磁电流感测

技术领域

本说明书涉及磁电流感测。

背景技术

有几种不同的方式来感测电流。对于多相系统，示例电流感测方法是隔离相电流测量，隔离相电流测量用于测量通过导电结构(例如，母线)的电流生成的磁场。可用于此类相电流测量的一些选项包括使用霍尔效应传感器、磁通门传感器、电流互感器和分流电阻器。在用于隔离相电流测量的磁电流感测的示例中，磁电流传感器被放置在母线周围以测量磁场。所测量磁场能够被转换成电流测量值，以便进一步处理和控制。

发明内容

在描述的示例中，一种电路包括传感器电路，该传感器电路包括具有各自的传感器输出端的多个磁场传感器。磁场传感器被配置为在各自的传感器输出端处提供磁场传感器信号，该磁场传感器信号表示流过导电结构的电流的测量值。组合器接口具有组合器输入端和组合器输出端。组合器输入端被耦合到各自的传感器输出端。组合器接口被配置为响应于磁场传感器信号而在组合器输出端处提供聚合传感器测量值，其中聚合传感器测量值与响应于流过导电结构的电流而生成的磁场解耦。

在另一个描述的示例中，一种电路包括具有第一传感器输出端的第一磁场传感器。第一磁场传感器被配置为在第一传感器输出端处提供第一磁场传感器信号，第一磁场传感器信号表示流过第一导电结构的电流的测量值。第二磁场传感器具有第二传感器输出端。第二磁场传感器被配置为在第二传感器输出端处提供第二磁场传感器信号，第二磁场传感器信号表示流过第二导电结构的电流的测量值。组合器接口具有组合器输入端和组合器输出端。组合器输入端被耦合到第一传感器输出端和第二传感器输出端。组合器接口被配置为响应于第一磁场传感器信号和第二磁场传感器信号而在组合器输出端处提供聚合传感器测量值，其中聚合传感器测量值与响应于流过第一导电结构和第二导电结构的电流而生成的磁场解耦。

在进一步描述的示例中，一种系统包括具有电压输入端和多相输出端的功率开关装置的布置。功率开关还具有控制输入端。栅极驱动器具有驱动器输入端和驱动器输出端。驱动器输出端被耦合到功率开关的各自的控制输入端。多相母线包括在相应的第一端和第二端之间延伸的导电结构，其中第一端被耦合到功率开关的多相输出端。磁场传感器阵列具有各自的传感器输出端。磁场传感器被配置为在各自的传感器输出端处提供磁场传感器信号，该磁场传感器信号表示流过相关联的导电结构的电流的测量值。磁场传感器可以在空间上布置并配置成在频率范围内减少响应于流过各自的导电结构的电流的磁场传感器信号中的磁场变化。电流感测电路具有传感器输入端和电流输出端，其中传感器输入端被耦合到磁场传感器的各个传感器输出端。电流感测电路被配置为响应于磁场传感器信号而在电流输出端处提供电流测量信号，其中电流测量信号与响应于流过导电结构的电流而生成的磁场解耦。

附图说明

图1示出了磁电流感测系统的示例图。

图2是示例磁电流感测电路的框图。

图3是示例多相校正电路的框图。

图4是示出能够在图3的校正电路中实现的幅度校正电路的示例的框图。

图5是示出能够在图3的校正电路中实现的相位校正电路的示例的框图。

图6是多相电流感测系统的示例图。

图7是耦合到母线的磁电流传感器的透视图。

图8是图7中相应的传感器的所测量磁场幅度随频率变化的曲线图。

图9是图7中相应的传感器的所测量磁场相位随频率变化的曲线图。

图10是磁场的实部在频率范围内作为图7中相应的传感器的位置的函数绘制的图线。

图11是磁场的虚部在频率范围内作为图7中相应的传感器的位置的函数绘制的图线。

图12是另一示例多相电流感测系统的图。

图13是耦合到母线的磁电流传感器的透视图。

图14是图13中相应的传感器的所测量磁场幅度随频率变化的曲线图。

图15是图13中相应的传感器的所测量磁场相位随频率变化的曲线图。

图16是磁场的实部作为图13中相应的传感器的位置的函数绘制的图线。

图17是磁场的虚部在频率范围内作为图13中相应的传感器的位置的函数绘制的图线。

图18是被配置为减少外部干扰的另一示例多相电流感测系统的图。

图19是耦合到母线并且被配置为减少外部干扰的磁电流传感器的透视图。

图20是被配置为实现磁电流感测的示例逆变器系统的框图。

图21是磁场的实部的图线，示出了在频率范围内作为图13中相应的传感器的位置的函数绘制的量级和标准偏差。

图22是磁场的虚部的图线，示出了在频率范围内作为图13中相应的传感器的位置的函数绘制的量级和标准偏差。

图23是磁场的虚部的图线，示出了在频率范围内作为图13中相应的传感器的位置的函数绘制的量级和平均值。

具体实施方式

示例实施例涉及被配置为执行磁电流感测的电路和方法。例如，多个磁传感器可以被布置和配置为感测流过导电结构(例如母线)的电流引起的磁场。可以有任意数量的导电结构，并且磁传感器位于相对于各自的导电结构的定位处。在一个示例中，可以通过使用霍尔效应传感器(或其他磁传感器)而不使用磁芯来提供屏蔽来实现电流感测。结果，磁耦合可以响应于流过一个或多个附近的导电结构的电流而存在于给定导电结构处。为了减少或最小化磁耦合，磁传感器在空间上被布置在与给定导电结构相邻的位置处，所述与给定导电结构相邻的位置被配置为减少所感测磁场中相对于电流频率的变化(例如，减少幅度的变化和/或相位失真)。

