CN206038759U

CN206038759U - 一种新能源电动汽车高精度电流检测电路

Info

Publication number: CN206038759U
Application number: CN201620924165.2U
Authority: CN
Inventors: 熊本波; 周远标; 王鹏; 徐华杰; 余亦星
Original assignee: Shenzhen Guoxin Power Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Guoxin Power Technology Co Ltd
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2026-08-23

Abstract

本实用新型公开一种新能源电动汽车高精度电流检测电路，包括电流校准模块、滤波电路、放大电路、A/D转换模块、信号隔离模块和MCU；电流校准模块包括一采样电阻、与采样电阻串联的至少一校准电阻、与采样电阻和校准电阻形成第一回路的基准电源、及控制第一回路的若干控制开关；所述滤波电路采集采样电阻的电信号，经放大电路放大后，由A/D转换模块、信号隔离模块处理后传输给MCU，MCU处理后发出校验结果或电流值；当第一回路接入时，MCU发出校验结果，测外部电流时，MCU发出电流值。本实用新型电路每次上电使用时，电流能实现自动的校准，校准后测量的电流精度更高，不存在使用时间长，电流测量不准确的现象。

Description

一种新能源电动汽车高精度电流检测电路

技术领域

本实用新型涉及电动汽车电流检测领域，尤其涉及一种新能源电动汽车高精度电流检测电路。

背景技术

目前业界的电流检测方案不能实现自动校准，采样电流前端的信号和噪声的滤波频率不可调节，影响电流采样的精度；滤波处理后的信号经过放大电路的增益不可调节，影响测量的精度，随着使用时间越久测量到的误差会越来越大，且不能实现电路故障的自检。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种新能源电动汽车高精度电流检测电路。

本实用新型的技术方案如下：

一种新能源电动汽车高精度电流检测电路，包括电流校准模块、滤波电路、放大电路、A/D转换模块、信号隔离模块和MCU；所述电流校准模块包括一采样电阻、与采样电阻串联的至少一校准电阻、与采样电阻和校准电阻形成第一回路的基准电源、及控制第一回路的若干控制开关；所述滤波电路采集采样电阻的电信号，经放大电路放大后，由A/D转换模块、信号隔离模块处理后传输给MCU，MCU处理后发出校验结果或电流值；当第一回路接入时，MCU发出校验结果，当第一回路断开、测外部电流时，MCU发出电流值。

较佳地，该电流检测电路还包括通信模块、人机交互终端，MCU将校验结果或电流值经通信模块传输给人机交互终端，人机交互终端显示校验结果或电流值。

进一步地，滤波电路为可调频型滤波电路，此路电路可以是无缘滤波电路，也可以是有源滤波电路。

进一步地，放大电路为可调增益的放大电路。

进一步地，A/D转换模块采用A/D转换集成芯片。

进一步地，信号隔离模块可以是专用的信号隔离芯片，也可以是光耦隔离器件。

进一步地，MCU是可编程的单片机。

进一步地，通信模块支持232总线、485总线、CAN总线、Lin总线。

进一步地，人机交互终端可以是PC机的上位机，也可以是带屏幕的可视终端机。

采用上述方案，本实用新型有以下优点：

1.电流检测电路每次上电使用，电流能实现自动的校准，校准后测量的电流精度更高，不存在使用时间长，电流测量不准确的现象；

2.能实现此电路故障的自检，通过对电流的校准，“电流校准失败”后，MCU会发出“电流检测硬件故障”故障；

3.改变校准电阻R1、R3的阻值，能校准不同量程的电流，校准的范围比较广；

4.此方案的滤波电路的频率范围可调节，能滤除在不同频率下的干扰和噪声；

5.此方案的放大电路的增益可以调节，可调节的增益范围大。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为可调频率型滤波电路图；

图3为可调增益的放大电路图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

参照图1所示，本实用新型提供一种高精度电流检测系统，包括依次连接的：电流校准模块1、滤波电路2、放大电路3、A/D转换模块4、信号隔离模块5、MCU6、通信模块7和终端8；所述电流校准模块1包括采样电阻R2、两校准电阻R1、R3，四个控制开关K1-K4、一基准电源V_ref，其中开关K1，电阻R2，开关K2依次连接在正母线上；控制开关K1和采样电阻R2之间的连接点依次通过控制开关K3和校准电阻R3接地；采样电阻R2和控制开关K2之间的连接点依次通过控制开关K4和校准电阻R1连接基准电源V_ref；采样电阻R2两端连接有滤波电路2。A/D转换模块4采用A/D转换集成芯片。信号隔离模块5可以是专用的信号隔离芯片，也可以是光耦隔离器件。MCU 6是可编程的单片机。通信模块7支持232总线、485总线、CAN总线、Lin总线。人机交互终端8可以是PC机的上位机，也可以是带屏幕的可视终端机。

