CN108205077A - 电流检测装置、电流检测系统及电流检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电流检测装置、电流检测系统及电流检测方法，所述电流检测装置包括电流信号端口、第一传感装置和第二传感装置，其中：所述第一传感装置检测流过所述电流信号端口的电流并得到第一电流检测信号；所述第二传感装置检测流过第一传感装置的电流并得到第二电流检测信号，第一传感装置为高精度分流电阻，第二传感装置为霍尔电流传感器或磁通门传感装置，电流检测系统中的控制器将所述第一电流检测信号和所述第二电流检测信号进行处理得到最终检测信号。本发明采用高精度分流电阻作为主电流采集传感器，采样精度能达到0.5％，能够满足电池管理系统的要求，采用霍尔传感器作为冗余电流采样部分，降低了双AD采样高精度分流电阻电流方案的成本。

Description

电流检测装置、电流检测系统及电流检测方法

技术领域

本发明涉及汽车电子技术领域，特别涉及一种电流检测装置、电流检测系统及电流检测方法。

背景技术

现在的动力电池管理系统用电流传感器主要有两种形式，霍尔式电流传感器和高精度分流电阻式电流传感器。霍尔式电流传感器是由霍尔芯片和导磁环两部分组成，直导线穿过导磁环，导线电流在导磁环中产生感应磁场，霍尔芯片通过感应导磁环中的磁场强度，间接测得导线中的电流大小。霍尔传感器的测量是非接触式的测量，可以测量较大的电流值，采样电路简单，无须高压隔离且成本低。高精度分流电阻式电流传感器的主要敏感器件是高精度分流电阻，串联在主回路当中，通过测量高精度分流电阻两端的压降值，间接来测量流过高精度分流电阻的电流，该测量方式精度高，成本高。

当前电池管理系统对电流传感器的要求是精度误差低于0.5％，系统安全需满足ASIL C的安全等级，且对电流电压采样有同步性要求。

霍尔式电流传感器是非接触式测量，测量的精度低，温漂大，满足不了目前电池管理系统对电流精度0.5％的要求。且目前的电池管理系统要求电压电流同步采样，而该类传感器本身不需要采样电路及隔离电路，因此若要实现同时电压采样，系统中还需要增加额外的电压检测电路结构，包括采样电路及隔离电路等，随之带来成本的大幅增加。

高精度分流电阻式电流传感器采用直接测量的方式进行测量，需要采样电路进行电压电流采样。该采样方式精度高，但如果要达到ASIL C的安全等级，则需要进行电路冗余设计，通常需要增加一路电流信号采样及隔离，由此导致芯片成本增加，随之导致了产品的成本增加50％左右。

因此，需要设计一种低成本的电流检测装置、电流检测系统及电流检测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电流检测装置、电流检测系统及电流检测方法，以解决现有的电池管理系统的电流检测成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电流检测装置，所述电流检测装置用于电池管理系统，所述电流检测装置包括电流信号端口、第一传感装置和第二传感装置，其中：

所述第一传感装置用于检测流过所述电流信号端口的电流并得到第一电流检测信号；

所述第二传感装置用于检测流过第一传感装置的电流并得到第二电流检测信号。

可选的，在所述的电流检测装置中，所述第一传感装置为分流电阻，所述第二传感装置为霍尔电流传感器。

可选的，在所述的电流检测装置中，所述霍尔电流传感器包括导磁环和霍尔芯片，所述导磁环套在所述分流电阻外侧并由流过第一传感装置的电流感应出一磁场强度，所述霍尔芯片检测所述导磁环内的磁场强度得到第二电流检测信号。

可选的，在所述的电流检测装置中，所述第一传感装置为分流电阻，所述第二传感装置为磁通门传感器装置。

可选的，在所述的电流检测装置中，所述磁通门传感器装置包括导磁环和检测电路，所述导磁环套在所述分流电阻外侧并由流过第一传感装置的电流感应出一磁场强度，所述检测电路检测所述导磁环内的磁场强度得到第二电流检测信号。