在另一个示例中，组合器接口具有耦合到各自的磁传感器的输出端的输入端，各自的磁传感器被配置和布置为感测给定导电结构的磁场。组合器接口被配置为组合来自各自的磁传感器的传感器数据。在一个示例中，组合器接口包括校正电路，该校正电路被配置为在电流的频率范围内进一步减少第一磁场传感器和第二磁场传感器以及第一导电结构和第二导电结构之间的磁耦合的变化。例如，校正电路被配置为响应于流过各自的第一导电结构和第二导电结构的电流而施加加权。

如本文所用，在磁场变化的上下文中，术语最小化和该术语的变化是指客观设计考虑或优化参数，其中实际量变化可能不同于优化或期望的最小值。例如，用于最小化磁场耦合的磁传感器的空间布置和配置可能导致与最小磁场耦合的一些偏差量(例如，优化水平)，例如高达和包括+/-5％的偏差。

图1示出了被配置为感测一个或多个导电结构102和104的电流的磁电流感测系统100的示例。在图1的示例中，示出了两个导电结构102和104。在另一示例中，可以具有多于两个或少于两个的导电结构。例如，导电结构102和104是母线，其被配置为在各自的端部106和108与端部110和112之间沿着纵向方向传导电流。导电结构102和104的纵向范围通常可以是笔直的，尽管可以使用弯曲、蛇形、曲线或其他纵向导体结构。每个导电结构可以具有矩形或其他横截面形状。

电流感测系统100包括传感器阵列114和116。传感器阵列被布置和配置为感测来自导电结构102的磁场。另一传感器阵列116被布置和配置为感测来自导电结构104的磁场。如本文所述，所感测磁场表示通过各自的导电结构102和104的电流。

传感器阵列114包括多个磁场传感器118和120。例如，每个传感器是霍尔效应传感器或其他磁场传感器。磁场传感器118和120位于相对于导电结构102的各自的方位处，以减少(或最小化)所感测磁场中的变化，所述变化可由于导电结构102中的趋肤效应(skineffect)响应于被测量的电流的频率而发生。例如，使用软件(例如，可从Ansys公司获得的Ansys仿真软件)来执行仿真，以确定被配置为产生传感器信号的各自的传感器方位，该传感器信号在通过导电结构102的电流的预期频率范围内的幅度和相位变化减少。通过将传感器118和120定位在减少所感测磁场中的幅度和相位变化的已知方位处(如本文所述)，可以在电流频率范围内对导电结构102进行更精确的电流测量。

传感器118和120具有耦合到组合器接口122的各自的输入端的输出端。组合器接口122包括电路，该电路被配置为组合(例如，聚合)来自各自的传感器118和120的传感器信号以提供表示通过导电结构102的电流的聚合传感器信号。在一个示例中，组合器接口122被配置为响应于来自传感器118和120的磁场传感器信号来提供聚合传感器信号。

在一个示例中，传感器阵列116可以包括多个传感器124和126，如关于传感器阵列114所述，多个传感器124和126相对于导电结构104布置和配置。因此，传感器124和126可以位于相对于导电结构104的各自的方位处，以减少(或最小化)所感测磁场中可以响应于被测量电流的频率而发生的变化。传感器124和126还具有耦合到组合器接口122的各自的输入端的输出端。组合器接口122被配置为组合(例如，聚合)传感器信号，以提供表示通过导电结构104的电流的聚合传感器信号。例如，组合器接口122被配置为响应于来自传感器124和126的磁场传感器信号来提供聚合传感器测量值。

作为另一个示例，流过导电结构102和104中的一个或多个的电流引起的磁场可影响一个或多个其他传感器阵列中测量的电流。传感器118、120、124和126与导电结构102和104之间的耦合的变化还依据被测量电流的频率而变化。有利的是，如本文所述，各自的传感器118、120、124和126的放置可以在频率范围内减少耦合中的这种频率相关的变化。

此外，在存在两个或多个导电结构102和104的示例中，感测系统100还可以包括校正电路130。校正电路130被配置为减小(或最小化)响应于流过导电结构102和104中的一个或多个的电流的传感器118、120、124和126之间的磁耦合的影响。例如，磁耦合可以被表示为耦合矩阵，该耦合矩阵被配置为表征响应于流过导电结构的电流的磁场传感器和导电结构之间的磁耦合。如本文所述，校正电路130可以被配置为响应于电流而施加加权，以将传感器118、120、124和126与由多个导电结构102和104生成的磁场解耦。例如，校正电路130能够接收电流的测量值作为输入，该电流的测量值已经响应于聚合磁场传感器信号(例如，由传感器118、120、124、126提供的信号或从传感器118、122、126导出的信号)而被确定。结果，与现有途径相比，可以简化校正电路130。

在一个示例中，校正电路130可以在模拟域中实现，例如通过被配置为减少所测量磁场中的频率相关的变化的模拟滤波器。在另一示例中，校正电路130可以数字地实现，例如响应于组合信号的数字版本(例如，通过数字滤波器或由微控制器单元(MCU)或专用集成电路(ASIC)的计算)，其被配置为校正所感测信号中的幅度和/或相位变化。在图1的示例中，校正电路130被示出在组合器接口122内。在其他示例中，例如如图2所示，校正电路130可以与组合器接口122分离(例如，在控制器140中或控制器和组合器之间的另一电路中实现)。

