直线电流，大拇指指向指示电流方向，则4指指向指示电流产生的磁场方向。以图1A中电感元件为螺线管线圈为例，其磁场方向与其轴线方向一致。
基于物理知识，可知电感的特性公式为：
U=L*di/dt（1）
其中，U为电感两端电压，L是电感量，di/dt代表电流对时间的导数，可以理解为电流随时间的变化率。
并且，线圈的电感计算公式为：
L=μN2S/l （2）
其中，L是电感量，μ是磁导率，N是线圈匝数，S是线圈截面积，l是线圈长度。
当所述电感元件通电形成的电磁体位于外部导体旁时，若外部导体中流过的外部电流I产生的外部磁场耦合作用于电感电流产生的磁场，会使电磁体的磁导率μ发生变化。磁导率μ为磁场某点磁感应强度B与磁场强度H的比值，也就是磁滞（B-H）曲线中的斜率，磁导率μ并非随B、H的变化单调变化，而是有上升及下降的。
基于公式（2）可知，磁导率μ的变化会引起电感量L的变化。在公式（1）中，若电感两端施加的电压值U是固定的，则L变化会引起di/dt的相应变化，可以通过在电流-时间的二维坐标系内，在极短时隙中呈现出的i近似于线性变化的斜率大小来表示。
由此可知，di/dt和I之间相关联。如果能获得该关联关系，例如关系函数或关系表等，就可以通过测量di/dt来得到对应的待测电流值。此方法被称为“di/dt法”。
基于以上原理，图2展示本公开一实施例中V.M.I.电流传感器的结构示意图。
所述V.M.I.电流传感器200包括：电感元件201、第一激励电路202、及第一处理单元203。每个所述电感元件201可以包含线圈，示例为螺线管线圈。
所述第一激励电路202，耦接于所述电感元件201，用于响应于脉冲信号，施加脉冲电压（V）于所述电感元件201以产生电感元件201上的激励电流。
在图2中，待测导体300上流过待测电流，待测电流形成待测电流磁场。所述电感元件201的磁场方向示例性地设置成与待测电流磁场的磁场方向平行。
关于脉冲电压信号和激励电流信号的关系，可见图3，展示一种示例中由脉冲信号产生脉冲电压信号及相应的激励电流信号的波形示意图。需特别说明的是，虽然图示中的脉冲信号、脉冲电压信号及激励电流信号之间的频率相同，且相位一致，但是仅为示例，在其它实施例中可以根据需求调整至不相同，并非以示例为限。
在图3中，当脉冲信号的上升沿到来时，触发激励电路输出脉冲电压施加于电感元件，电感元件上形成升高的激励电流。如之前所述，在极短的时间内（根据脉冲电压的脉宽确定，比如脉冲上升沿起数微秒，如3微秒等），激励电流的变化率近似于线性上升的状态，而当脉冲电压下降沿到来时，激励电流值变化为0，从而在其电流随时间变化的波形上呈现为锯齿波的形状，每个锯齿波的“斜率”即对应di/dt。在待测电流磁场的作用下，若磁导率减小引起L减小，则di/dt增加，呈现为某个锯齿的斜率增加；反之，若磁导率增加则引起L增加，则di/dt减小，呈现为某个锯齿的斜率减小。可以看到图中的A、B、C三个锯齿，A可能是没有待测导体300的待测电流磁场作用下的初始状态，即展示初始的di/dt变化率，B是在待测电流磁场一种作用下di/dt增加的状态，C是在待测电流磁场一种作用下di/dt减小的状态。
由此可知，所述激励电流信号可被用于提取电流幅值变化信息，即与激励电流的di/dt相关的信息。
回到图2，所述第一处理单元203耦接于所述第一激励电路202，用于向所述第一激励电路202输出脉冲信号，并获取电流幅值变化信息，以根据预设关联信息确定与所述电流幅值变化信息关联的待测电流值。所述预设关联信息预先基于多组采样值经数学拟合得到，每组所述采样值包括电流幅值变化信息及其关联的预设待测电流的电流值。其中，所述电流幅值变化信息可以由第一激励电路202直接采集，也可以由第一激励电路202发出至少一个电流幅值变化信号以被第一处理单元203、或者第一处理单元203和第一激励电路202之间的电路提取得到。
在一些实施例中，所述第一处理单元203可以基于例如微控制单元（MCU）、片上系统（SoC）或可编程逻辑门电路（FPGA）等实现。在一些实施例中，所述预设关联信息可以为关系函数或者关系表等，预先标定于所述第一处理单元203。
可以理解的是，“di/dt法”是利用激励电流“幅值”的变化率来反映电感元件的电感变化，从而利用di/dt的变化来推算引起di/dt的变化的待测电流的电流值。在另一些实施例中，也可以通过激励电流的“频率”来反映电感元件的电感变化，以利用频率和待测电流的关系来计算待测电流值。可以将通过激励电流的“频率”来计算待测电流值的方法，可称为“频率法”。
在另一些实施例中，可参考图4所示，展示一电感元件401并联一电容元件404（也可以是串联），以构成LC振荡电路（使得激励电流具有设定的“频率”）。待测导体300中流过待测电流，形成待测电流磁场作用到电感元件401。所述电感元件401电性连接于一第二激励电路402，所述第二激励电路402用于响应于脉冲信号，对电感元件401施加激励电压，可使得电感元件401上产生振荡波形式的激励电流。所述脉冲信号、LC振荡信号、待测电流的波形可如图5所示意。
示意性地，所述电感元件401的磁场方向可与待测导体上待测电流产生的待测电流磁场的磁场方向平行。所述第二激励电路402可耦接第二处理单元403，所述第二处理单元403可为所述激励电路提供脉冲信号，并获取所述电感元件在被所述待测电流磁场影响后的激励电流，以计算待测电流值。在一些实施例中，所述第二处理单元403可以基于例如微控制单元（MCU）、片上系统（SoC）或可编程逻辑门电路（FPGA）等实现。