可选的，在所述的电流检测装置中，所述电流检测装置还包括导磁环支架，所述导磁环支架用于将所述导磁环固定在所述分流电阻上。

可选的，在所述的电流检测装置中，所述第一传感装置为霍尔电流传感器，所述第二传感装置为分流电阻。

可选的，在所述的电流检测装置中，所述第一传感装置为磁通门传感器装置，所述第二传感装置为分流电阻。

本发明还提供一种电流检测系统，所述电流检测系统包括电流检测装置、控制器和信号处理器，其中：

所述电流检测装置连接所述信号处理器，将所述第一电流检测信号发送给信号处理器，所述信号处理器对所述第一电流检测信号进行处理；

所述电流检测装置连接所述控制器，将所述第二电流检测信号发送给控制器，所述控制器接收所述第二电流检测信号；

所述信号处理器连接所述控制器，将所述第一电流检测信号发送给控制器，所述控制器接收所述第一电流检测信号，并将所述第一电流检测信号和所述第二电流检测信号进行比较得到最终检测信号。

可选的，在所述的电流检测系统中，所述电流检测装置包括电流信号端口、第一传感装置和第二传感装置，其中：

所述第一传感装置用于检测流过所述电流信号端口的电流并得到第一电流检测信号；

所述第二传感装置用于检测流过第一传感装置的电流并得到第二电流检测信号。

可选的，在所述的电流检测系统中，所述第二传感装置将所述第二电流检测信号发送给所述控制器，所述第一传感装置将所述第一电流检测信号发送给所述信号处理器，所述信号处理器将所述第一电流检测信号进行处理后，发送给所述控制器，所述控制器将所述第一电流检测信号和所述第二电流检测信号进行处理得到最终检测信号。

可选的，在所述的电流检测系统中，所述信号处理器为AD转换芯片和隔离芯片。

可选的，在所述的电流检测系统中，所述电流检测系统还包括分压电阻，所述分压电阻连接所述信号处理器，所述分压电阻用于检测电压信号并将所述电压信号发送给所述信号处理器。

可选的，在所述的电流检测系统中，所述电流检测系统还包括热敏电阻装置，所述热敏电阻装置用于对所述第一电流检测信号和所述第二电流检测信号进行温度补偿。

本发明还提供一种电流检测系统的电流检测方法，所述电流检测系统的电流检测方法包括：

所述第一传感装置检测流过所述电流信号端口的电流并得到第一电流检测信号，第一传感装置将所述第一电流检测信号发送给信号处理器；

信号处理器将所述第一电流检测信号进行信号处理并发送给控制器；

所述第二传感装置检测流过所述第一传感装置的电流并得到第二电流检测信号，第二传感装置将所述第二电流检测信号发送给控制器；

所述控制器接收到第一电流检测信号和第二电流检测信号后，对第一电流检测信号和第二电流检测信号进行比较，若第一电流检测信号和第二电流检测信号的差值在阈值范围内，则将第一电流检测信号作为最终检测信号；

可选的，在所述的电流检测系统的电流检测方法中，所述电流检测系统的电流检测方法还包括：

若第一电流检测信号和第二电流检测信号的差值超过阈值范围，则控制器重新接收第一电流检测信号和第二电流检测信号。

在本发明提供的电流检测装置中，通过所述第一传感装置用于检测流过所述电流信号端口的电流并得到第一电流检测信号，所述第二传感装置用于检测流过第一传感装置的电流并得到第二电流检测信号，使第二传感装置在第一电流检测信号的基础上直接得到第二电流检测信号，不同于传统式非接触式传感器采用的检测导线上的电流，本发明使第二传感装置直接嵌套在第一传感装置上，通过采用第一传感装置和第二传感装置集成在同一结构中，使传感装置整体结构小，集成度高，坚固耐用，可靠性高，且电路连接清晰易懂。

