CN203705533U - 电动汽车霍尔电流传感器电流检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了电动汽车霍尔电流传感器电流检测电路，包括电压信号处理单元、电压跟随运放单元和A／D转换单元；被测电动汽车的电池组充放电电流由霍尔电流传感器采集输出0-5V的电压，该电压依次经过检测电路的处理单元、电压跟随运放单元，最后通过A／D转换单元，由A／D转换单元转换为数字信号输出。其中，电压信号处理单元包括电容C1、电阻R1、电容C2、电阻R2；电容C1一端接霍尔电流传感器的输出信号Vout，电容C1另一端接GND，电阻R1和电容C2组成低通滤波电路；电压跟随运放单元采用运算放大器OP27GS芯片；A／D转换单元采用自校准16位模数转换器ADS1100芯片。本实用新型的抗干扰性能好，精度高，具有高隔离、高绝缘性，并且信号输出方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车动力锂电池组的充放电电流检测电路。
背景技术
电动汽车发展的关键技术之一是动力锂电池。大量单体锂电池串联组成锂电池组，为电动汽车提供动力。电池组的充电电流达到几十安培，放电电流高达几百安培，动力锂电池组的充放电电流测量是一个重要的参数，需要精确测量电池组的充放电电流。
在电池组充放电电流检测方面现有技术主要有两种，一种是通过小电阻取样法(分流器)测量充放电电流；另一种是采用电流互感器测量充放电电流。第一种方法中被测电流与检测电路不隔离，存在一定的安全隐患，如果另加隔离措施，则又增加了成本和复杂性，降低了可靠性；第二种方法中电流互感器体积比较大，安装不方便，而且测量精度不高。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有高精度、高隔离及高绝缘性能的电动汽车霍尔电流传感器电流检测电路。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：电动汽车霍尔电流传感器电流检测电路，包括霍尔电流传感器、电压信号处理单元、电压跟随运放单元和A／D转换单元；被测电动汽车的电池组充放电电流由霍尔电流传感器采集输出0-5V的电压，该电压依次经过检测电路的处理单元、电压跟随运放单元，最后通过A／D转换单元，由A／D转换单元转换为数字信号输出。
作为优选，电压信号处理单元包括电容C1、电阻R1、电容C2、电阻R2；电容C1一端接霍尔电流传感器的输出信号Vout，电容C1另一端接GND，电阻R1和电容C2组成低通滤波电路。
作为优选，电容C1的取值小于100NF。
作为优选，电压跟随运放单元包括运算放大器U1，运算放大器U1为OP27GS芯片，运算放大器U1的输出电压信号跟随着输入电压信号，运算放大器U1起到隔离作用，并使前后级之间实现阻抗匹配。
作为优选，A／D转换单元采用自校准16位模数转换器ADS1100芯片，OP27GS芯片的6脚(输出端)经过R3电阻限流后接入ADS1100芯片的Vin+，所述ADS1100芯片的Vin-和GND接控制电路中的地；SCL接IIC SCLK时钟信号，在IIC SDA端输出转换的数字信号。
本实用新型的有益效果是：
1)抗干扰性能好，精度高。霍尔电流传感器输出信号经过电压信号处理单元排除干扰。电动汽车工况复杂，汽车电子产品越来越复杂，会产生多种干扰因素。在这种有噪声的复杂工况下采用隔离跟随运放能够有效的抑制噪声对于电压信号的干扰，并且保持较高的测量精度。
2)高隔离、高绝缘性。电动汽车用锂电池组放电电流高达几百安培，霍尔传感器具有隔离作用，能够将电池高压部分与输出0-5V电压信号以及采集控制电路隔离开来，做到高绝缘性，避免了二者之间的互相干扰。
3)信号输出方便。通过A／D转换器将模拟信号转换为数字信号，通过I2C直接输出，微处理器可以直接接受该信号，不需要做进一步的处理。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型电动汽车霍尔电流传感器电流检测电路实施例的电路原理图。
图2为本实用新型电动汽车霍尔电流传感器电流检测电路实施例的OP27GS的引脚配置图。
具体实施方式
图1是一种电动汽车霍尔电流传感器电流检测电路，包括霍尔电流传感器(在图1没有画出霍尔电流传感器)、电压信号处理单元、电压跟随运放单元和A／D转换单元。被测电动汽车的电池组充放电电流由霍尔电流传感器采集输出0-5V的电压，该电压依次经过处理单元、电压跟随运放单元、最后通过A／D转换单元，由A／D转换单元转换为数字信号输出。
具体实施中，霍尔电流传感器的测量电流范围为-500A～500A，输出电压范围为0～5V，输出信号端电压接入检测电路的Vout和GND，霍尔电流传感器通过的电流不同，Vout采集到的电压也不同。