以下简单说明原理：
感应电动势公式：
；
结合法拉第定律，可得：
结合根据电动势和电感之间的线性关系等定律、以及LC振荡频率的计算公式，可以确定：
（3）
其中Lv是被所述待测电流磁场互感后所述电感元件401的电感值；
N为所述电感元件401的匝数；
ΔIexcit为对应时刻所述激励电流值。
为所述待测电流磁场的磁通。
根据式（3），可得到式（4）：
（4）
并且由磁通量公式：
以及安培定律中：
，可以得到：
（5）
其中，Ip为待测电流；S对应为电感元件401接受待测电流磁场的磁感线穿过的有效截面积，由于电感元件401和待测电流磁场的磁场方向平行，即螺线管线圈的截面的法线方向与待测电流磁场的磁场方向平行，使得电感元件401全部的截面积S作为有效截面积。
将式（5）结合到式（3），即可得到振荡频率f和待测电流Ip之间的数学关系。
所述振荡频率f与待测电流Ip之间单调相关，例如正相关。结合图5可见，当待测电流Ip增大，振荡频率f也会相应增大，即波形趋于变窄。
基于以上电感元件的激励电流的“幅值”或“频率”计算待测电流的方式中，示例性地将电感元件摆放成磁场方向和待测电流磁场方向平行。而在本公开的过流检测方案中，通过将电感元件摆放成磁场方向和待测电流磁场方向具有预设角度，以能对超出额定电流预设倍数关系的过流的待测电流进行检测。该倍数关系可以由所述预设角度来设置。
另外，需说明的是，之前实施例中的第一激励电路202和第二激励电路402，可以包括一个具有被所述脉冲信号控制的开关元件（如MOS开关）的导电回路，相应电感元件201、401则串联在各自导电回路中。当脉冲信号导通开关元件时，导电回路导通以使电感元件201、401两端被施加激励电压，产生激励电流。与图2中所不同的，图4中的第二电感元件还可并联（或串联）电容以形成LC振荡电路。
先以以上式（5）的实施例来说明利用电感元件进行过流检测的原理。
在图6中，展示有一个电感元件601，所述电感元件601示例为螺线管线圈，所述电感元件601摆放成其截面法线方向相对于所述待测电流产生的待测电流磁场的磁场方向偏离预设角度。相比于图4可见，图6中的电感元件601的实际接受待测电流磁场的磁感线的有效截面积S有效发生了变化，S有效=S1*cosα，S1为电感元件的截面积，α为所述预设角度。若为了方便与之前示例中所设的线圈截面积S比较，可设S1=S，则S有效=S*cosα。
S有效=S*cosα，α为所述预设角度，S为电感元件的截面积；r可以作为所述待测电流的待测导体与所述电感元件之间的距离。
由此，相比于式（5）而言，图6中对应于式（6）：
（6）
可知，S
有效
=Scosα相比S得到了减少，则可检测到的最大待测电流得到了扩大。当待测电流的额定电流设为In时，则电感元件可检测到的最大待测电流为 I
pmax
=In/cosα，由于-1≤cosα≤1，所以1/cosα使可检测到的最大待测电流可以远比额定电流值高，从而实现多倍于额定电流值的过流值的检测。
再以之前实施例中“di/dt法”为例，若对电感元件601连接一激励电路，产生锯齿波波形的激励电流。
由安培环路定律可知：
（7）
（8）
并且，待测电流磁场在电感元件中的磁感应强度为：
（9）
仍然设S有效=S*cosα，故待测电流磁场在电感元件产生的磁通为：
（10）
激励电流磁场产生的磁感应强度为：
（11）
激励电流磁场产生的磁通量为：
（12）
电感元件的总的磁通量为：
（13）
可得磁通密度为：
（14）
且根据μ=B/H定义，可以得到：
（15）
根据以上推导，可以得到H与Ipcosα的关系；并且，在μH曲线中，H会导致μ变化，从而导致电感变化，进而导致di/dt变化。因此，可由此得到di/dt与预设角度α关系，从而使用“di/dt法”也可判断可能大于额定电流的待测电流值是否过流。
如图7所示，展示本公开一实施例中V.M.I.电流传感器的结构示意图。
所述V.M.I.电流传感器包括：过流检测电感元件701、及过流检测电路702等。
所述过流检测电感元件701，响应于被施加的第一激励电压产生第一激励电流，所述第一激励电流形成第一激励磁场。所述过流检测电感元件701被摆放成其截面法线方向相对于所述待测电流产生的待测电流磁场的磁场方向偏离预设角度（α表示），以设置所述过流检测电感元件701接受待测电流磁场的磁感线的有效截面面积，以令过流检测电感元件701能用于检测到的最大待测电流大于额定电流，所述最大待测电流相对额定电流的倍数关系由所述预设角度确定。所述过流检测电感元件701可示例为螺线管线圈，其摆放方式可以参考图6中的电感元件601。
示例性地，所述过流检测电感元件701可耦接于一过流检测激励电路703。所述过流检测激励电路703用于响应于脉冲信号以对所述过流检测电感元件701施加所述第一激励电压，以产生第一激励电流。在一些实施例中，所述过流检测激励电路703可以输出相关于所述第一激励电流的幅值的电流幅值变化信号，比如过流检测电感元件701两端之间的激励电压信号等，将所述第一激励电流的幅值变化可转换为激励电压幅值变化。
所述过流检测电路702，用于基于与所述过流检测电感元件701的电感值变化相关的第一激励电流的频率和/或幅值确定待测电流是否过流。在一些实施例中，参考之前实施例中“频率法”或“di/dt法”的示例中的原理，所述过流检测电路可以针对不同的电流检测方法有不同的实现方式。