因此，组合器接口122被配置为聚合来自各自的传感器118-120和124-126的所测量信号，并响应于磁场传感器信号确定流过各自的导电结构102和104的电流的各自的测量值。校正电路130还可以被配置为对电流的各自的测量值执行幅度和/或相位校正，以将传感器信号与磁场解耦。组合器接口122具有耦合到控制器140(例如MCU或其他处理单元)的输入端的输出端。控制器140被配置为响应于来自组合器接口122的聚合传感器信号来确定流过导电结构102、104的电流的值。如所描述的，聚合传感器信号可以是已经补偿了导电结构102、104和磁场传感器118、120、124、126之间的磁耦合效应的所测量磁场信号的校正版本。控制器还可以被配置为控制相关联的电路(未示出，但参见图20)，例如在马达驱动器系统(例如牵引逆变器)中实现。

图2是示例磁电流感测电路200的框图。在图2的示例中，磁电流感测电路200被示出为包括被配置为测量图1的导电结构102的电流的电路。因此，图2的描述也参考图1。例如，电路200包括传感器阵列114(例如，包括磁传感器118和120)，传感器阵列114具有耦合到组合器接口122的输入端的输出端。组合器接口122具有耦合到校正电路130的输入端的输出端，校正电路130可以具有耦合到控制器140的输入端的输出端。校正电路130可以被实现为模拟滤波器，或者聚合信号可以通过模数转换器被数字化，并且校正电路130可以被配置为数字地校正幅度和/或相位变化。

在图2的示例中，磁传感器118是包括霍尔效应传感器202和放大器的电路，其中传感器输出端被耦合到放大器204的输入端。放大器204具有耦合到组合器接口122的输入端的输出端。类似地，磁传感器120包括霍尔效应传感器206，霍尔效应传感器206具有耦合到放大器208的输入端的输出端，并且放大器208具有耦合到组合器接口122的输入端的输出端。在一个示例中，传感器118和120中的每一个都是在相应的集成电路(IC)管芯210和212上实现的电路。此外，管芯210和212中的每一个都可以被安装在印刷电路(PC)板214上的相应位置处，以相对于导电结构102定位各自的霍尔效应传感器202和206。霍尔效应传感器202和206相对于导电结构102的位置可以被设置为使得响应于被测量电流的频率改变的所测量磁场中的变化在聚合测量磁场(由组合器接口122提供)中被减小。例如，霍尔效应传感器202和206的位置被固定在PC板214上，例如可以通过计算机仿真或实验(例如，通过测试或装置表征)来确定。因此，通过相对于导电结构102(例如，母线)安装PC板214，可以减少由于电流频率改变而引起的所测量磁场中的变化。

如图2所示，组合器接口122可以被实现为一组磁场传感器118和120的本地组合器接口，该组磁场传感器118和120被配置为测量各自的导电结构102的磁场。本地组合器接口122可以在PC板214上实现，例如集成在IC管芯212之一中或者作为PC板上的单独电路。组合器接口122可以被实现为求和电路(例如，求和放大器)或者简单地通过将各自的放大器204和208的输出端耦合在一起来实现。可替代地，组合器接口122可以与PC板214分离，例如通过各自的连接线(例如，导线或迹线)耦合到传感器IC电路210和212。

例如，组合器接口122是模拟或数字电路，其被配置为执行208和204的输出的求和(或微分)。作为模拟域中的示例，组合器接口122是被配置为对208和204的输出求和或求微分的求和运算放大器。作为数字域中的示例，组合器接口122包括模数转换器和数字电路(例如，处理器或数字ASIC)，模数转换器被配置为将208和204的各自的输出数字化，数字电路被配置为对208和204的各自的输出的数字版本求和或求微分。在一个示例中，组合器接口122还包括耦合矩阵，该耦合矩阵被应用于放大器204和204提供的放大的场传感器信号，以提供流过导电结构102的电流的解耦测量值。耦合矩阵可以被配置为表征响应于流过各自的导电结构102的电流的霍尔效应传感器202和206之间的磁耦合。

电路200的实例可以针对系统100的每个各自的导电结构102和104提供，并被配置为提供导电结构的相应电流测量。在一个示例中，电路200的各自的实例被安装在同一PC板214上的各自的位置处。

图3是示例多相校正电路300的框图。校正电路300包括耦合到电流感测电路S1、S2至SN的输出端的输入端302、304、306，其中N是表示被测量电流的相数的正整数。例如，每个相包括母线(或其他导电结构)，其中每个电流感测电路S1、S2和SN被配置为感测相应母线的磁场。每个电流感测电路S1、S2和SN可以根据图1和图2中所示的示例传感器阵列114来实现，并且因此可以包括两个或多个磁场传感器118和120以及各自的放大器204和208。在一个示例中，感测电路S1、S2和SN中的每一个还包括组合器接口122，组合器接口122被配置为聚合各自的导电结构的放大的磁场传感器信号，并将聚合传感器信号提供给校正电路300的各自的输入端302、304和306。在另一示例中，每个感测电路S1、S2和SN包括传感器202和放大器204的单个实例，并且组合器将被省略。例如，感测电路S1、S2和SN的组合器接口包括校正电路130，该校正电路130被配置为将传感器信号与响应于流过各自的导电结构的电流的磁耦合解耦。因此，感测电路S1、S2和SN被配置为产生各自的导电结构中的每一个的电流测量值。在302、304和306处提供的信号也可以被数字化(例如，通过各自的模数转换器(未示出))，以向校正电路300的各自的输入端302、304、306提供电流测量值的数字版本。

