CN118243991B - 一种电流检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流检测装置、系统及方法，涉及电流检测技术领域，所述电流检测装置包括：第一导电排、第二导电排、电阻检测元件、第一电路板和磁感应元件，所述第一导电排和所述第二导电排间隔设置，所述电阻检测元件设于所述第一导电排和所述第二导电排之间且与所述第一导电排和所述第二导电排连接，所述第一电路板设于所述第一导电排和所述第二导电排上且与所述第一导电排和所述第二导电排连接，所述磁感应元件设于所述第一电路板上，所述磁感应元件用于根据流过所述第一导电排和所述第二导电排的电流产生感应电压。本发明的电流检测装置提供了两个电流检测单元，两个电流检测单元相互独立，可实现电流的冗余检测，提高电流检测的可靠性。

Description

一种电流检测系统及方法

技术领域

本发明涉及电流检测技术领域，特别涉及一种电流检测系统及方法。

背景技术

BMS电池管理系统俗称之为电池保姆或电池管家，主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。BMS的电气架构由高压部分和低压部分组成，主要功能包括：1、通过控制板采集电芯的温度、电压，并实现电池间的均衡，与电流检测装置交互采集总线电流；2、采集高压值，诊断电池的继电器闭合与断开以及绝缘状况；3、控制继电器的闭合与断开；4、通过低压线束与整车其他部件交互。其中，电流检测装置是BMS电源管理系统中重要的电气组件。

现有技术中，BMS电池管理系统一般采用电阻检测电流。但是，由于电阻是发热元件，且电池总线电流较高，长时间使用后电阻检测电流的可靠性可能会下降，影响BMS电池管理系统的正常工作。

发明内容

本发明实施例提供一种电流检测装置、系统及方法，以解决相关技术中现有电池管理系统的电流检测装置采用电阻检测电流，可靠性不高的技术问题。

第一方面，提供了一种电流检测装置，包括：

间隔设置的第一导电排和第二导电排；

电阻检测元件，其设于所述第一导电排和所述第二导电排之间且与所述第一导电排和所述第二导电排连接；

第一电路板，其设于所述第一导电排和所述第二导电排上且与所述第一导电排和所述第二导电排连接；

磁感应元件，其设于所述第一电路板上，所述磁感应元件用于根据流过所述第一导电排和所述第二导电排的电流产生感应电压。

一些实施例中，所述电流检测装置还包括：

第一连接器和第二连接器，其设于所述第一电路板上，所述第一连接器用于传输所述磁感应元件的感应电压，所述第二连接器用于传输所述电阻检测元件两侧的电压差。

一些实施例中，所述磁感应元件外周设有磁屏蔽件。

一些实施例中，所述第一导电排和所述第二导电排上均设有安装固定孔。

一些实施例中，所述磁感应元件为隧道磁阻效应元件。

一些实施例中，所述电阻检测元件为锰铜合金电阻。

第三方面，提供了一种电流检测方法，包括以下步骤：

获取电阻检测元件两侧的电压差以及磁感应元件的感应电压；

根据电压差和感应电压计算流过第一导电排和第二导电排的第一计算电流和第二计算电流；

根据第一计算电流和第二计算电流确定流过第一导电排和第二导电排的电流。

一些实施例中，所述根据第一计算电流和第二计算电流确定流过第一导电排和第二导电排的电流的步骤，包括:

判断第一计算电流是否不超过预设电流阈值；

若是，以第一计算电流作为流过所述第一导电排和所述第二导电排的电流；若否，再判断第二计算电流是否不超过预设电流阈值；

若是，以第二计算电流作为流过所述第一导电排和所述第二导电排的电流；若否，上报故障信息。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

本发明实施例提供了一种电流检测装置、系统及方法，所述电流检测装置包括第一导电排、第二导电排、电阻检测元件和磁感应元件，所述第一导电排、所述电阻检测元件和所述第二导电排串联构成一个电阻式电流检测电路，通过获取所述电阻检测元件上的电压差，利用欧姆定律计算流过第一导电排、所述电阻检测元件和所述第二导电排的电流。所述磁感应元件可以根据流过所述第一导电排和所述第二导电排的电流产生感应电压，根据感应电压可以计算流过所述第一导电排和所述第二导电排的电流。两个电流检测单元相互独立，可以实现电流的冗余检测，提高电流检测的可靠性。另外，所述电阻检测元件是接触式电流测量方式，所述磁感应元件为非接触式电流测量方式，增加所述磁感应元件，一方面不需要增加安装空间，也不会带来更多的发热问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电流检测装置的正视图；