比如，在一些实施例中，以“频率法”为例，所述过流检测电路702可以集成在处理单元中实现，根据公式（6）中频率与Ip之间单调关系可知，当Ip过流时，会存在对应f达到频率阈值。因此，所述过流检测电路702可以通过判断f是否达到频率阈值来判断是否过流。
由此，在使用“频率法”的实施例中，所述过流检测电路702用于基于检测所述LC振荡电路的振荡频率是否达到预设频率阈值，判断所述待测电流是否过流。所述预设频率阈值基于待测电流和振荡频率之间的数学关系（可由如式（6）和式（3）所确定）、待测电流的额定值（In）、以及所述预设角度（α）确定。
又比如，在另一些实施例中，以“di/dt法”为例，可以通过设置与第一激励电流的幅值随时间变化率相关的电流幅值变化阈值，该电流幅值变化阈值可对应于倍数（例如来自1/cosα）于原额定电流的过流值。通过判断“di/dt”相关电流幅值变化信息（比如所述激励电压幅值变化率）是否达到所述电流幅值变化阈值，来判断是否过流。所述过流检测电路702可以位于处理单元外，耦合接在过流检测激励电路703和处理单元（未示出）之间，根据过流检测激励电路703输出的电流幅值变化信号得到电流幅值变化信息，并通过判断电流幅值变化信息是否达到电流幅值变化阈值，以确定待测电流是否过流。
在使用“di/dt法”的实施例中，所述过流检测激励电路和过流检测电路可配置为以下功能。
所述过流检测激励电路703，耦接于所述过流检测电感元件701，用于响应于脉冲信号，施加激励电压于所述过流检测电感元件以产生激励电流信号，并在所述过流检测电感元件701所在的导电回路中引出至少一输出端，用于输出与激励电流随时间变化率相关的至少一个电流幅值变化信号，例如电压幅值变化信号等。所述至少一个电流幅值变化信号用于得到电流幅值变化信息，即di/dt的信号表示。
所述过流检测电路702，用于获取所述电流幅值变化信息，并将所述电流幅值变化信息分别与对应两个磁场方向的电流幅值变化阈值的比较，以确定所述电流幅值变化信息对应的待测电流是否过流。
在一些实施例中，所述过流检测电感元件701被配置成随时间变化交替形成磁场方向相反的激励电流磁场，例如过流检测电感元件被周期性地施加相反极性的激励电压，以产生相反方向的激励电流，则相应的磁场方向也相反。相应地，所述过流检测激励电路703，基于所述过流检测电感元件701所在导电回路中的两个信号点输出一对电流幅值变化信号，所述一对电流幅值变化信号分别相关于形成相反磁场方向的激励电流磁场的激励电流。
相应示例中，所述可变磁电感式电流传感器还可包括差分运算电路，用于基于所述一对电流幅值变化信号的差分计算得到电流幅值变化信息。一方面，一对电流幅值变化信号的差分计算可以消除单一电流幅值变化信号可能受到的干扰；另一方面，相反激励电流方向的一对一对电流幅值变化信号的差分计算可以得到两倍di/dt的信号表示，更利于检测的精准性。
如图8所示，展示本公开一实施例中过流检测激励电路的结构示意图。所述过流检测激励电路可以实现周期性地对过流检测电感元件施加相反极性的激励电压。所述过流检测激励电路包括：
第一导电回路803、第二导电回路804、及开关组805。
所述第一导电回路803、第二导电回路804被配置成具有共同线路806，所述过流检测电感元件701被设于所述共同线路806中。
所述开关组805可设于所述第一导电回路803和第二导电回路804中，被同频且具有相位差的两个脉冲信号（PULSE1、PULSE2）设置开关状态，以交替地通/断所述第一导电回路803和第二导电回路804；其中，所述第一导电回路803和第二导电回路804在导通时在所述共同线路806两端施加极性相反的电压，以形成所述一个过流检测电感元件中方向相反的激励电流。
第一电阻807，与所述过流检测电感元件801串联地设于所述共同线路806中；形成于所述第一电阻807两端的两个信号点引出一对输出端808、809以输出一对电信号作为所述一对电流幅值变化信号。
所述PULSE1、PULSE2的波形可示例性地参考图9所示。PULSE1、PULSE2电平相反时，可以导通第一导电回路803或第二导电回路804，以分别形成所述过流检测电感元件701上的相反激励电流；反之，在电平相同时，第一导电回路803、第二导电回路804都不导通即不产生激励电流。两个方向的激励电流的特征可以通过第一电阻807两端的一对电压信号捕捉，并可进一步通过差分运算电路由该对电压信号进行差分，得到第一电阻807两端的一个方向上的电压差作为电流幅值变化信息，图9中也画出了输出端808电压值减去输出端809电压值后得到的电压差的信号波形，电压差的符号可指示激励电流的方向。
更具体的，再如图10所示，展示图8中过流检测激励电路的一种实施例的电路原理示意图。
所述开关组包括：第一开关Q12、第二开关Q11、第三开关Q14及第四开关Q13。其中，Q12、Q14示例为PMOS，Q11、Q13为NMOS，示例性地，它们的第一端为漏极，第二端为源极，第三端为栅极。
所述第一开关Q12的第一端耦接电源VCC，所述第一开关Q12的第二端耦接第二开关Q11的第一端并引出第一共接端A，所述第二开关Q11的第二端耦接至地。所述第一开关Q12和第二开关Q11的用于设置第一端和第二端通/断的第三端接收一第一脉冲信号PULSE1，并且所述第一开关Q12和第二开关Q11在所述第一脉冲信号PULSE1作用下呈相反开关状态。
