本发明涉及电流传感器的，更具体的，涉及一种电流检测方法、电流检测传感器及传感器外壳。
背景技术：
1、随着电动汽车、智能电网以及民用储能等新能源领域的快速发展，对电力系统各状态量的测量提出了更高的要求。电流量的测量作为电力系统的重要组成部分，对于保障系统安全、稳定运行至关重要。针对电流量的测量，目前使用较多的是带磁芯的磁通门电流传感器和基于欧姆定律的分流器，但是前者会出现磁饱和、直流偏磁等现象导致测量精度降低，而后者则需要直接串联在电路中，增加了电气绝缘成本和安装难度。新型罗氏线圈测量精度高，但其制作工艺要求较高。光纤电流传感器测量精度高、安装灵活轻便，但是标定方法复杂。在产品逐渐轻量化、小型化、持续降本的趋势下，电流传感器的安装空间逐渐狭窄，针对狭窄空间内的状态量测量，方案需要更加轻量紧凑，传统的电流传感器因此逐渐显示出劣势，抛弃磁芯、将磁传感器模块组合起来的磁传感器阵列电流测量方案逐渐引起各领域的注意，这种电流测量方案不受磁饱和、磁滞和其他磁非线性的影响，且具有体积小、质量轻、成本低等优点。
2、霍尔元件作为一种常用的磁敏检测器件，广泛应用于电流检测领域。目前关于磁传感器阵列的研究主要集中在适合测量圆形导体的圆形阵列，目前技术研究了导体偏心、倾斜以及外部干扰源对圆形磁传感器阵列性能的影响并提出优化方法以提高精度。与圆形导体相比，矩形载流导体的散热效果更好，且成本低廉，因此在工业领域得到广泛应用。使用圆形阵列测量矩形载流导体电流所需空间较大，在狭窄空间条件下适用性较差，为了减小磁传感器阵列的面积，提出使用矩形阵列测量矩形载流导体电流，但是由于拐角处的磁场强度会发生剧烈变化，需要在拐角处放置两个相互垂直的磁传感器，增加了电路设计难度，且极易增大磁传感器的位置误差。现有技术中提出了矩形阵列的优化算法，但是仅针对安装在坐标轴上的磁传感器有效。现有技术中研究了在矩形载流导体上下表面粘贴表贴式磁传感器，但是该测量方案的精度基本取决于磁传感器粘贴位置的精确度。椭圆传感器阵列因其几何特性，与圆形阵列相比，使用的面积更小，与矩形阵列相比，磁场变化梯度更小，可以使用较少的采样点，获得更准确的闭合回路积分近似值，是狭窄空间内矩形载流导体电流测量的更优方案。
3、综上所述，现有技术在测量精度、制作工艺、安装复杂性和应用空间方面存在诸多限制。因此，迫切需要一种更为高效、紧凑且适应狭窄空间的电流测量方案，以克服现有技术的不足。
技术实现思路
1、本发明为当前电流测量方案质量重、体积大、对狭窄空间的适用性不强等问题，而提供一种电流检测方法、电流检测传感器及传感器外壳，用以测量狭窄空间内矩形载流导体的电流量，根据实际工况中可接受的测量误差，给出导体允许的偏心范围，为导体安装提供一定的参考，进一步为能源消费电力化、电力生产低碳化以及能源电子产业发展提供理论和技术支持。
2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
3、第一方面，提供一种电流检测方法，所述电流检测方法基于霍尔元件测量电动汽车高压配电盒中的矩形载流导体的电流，具体包括以下步骤：
4、s1、采用均匀曲线段长度法确定各霍尔元件的位置，使椭圆上每一段曲线长度一致，将霍尔元件均匀的分布在给定的椭圆闭合路径(闭合回路)上，使用数值分析方法求解近似解。通过计算和仿真获得霍尔元件的纵横比；所述霍尔元件阵列为椭圆阵列；
5、椭圆闭合路径近似为由k个点构成，其中，k≥5000000；第一象限上距离椭圆阵列所在的x轴最近的点为第1个点，则第n个点的坐标为en，en计算公式为：
6、
7、x轴到第k个点的长度为s(k)，其计算公式为：
8、
9、椭圆闭合路径的周长为s(k)，使用均匀曲线段长度法将椭圆闭合路径分为n段，则每一曲线段的弧长为δs，δs计算公式为：
10、
11、引入曲线段相对偏置参数s0，r，s0，r最佳取值计算公式为：
12、
13、记x轴到第一个霍尔元件p0处的初始偏置曲线段弧长为s0，s0计算公式为：
14、s0＝s0，r×s(k)；
15、则x轴到第i个霍尔元件pi-1处的曲线段长度为si，si表达式如下：
16、si＝s0+iδs；