图2为本发明实施例提供的一种电流检测装置的俯视图；

图3为本发明实施例提供的一种电流检测装置的另一个俯视图；

图4为本发明实施例提供的第一导电排、电阻检测元件以及第二导电排连接的俯视图；

图5为本发明实施例提供的一种电流检测装置的又一个俯视图；

图6为本发明实施例提供的一种电流检测系统的示意图；

图7为本发明实施例提供的一种电流检测方法的流程图；

图8为本发明实施例提供的图6中实施步骤是S30的流程图；

图中：

1、第一导电排；11、安装固定孔；

2、第二导电排；

3、电阻检测元件；

4、第一电路板；

5、磁感应元件；

6、第一连接器；

7、第二连接器；

8、磁屏蔽件；

9、控制器；

10、第二电路板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种电流检测装置，其能解决现有电池管理系统的电流检测装置单独采用电阻检测电流，可靠性不高的技术问题。

参见图1和图2所示，本发明实施例提供了一种电流检测装置，包括：第一导电排1、第二导电排2、电阻检测元件3、第一电路板4和磁感应元件5。

所述第一导电排1和所述第二导电排2间隔设置，所述电阻检测元件3设于所述第一导电排1和所述第二导电排2之间且与所述第一导电排1和所述第二导电排2连接。

所述第一电路板4设于所述第一导电排1和所述第二导电排2上且与所述第一导电排1和所述第二导电排2连接，所述磁感应元件5设于所述第一电路板4上，所述磁感应元件5用于根据流过所述第一导电排1和所述第二导电排2的电流产生感应电压。

本发明实施例的电流检测装置，其第一导电排、电阻检测元件和第二导电排串联构成一个电阻式电流检测电路，通过获取所述电阻检测元件上的电压差，利用欧姆定律计算流过第一导电排、所述电阻检测元件和所述第二导电排的电流。另外，本发明实施例的电流检测装置还设置了磁感应元件，所述磁感应元件可以根据流过所述第一导电排和所述第二导电排的电流产生感应电压，根据感应电压和所述磁感应元件的电阻，也可以计算流过第一导电排和所述第二导电排的电流。两个电流检测单元相互独立，可以实现电流的冗余检测，提高电流检测的可靠性。另外，所述电阻检测元件是接触式电流测量方式，所述磁感应元件为非接触式电流测量方式，增加所述磁感应元件，一方面不需要增加安装空间，也不会带来更多的发热问题。

作为可选地实施方式，在一个发明实施例中，参见图1和图2所示，所述电流检测装置还包括：第一连接器6和第二连接器7，所述第一连接器6和第二连接器7设于所述第一电路板4上，所述第一连接器6用于传输所述磁感应元件5的感应电压，所述第二连接器7用于传输所述电阻检测元件3两侧的电压差。

作为可选地实施方式，在一个发明实施例中，参见图3所示，所述磁感应元件5外周设有磁屏蔽件8，所述磁屏蔽件8降低电磁干扰，保证所述磁感应元件5的测量精度。

作为可选地实施方式，在一个发明实施例中，参见图4所示，所述第一导电排1和所述第二导电排2上均设有安装固定孔11，所述安装固定孔11便于所述第一导电排1和所述第二导电排2上均设有安装固定孔11安装固定连接。

作为可选地实施方式，在一个发明实施例中，所述磁感应元件5为隧道磁阻效应元件，所述隧道磁阻效应元件可以是成熟芯片直接焊接在所述第一电路板4上。采用隧道磁阻效应元件测量电流具有精度高，温度特性好，抗外界干忧能力强等特点。另外，隧道磁阻效应元件体积小，不占用额外的安装空间，且隧道磁阻效应元件发热小，不会产生较多的热量。

作为可选地实施方式，在一个发明实施例中，参见图4所示，所述电阻检测元件3锰铜合金电阻，锰铜合金电阻的阻值精度高，有利于精准检测电流。锰铜合金电阻与两侧的第一导电排1和第二导电排2焊接为一体结构，采用常规的焊接式或焊针式，直接将所述第一电路板4焊接在第一导电排1和第二导电排2上，从第一导电排1和第二导电排2上焊接电流采样点，并通过所述第一电路板4上的第一连接器6和第二连接器7采样信号引出。

作为可选地实施方式，在一个发明实施例中，参见图5所示，可以另外单独设置一个第二电路板10，单独安装所述磁感应元件5和第一连接器6，即传输感应电压的第二电路板10与传输电压差的第一电路板4相互独立。

参见图6所示，本发明实施例还提供一种电流检测系统，包括前述的电流检测装置，还包括：

控制器9，所述控制器9用于与所述第一电路板4电连接，且被配置为：

获取所述电阻检测元件3两侧的电压差以及所述磁感应元件5的感应电压；

根据所述电压差和所述感应电压计算流过所述第一导电排1和所述第二导电排2的第一计算电流和第二计算电流；

根据所述第一计算电流和所述第二计算电流确定流过所述第一导电排1和所述第二导电排2的电流。

具体地，所述控制器9可以与所述第一连接器6和所述第二连接器7连接，以实现与所述第一电路板4连接，进而可以获取所述电阻检测元件3两侧的电压差以及所述磁感应元件5的感应电压。

本发明实施例中的电流检测系统，其电流检测装置的第一导电排、所述电阻检测元件和所述第二导电排串联构成一个电阻式电流检测电路，控制器通过获取所述电阻检测元件上的电压差，利用欧姆定律计算流过第一导电排、所述电阻检测元件和所述第二导电排的电流。另外，本发明实施例的电流检测系统的电流检测装置还设置了磁感应元件，所述磁感应元件可以根据流过所述第一导电排和所述第二导电排的电流产生感应电压，所述控制器根据感应电压可以计算流过第一导电排和所述第二导电排的电流。两个电流检测单元相互独立，可以实现电流的冗余检测，提高电流检测的可靠性。

作为可选地实施方式，在一个发明实施例中，所述根据第一计算电流和第二计算电流确定流过所述第一导电排和所述第二导电排的电流，包括:

判断第一计算电流是否不超过预设电流阈值；

若是，以第一计算电流作为流过所述第一导电排1和所述第二导电排2的电流；若否，再判断第二计算电流是否不超过预设电流阈值；

若是，以第二计算电流作为流过所述第一导电排1和所述第二导电排2的电流；若否，上报故障信息。

一般情况下，采用电阻检测的电流精度要更高，优先以第一计算电流作为流过所述第一导电排和所述第二导电排的电流。如果第一计算电流存在异常（超过预设电流阈值），才会切换至以第二计算电流作为流过所述第一导电排和所述第二导电排的电流。当然，如果第二计算电流还是超过预设电流阈值，说明整个电池系统出现问题，需要排查系统故障。比如说，正常的第一计算电流为100A，如果第一计算电流突然变成了500A（超过预设电流阈值150A）。此时，以第二计算电流作为流过所述第一导电排和所述第二导电排的电流。如果第二计算电流是正常的100A，说明电阻检测通道出现了故障，但是整个电池系统还是能够正常工作；如果第二计算电流也是500A，说明整个电池系统出现了故障，上报故障信息，排查系统故障。

参见图7所示，本发明实施例还提供一种电流检测方法，包括以下步骤：

步骤S10，获取电阻检测元件两侧的电压差以及磁感应元件的感应电压；

步骤S20，根据电压差和感应电压计算流过第一导电排和第二导电排的第一计算电流和第二计算电流；

步骤S30，根据第一计算电流和第二计算电流确定流过第一导电排和第二导电排的电流。

本发明实施例的电流检测方法，一方面通过获取电阻检测元件上的电压差，利用欧姆定律计算流过第一导电排、电阻检测元件和第二导电排的电流；另一方面获取磁感应元件根据流过所述第一导电排和所述第二导电排的电流产生感应电压，根据感应电压可以计算流过第一导电排和所述第二导电排的电流。两个电流检测单元相互独立，可以实现电流的冗余检测，提高电流检测的可靠性。

作为可选地实施方式，在一个发明实施例中，参见图8所示，所述根据第一计算电流和第二计算电流确定流过第一导电排和第二导电排的电流的步骤，包括:

步骤S301，判断第一计算电流是否不超过预设电流阈值；

步骤S302，若是，以第一计算电流作为流过第一导电排和第二导电排的电流；若否，再判断第二计算电流是否不超过预设电流阈值；

步骤S303，若是，以第二计算电流作为流过第一导电排和第二导电排的电流；若否，上报故障信息。

一般情况下，采用电阻检测的电流精度要更高，优先以第一计算电流作为流过所述第一导电排和所述第二导电排的电流。如果第一计算电流存在异常（超过预设电流阈值），才会切换至以第二计算电流作为流过所述第一导电排和所述第二导电排的电流。当然，如果第二计算电流还是超过预设电流阈值，说明整个电池系统出现问题，需要排查系统故障。比如说，正常的第一计算电流为100A，如果第一计算电流突然变成了500A（超过预设电流阈值150A）。此时，以第二计算电流作为流过所述第一导电排和所述第二导电排的电流。如果第二计算电流是正常的100A，说明电阻检测通道出现了故障，但是整个电池系统还是能够正常工作；如果第二计算电流也是500A，说明整个电池系统出现了故障，上报故障信息，排查系统故障。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。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；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。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。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种电流检测系统，用于电池管理系统，其特征在于，包括：

间隔设置的第一导电排（1）和第二导电排（2）；

电阻检测元件（3），所述电阻检测元件（3）设于所述第一导电排（1）和所述第二导电排（2）之间且与所述第一导电排（1）和所述第二导电排（2）连接；

第一电路板（4），所述第一电路板（4）设于所述第一导电排（1）和所述第二导电排（2）上且与所述第一导电排（1）和所述第二导电排（2）连接；

磁感应元件（5），所述磁感应元件（5）设于所述第一电路板（4）上，所述磁感应元件（5）用于根据流过所述第一导电排（1）和所述第二导电排（2）的电流产生感应电压；

控制器（9），所述控制器（9）用于与所述第一电路板（4）电连接，且被配置为：

获取所述电阻检测元件（3）两侧的电压差以及所述磁感应元件（5）的感应电压；

根据所述电压差和所述感应电压计算流过所述第一导电排（1）和所述第二导电排（2）的第一计算电流和第二计算电流；

根据所述第一计算电流和所述第二计算电流确定流过所述第一导电排（1）和所述第二导电排（2）的电流；

所述根据第一计算电流和第二计算电流确定流过所述第一导电排（1）和所述第二导电排（2）的电流，包括:

判断第一计算电流是否不超过预设电流阈值；

若是，以第一计算电流作为流过所述第一导电排（1）和所述第二导电排（2）的电流；若否，再判断第二计算电流是否不超过预设电流阈值；

若是，说明电阻检测元件（3）的检测通道出现故障，但是整个电池系统还是能够正常工作，此时以第二计算电流作为流过所述第一导电排（1）和所述第二导电排（2）的电流；若否，说明整个电池系统出现问题，此时上报故障信息。

2.根据权利要求1所述的电流检测系统，其特征在于，还包括：

第一连接器（6）和第二连接器（7），其设于所述第一电路板（4）上，所述第一连接器（6）用于传输所述磁感应元件（5）的感应电压，所述第二连接器（7）用于传输所述电阻检测元件（3）两侧的电压差。

3.根据权利要求1所述的电流检测系统，其特征在于：所述磁感应元件（5）外周设有磁屏蔽件（8）。

4.根据权利要求1所述的电流检测系统，其特征在于：所述第一导电排（1）和所述第二导电排（2）上均设有安装固定孔（11）。

5.根据权利要求1所述的电流检测系统，其特征在于：所述磁感应元件（5）为隧道磁阻效应元件。

6.根据权利要求1所述的电流检测系统，其特征在于：所述电阻检测元件（3）为锰铜合金电阻。

7.一种电流检测方法，使用权利要求1所述的电流检测系统，其特征在于，包括以下步骤：

获取电阻检测元件（3）两侧的电压差以及磁感应元件（5）的感应电压；

根据电压差和感应电压计算流过第一导电排（1）和第二导电排（2）的第一计算电流和第二计算电流；

根据第一计算电流和第二计算电流确定流过第一导电排（1）和第二导电排（2）的电流；

所述根据第一计算电流和第二计算电流确定流过第一导电排（1）和第二导电排（2）的电流的步骤，包括:

判断第一计算电流是否不超过预设电流阈值；

若是，以第一计算电流作为流过第一导电排（1）和第二导电排（2）的电流；若否，再判断第二计算电流是否不超过预设电流阈值；

若是，说明电阻检测元件（3）的检测通道出现故障，但是整个电池系统还是能够正常工作，此时以第二计算电流作为流过第一导电排（1）和第二导电排（2）的电流；若否，说明整个电池系统出现问题，此时上报故障信息。