所述第三开关Q14的第一端耦接电源VCC。可选地，第一开关Q12和第三开关Q14的第一端还可经一电容C16接地。所述第三开关Q14的第二端耦接第四开关Q13的第一端并引出第二共接端B，所述第四开关Q13的第二端耦接至地。所述第三开关Q14和第四开关Q13的用于设置第一端和第二端通/断的第三端接收一第二脉冲信号PULSE2，并且所述第三开关Q14和第四开关Q13在所述第二脉冲信号PULSE2作用下呈相反开关状态。所述第一脉冲信号和第二脉冲信号之间同频且具有相位差，示例为图9所示。
图6、图7中的过流检测电感元件601、701在图10中可实现为电感元件L5。L5的一端耦接所述第一共接端A，另一端经所述电阻R42耦接至所述第二共接端B，以形成第一共接端A和第二共接端B之间的共有线路。电阻R42两端引出一对输出端O1、O2，输出一对电流幅值变化信号，以供差分运算得到电流幅值变化信息。其中，所述第一开关Q12和第四开关Q13之间开关状态相同，通过共有线路连接形成所述第一导电回路。所述第二开关Q11和第三开关Q14之间开关状态相同，通过共有线路连接形成所述第二导电回路。
如图11所示，展示本公开一实施例中差分运算电路的电路原理示意图。
所述差分运算电路可以基于运算放大器实现。在图11中，展示元件包括：运算放大器
U0、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电容C17。
运算放大器U0包括负极输入端、正极输入端、及输出端。所述负极输入端经R44引出输入端I1，正极输入端经R45引出输出端I2，第一输入端和第二输入端供分别连接图10中的一对输出端O1、O2，以输入一对电流幅值变化信号。U0对一对电流幅值变化信号进行差分计算以得到电流幅值变化信息。可选的，正极输入端还可以经电阻R46连接参考设置端，以供引入所述偏置信号BIAS_SET。BIAS_SET加入偏置电压（例如+2.5V），用于抬高输出端的输出电压值I_OCD。R43两端分别连接负极输入端和输出端，作为与R44成预设比例的参考电阻。另外，运算放大器U0的电源端和接地端分别接电源（VCC）和接地，其电源端还示例性地经电容C17连接到地。
如图12所示，展示本公开一实施例中过流检测电路的电路结构示意图。
在图12中，所述过流检测电路包括：
第一比较器1201，输出所述电流幅值变化信息与对应一个磁场方向的第一电流幅值变化阈值的第一比较结果；其中，在所述电流幅值变化信息高于第一电流幅值变化阈值时，所述第一比较结果为表示过流的信号值，比如高电平1。
第二比较器1202，输出所述电流幅值变化信息与对应另一个相反磁场方向的第二电流幅值变化阈值的第二比较结果；其中，在所述电流幅值变化信息低于第二电流幅值变化阈值时，所述第二比较结果为表示过流的信号值。
或逻辑运算单元1203，其两个输入端耦接至所述第一比较器1201和第二比较器1202的输出端，其输出端输出对两个输入的或逻辑运算结果，作为指示待测电流是否过流的最终结果。
如图13所示，展示图12中过流检测电路的一种实现示例的电路原理示意图。
在图13中，过流检测电路包括：由运算放大器实现的一个比较器U1、另一个比较器U2；电阻R47、电阻R48、电阻R49、电阻R50；二极管D1、D2。
比较器U1的正极输入端可接收电流幅值变化信息输入，例如耦接到图11中差分运算电路的输出端以接收I_OCD输入。电阻R47一端耦接VCC，R47另一端和电阻R48一端耦接形成第一分压点，R48另一端耦接至地以形成电阻分压电路。第一分压点连接到U1的负极输入端以输出分压电压OCDSET+。U1的输出端输出I_OCD和OCDSET+的比较结果OCD+，当I_OCD>OCDSET+，则表示一个电流方向的过流，OCD+为高电平“1”；否则，输出低电平“0”。
比较器U2的负极输入端可接收电流幅值变化信息输入，例如耦接到图11中差分运算电路的输出端以接收I_OCD输入。电阻R49一端耦接VCC，R49另一端和电阻R50一端耦接形成第二分压点，R50另一端耦接至地以形成电阻分压电路。第二分压点连接到U2的正极输入端以输出分压电压OCDSET-。U2的输出端输出I_OCD和OCDSET-的比较结果OCD-，当I_OCD<OCDSET-，则表示一个电流方向的过流，OCD-为高电平“1”；否则，输出低电平“0”。
二极管D1的正极耦接U1的输出端，二极管U2的负极耦接U2的输出端；D1和D2的负极耦接至过流检测电路的输出端，输出信号OCD。
当U1和U2输出均为0，D1、D2均截止，OCD为低电平0，表示未过流；当U1输出1且U2输出0，D1导通而D2截止，OCD为高电平表示过流；当U1输出1且U2输出0，D2导通而D1截止，OCD为高电平表示过流。可见，D1、D2实现了或逻辑运算单元。
示例性地，OCDSET+为4.5V，OCDSET-为0.5V，即I_OCD>4.5V或<0.5V，表示过流。
该结果是考虑到BIAS_SET的偏置电压抬高后的结果，如果没有偏置电压，则OCDSET+为2V，OCDSET-为-2V，符号表示相反的激励电流方向，也急对应相反的磁场方向。
