CN105388356A - 电流测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流测量装置，包括电流传感器、温度传感器、存储器及处理器。所述电流传感器与被测部件连接，用于测量通过所述被测元件的电流并获得电流值。所述温度传感器用于测量所述电流测量装置自身的温度并获得温度值。所述存储器存储有传感器补偿参数及温度补偿参数。所述处理器用于根据校准公式Y＝K[T](kX-b)-B[T]对所述电流值进行校准。其中，X为所述电流测量值，Y为校准后的电流值。k及b为所述传感器补偿参数，且为常数。T为所述温度值。K[]及B[]为所述温度补偿参数，为数组且随T变化，K[T]及B[T]表示数组K[]及B[]对应T的两个数值。根据本发明实施方式的电流测量装置消除了零点误差、增益误差及温度漂移误差，从而提高测量的准确度。

Description

电流测量装置

技术领域

本发明涉及测量技术，尤其是涉及一种电流测量装置。

背景技术

现有的电动车、混合动力车、电池储能系统等应用环境中需用到电流测量装置。现有的电流测量装置利用传感器测量电流，并将测量到的电流模拟信号转换为幅值更小的电压、电流或频率模拟信号，通过信号线将转换后的模拟信号传输到相应的控制器，先经过控制器上的信号处理电路，再加上控制器上的模数转换器将模拟信号转换为数字信号，最后将数字信号传输给控制器上的主芯片(例如微控制器(microcontrolunit)或者数字信号处理器(digitalsignalprocessor))进行计算处理，得到所需的电流值信息。

然而，现在的电流测量装置或者方法由于受零点误差、增益误差及温度漂移误差的影响，测量的准确度并不理想。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明需要提供一种电流测量装置。

根据本发明实施方式的一种电流测量装置，包括电流传感器、温度传感器、存储器及处理器。所述电流传感器与被测部件连接，用于测量通过所述被测元件的电流并获得电流值。所述温度传感器用于测量所述电流测量装置自身的温度并获得温度值。所述存储器存储有传感器补偿参数及温度补偿参数。所述处理器用于根据校准公式Y＝K[T](kX-b)-B[T]对所述电流值进行校准。其中，X为所述电流值，Y为校准后的电流值。k及b为所述传感器补偿参数，且为常数。T为所述温度值。K[]及B[]为所述温度补偿参数，为数组且随T变化，K[T]及B[T]表示数组K[]及B[]对应T的两个数值。

根据本发明实施方式的电流测量装置消除了零点误差、增益误差及温度漂移误差，从而提高测量的准确度。

在一些实施方式中，如权利要求1所述的电流测量装置，其特征在于，所述电流测量装置还包括电流信号处理器，所述电流信号处理器与所述电流传感器及所述处理器连接，用于将所述电流值从电流信号转化为能为所述处理器处理的电压信号。

在一些实施方式中，所述电流信号处理器包括信号转换电路、滤波电路及放大电路；所述信号转换电路用于将所述电流值从电流信号转化为电压信号；所述滤波电路及所述放大电路用于对转化后的电压信号进行滤波去噪及放大以能为所述处理器处理。

在一些实施方式中，所述电流测量装置还包括温度信号处理器，所述温度信号处理器与所述温度传感器及所述处理器连接，用于将所述温度值从非电压信号转化为能为所述处理器处理的电压信号。

在一些实施方式中，所述温度信号处理器包括信号转换电路、滤波电路及放大电路；所述信号转换电路用于将所述温度值从非电压信号转化为电压信号；所述滤波电路及所述放大电路用于对转化后的电压信号进行滤波去噪及放大以能为所述处理器处理。

在一些实施方式中，所述电流测量装置还包括连接在所述处理器及所述电流传感器与所述温度传感器之间的信号选通器，所述处理器还用于控制所述信号选通器选通所述电流传感器与所述处理器之间的通道或者所述温度传感器与所述处理器之间的通道。

在一些实施方式中，所述电流测量装置还包括连接在所述信号选通器与所述处理器之间的模数转换器，用于将模拟信号转化成数字信号。

在一些实施方式中，所述电流测量装置包括两个模数转换器，分别设置在所述电流传感器与所述处理器之间及所述温度传感器与所述处理器之间，所述处理器同时处理或者时序地读取所述电流值及所述温度值。

在一些实施方式中，所述处理器还用于将所述电流值及所述温度值从模拟信号转化成数字信号。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明第一实施方式的电流测量装置的功能模块示意图。

图2是根据本发明第二实施方式的电流测量装置的功能模块示意图。

图3是根据本发明第三实施方式的电流测量装置的功能模块示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1，根据本发明第一实施方式的一种电流测量装置100包括电流传感器110、温度传感器120、存储器130及处理器140。电流传感器110与被测部件200连接，用于测量通过被测元件200的电流并获得电流值。温度传感器20用于测量被测元件200的温度并获得温度值。存储器130存储有传感器补偿参数及温度补偿参数。处理器140与传感器110、温度传感器120及存储器130连接，用于根据校准公式Y＝K[T](kX-b)-B[T]对电流值进行校准。其中，X为电流值，Y为校准后的电流值。k及b为传感器补偿参数，且为常数。T为温度值。K[]及B[]为温度补偿参数，且为数组且随T变化，K[T]及B[T]表示数组K[]及B[]对应T的两个数值。

根据本发明实施方式的电流测量装置100消除了零点误差、增益误差及温度误差，从而提高测量的准确度。

电流传感器110可以是霍尔电流传感器、磁阻型电流传感器、磁通门电流传感器、分流器或者其他合适的器件。

温度传感器120可以电阻传感或者是热电偶传感，可以是接触式也可以是非接触式。本实施方式中，温度传感器120是温敏电阻。

存储器130可以是可读写式存储器。用户根据电流感测器110的零点误差特性、增益误差特性及温度误差特性将传感器补偿参数及温度补偿参数写进存储器130。

具体的，零点误差是指在输入为零的情况下，电流传感器110的输出，记此时输出为b，则b就是电流传感器110装置的零点误差。

增益误差是指电流传感器110增益的偏差，增益误差随着输入的增大而增大，同输入成比例关系，也即是，实际增益和额定增益的比值为常数，记为k，即为增益误差。

因此，常温下，采用处理器140校准零点误差和增益误差的校准公式为Y＝kX-b。在生产过程中可以测量不同输入下电流传感器110的输出，根据这些测量数据，使用最小二乘法就可以得到k值和b值，并作为传感器补偿参数写入存储器130。

在不同温度下，电流传感器的零点误差和增益误差会发生变化，需要将这部分变化进行补偿，增加温度补偿后的校准公式可表示为Y＝K[T](kX-b)-B[T]，相比常温下的校准公式增加了K[T]和B[T]两个校准参数，即数组K[]和B[]在对应T的数值。数组K[]和B[]需要在生产过程中测量不同温度下电流传感器110的误差，并结合常温下的误差系数计算得出，不同的温度值T对应不同的K[T]和B[T]。将数组K[]和B[]存储到存储器130，作为温度补偿参数。

在实际测量时，根据当前测量到的温度值T，通过查表方式读取对应的温度值T的校准参数K[T]、B[T]，代入校准公式Y＝K[T](kX-b)-B[T]，从而得到校准后的电流值。

处理器140可以是单片机或者其他合适的部件。

处理器140得到校准后的电流值后可以发送给与处理器140连接的控制器300，以作为控制器300执行控制的根据。

优选的，在本实施方式中，电流测量装置100还包括电流信号处理器150及温度处理器160。

电流信号处理器150与电流传感器110及处理器140连接，用于将电流值从电流信号转化为能为处理器140处理的电压信号。

具体的，电流信号处理器150包括信号转换电路、滤波电路及放大电路。信号转换电路用于将电流值从电流信号转化为电压信号。例如，信号转换电路可以通过一个串联在电流传感器110输出端的电阻，将电流信号转换为电阻两端的电压信号。滤波电路及放大电路用于对转化后的电压信号进行滤波去噪及放大。

温度信号处理器160与电流传感器110及处理器140连接，用于将温度值从非电压信号转化为能为处理器140处理的电压信号。

具体的，温度信号处理器160包括信号转换电路、滤波电路、放大电路。信号转换电路用于将温度值从非电压信号转化为电压信号。例如，温度传感器120电阻值随温度变化的温敏电阻，通过温敏电阻的电阻值反映温度的变化，如此，信号转换电路可以使用固定阻值的电阻和温敏电阻串联，再在它们两端加上一个基准电压，将它们的分压作为输出，这样就能使用电压信号表示温敏电阻阻值的变化。又例如，温度传感器120输出就是电压信号，则不需要信号转换单元。滤波电路及放大电路用于对与电流值对应的电压信号进行滤波去噪及放大。

在本实施方式中，电流测量装置100还包括连接在处理器140及电流传感器110与温度传感器120之间的信号选通器170，处理器140还用于控制信号选通器170选通电流传感器110与处理器140之间的通道或者温度传感器120与处理器140之间的通道。

在本实施方式中，电流测量装置100还包括连接在信号选通器70与处理器140之间的模数转换器180，用于将模拟信号转化成数字信号。

请参阅图2，本发明第二实施方式的电流测量装置100a与电流测量装置100基本相同，区别在于电流测量装置100a采用两个模数转换器181、182代替信号选通器170及模数转换器180，另外，采处理器140a代替处理器140。模数转换器181设置在电流传感器110与处理器140a之间，模数转换器182设置在温度传感器120与处理器140a之间，处理器140a可以同时处理或者时序地读取电流值及温度值。

请参阅图3，本发明第三实施方式的电流测量装置100b与电流测量装置100a基本相同，区别在于电流测量装置100b采用具有模数转换功能的处理器140b代替处理器140a，从而可以省略模数处理器181、182。也即是说，处理器140b可以将电流值从模拟信号转化成数字信号。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种电流测量装置，其特征在于，包括电流传感器、温度传感器、存储器及处理器；

所述电流传感器与被测部件连接，用于测量通过所述被测元件的电流并获得电流值；

所述温度传感器，用于测量所述电流测量装置自身的温度并获得温度值；

所述存储器存储有传感器补偿参数及温度补偿参数；

所述处理器，用于根据校准公式Y＝K[T](kX-b)-B[T]对所述电流值进行校准；其中，X为所述电流测量值，Y为校准后的电流值，k及b为所述传感器补偿参数,T为所述温度值,K[]及B[]为所述温度补偿参数，为数组且随T变化，K[T]及B[T]表示数组K[]及B[]对应T的两个数值。

2.如权利要求1所述的电流测量装置，其特征在于，所述电流测量装置还包括:

电流信号处理器，所述电流信号处理器与所述电流传感器及所述处理器连接，用于将所述电流值从电流信号转化为能为所述处理器处理的电压信号。

3.如权利要求2所述的电流测量装置，其特征在于，所述电流信号处理器包括信号转换电路、滤波电路及放大电路，其中，

所述信号转换电路，用于将所述电流值从电流信号转化为电压信号；

所述滤波电路及所述放大电路，用于对转化后的电压信号进行滤波去噪及放大。

4.如权利要求1所述的电流测量装置，其特征在于，所述电流测量装置还包括：

温度信号处理器，所述温度信号处理器与所述温度传感器及所述处理器连接，用于将所述温度值从非电压信号转化为能为所述处理器处理的电压信号。

5.如权利要求4所述的电流测量装置，其特征在于，所述温度信号处理器包括信号转换电路、滤波电路及放大电路，其中，

所述信号转换电路，用于将所述温度值从非电压信号转化为电压信号；

所述滤波电路及所述放大电路，用于对转化后的电压信号进行滤波去噪及放大。

6.如权利要求1-5任意一项所述的电流测量装置，其特征在于，所述电流测量装置还包括：

连接在所述处理器及所述电流传感器与所述温度传感器之间的信号选通器，其中，所述处理器还用于控制所述信号选通器选通所述电流传感器与所述处理器之间的通道或者所述温度传感器与所述处理器之间的通道。

7.如权利要求6所述的电流测量装置，其特征在于，所述电流测量装置还包括：

连接在所述信号选通器与所述处理器之间的模数转换器，用于将模拟信号转化成数字信号。

8.如权利要求1-5任意一项所述的电流测量装置，其特征在于，所述电流测量装置包括：

两个模数转换器，分别设置在所述电流传感器与所述处理器之间及所述温度传感器与所述处理器之间，其中，所述处理器同时处理或者时序地读取所述电流值及所述温度值。

9.如权利要求1-5任意一项所述的电流测量装置，其特征在于，所述处理器还用于将所述电流值及所述温度值从模拟信号转化成数字信号。