在图3的示例中，校正电路300包括幅度校正电路308和相位校正电路310。例如，幅度校正电路308和相位校正电路310通过模拟滤波器的布置来实现。在另一示例中，幅度校正电路308和相位校正电路310是数字实现的，例如通过离散逻辑部件和/或通过由一个或多个处理核或数字ASIC执行的机器可读指令(参见例如图4和图5)。

幅度校正电路308包括被配置为分别针对在302、304和306处接收的信号执行幅度校正的幅度校正电路312、314和316。如本文所述，各自的电路312、314和316中的每一个被配置为响应于在输入端302、304和306处接收的输入信号而实现对各自的隔离相位的幅度校正。例如，幅度校正电路312、314和316被配置为补偿响应于通过导电结构的电流在导电结构和感测电路S1、S2和SN之间发生的磁交叉耦合。幅度校正电路312、314和316还可以被配置为补偿由于被测量电流的频率的改变而引起的幅度变化。因此，幅度校正电路312、314和316中的每一个都被配置为向相位校正电路310的输入端318、320和322提供每个导电结构的各自的幅度校正信号，如

其中加权矩阵包括用于组合传感器数据的计算的权重，该计算的权重乘以所感测磁场矩阵的实部分量。

在给定的一组被测量电流频率下的权重可根据以下方程计算：

其中H是厄米特(Hermitian)转置，A(f)是频率相关的耦合矩阵(例如，对于3个传感器示例限定如下)。

电流的频率可以响应于传感器方位数据和/或电机的速度被实时估计，如下：

相位校正电路310还包括相位校正电路324、326和328，相位校正电路324、326和328被配置为计算各自的传感器信号中的每一个的相位校正，并提供校正信号

其中加权矩阵包括用于组合传感器数据的计算的权重，该计算的权重乘以幅度校正电流值的复数值。

在给定的一组被测量电流频率下的权重可根据以下方程计算：

在一些示例中，幅度校正电路312、314和316以及相位校正电路324、326和328被简化或配置为实现独立于频率的相应校正。这是因为各自的传感器118、120、124和126的布置可以相对于母线定位，以减少传感器之间的交叉耦合，并且减少当通过母线的电流的频率改变时所感测磁场中的频率相关的变化。例如，加权和/或组合系数用在DC或电流的一个特定AC频率(例如100Hz)下校准的值固定。

作为另一示例，图4描绘了图3的幅度校正电路312的示例。因此，图4的描述也参考图1、图2和图3。其他幅度校正电路314和316中的每一个可以以与图4所示的幅度校正电路312类似的方式实现。

例如，幅度校正电路312包括被配置为从传感器电路S1、S2和SN接收各自的电流测量信号的各自的输入端302、304和306。在图4的示例中，幅度校正电路312在数字域中实现，例如可由处理器核执行的指令或数字ASIC实施方式。输入端302、304和306中的每一个接收表示响应于聚合感测磁场的各自的电流测量信号的数字信号。302、304和306处的电流测量信号作为输入提供给各自的乘法器块402、404和406。乘法器402还在另一输入端408处接收权重，并在302处将权重与测量值相乘，以在输出端410处为传感器S1提供电流的加权指示。类似地，乘法器404和406各自在输入端412和413处接收各自的权重，该权重与304和306处的输入电流的测量值相乘，以在输出端414和416处提供电流测量值的加权指示。因此，410、414和416处的加权电流测量值作为输入提供给求和块418，以在318处提供幅度校正电流

各自的输入端302、304、306中的每一个的权重值可以被存储在存储器(例如，寄存器或其他存储器结构)420中。在一些示例中，例如当频率相关的变化已经被充分减少或消除时，权重从存储器420直接提供给乘法器输入端408、412和413。通过将权重直接提供给乘法器402、404和406，可以从幅度电路312中省略附加的计算和电路(在422、424和426处示出)。

在另一示例中，幅度电路312可以包括权重内插器422。权重内插器422被配置为基于一个或多个所感测条件在存储的权重值之间进行选择和内插。例如，当传感器被配置为测量多相电机(例如马达或发电机)的电流时，权重内插器422可以被配置为响应于被测量的电流的频率和/或电机的方位而在存储器420中存储的权重值之间进行内插。例如，频率跟踪电路424被耦合到输入端302、304和306并被配置为确定这些输入端处的所测量信号的频率。因此，频率跟踪电路424可以提供在302处测量的电流的频率指示作为内插器422的输入。内插器422被配置为响应于来自频率跟踪电路424的频率指示，内插来自存储器420的存储的权重值。