在一些实施例中，除了所述过流检测电感元件，V.M.I.电流传感器还可以包括用于正常检测待测电流的至少一个测量电感元件。回到图7所示，图7中展示有一个测量电感元件704。或者在其它实施例中，所述测量电感元件的数量也可以是多个（例如一对），并非以此为限。所述测量电感元件704，响应于被测量激励电路705施加的第二激励电压产生第二激励电流，所述第二激励电流形成第二激励磁场。在第二激励磁场受到所述待测电流磁场的作用时，测量电感元件704的电感值发生变化以供计算所述待测电流。所述测量电感元件704被摆放成其截面法线方向平行于待测电流磁场的磁场方向。所述测量电感元件704可以连接电容以通过频率法来计算待测电流，或者通过“di/dt”法来测量电流。可选地，所述测量激励电路705可以耦接第三处理单元706，所述第三处理单元706耦接所述过流检测激励电路703、测量激励电路705以提供激励脉冲信号以形成过流检测电感元件701和测量电感元件704中的激励电流，且还耦接或者集成所述过流检测电路702以获取过流检测结果、或者基于激励电流信号计算过流检测结果。
在一些实施例中，所述测量电感元件704也可以是螺旋管线圈实现，其配置参数（如截面积、长度等）可以与所述过流检测电感元件701相同。或者，也可以参数不同。比如，测量电感元件704和过流检测电感元件701为不同截面积的螺线管线圈等。但是，只要参数预先已知，即可进行相应计算，比如测量待测电流、判断是否过流等，因此并不需要对测量电感元件704和过流检测电感元件701之间是否相同进行限定。当然，在采用相同螺线管线圈时，可方便V.M.I.电流传感器的器件选型及实现。
在一些实施例中，所述测量电感元件704数量可以为一对或一个，图中示例性地展示了一个。例如，被配置成各自所形成的第二激励磁场之间磁场方向相反的一对测量电感元件；或者，被配置成随时间变化交替形成磁场方向相反的第二激励磁场的一个测量电感元件。可以参考之前实施例，通过“di/dt法”或者“频率法”，配合以相应的激励电路、差分运算电路、处理单元等，即可进行待测电流的计算，申请人已在在先提交专利申请中进行了详细描述，此处不进行展开表述。
如图14所示，展示本公开一实施例中过流检测方法的流程示意图。所述过流检测方法可以应用于之前实施例中包含过流检测电感元件和过流检测电路的可变磁电感式电流传感器。所述过流检测方法包括：
步骤S1401：向所述过流检测电感元件施加激励电压，以产生激励电流。
步骤S1402：获取所述过流检测电感元件在待测电流磁场作用下的至少一个采集时刻的激励电流值；基于所述激励电流值检测所述待测电流是否过流。
综上所述，本公开实施例中提供可变磁电感式电流传感器及其过流检测方法，电流传感器包括：过流检测电感元件，响应于被施加的第一激励电压产生第一激励电流，所述第一激励电流形成第一激励磁场；过流检测电路，用于基于与所述过流检测电感元件的电感值变化相关的第一激励电流的频率和/或幅值确定待测电流是否过流；其中，所述过流检测电感元件被摆放成其截面法线方向相对于所述待测电流产生的待测电流磁场的磁场方向偏离预设角度，以设置所述过流检测电感元件接受待测电流磁场的磁感线的有效截面面积，以令过流检测电感元件能用于检测到的最大待测电流大于额定电流，所述最大待测电流相对额定电流的倍数关系由所述预设角度确定。由此，通过过流检测电感元件的角度调节，即能检测倍数于所述额定电流的最大待测电流，非常适用于电池包热失控引起的短路电流检测。
上述实施例仅例示性说明本公开的原理及其功效，而非用于限制本公开。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本公开的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本公开所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本公开的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种可变磁电感式电流传感器，其特征在于，包括：
过流检测电感元件，响应于被施加的第一激励电压产生第一激励电流，所述第一激励电流形成第一激励磁场；
过流检测电路，用于基于与所述过流检测电感元件的电感值变化相关的第一激励电流的频率和/或幅值确定待测电流是否过流；
其中，所述过流检测电感元件被摆放成其截面法线方向相对于所述待测电流产生的待测电流磁场的磁场方向偏离预设角度，以设置所述过流检测电感元件接受待测电流磁场的磁感线的有效截面面积，以令过流检测电感元件能用于检测到的最大待测电流大于额定电流，所述最大待测电流相对额定电流的倍数关系由所述预设角度确定。
2.根据权利要求1所述的可变磁电感式电流传感器，其特征在于，包括：
至少一个测量电感元件，响应于被施加的第二激励电压产生第二激励电流，所述第二激励电流形成第二激励磁场；在第二激励磁场受到所述待测电流磁场的作用时，测量电感元件的电感值发生变化以供计算所述待测电流；其中，所述至少一个测量电感元件被摆放成其截面法线方向平行于待测电流磁场的磁场方向。
3.根据权利要求1所述的可变磁电感式电流传感器，其特征在于，所述过流检测电感元件与一电容相连组成LC振荡电路。
4.根据权利要求3所述的可变磁电感式电流传感器，其特征在于，所述过流检测电路，用于基于检测所述LC振荡电路的振荡频率是否达到预设频率阈值，判断所述待测电流是否过流；所述预设频率阈值基于待测电流和振荡频率之间的数学关系、待测电流的额定值、以及所述预设角度确定。
5.根据权利要求4所述的可变磁电感式电流传感器，其特征在于，所述数学关系由过流检测电感元件的电感值与所述振荡频率的关系、待测电流所产生待测电流磁场的磁通量与过流检测电感元件的磁导率的关系、以及过流检测电感元件的磁导率与电感值的关系链接得到。