在本发明提供的电流检测系统及电流检测方法中，通过电流检测装置发送的第一电流检测信号和第二电流检测信号，满足了电池管理系统的电流检测装置的安全等级要求，通过所述控制器直接接收所述第二电流检测信号，无需冗余的AD转换电路等信号处理器。

具体的，本发明采用高精度分流电阻作为主电流采集传感器，采样精度能达到0.5％，采用霍尔传感器作为冗余电流采样部分，霍尔传感器可直接连接到控制器上，减少了AD转换电路等信号处理，降低了双AD采样高精度分流电阻电流方案的成本，简化了电路部分，同时霍尔传感器电流采样可以对高精度分流电阻电流采样进行校验，可以满足电池管理系统安全等级ASIL C的需求。

进一步的，在本发明提供的电流检测装置、电流检测系统及电流检测方法中，通过所述分压电阻检测所述电压信号并将电压信号发送给所述信号处理器，实现电流电压同步采样，且无需增加额外的AD转换电路和隔离电路，系统简单，成本低。

附图说明

图1是本发明电流检测装置结构图；

图2是本发明电流检测系统架构图；

图中所示：1-电流检测装置；11-第一传感装置；12-第二传感装置；121-导磁环；122-霍尔芯片；13-上壳体；14-下壳体；15-PCB板；16-导磁环支架；2-控制器；3-信号处理器；31-AD转换芯片；32-隔离芯片；4-分压电阻；5-热敏电阻装置；6-通信模块；7-线性稳压芯片；8-参考电压芯片。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的本发明中的电流检测装置、电流检测系统及电流检测方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于提供一种低成本的电流检测装置、电流检测系统及电流检测方法。

为实现上述思想，本发明提供了一种电流检测装置、电流检测系统及电流检测方法，所述电流检测装置包括电流信号端口、第一传感装置和第二传感装置，其中：所述第一传感装置检测流过所述电流信号端口的电流并得到第一电流检测信号；所述第二传感装置检测流过第一传感装置的电流并得到第二电流检测信号。

<实施例一>

图1是本发明电流检测装置结构图，如图1所示，本实施例提供一种电流检测装置1，所述电流检测装置1用于电池管理系统，所述电流检测装置1包括电流信号端口、第一传感装置11和第二传感装置12，其中：所述第一传感装置11用于检测流过所述电流信号端口的电流并得到第一电流检测信号；所述第二传感装置12用于检测流过第一传感装置的电流并得到第二电流检测信号。为了满足电池管理系统的安全等级ASIL C的要求以及高精度的要求，该技术方案共有两路电流采集。采用高精度分流电阻作为主信号采集的敏感元件，采用霍尔式传感器作为冗余信号采集的敏感元件，将两者集成为新的传感器方案。

具体的，在所述的电流检测装置中，所述第一传感装置11为分流电阻，所述第二传感装置12为霍尔电流传感器。所述霍尔电流传感器包括导磁环121和霍尔芯片122，所述导磁环121套在所述分流电阻，即第一传感装置11外侧并由流过第一传感装置的电流感应出一磁场强度，所述霍尔芯片122检测所述导磁环121内的磁场强度得到第二电流检测信号。采用磁通门传感器代替霍尔传感器，实现同样的功能，所述第二传感装置也可为磁通门传感器装置。所述磁通门传感器装置包括导磁环121和检测电路，所述导磁环121套在所述分流电阻外侧并由流过第一传感装置的电流感应出一磁场强度，所述检测电路检测所述导磁环内的磁场强度得到第二电流检测信号。所述电流检测装置还包括导磁环支架16，所述导磁环16支架用于将所述导磁环121固定在所述分流电阻，即第一传感装置11上。

具体的，高精度分流电阻穿过导磁环内径，通过导磁环支架定位连接，霍尔传感器检测流过高精度分流电阻的电流，而不是检测导线上的电流。高精度分流电阻用来精确检测主回路中的电流，经过温度补偿及标定后，精度可以达到0.5％，可以满足电池管理系统的精度要求，高精度分流电阻检测的电流值用于电流检测系统进行信号处理，而霍尔传感器检测的电流作为冗余信号用来校验高精度分流电阻电流采集的准确性。该方案中采样电路只需要采集一路高精度分流电阻电流信号就能满足安全等级的需求，即使用一路AD采样及隔离就能满足电压电流同步采集要求，简化了电路，减少了芯片的数量，降低成本。

进一步的，也可采用高精度采样的分流电阻采集的信号对霍尔电流传感器进行校验，提高霍尔电流传感器的精度，实现同样的功能，即所述第一传感装置为霍尔电流传感器或磁通门传感器装置，所述第二传感装置为分流电阻。

在本实施例提供的电流检测装置中，通过所述第一传感装置用于检测流过所述电流信号端口的电流并得到第一电流检测信号，所述第二传感装置用于检测流过第一传感装置的电流并得到第二电流检测信号，使第二传感装置在第一传感装置的电流的基础上直接得到第二电流检测信号，不同于传统式非接触式传感器采用的检测导线上的电流，本发明使第二传感装置直接嵌套在第一传感装置上，采用第一传感装置和第二传感装置集成在同一结构中，使传感装置整体结构小，集成度高，坚固耐用，可靠性高，且电路连接清晰易懂。

如图1所示，电流检测装置1中还包括用于固定和封装的上壳体13、下壳体14和承载其他信号处理芯片和微处理器芯片的PCB板15。

综上，上述实施例对电流检测装置的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。

<实施例二>

图2是本发明电流检测系统架构图，如图2所示，本实施例还提供一种电流检测系统，所述电流检测系统包括电流检测装置1、控制器2和信号处理器3，其中：所述电流检测装置1连接所述信号处理器3，将所述第一电流检测信号发送给信号处理器3，，所述信号处理器对所述第一电流检测信号进行处理；所述电流检测装置1连接所述控制器2，将所述第二电流检测信号发送给控制器2，所述控制器接收所述第二电流检测信号；所述信号处理器1连接所述控制器2，将所述第一电流检测信号发送给控制器，所述控制器接收所述第一电流检测信号，并将所述第一电流检测信号和所述第二电流检测信号进行比较得到最终检测信号。

进一步的，在所述的电流检测系统中，所述电流检测装置1包括电流信号端口、第一传感装置11和第二传感装置12，其中：所述第一传感装置11用于检测流过所述电流信号端口的电流并得到第一电流检测信号；所述第二传感装置12用于检测流过第一传感装置的电流并得到第二电流检测信号。所述第二传感装置12为霍尔电流传感器。所述霍尔电流传感器包括导磁环121和霍尔芯片122，所述导磁环121套在所述分流电阻，即第一传感装置11外侧并由第一电流检测信号感应出一磁场强度，所述霍尔芯片122检测所述导磁环121内的磁场强度得到第二电流检测信号。

更进一步的，在所述的电流检测系统中，所述第二传感装置12将所述第二电流检测信号发送给所述控制器2，所述第一传感装置11将所述第一电流检测信号发送给所述信号处理器3，所述信号处理器3将所述第一电流检测信号进行处理后，发送给所述控制器2，所述控制器2将所述第一电流检测信号和所述第二电流检测信号进行处理得到最终检测信号。