在另一示例中，方位感测电路426(例如，编码器)被耦合到电机并被配置为向频率跟踪电路424提供表示电机的所感测方位(例如，转子方位)的方位信号。方位感测电路426可由控制系统(例如MCU或其他控制器)使用以控制电机的换向。例如，方位感测电路426是增量编码器或绝对编码器，其被配置为提供方位信号，该方位信号具有表示机械程度或电子程度(mechanical or electrical degrees)的值，或者以其他方式与转子相对于定子的方位相关。频率跟踪电路424可以被配置为响应于来自方位感测电路426的方位信号来确定302、304和306处的电流测量信号中的哪一个或多个是有效测量值。作为示例，方位感测电路可以提供每分钟转数(RPM)的输出，并且可以根据RPM和极数来计算马达(或发电机)的电流频率(例如，频率＝RPM*马达中的极数/120)。

例如，取决于电机的方位，电流可以流过母线(或其他导电结构)中的一个或多个。以此方式，频率跟踪电路424可以为正流过一个或多个母线的电流提供表示频率的值，以使适当的校正电路312、314和/或316能够实现基于幅度的校正。因此，响应于感兴趣的一个相位或多个相位的频率，权重内插器422能够将经调整的权重值施加于各自的乘法器402、404和406。因此，经调整的权重值可以被提供给输入端408、412和413，用于对302、304和306处电流信号测量信号施加各自的权重，并在318处生成幅度校正电流

图5描绘了图3的相位校正电路324的示例。因此，图5的描述也参考图1、图2和图3。在图5的示例中，相位校正电路324在各自的输入端318、320和322处接收幅度校正信号

在302、304和306处提供的电流测量值的指示包括实部和虚部，例如可以如下表示：

复数电流值之间的关系可以表示如下：

因此，相位校正电路324包括复数电流生成电路502，复数电流生成电路502被配置为将幅度校正电流

相位中的每一个的各自的权重被施加到相应乘法器510、512和514的其他输入端516、518和520。例如，权重是预先计算的权重，例如上面描述的复数权重矩阵

在一些示例中，施加于516、518和520的加权取决于频率。在这种频率相关的示例中，相位校正电路324包括权重内插器536。权重内插器536可以被配置为响应于被测量的电流的频率在存储器528中存储的权重值之间进行内插，类似于图4的内插器422。例如，当从频率跟踪块获得新的频率更新时，新的权重被计算为

图6是传感器阵列600的示意性示例，该传感器阵列600被配置为用于测量通过各自的母线602、604和606(例如电动系统的一部分)的电流。传感器阵列600包括各自的磁场传感器电路608、610和612。磁场传感器电路608、610和612中的每一个被耦合到组合器，如614处示意性所示。

在图6的示例中，磁场传感器电路608被配置为感测通过母线602的电流。磁场传感器电路610被配置为测量通过母线604的电流。磁传感器612被配置为测量通过母线606的电流。传感器电路608、610和612中的每一个可以如图2的示例中所示配置(例如包括霍尔效应传感器和放大器)，其可以在管芯上实现。组合器接口614被配置为聚合来自各自的磁传感器电路608、610和612中的每一个的所测量信号，并提供聚合输出，如本文所述。例如，组合器接口614被配置为将耦合矩阵的逆应用于所测量磁场测量值，以补偿在母线602、604和606与相应的传感器电路608、610和612之间发生的磁耦合效应。组合器接口614因此被配置为执行基于频率的校正，并将校正的电流测量数据发送到上游处理器(或其他上游电路)以供进一步处理。示例耦合矩阵

其中，

幅度校正的电流测量值可由上述方程确定为矩阵，如下所示：

/>

在一个示例中，组合器接口614被配置为实现各自的所测量信号中的每一个的幅度和相位校正，如本文关于图4和图5所示和描述的。

作为进一步的示例，图7示出了母线结构700和电流感测系统，电流感测系统包括磁场传感器电路702、704和706。母线700包括多个母线708、710和712。母线中的每一个包括通孔连接器714、716和718，通孔连接器714、716和718将母线部分708、710和712电耦合到各自的母线部分720、722和724。在图7的示例中，各自的磁传感器电路702、704和706沿着母线延伸部720、722和724定位并且被配置为测量通过各自的母线的电流。传感器电路702、704和706中的每一个可以被配置为图2所示的电路，例如包括霍尔效应传感器和放大器。在该配置中，传感器电路702、704和706被配置成为各自的母线708、710和712中的每一个提供所感测磁场的测量值。如本文所述，各自的磁场测量值可以被组合和校正，以提供各自的母线708、710和712的各自的电流测量值。

图8和图9是曲线图800和900，其示出了基于由磁传感器电路702测量的磁场的母线708的电流的幅度和相位分量的示例。图8中的曲线800示出了在频率范围内幅度部分测量的测量值。在图9中，曲线900示出了在与图8相同的频率范围内的相位测量值。如图8和图9的示例所示，由于来自其他传感器的磁耦合而产生的变化在频率内发生，如本文所述。举例来说，当电流被供应到母线708时的磁场测量值可以表示如下：

其中耦合系数是复数值，并且在所示频率范围内存在变化。

图10和图11是曲线图1000和1100，其示出了依据磁场的距离的磁场的实部值和虚部值由各自的传感器电路702、704和706响应于仅供应到母线708的电流(例如，没有电流供应到母线710和712)而测量的示例。曲线图1000和1100进一步示出了针对一组频率(包括1kHz、5kHz、10kHz、20kHz和50kHz)而测量的磁场。在图10的示例中，虚线1002、1004和1006表示各自的电路702、704和706的磁场传感器的位置。因此，1002处传感器电路702的磁场传感器的方位示出了通过母线708测量的电流的最大变化，而虚线1004和1006示出了电路704和706的磁场传感器响应于由于通过母线708的电流引起的磁耦合而测量的感应电流。因此，图10和图11示出了定位电路702、704和706的各自的传感器能够影响所测量磁场，包括其在频率上的变化。

图12示出了被配置为测量多相母线(例如，包括母线1206、1212、1218)的电流的传感器阵列1200的另一示例。例如，传感器阵列1200包括被配置为测量来自母线1206的磁场的一对磁场传感器1202和1204。阵列1200还包括传感器1208和1210，传感器1208和1210被配置为测量表示通过母线1212的电流的磁场。磁传感器1214和1216被配置为测量来自母线1218的磁场。在其他示例中，可以使用不同数量的磁场传感器来测量母线1206、1212和1218中的每一个的磁场。在图12的示例中，传感器1202、1204、1208、1210、1214和1216中的每一个被耦合到组合器接口1220，该组合器接口1220被配置为组合各自的信号。在一些示例中，组合器接口1220还被配置为实现如本文所述的交叉耦合补偿，以减少由各自的传感器1202、1204、1208、1210、1214和1216产生的磁场测量值中的感应变化。

例如，组合器接口1220包括校正功能(例如，校正电路130)，该校正功能被配置为将解耦矩阵(例如，用于感测系统的耦合矩阵的加权逆)应用于聚合磁场测量值，以补偿在母线1206、1212和1218与各自的传感器1202、1204、1208、1210、1214和1216之间发生的磁耦合效应。示例耦合矩阵

其中，

母线1206、1212和1218中的每一个的幅度校正电流测量值可以由上述等式确定为矩阵，例如如下：

此外，组合器接口1220或单独的校正电路可被配置为执行幅度和相位校正，也如本文所述。

图13示出了母线结构1300和电流感测系统1302的示例，电流感测系统1302被配置为测量母线结构1300的各自的母线1304、1306和1308的电流。在图13的示例中，电流感测系统1302包括多个传感器(例如，两个传感器)，所述多个传感器被布置和配置为感测各自的母线1304、1306和1308中的每一个的磁场，并提供表示所测量磁场的各自的信号。例如，电流感测系统1302包括被配置为测量母线1304的电流的一对磁传感器1310和1312。磁传感器1314和1316被配置为测量母线1306的磁场，并且磁传感器1318和1320被配置为测量母线1308的电流。如本文所述，所测量磁场表示流过各自的母线1304、1306和1308的电流。

各自的磁传感器1310、1312、1314、1316、1318和1320可以根据图2所示的示例电路或本文所述的其他方式来实现，例如包括霍尔效应传感器和放大器。传感器1310、1312、1314、1316、1318和1320中的每一个还可以被耦合到组合器(未示出，但参见图1、图2和图12)，该组合器被配置为组合各自的电流测量值，以提供各自的母线中的每一个的聚合测量值。如本文所述，还可以针对组合的电流测量值来实现附加的校正电路(例如，参见图4和图5)。

在图13的示例中，磁传感器1310、1312、1314、1316、1318和1320中的每一个被安装到印刷电路板1322，印刷电路板1322被物理耦合到母线结构1300。例如，各自的母线1304、1306和1308包括通孔连接器，以在一个水平上将母线与1324、1326和1328处所示的母线的另一部分电连接。如本文所述，各自的传感器1310、1312、1314、1316、1318和1320相对于母线中的每一个(以及彼此)在空间上定位，以减少各自的传感器和母线之间的磁耦合中的变化。

作为另一个示例，图14和图15示出了当电流仅供应到母线1304时(例如，没有电流供应到母线1306和1308)，各自的传感器1310和1312的磁场测量值的各自的曲线图1400和1500。如图14和图15所示，与图8的示例相比，磁传感器1310和1312提供的传感器测量值在频率上变化减小。在图14的示例中，对于一组相应的耦合系数，频率上的幅度变化小于1.6％，相位变化小于0.6度。这可以与图8的示例进行比较，其中在频率上幅度变化大于10％，并且具有大约3度的相位变化。

作为另一个示例，当电流被供应到母线1304时，磁场测量值可表示如下：

其中耦合系数是针对图13中所示的特定配置(例如通过表征母线1300和电流感测系统1302的计算机仿真)而确定的复数值，其中在所示的频率范围内存在变化。

图16和图17是曲线图1600和1700，其示出了基于图13所示的示例系统1302中的传感器1310、1312、1314、1315、1318和1320的方位的母线1304的模拟磁场。例如，图16和图17中的虚线(示出为1602、1604、1606、1608、1610和1612)表示各自的传感器1310、1312、1314、1316、1318和1320的位置，并且因此在图16和图17中相同。通过将传感器定位在这样的位置，由传感器阵列1302中的传感器提供的磁场测量值进一步减少了由于磁耦合引起的频率上的变化。如曲线图1600所示的幅度以及如曲线图1700所示的相位值都发生了减小。

此外，如图16和图17所示，由各自的传感器1310和1312在位置1602和1604处为母线1304提供的聚合磁场测量值在频率上是相加的(例如，各自的磁场测量值彼此增强)。然而，对于其他传感器(例如，传感器1314、1316、1318、1320)，在位置1606和1608以及在1610和1612处的聚合磁场测量值具有较小的变化和/或相互抵消，其中这些磁场是由于响应于通过母线1304的电流的磁耦合而产生的。例如，凭借各自的传感器1314和1316(示出为位置1606和1608)的幅度和相位测量值在幅度和相位曲线图1600和1700两者中显示出减小的变化和/或抵消。由于当将多个传感器应用于各自的母线1304、1306和1308中的每一个时，频率变化明显较小，因此简化了所得的相位和幅度校正。例如，不需要基于频率的校正。相反，应用静态校正矩阵来执行幅度校正，如本文所述。图17所示的减少的虚耦合系数在各自的感测位置处也显示出更好的幅度解耦性能，而不需要相位校正。这是因为如上所述，如方程9和12中所示，单独的幅度校正可能不能充分解决耦合矩阵中的相位失真。例如，幅度*exp(j相位)＝幅度*cos(相位)+j幅度*sin(相位)，因此图17所示的Asin(相位)项不能由幅度校正来校正。

图18描绘了传感器阵列1800的另一示例，其可以在被配置为测量多相母线结构的电流的电流感测系统中实现。图18中的示例类似于图12中的传感器阵列1200。因此，图18的描述也参考图12。因此，传感器阵列18包括磁场传感器1202、1204、1208、1210、1214和1216。

此外，传感器阵列1800包括一个或多个附加磁场传感器1808、1810、1812、1814、1816和1818，一个或多个附加磁场传感器1808、1810、1812、1814、1816和1818被布置和配置为测量各自的母线1802、1804和1806中的每一个的磁场。例如，传感器1808和1810被布置和配置为测量母线1802的磁场。磁场传感器1812和1814被布置和配置为测量母线1804的磁场，并且磁场传感器1816和1818被布置和配置为测量母线1806的磁场。在图18的示例中，附加传感器1808、1810、1812、1814、1816和1818被定位在与传感器1202、1204、1208、1210、1214和1216相对的母线的一侧上。因此，由传感器1808、1810、1812、1814、1816和1818产生的信号可以被关联以测量和抑制来自外部源的磁场干扰，如1820处示意性所示。可以有任何数量的外部干扰源，并且可以相应地配置来自主体各自的传感器的测量值。当干涉的方向已知时，磁场传感器的各自的感测轴可以被定位和配置为感测各自的不同方向上的磁场。此外，磁场传感器中的每一个可以被耦合到组合器接口1220。如本文所述，组合器接口1220被配置为组合各自的磁场传感器信号。组合器接口1220还可以被配置为实现任何外部干扰抑制，以及实现耦合矩阵，该耦合矩阵被配置为减少由于频率上的磁耦合而引起的所感测磁场中的变化。

图19是示例母线系统1900的侧视图，示例母线系统1900包括被配置为测量母线电流的电流感测系统1902。图19的示例可用于实现图18所示的传感器阵列1800。因此，图19的描述也参考图18。因此，除了磁场传感器电路1202、1204、1208、1210、1214、1216、1808、1810、1812、1814、1816和1818的各自的组之外，感测系统1902还包括附加磁场传感器，示出在1904和1906、1908、1910、1912和1914处。附加传感器1904–1914具有可沿着(例如，平行于)不同于各自的传感器1202、1204、1208、1210、1214、1216、1808、1810、1812、1814、1816和1818的感测轴的方向对齐的感测轴。在一个示例中，各自的传感器1202、1204、1208、1210、1214、1216、1808、1810、1812、1814、1816和1818被配置为感测水平方向(例如，沿着垂直于附图所在页面平面的平面的方向)上的磁场，并且附加传感器1904–1914被配置为感测正交于水平方向(沿着Z轴)的方向上的磁场。磁场测量值和相应的传感器信号可以通过组合电路(例如，组合器接口1220)组合，如本文所述。在示例系统1900中增加传感器1904–1914使得能够实现增强对外部干扰的抑制。

图20描绘了实现如本文所述的电流感测系统的电动系统2000的示例。在图20的示例中，系统2000包括被配置为控制系统的操作的控制器2002。控制器2002具有耦合到驱动器电路2004的输出端。控制器2002被配置为响应于所感测电流(例如，由电流感测电路2016提供)而向驱动器电路2004提供控制信号。驱动器具有耦合到功率开关2006的布置的输入端的一个或多个输出端。驱动器被配置为响应于(来自控制器2002的)控制信号来控制功率开关2006。

例如，取决于使用环境，功率开关2006包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、结型场效应晶体管(JFET)、双极结型晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBTS)、高电子迁移率晶体管(HEMT)或其他类型的功率晶体管。在一个示例中，功率开关可以包括被配置为半桥的高侧FET和低侧FET，该半桥耦合到多相电机2008(例如，马达或发电机)的每个相位。在一个示例中，驱动器2004是栅极驱动器，其具有耦合到MOSFET(例如，功率开关2006)的各自的栅极的输出端并且被配置为提供用于控制MOSFET的操作的脉冲，该脉冲向电机2008的各自的相位供应电流。

功率开关2006通过导电结构2010耦合到电机2008的相位。在一个示例中，导电结构2010是多相母线，其包括耦合到电机2008的每个相位的相应母线。例如，母线2010是三相母线。可以使用不同数量的两个或多个相位。

在一个示例中，功率开关2006被配置为响应于驱动器输出信号而作为逆变器操作，用于将来自电源2012的直流(DC)电压转换为通过母线结构2010供应给电机2008的各自的相位的交流(AC)电流。

如本文所述，场传感器阵列2014被耦合到母线结构2010。例如，传感器阵列2014包括磁场传感器的布置，磁场传感器在空间上布置并配置成感测每个母线相位的磁场。如本文所述，所感测磁场表示供应到电机2008的各自的相位的电流。传感器阵列2014可以根据本文描述的任何结构来配置(例如，参见图1、图2、图6、图7、图12、图13、图18、图19)。电流感测电路2016被耦合到控制器，并被配置为向控制器提供各自的母线中的每一个的电流测量。电流感测电路2016被配置为组合磁场测量值并将所测量磁场转换为各自的电流测量值。例如，电流感测电路2016包括组合器接口(例如组合器接口122、614、1220)，组合器接口被配置为组合由多个磁场传感器提供的磁场测量值。组合器接口还可以包括耦合矩阵，该耦合矩阵被应用以响应于来自传感器阵列2014的磁场传感器信号来确定通过母线结构2010的电流的测量值，并减少由于响应于流过母线的电流的磁场的交叉耦合而引起的变化。在一些示例中，电流感测电路2016还包括校正电路(例如校正电路130、300、312、324)，校正电路被配置为校正频率上的幅度和/或相位变化。

图21是图表2100和2102，其示出了在频率范围内作为图13中各自传感器的位置的函数绘制的磁场实部的量级和标准偏差。图线2100示出了图16的图表1600的放大视图，其中示出了各自的传感器1310和1312的位置1602和1602。因此，图21的描述也参考图13和图16。图表2102示出了图表2100中的曲线图的标准偏差，其示出了距离坐标(例如，从-80mm到-40mm)之间范围从1Hz到50kHz的频率的耦合系数的实部(例如，Acos(ɑ))。耦合系数的实部在频率上的标准偏差因此被用作目标函数，以确定各自母线的最佳传感器位置(例如，导致磁耦合在频率上的最小变化的位置)，在1602和1604处示出。各自的传感器1310和1312的空间位置因此可以响应于提供频率上的最小标准偏差的位置而相对于相应的母线1304布置和配置。

图22是磁场的虚部的图表2200和2202，其示出了在频率范围内作为图13中相应传感器的位置的函数绘制的量级和标准偏差。图表2200示出了图17的图表1700的放大视图，其中示出了各自的传感器1310和1312的位置1602和1602。因此，图22的描述也参考图13和图17。

图表2202示出了图表2200中曲线图的标准偏差，其示出了距离坐标(例如，从-80mm到-40mm)之间范围从1Hz到50kHz的频率的耦合系数的虚部(例如，Asin(ɑ))。耦合系数的虚部在频率上的标准偏差因此被用作目标函数，以确定各自母线的最佳传感器位置(例如，导致磁耦合在频率上的最小变化的位置)，在1602和1604处示出。各自的传感器1310和1312的空间位置因此可以响应于提供频率上的最小标准偏差的位置而相对于各自的母线1304布置和配置。

在一些示例中，可以响应于两条标准偏差曲线(实部和虚部)2102和2202的相对加权来客观地确定位置，以确定传感器位置。在图21和图22的示例中，位置1602和1604非常接近。在其他示例中，例如可能存在不对称母线配置的情况下，最小标准偏差可能不同。在这样的示例中，可以实现成本函数以根据应用要求来选择传感器位置，例如更大程度地权衡幅度变化的减少或相位失真。

图23是磁场的虚部(例如Asin(ɑ))的图表2200和2302，其示出了在频率范围内作为图13中各自传感器的位置的函数绘制的耦合系数的量级和量级的平均值。曲线图2200与图22中的相同。在曲线图2302中，位置1602和1604被确定为导致耦合系数的虚部的频率上的最小相位失真的位置(例如，选择频率上的平均值接近于零或处于零的位置)。在一些示例中，相对权重被分配给每个频率处的耦合系数，并且然后计算平均值以提供响应于目标函数中的电流频率的相对加权。在另一示例中，基于两条标准偏差曲线(例如，实部曲线图2102和虚部曲线图)的相对加权以及虚部的平均值(例如，曲线图2302)来确定目标函数，以确定传感器位置。耦合系数的实部和虚部也可以被表示为幅度和相位部分。可以基于耦合系数的幅度和相位来进行类似的优化。上述用于母线1304的方法中的一个或多个将被实现以确定感测系统中其他母线中的每一个的传感器位置。

鉴于前述内容，可以实施磁电流感测，从而与现有方法相比，可以减少所感测磁场相对于频率的幅度和/或相位变化。此外，描述了以与现有方法相比可以减少计算要求的方式组合传感器数据的电路。

在本申请中，术语“耦合”是指间接或直接连接。因此，如果第一装置耦合到第二装置，则该连接可以是通过直接连接或通过经由其他装置和连接的间接连接。例如，如果装置A生成信号以控制装置B以执行动作，则在第一示例中装置A被耦合到装置B，或者在第二示例中，如果中间组件C基本上不改变装置A和装置B之间的功能关系，使得装置B由装置A经由装置A生成的控制信号来控制，则装置A通过中间组件C耦合到装置B。

叙述词“基于”是指“至少部分地基于”。因此，如果X基于Y，则X可能是Y和任何数量的其他因素的函数。

在权利要求的范围内，所述实施例中的修改是可能的，并且其他实施例也是可能的。