6.根据权利要求1所述的可变磁电感式电流传感器，其特征在于，包括：
过流检测激励电路，耦接于所述过流检测电感元件，用于响应于脉冲信号，施加激励电压于所述过流检测电感元件以产生激励电流信号，并在所述过流检测电感元件所在的导电回路中引出至少一输出端，用于输出与激励电流随时间变化率相关的至少一个电流幅值变化信号；所述至少一个电流幅值变化信号用于得到电流幅值变化信息；
过流检测电路，用于获取所述电流幅值变化信息，并将所述电流幅值变化信息分别与对应具有相反磁场方向的两种第一激励磁场的电流幅值变化阈值的比较，以确定所述电流幅值变化信息对应的待测电流是否过流；所述过流检测电感元件被配置成随时间变化被交替施加相反方向电压，以交替形成具有所述具有相反磁场方向的两种第一激励磁场。
7.根据权利要求6所述的可变磁电感式电流传感器，其特征在于，
所述过流检测激励电路，基于所述过流检测电感元件所在导电回路中的两个信号点输出一对电流幅值变化信号，所述一对电流幅值变化信号分别相关于形成具有相反磁场方向的两种第一激励磁场的激励电流；所述过流检测激励电路包括：第一导电回路、第二导电回路、及开关组；
所述第一导电回路、第二导电回路被配置成具有共同线路，所述过流检测电感元件被设于所述共同线路中；所述开关组设于所述第一导电回路和第二导电回路中，被同频且具有相位差的两个脉冲信号设置开关状态，以交替地通/断所述第一导电回路和第二导电回路；其中，所述第一导电回路和第二导电回路在导通时在所述共同线路两端施加极性相反的电压，以形成所述一个过流检测电感元件中方向相反的激励电流；第一电阻，与所述过流检测电感元件串联地设于所述共同线路中；形成于所述第一电阻两端的两个信号点引出一对输出端以输出一对电信号作为所述一对电流幅值变化信号；
所述的可变磁电感式电流传感器还包括：
差分运算电路，用于基于所述一对电流幅值变化信号的差分计算得到电流幅值变化信息。
8.根据权利要求6所述的可变磁电感式电流传感器，其特征在于，所述过流检测电路，包括：
第一比较器，输出所述电流幅值变化信息与对应一个磁场方向的第一电流幅值变化阈值的第一比较结果；其中，在所述电流幅值变化信息高于第一电流幅值变化阈值时，所述第一比较结果为表示过流的信号值；
第二比较器，输出所述电流幅值变化信息与对应相反的另一个磁场方向的第二电流幅值变化阈值的第二比较结果；其中，在所述电流幅值变化信息低于第二电流幅值变化阈值时，所述第二比较结果为表示过流的信号值；
或逻辑运算单元，其两个输入端耦接至所述第一比较器和第二比较器的输出端，其输出端输出对两个输入的或逻辑运算结果。
9.根据权利要求2所述的可变磁电感式电流传感器，其特征在于，所述至少一个测量电感元件包括：被配置成各自所形成的第二激励磁场之间磁场方向相反的一对测量电感元件；或者，被配置成随时间变化交替形成磁场方向相反的第二激励磁场的一个测量电感元件。
10.一种过流检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1至9中任一项所述的可变磁电感式电流传感器；所述方法包括：
向所述过流检测电感元件施加激励电压，以产生激励电流；
获取所述过流检测电感元件在待测电流磁场作用下的至少一个采集时刻的激励电流值；
基于所述激励电流值检测所述待测电流是否过流。
CN202311740218.6A 2023-08-01 2023-12-18 可变磁电感式电流传感器及其过流检测方法 Active CN117949711B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310962288 2023-08-01
CN202310962288X 2023-08-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117949711A CN117949711A (zh) 2024-04-30
CN117949711B true CN117949711B (zh) 2025-01-03

Family

ID=90148657

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311093606.XA Active CN117706438B (zh) 2023-08-01 2023-08-28 可变磁电感器、磁场强度测量方法和电流检测方法
CN202311740218.6A Active CN117949711B (zh) 2023-08-01 2023-12-18 可变磁电感式电流传感器及其过流检测方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311093606.XA Active CN117706438B (zh) 2023-08-01 2023-08-28 可变磁电感器、磁场强度测量方法和电流检测方法

Country Status (2)

Country Link
CN (2) CN117706438B (zh)
WO (1) WO2025026041A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117706438B (zh) * 2023-08-01 2024-11-15 珅斯电子(上海)有限公司 可变磁电感器、磁场强度测量方法和电流检测方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000098010A (ja) * 1998-09-25 2000-04-07 Sony Corp センサ回路