17、若存在m，使得s(m)＝si，即x轴到椭圆闭合路径上第m个点的弧长等于x轴到第i个霍尔元件pi-1处的曲线段长度，则霍尔元件pi-1坐标的计算公式为：
18、
19、s2、按照均匀曲线段长度法沿积分环路布置n个霍尔元件，确定待测电流i。
20、进一步的，步骤s1中将椭圆阵列的长半轴a设置为30mm：所述椭圆阵列的纵横比ar为椭圆阵列的短半轴b与长半轴a的比值，取值范围为0<ar≤1。
21、进一步的，步骤1之后还包括：
22、获取霍尔元件的敏感轴方向即椭圆曲线在霍尔元件处的切向矢量的计算公式：
23、
24、式中，k表示任意正整数。
25、进一步的，步骤s2中将矩形载流导体电流(即长直载流导线)产生的磁场视为准静态场，即满足安培环路定理：
26、∮hdl＝∑i；
27、其中，h为磁场强度，i为待测电流；
28、按照均匀曲线段长度法沿积分环路布置n个霍尔元件，确定待测电流i，计算公式为：
29、
30、其中，hi为第i个霍尔元件处的切向磁场强度，δsi为每一椭圆上曲线段的弧长。
31、进一步的，步骤s2中之后还包括：
32、以矩形载流导体中心为坐标原点建立坐标系，采用微元法计算磁场分布，矩形载流导体在平面任意点(a，b)处激发的磁场强度视为无数个电流微元在平面任意点(a，b)处激发的磁场强度矢量和；
33、矩形载流导体由长直载流导体构成；根据无限长直载流导线模型，获取无限长直载流导体在距离导体ρ处产生的磁场强度hi，hi计算公式为：
34、
35、设矩形载流导体的截面积为s，则电流微元di计算公式为：
36、
37、电流微元di在点(a，b)处产生的磁场强度在x轴上的分量为dhix，其计算公式为：
38、
39、待测电流，在点(a，b)处产生的磁场强度在x轴上的分量为hix，其计算公式为：
40、
41、待测电流，在点(a，b)处产生的磁场强度在y轴上的分量为hiy，其计算公式为：
42、
43、待测电流，在点(a，b)处产生的磁场强度为其计算公式为：
44、
45、霍尔元件敏感轴方向的磁场强度为hi，mfs，其计算公式为：
46、
47、根据安培环路定理得到待测电流的计算值icalc，其计算公式为：
48、
49、通过有限元仿真确定矩形载流导体在任何偏心距离下，霍尔元件的电流误差εcalc，εcalc计算公式为：
50、
51、进一步的，将偏心距离分解为x向偏心距离xp和y向偏心距离yp，根据理论分析，偏心情况下待测电流i在点(a，b)处产生的磁场强度在x轴上的分量hixp和y轴上的分量hiyp分别为：
52、
53、第二方面，提供一种导体偏心参数估计方法，所述导体偏心参数估计方法基于gwo-bp算法估计矩形载流导体偏心距离，具体包括以下步骤：
54、通过试算法确定bp神经网络隐含层节点数，并根据输入参数和输出参数确定bp神经网络结构。
55、通过gwo算法优化bp神经网络的初始权值和阈值；
56、基于获得的优化后的bp神经网络的初始权值和阈值，构建gwo-bp神经网络，估计导体偏心参数。
57、通过测试集验证所述gwo-bp神经网络的性能，并引入平均绝对误差(meanabsolute error,mae)、均方误差(mean squared error,mse)和平均绝对百分比误差(meanabsolute percentage error,mape)等指标评价导体偏心参数估计模型的性能。
58、进一步，设置bp神经输入层节点数x0＝12，输出层节点数y0＝2，隐含层节点数x1＝4，确定bp神经网络为“12-4-2”结构。
59、进一步，灰狼算法按照自适应度将个体划分为α、β、δ和ω四个等级。设在第t次迭代时，猎物的位置向量为xp(t)，ω的位置向量为x(t)，猎物与ω之间的距离为d。算法的数学模型如下：
60、
61、式中a、c为群体协同系数向量，r1、r2为[0,1]之间的随机数，t为最大迭代次数。
62、进一步，设di-ω,(i＝α,β,δ)为i与ω之间的距离，xi(t),(i＝α,β,δ)为i在第t次迭代时的位置，xi-ω,(i＝α,β,δ)为i在第t次迭代时与ω之间的距离。灰狼位置公式更新如下：
63、
64、
65、式中，x(t+1)为下一次迭代时，ω的位置向量。