图1中，以C1、R1、C2、R2构成的电压信号处理单元，电容C1一端接霍尔电流传感器的输出信号Vout，电容C1另一端接GND，为了抗电磁干扰(EMC)，C1的取值应该小于100NF，所述的电阻R1和C2组成的低通滤波电路，能够很好的滤除纹波。
本实施例中，设置电阻C1取47nF，R1取100Ω，C2取0.1uF，电阻R2取100KΩ。电压信号经过电阻R2输出到仪表运放的输入。在本实施方式中仪表运放采用OP27系列芯片。OP27是低功耗、高精度的通用放大器，具有极强的抑制噪声能力。如图2所示，OP27GS芯片共有八个引脚，正负输入引脚Vin+和Vin-，电源引脚V+和V-以及一个输出引脚Vo，另外三个脚为空。
OP27GS的电源采用±12V的电压，电源引脚V+与V-分别接+12V电压和-12V电压，将输入引脚Vin+与电阻R2输出端相接，另一引脚Vin-与输出引脚6脚(输出端)相接，OP27GS在这里起到电压跟随的作用。经跟随电路跟随后采集得到的电压信号是模拟信号，需要转换为数字信号后才能被单片机所处理。本实施方式中选用的A／D转换器是ADS1100，这是一种精密的连续自校准A／D转换器。
OP27GS芯片的6脚(输出端)接入ADS1100芯片的Vin+，ADS1100芯片的Vin-和GND接控制电路中的地；SCL接IIC SCLK时钟信号，在IIC SDA端输出转换的数字信号。
Vin+和Vin-为正负输入引脚，VDD是电源引脚，GND接地引脚，ADS1100通过一个I2C接口通信。一条I2C由两条线路组成SDA线和SCLK线，SDA传送数据，SCLK提供时钟。
控制方式：
电流检测电路中的Vout和GND接到霍尔电流传感器输出端。经过C1、R1、C2、R2进行信号处理后接到OP27GS运放的3脚(输入接口)。
OP27GS是低功耗、高精度、高抗干扰的放大器。在大多数应用中它的噪声都很低，在G>100时，在0.1到10Hz范围内测得的低噪声频率大约为0.2μVp-p。并且具有非常低的偏置电压和温度漂移，高共模抑制，是复杂噪声干扰强的环境中的最佳选择。在本实施例中，电池组中干扰较强，选用OP27GS有效地排除了干扰因素，得到准确的检测测量的值。
经过OP27GS跟随隔离处理过的电压模拟信号需要经过A／D转换为数字信号后才能被单片机读入。本实施例中的ADS1100是16位自校准的A／D转换器，具有高达16位的分辨率，精度很高。ADS1100通过I2C(内部集成电路)接口通信，将模拟信号转换为数字信号后可直接通过I2C接口将数据传输到下一级处理流程中，保持高精度的同时简化了电路，提高了可操作性。
本实施例提出的电池组充放电电流检测方案，通过电压信号处理单元和隔离运放的应用，解决了电池组充放电电流测量不精确的问题，同时实现了测量电池组大电流电路和控制电路的高绝缘隔离，提高了安全性进一步提高了测量的准确度，最后通过选用含I2C通信的A／D转换器将采集到的电压数据直接发送到单片机处理，电路实现更加简洁。
以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。
Claims (5)
1.电动汽车霍尔电流传感器电流检测电路，其特征在于：包括霍尔电流传感器、电压信号处理单元、电压跟随运放单元和A／D转换单元；被测电动汽车的电池组充放电电流由霍尔电流传感器采集输出0～5V的电压，该电压依次经过检测电路的处理单元、电压跟随运放单元，最后通过A／D转换单元，由所述A／D转换单元转换为数字信号输出。
2.根据权利要求1所述的电动汽车霍尔电流传感器电流检测电路，其特征在于：所述电压信号处理单元包括电容C1、电阻R1、电容C2、电阻R2；所述电容C1一端接霍尔电流传感器的输出信号Vout，电容C1另一端接GND，所述电阻R1和电容C2组成低通滤波电路。
3.根据权利要求2所述的电动汽车霍尔电流传感器电流检测电路，其特征在于：所述电容C1的取值小于100NF。
4.根据权利要求1所述的电动汽车霍尔电流传感器电流检测电路，其特征在于：所述电压跟随运放单元包括运算放大器U1，所述运算放大器U1为OP27GS芯片。
5.根据权利要求1所述的电动汽车霍尔电流传感器电流检测电路，其特征在于：所述A／D转换单元采用自校准16位模数转换器ADS1100芯片，所述OP27GS芯片的6脚(输出端)经过R3电阻限流后接入ADS1100芯片的Vin+，所述ADS1100芯片的Vin-和GND接控制电路中的地；SCL接IIC SCLK时钟信号，在IIC SDA端输出转换的数字信号。
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