CN105092986A (zh) * 2014-05-08 2015-11-25 中国银联股份有限公司 一种pos机具空间场强测定方法

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB929000A (en) * 1959-02-12 1963-06-19 Philips Electrical Ind Ltd Improvements in or relating to variable electrical inductor devices
US4841398A (en) * 1987-02-17 1989-06-20 Magnetic Peripherals Inc. Non linear magnetoresistive sensor
JPH0748429B2 (ja) * 1988-09-02 1995-05-24 シャープ株式会社 可変インダクタンス装置および磁界強度測定装置
JPH07146348A (ja) * 1993-11-25 1995-06-06 Amorphous Denshi Device Kenkyusho:Kk 電流センサ
JPH095084A (ja) * 1995-06-20 1997-01-10 Sony Corp 磁気センサ
JP3794122B2 (ja) * 1997-04-23 2006-07-05 ソニー株式会社 磁気探知装置
JP2002081902A (ja) * 2000-09-08 2002-03-22 Toshiba Corp 位置センサ
US7196514B2 (en) * 2002-01-15 2007-03-27 National University Of Singapore Multi-conductive ferromagnetic core, variable permeability field sensor and method
KR20040011132A (ko) * 2002-07-29 2004-02-05 주식회사 씨앤케이 평면 바이어스 코일을 이용한 자계센서
JP2004170091A (ja) * 2002-11-15 2004-06-17 Aichi Micro Intelligent Corp 電流センサ
CN2699309Y (zh) * 2004-05-18 2005-05-11 华中科技大学 直流电流传感器
CN101577174B (zh) * 2009-03-20 2011-07-20 北京大学 静电驱动导体薄膜的mems可调电感及制备方法
JP2011017618A (ja) * 2009-07-09 2011-01-27 Tamura Seisakusho Co Ltd 電流センサ
JP2011106891A (ja) * 2009-11-14 2011-06-02 Mitsubishi Materials Corp 電流センサ装置
GB2482651B (en) * 2010-04-15 2013-05-01 And Technology Res Ltd An electromagnetic method for sensing the relative position of two items using coupled tuned circuits
CN102478646A (zh) * 2010-11-29 2012-05-30 中国科学院合肥物质科学研究院 基于非晶磁芯线圈的磁敏传感器及其工作方法
JP5702592B2 (ja) * 2010-12-14 2015-04-15 富士電機株式会社 電流検知装置
US9958510B2 (en) * 2012-09-14 2018-05-01 California Institute Of Technology Integrated magnetic spectrometer for multiplexed biosensing
CN102930957A (zh) * 2012-09-27 2013-02-13 江苏锴博材料科技有限公司 可变电感量电感铁芯
JP2014209080A (ja) * 2013-03-27 2014-11-06 日本電波工業株式会社 磁気センサ及び測定器
CN203551760U (zh) * 2013-10-30 2014-04-16 河北工业大学 一种磁致伸缩材料磁特性测试仪
KR101573729B1 (ko) * 2014-07-01 2015-12-02 경북대학교 산학협력단 가변 인덕터 및 그 제조 방법
JP2016017830A (ja) * 2014-07-08 2016-02-01 旭化成エレクトロニクス株式会社 磁気センサ
US9997290B2 (en) * 2015-06-26 2018-06-12 Intel Corporation Variable inductor and wireless communication device including variable device for conversion of a baseband signal to a radio frequency (RF) range