另外，在所述的电流检测系统中，所述信号处理器3为AD转换芯片31和隔离芯片32。所述电流检测系统还包括分压电阻4和热敏电阻装置5，所述分压电阻4连接所述信号处理器3，所述分压电阻4用于检测电压信号并将所述电压信号发送给所述信号处理器3；在本实施例提供的电流检测系统中，通过所述分压电阻检测所述电压信号并将电压信号发送给所述信号处理器，实现电流电压同步采样，且无需增加额外的AD转换电路和隔离电路，系统简单，成本低。所述热敏电阻装置5用于对所述第一电流检测信号和所述第二电流检测信号进行温度补偿，提供电流检测信号的精度和准确度。本实施例中的电流检测系统还包括通信模块6、线性稳压芯片7和参考电压芯片8，用于系统中的各种其他功能。

在本实施例提供的电流检测系统中，通过电流检测装置发送的第一电流检测信号和第二电流检测信号，满足了电池管理系统的电流检测装置的安全等级要求，通过所述控制器直接接收所述第二电流检测信号，无需冗余的AD转换电路等信号处理器。

具体的，本发明采用高精度分流电阻作为主电流采集传感器，采样精度能达到0.5％，采用霍尔传感器作为冗余电流采样部分，霍尔传感器可直接连接到控制器上，减少了AD转换电路等信号处理，降低了双AD采样高精度分流电阻电流方案的成本，简化了电路部分，同时霍尔传感器电流采样可以对高精度分流电阻电流采样进行校验，可以满足电池管理系统安全等级ASIL C的需求。

进一步的，在本发明提供的电流检测装置、电流检测系统及电流检测方法中，通过所述分压电阻检测所述电压信号并将电压信号发送给所述信号处理器，实现电流电压同步采样，且无需增加额外的AD转换电路和隔离电路，系统简单，成本低。

<实施例三>

本实施例提供一种电流检测系统的电流检测方法，所述电流检测系统的电流检测方法包括：所述第一传感装置检测流过所述电流信号端口的电流并得到第一电流检测信号，第一传感装置将所述第一电流检测信号发送给信号处理器；信号处理器将所述第一电流检测信号进行信号处理并发送给控制器；所述第二传感装置检测流过所述第一传感装置的电流并得到第二电流检测信号，第二传感装置将所述第二电流检测信号发送给控制器，所述控制器接收到第一电流检测信号和第二电流检测信号后，对第一电流检测信号和第二电流检测信号进行比较，若第一电流检测信号和第二电流检测信号的差值在阈值范围内，则将第一电流检测信号作为最终检测信号。

具体的，在所述的电流检测系统的电流检测方法中，所述电流检测系统的电流检测方法还包括：若第一电流检测信号和第二电流检测信号的差值超过阈值范围，则控制器重新接收第一电流检测信号和第二电流检测信号。

在本实施例提供的电流检测系统的电流检测方法中，通过所述第一传感装置用于检测流过所述电流信号端口的电流并得到第一电流检测信号，所述第二传感装置用于检测流过第一传感装置的电流并得到第二电流检测信号，满足了电池管理系统的电流检测装置的安全等级要求，通过采用高精度分流电阻作为主电流采集传感器，采样精度能达到0.5％，采用霍尔传感器作为冗余电流采样部分，霍尔传感器可直接连接到控制器上，减少了AD转换电路等信号处理，降低了双AD采样高精度分流电阻电流方案的成本，简化了电路部分，同时霍尔传感器电流采样可以对高精度分流电阻电流采样进行校验，可以满足电池管理系统安全等级ASIL C的需求。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (16)

1.一种电流检测装置，所述电流检测装置用于电池管理系统，其特征在于，所述电流检测装置包括电流信号端口、第一传感装置和第二传感装置，其中：

所述第一传感装置用于检测流过所述电流信号端口的电流并得到第一电流检测信号；

所述第二传感装置用于检测流过第一传感装置的电流并得到第二电流检测信号。

2.如权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述第一传感装置为分流电阻，所述第二传感装置为霍尔电流传感器。

3.如权利要求2所述的电流检测装置，其特征在于，所述霍尔电流传感器包括导磁环和霍尔芯片，所述导磁环套在所述分流电阻外侧并由流过第一传感装置的电流感应出一磁场强度，所述霍尔芯片检测所述导磁环内的磁场强度得到第二电流检测信号。

4.如权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述第一传感装置为分流电阻，所述第二传感装置为磁通门传感器装置。

5.如权利要求4所述的电流检测装置，其特征在于，所述磁通门传感器装置包括导磁环和检测电路，所述导磁环套在所述分流电阻外侧并由流过第一传感装置的电流感应出一磁场强度，所述检测电路检测所述导磁环内的磁场强度得到第二电流检测信号。

6.如权利要求3或5所述的电流检测装置，其特征在于，所述电流检测装置还包括导磁环支架，所述导磁环支架用于将所述导磁环固定在所述分流电阻上。

7.如权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述第一传感装置为霍尔电流传感器，所述第二传感装置为分流电阻。

8.如权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述第一传感装置为磁通门传感器装置，所述第二传感装置为分流电阻。

9.一种电流检测系统，其特征在于，所述电流检测系统包括电流检测装置、控制器和信号处理器，其中：

所述电流检测装置连接所述信号处理器，将所述第一电流检测信号发送给信号处理器，所述信号处理器对所述第一电流检测信号进行处理；

所述电流检测装置连接所述控制器，将所述第二电流检测信号发送给控制器，所述控制器接收所述第二电流检测信号；

所述信号处理器连接所述控制器，将所述第一电流检测信号发送给控制器，所述控制器接收所述第一电流检测信号，并将所述第一电流检测信号和所述第二电流检测信号进行比较得到最终检测信号。

10.如权利要求9所述的电流检测系统，其特征在于，所述电流检测装置包括电流信号端口、第一传感装置和第二传感装置，其中：

所述第一传感装置用于检测流过所述电流信号端口的电流并得到第一电流检测信号；

所述第二传感装置用于检测流过第一传感装置的电流并得到第二电流检测信号。

11.如权利要求10所述的电流检测系统，其特征在于，所述第二传感装置将所述第二电流检测信号发送给所述控制器，所述第一传感装置将所述第一电流检测信号发送给所述信号处理器，所述信号处理器将所述第一电流检测信号进行处理后，发送给所述控制器，所述控制器将所述第一电流检测信号和所述第二电流检测信号进行处理得到最终检测信号。

12.如权利要求11所述的电流检测系统，其特征在于，所述信号处理器为AD转换芯片和隔离芯片。

13.如权利要求11所述的电流检测系统，其特征在于，所述电流检测系统还包括分压电阻，所述分压电阻连接所述信号处理器，所述分压电阻用于检测电压信号并将所述电压信号发送给所述信号处理器。

14.如权利要求11所述的电流检测系统，其特征在于，所述电流检测系统还包括热敏电阻装置，所述热敏电阻装置用于对所述第一电流检测信号和所述第二电流检测信号进行温度补偿。

15.一种电流检测系统的电流检测方法，其特征在于，所述电流检测系统的电流检测方法包括：

所述第一传感装置检测流过所述电流信号端口的电流并得到第一电流检测信号，第一传感装置将所述第一电流检测信号发送给信号处理器；

信号处理器将所述第一电流检测信号进行信号处理并发送给控制器；

所述第二传感装置检测流过所述第一传感装置的电流并得到第二电流检测信号，第二传感装置将所述第二电流检测信号发送给控制器；

所述控制器接收到第一电流检测信号和第二电流检测信号后，对第一电流检测信号和第二电流检测信号进行比较，若第一电流检测信号和第二电流检测信号的差值在阈值范围内，则将第一电流检测信号作为最终检测信号。

16.如权利要求15所述的电流检测系统的电流检测方法，其特征在于，所述电流检测系统的电流检测方法还包括：

若第一电流检测信号和第二电流检测信号的差值超过阈值范围，则控制器重新接收第一电流检测信号和第二电流检测信号。