66、进一步，设置gwo算法参数。设置灰狼个数pop＝20，最大迭代次数max_iteration＝30。
67、通过gwo算法优化bp神经网络的初始权值和阈值，建立用于估计导体偏心距离的模型；通过有限元仿真确定矩形载流导体在任何偏心距离下，霍尔元件的电流误差。
68、第三方面，提供一种电流检测传感器，所述电流检测传感器由霍尔元件构成，包括：
69、多个霍尔元件，所述霍尔元件连接有电压跟随器和加法器，霍尔元件的分布位置由均匀曲线段长度法确定，使得椭圆路径上的每段曲线长度一致；所述霍尔元件感应到待测载流导体产生的磁场，并输出霍尔电压，经过电压跟随器稳定后，送入加法器计算霍尔元件椭圆阵列输出的总霍尔电压；
70、微控制器，用于处理霍尔元件阵列输出的模拟电压信号，通过adc端口将模拟电压信号转换为数字信号，并输出can信号；
71、电源模块，用于将输入的12v直流电转换为5v直流电为所述霍尔元件供电；
72、低压降线性稳压器，用于将5v直流电转换为3.3v直流电，为所述微控制器供电；
73、通信模块，用于将所述微控制器输出的can信号传输到数据采集设备。
74、第四方面，提供一种传感器外壳，所述传感器外壳包括上壳体、下壳体和接线端子外壳，所述传感器外壳用于包裹传感器电路板；
75、所述上壳体与所述下壳体通过两液混合硬化胶连接；所述传感器电路板接触式连接有接线端子，所述接线端子与所述接线端子外壳通过注塑工艺固定；所述接线端子外壳与所述下壳体通过二次注塑工艺固定。
76、第五方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行第一方面或第一方面任一可能的实现方式中的的电流检测方法。
77、第六方面，提供一种电子设备，包括：
78、至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；
79、其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行第一方面或第一方面任一可能的实现方式中的的电流检测方法。
80、与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
81、本发明提供的电流检测方法包括通过计算和仿真获得椭圆阵列不同纵横比、不同霍尔元件数量对应的电流误差；根据电流误差，对导体偏心引起的误差进行理论计算，并且通过有限元仿真分析软件进行仿真分析，确定阵列参数；通过实验验证阵列参数的可行度和有效度，以及理论值、仿真值与实验值的匹配度；该方法提高了对狭窄空间的适用性，并有效地实现了新能源产品的轻量化、小型化、持续降本的效果。
1.一种电流检测方法，其特征在于，所述电流检测方法基于霍尔元件测量电动汽车高压配电盒中的矩形载流导体的电流，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的电流检测方法，其特征在于，步骤s1中将椭圆阵列的长半轴a设置为30mm；所述椭圆阵列的纵横比ar为椭圆阵列的短半轴b与长半轴a的比值，取值范围为0<ar≤1。
3.根据权利要求1所述的电流检测方法，其特征在于，步骤1之后还包括：
4.根据权利要求1所述的电流检测方法，其特征在于，步骤s2中将矩形载流导体电流产生的磁场视为准静态场，即满足安培环路定理：
5.根据权利要求4所述的电流检测方法，其特征在于，步骤s2中之后还包括：
6.一种电流检测传感器，应用在权利要求1-5任意所述的电流检测方法中，其特征在于，所述电流检测传感器由霍尔元件构成，包括：
7.一种传感器外壳，应用在权利要求6所述的电流检测传感器中，其特征在于，所述传感器外壳(11)为霍尔元件的外壳；所述传感器外壳包括上壳体(111)、下壳体(112)和接线端子外壳(115)；所述霍尔元件设置在传感器电路板(113)上，所述传感器外壳(11)用于包裹传感器电路板(113)；
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行权利要求1至5中任一项所述的电流检测方法。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