JP6447405B2 (ja) * 2015-08-04 2019-01-09 株式会社村田製作所 可変インダクタ
CN105914201B (zh) * 2016-05-03 2017-04-12 武汉大学 一种石墨烯片上可调电感及其制造方法
CN205992991U (zh) * 2016-09-12 2017-03-01 深圳市鑫汇科股份有限公司 电磁感应加热系统
CN107765199B (zh) * 2017-10-11 2019-06-07 福州大学 磁性元件幅值磁导率和增量磁导率的直流励磁测量方法
CN113075600B (zh) * 2021-03-10 2022-12-30 华东师范大学 一种核磁共振射频探头电路及核磁共振射频探头泄能方法
CN215524643U (zh) * 2021-03-24 2022-01-14 深圳市华奥通通信技术有限公司 Lc传感器电路及电子设备
CN217156623U (zh) * 2021-12-20 2022-08-09 联合汽车电子有限公司 磁通门电流传感器
CN114823044B (zh) * 2022-04-25 2023-03-21 武汉理工大学 一种频率和场强可变的匀强磁场发生器及其控制方法
CN117706438B (zh) * 2023-08-01 2024-11-15 珅斯电子(上海)有限公司 可变磁电感器、磁场强度测量方法和电流检测方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000098010A (ja) * 1998-09-25 2000-04-07 Sony Corp センサ回路
CN105092986A (zh) * 2014-05-08 2015-11-25 中国银联股份有限公司 一种pos机具空间场强测定方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN117706438B (zh) 2024-11-15
CN117949711A (zh) 2024-04-30
WO2025026041A1 (zh) 2025-02-06
CN117706438A (zh) 2024-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3121609B1 (en) Direct-current residual-current detecting device
US5811965A (en) DC and AC current sensor having a minor-loop operated current transformer
EP4024057B1 (en) Residual current detection method based on magnetic core working state switching
JP5948958B2 (ja) 電流検出装置
KR100993928B1 (ko) 자기브리지형 전류센서, 자기브리지형 전류검출방법, 및상기 센서와 검출방법에 사용하는 자기브리지
CN117949711B (zh) 可变磁电感式电流传感器及其过流检测方法
EP3550311B1 (en) Direct-current electricity leakage detection device and electricity leakage detection device
JP2011502261A (ja) 分離型電流／電圧、電圧／電圧変換器
WO2007005578A1 (en) Current sensor with magnetic toroid single frequency detection scheme
CN103675396A (zh) 一种光伏逆变器漏电流检测装置
CN203502481U (zh) 单磁环四线圈直流电流检测装置
CN117388562B (zh) 可变磁电感式电流传感器及其标定方法
EP4113144B1 (en) Leakage current detection circuit and method, and leakage current detector
CN106405189B (zh) 一种具有温度稳定性的电流传感器及其测量方法
CN114966159B (zh) 用于非接触式电流测量的电流传感器
JP6210193B2 (ja) 電流検知装置
CN113514689A (zh) 用于电绝缘、ac/dc灵敏差动电流测量的装置及方法
JP6024162B2 (ja) 電流検知装置
EP2485061A1 (en) Active core current sensor
US20080042637A1 (en) Magnetic toroid self resonant current sensor
JP6119384B2 (ja) 電流検知装置
JP2003004830A (ja) 磁界検出装置
JP2003329404A (ja) 液圧流量制御弁における位置検出器
JP4214574B2 (ja) センサ回路
CN115808554A (zh) 一种大电流磁通门传感器精确测量小电流的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant