CN113702684A - 基于分流器的多通道电流测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于分流器的多通道电流测量系统，包括分流器和数据处理模块；所述分流器上设有多对测量触点，用于形成多路测量通道，其中一路测量通道作为主测量通道，剩余测量通道作为备用通道；所述分流器获取被测电路的电流，并通过至少一路测量通道输出电压信号至数据处理模块；所述数据处理模块接收至少一路测量通道传输的电压信号，并进行处理后得到电流数据。该技术方案中使用多路电流测量通道，其中一路作为主测量通道，其余通道作为冗余，从而提高测量系统的功能安全等级。系统同时提供三种模式实现电流测量，根据用户对电流测量的精度要求，可以自主地选择任意一种模式。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统领域，具体设计一种基于分流器的多通道电流测量系统。
背景技术
目前新能源汽车行业正在不断的发展，其中对于电池系统的检测尤为重要，特别是汽车在行驶中以及充电过程中电流数据需要实时监测。同时为避免和降低因汽车产品中电子电气系统的功能因系统性的失效和随机硬件失效造成对人身伤害的风险，需要重视功能安全即能够降低检测到潜在危险情况，从而启动保护和纠正措施，以防止发生危险事件或提供缓解措施以减少或降低危险事件的后果。目前行业中广泛使用霍尔传感器或者分流器作为电流的测量设备以此来提高测量精度和安全性，但是高精度的霍尔传感器价格较高，容易受到电磁环境的干扰，同时这些装置大多采用单一通道的方式进行数据的采集，与多通道相比缺乏一定的可靠性，功能安全等级较低，难以满足各种用户的不同需求。
经检索发现，公开号CN109633255A的中国专利于2019年4月16日公开了一种基于分流器的电流测量装置及电流测量方法，包括信号转换模块和与信号转换模块相连的控制器单元；信号转换模块包括分流器电压采集电路和温度传感器；分流器电压采集电路与分流器相连，分流器电压采集电路适于采集通过分流器的采样电流信号，并将采集到的采样电流信号转换为采样电压信号，输出至控制器单元；所述温度传感器适于设置在分流器上，并将温度传感器采集的采样信号输出至控制器单元；控制器单元适于根据反馈的采样电流信号和采样信号生成实际所测分流器的电流值。该发明能够提高电流测量的抗干扰能力，提高了测量精度，但仍然存在使用单通道测量的方式进行数据采集，造成电流测量的可靠性差的技术问题。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于分流器的多通道电流测量系统，用以解决现有技术中单通电流测量方式的不足，提高系统功能安全以及场景适用性，同时提高测量的准确性。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
基于分流器的多通道电流测量系统，包括分流器和数据处理模块；所述分流器上设有多对测量触点，用于形成多路测量通道，其中一路测量通道作为主测量通道，剩余测量通道作为备用通道；所述分流器获取被测电路的电流，并通过至少一路测量通道输出电压信号至数据处理模块；所述数据处理模块接收至少一路测量通道传输的电压信号，并进行处理后得到电流数据。
上述技术方案中，使用分流器进行电流数据的采集，在分流器上设置多对测量触点，从而形成多路测量通道，其中一路通道作为主测量通道，其余作为冗余的备用通道，即对主测量通道进行验证，所测数据交由数据处理单元进行处理，最后向外部检测设备输出所测的电流数据。
其中，所述系统还包括多个运放模块，除一路测量通道直接输出不与运放模块连接外，其他测量通道分别连接有运放模块，用于将其他测量通道输出的电压信号分别进行放大后输出给数据处理模块。
其中，所述系统还包括多个运放模块，多个所述运放模块分别与多路测量通道相连，用于将多路测量通道输出的电压信号分别进行放大后输出给数据处理模块。
其中，所述运放模块用于对多路测量通道输出的电压信号进行运放处理，得到放大的电压信号。
其中，所述数据处理模块包括数据转换单元和温度补偿单元，所述数据转换单元用于接收至少一路测量通道传输的电压信号，对电压信号进行模数转换以及数据转换的处理，生成数字电流数据；所述温度补偿单元与数据转换单元连接，用于接收数据转换单元生成的数字电流数据，使用分流器的温度补偿数据对电流数据进行校正，得到校正后的电流数据。
其中，所述分流器连接有温度传感器，所述温度传感器与温度补偿单元连接，所述温度传感器用于对分流器的温度数据进行实时测量，并将分流器的温度数据发送至温度补偿单元。
本发明对电流进行测量时提供三种模式：
第一种测量模式，测量数据精度较低，适合于一些电流低精度测量要求的场景：
采集输入分流器测试电路的电流信号，并采集分流器在多路测量通道上输出的电压信号，将其中任意一路测量通道作为主测量通道，其余测量通道作为冗余通道，并将采集得到的所有测量通道的电压信号直接传递给数据处理模块；
数据处理模块接收多路测量通道上的所有测量通道上的电压信号，并转换为电流信号输出到外部检测设备，使用备用的冗余通道的数据对主测量通道进行验证。
第二种测量模式，适用对于电流精度较高的场景：
采集输入分流器测试电路的电流信号，并采集分流器在多路测量通道上输出的电压信号，将采集得到的其中一路测量通道的电压信号直接传递给数据处理模块，其中一路测量通道作为主测量通道，将采集得到的其他通道的电压信号经过运放模块处理，得到放大的电压信号后传递给数据处理模块，其他通道作为冗余通道；
数据处理模块接收多路测量通道上的其中一路测量通道上的电压信号和经过运放处理后的放大电压信号，并转换为电流信号输出到外部检测设备，使用冗余通道的数据对主测量通道进行验证。
第三种测量模式，适用于对电流精度要求很高的场景：
采集输入分流器测试电路的电流信号，并采集分流器在多路测量通道上输出的电压信号，将其中任意一路测量通道作为主测量通道，其余测量通道作为冗余通道，采集得到的所有测量通道的电压信号都经过运放模块处理，得到放大的电压信号传递给数据处理模块；
数据处理模块接收所有经过运放处理后的放大电压信号，并转换为电流信号输出到外部检测设备，使用冗余通道的数据对主测量通道进行验证。
第一种模式下所有测量通道均直接测量分流器两端电压，然后将所测的电压直接交于用户进行处理；第二种模式下所有测量通道分别测量分流器两端电压，其中一路通道将所测电压直接进行处理，其余通道将所测电压通过运放进行放大后再进行处理；第三种模式下将所有通道所测电压分别通过运放进行放大后再进行处理。在每一种模式中，系统均可提供温度补偿，结合温度变化对电流采样值进行修正，提高了电流测量装置的准确性。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明在分流器上设置多对测量触点，从而形成多路测量通道，其中一路通道作为主测量通道，其余作为冗余的备用通道，即对主测量通道进行验证，所测数据交由数据处理单元进行处理，最后向外部检测设备输出所测的电流数据，解决了现有技术中单通道测量方式的存在可靠性差的问题；
(2)本发明设置有多个运放模块，所述运放模块用于对多路测量通道输出的电压信号经过运放进行放大处理后，交由数据处理单元进行处理，解决了现有技术中电流测量的准确性不高的问题；
(3)本发明提供的基于分流器的多通道电流测量系统，提供了多通道的测试方式，通过设置冗余的备用通道弥补了单通道测量方式的不足，提高了功能安全等级；
(4)本发明提供了三种测量模式，提高了产品的场景适用性，可以满足不同用户的需求。
附图说明
图1为根据本发明实施例第一种模式的电流测量系统的结构示意图；
图2为根据本发明实施例第二种模式的电流测量系统的结构示意图；
图3为根据本发明实施例第三种模式的电流测量系统的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本申请提供的技术方案中使用多路电流测量通道，其中一路作为主要测量通道，其余的通道作为冗余，从而提高测量系统的功能安全等级，同时系统提供三种模式实现电流测量，根据用户对电流测量的精度要求，可以自主地选择任意一种模式。
如图1所示，基于分流器的多通道电流测量系统，在本实施例中仅以两路测量通道为例进行讲解，包括分流器和数据处理模块；所述分流器上设有两对测量触点，用于形成两路测量通道，其中一路测量通道作为主测量通道，另一路测量通道作为备用通道；所述分流器获取被测电路的电流，并通过两路测量通道输出电压信号至数据处理模块；所述数据处理模块接收两路测量通道传输的电压信号，并进行处理后得到电流数据。
这种模式采用两路都是低精度的测量方式，适合于一些精度要求不高的场景。
具体地，冗余的备用通道一方面用于对主测量通道进行验证，另一方面通过备用通道为电流测量提高安全性。
作为一种实施方式，所述运放模块用于对多路测量通道输出的电压信号进行运放处理，得到放大的电压信号。
具体地，所述运放模块为运算放大器，是具有高放大倍数的电路单元。
作为一种实施方式，所述数据处理模块包括数据转换单元和温度补偿单元，所述数据转换单元用于接收两路测量通道传输的电压信号，对电压信号进行模数转换以及数据转换的处理，生成数字电流数据；所述温度补偿单元与数据转换单元连接，用于接收数据转换单元生成的数字电流数据，使用分流器的温度补偿数据对电流数据进行校正，得到校正后的电流数据。
作为一种实施方式，所述分流器连接有温度传感器，所述温度传感器与温度补偿单元连接，所述温度传感器用于对分流器的温度数据进行实时测量，并将分流器的温度数据发送至温度补偿单元。
具体地，温度补偿单元根据分流器的温度数据，使用相应的参数得到温度补偿数据，根据分流器的温度补偿数据对所得到的电流数据进行校正。
具体地，所述数据处理模块与外部检测系统连接，数据处理模块将校正后的电流数据输出至外部检测系统。
实施例2
如图2所示，基于分流器的多通道电流测量系统，在本实施例中仅以两路测量通道为例进行讲解，包括分流器和数据处理模块；所述分流器上设有两对测量触点，用于形成两路测量通道，其中一路测量通道作为主测量通道，另一路测量通道作为备用通道；所述系统还包括运放模块，主测量通道不与运放模块连接，另一路测量通道连接有运放模块，用于将另一路测量通道输出的电压信号进行放大后输出给数据处理模块；所述分流器获取测试电路的电流，并通过不与运放模块连接的主测量通道输出电压信号至数据处理模块；所述数据处理模块接收经过运放模块进行放大后和不与运放模块连接的主测量通道传输的电压信号，并进行处理后得到电流数据。
这种模式采用的是一路低精度，另外一路高精度的测量方式，适用对于电流精度要求较高的场景。
实施例3
如图3所示，基于分流器的多通道电流测量系统，在本实施例中仅以两路测量通道为例进行讲解，包括分流器和数据处理模块；所述分流器上设有两对测量触点，用于形成两路测量通道，其中一路测量通道作为主测量通道，另一路测量通道作为备用通道；所述系统还包括两个运放模块，两个所述运放模块分别与两路测量通道相连，用于将两路测量通道输出的电压信号分别进行放大后输出给数据处理模块；所述分流器获取测试电路的电流，并通过运放模块进行放大后输出给数据处理模块；所述数据处理模块接收通过运放模块进行放大后的电压信号，并进行处理后得到电流数据。
这种模式中两路均采用高精度的测量方式，适合精度要求很高的场景。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“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。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。
Claims (6)
1.基于分流器的多通道电流测量系统，其特征在于，包括分流器和数据处理模块；所述分流器上设有多对测量触点，用于形成多路测量通道，其中一路测量通道作为主测量通道，剩余测量通道作为备用通道；所述分流器获取被测电路的电流，并通过至少一路测量通道输出电压信号至数据处理模块；所述数据处理模块接收至少一路测量通道传输的电压信号，并进行处理后得到电流数据。
2.根据权利要求1所述的基于分流器的多通道电流测量系统，其特征在于，所述系统还包括多个运放模块，除一路测量通道直接输出不与运放模块连接外，其他测量通道分别连接有运放模块，用于将其他测量通道输出的电压信号分别进行放大后输出给数据处理模块。
3.根据权利要求1所述的基于分流器的多通道电流测量系统，其特征在于，所述系统还包括多个运放模块，多个所述运放模块分别与多路测量通道相连，用于将多路测量通道输出的电压信号分别进行放大后输出给数据处理模块。
4.根据权利要求2或3所述的基于分流器的多通道电流测量系统，其特征在于，所述运放模块用于对多路测量通道输出的电压信号进行运放处理，得到放大的电压信号。
5.根据权利要求1所述的基于分流器的多通道电流测量系统，其特征在于，所述数据处理模块包括数据转换单元和温度补偿单元，所述数据转换单元用于接收至少一路测量通道传输的电压信号，对电压信号进行模数转换以及数据转换的处理，生成数字电流数据；所述温度补偿单元与数据转换单元连接，用于接收数据转换单元生成的数字电流数据，使用分流器的温度补偿数据对电流数据进行校正，得到校正后的电流数据。
6.根据权利要求5所述的基于分流器的多通道电流测量系统，其特征在于，所述分流器连接有温度传感器，所述温度传感器与温度补偿单元连接，所述温度传感器用于对分流器的温度数据进行实时测量，并将分流器的温度数据发送至温度补偿单元。
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