参照图2所示，滤波电路2为可调频型滤波电路，此路电路可以是无缘滤波电路，也可以是有源滤波电路。此处以RC低通滤波器为例来说明如何实现可调频率的滤波电路。

图2的RC电路的频率为：

f c＝1/[2Π*R4*(C1+C2+…+Cn)]…………(1)

f c′＝1/[2Π*R5*(C1′+C2′+…+Cn′)]…………(2)

控制开关S1，S2，…，Sn及开关S1′,S2′,…,Sn′的开关闭合(备注：S1，S2，…,Sn，S1′,S2′,…,Sn′可为电子开关，也可为机械开关等一切能作为开关量的开关)，能实现公式(1)，(2)中f c和fc′的不同频率。针对在某个频率下的干扰和噪声，可以选择合适的fc和fc′来滤除噪声和干扰。

参照图3所示，放大电路3可调增益的放大电路。以集成运放AD8237为例，通过调节电阻R6、R5的阻值，可改变集成运放的增益G。其中，Pin2为正输入(Positive Input)、Pin3为负输入(Negative Input)、Pin 6为参考输入(Reference Input)、Pin 7为反馈输入(Feedback Input)、Pin 8为输出(Output)。

图3中集成运放的电路的增益：

G＝1+(R6/R5)……………(3)

从公式(3)中可以得知，通过调节电阻R6、R5的阻值，可以改变增益G。

集成运放的输出电压V_c+:

V_c+＝G*(V_B+-V_B-)+V_REF………(4)

由公式(4)中得知，V_REF的基准电源2可以是基准电压源芯片，也可以是分立元件搭建起来的电压源，Vc+信号可以通过调节增益G来优化V_C+信号。V_C+的信号连接到A/D转换电路中。

本实用新型电流检测电路具体检测步骤如下：

A、模块上电，图1中MCU 6指令控制开关K3、K4闭合，K1、K2断开，电流开始校准，采样电阻R2采样校准电流的信号；

B、从采样电阻R2采样出来的信号(VA+和VA-)连接到可调频率型的滤波电路2中处理，通过控制滤波电路2中S1，S2，…,Sn及S1′,S2′,…,Sn′的某个或某些开关闭合，把某个频率下的干扰和噪声滤除；

C、干扰和噪声滤除后的信号(VB+和VB-)连接到可调增益的放大电路3中，通过调节合适的增益(即调节R5、R6的阻值)，对微弱的信号进行放大处理后的信号为Vc+和Vc-；

D、放大处理后的信号Vc+连接到A/D转换模块4中，经过A/D转换模块4中一系列的数据处理后信号输出为VD+和VD-；

E、处理完成的信号(VD+和VD-)通过信号隔离模块5的隔离芯片或者是光耦隔离器件把信号(VE+和VE-)传送到MCU 6中；

F、MCU 6对其信号(VE+和VE-)进行一系列的处理；

G、MCU 6处理完成的信号(VF+和VF-)，通过通信模块7的232总线、485总线、CAN总线、Lin总线的其中一种总线把报文发送给人机交互终端8；

H、人机交互终端8会解析MCU 6发送过来的报文，如果校准完成，人机交互终端8会提示“校准完成”，如果校准失败，人机交互终端8会提示“校准失败”和“电流检测硬件故障”的故障；

I、1)当人机交互终端8提示“校准失败”和“电流检测硬件故障”的故障时，此时要对电流检测模块的电路进行检查。

2)当人机交互终端8提示“校准完成”，MCU指令控制开关K3、K4断开，K1、K2闭合，电流检测开始，人机交互终端8会显示检测的电流值。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种新能源电动汽车高精度电流检测电路，其特征在于，包括电流校准模块、滤波电路、放大电路、A/D转换模块、信号隔离模块和MCU；所述电流校准模块包括一采样电阻、与采样电阻串联的至少一校准电阻、与采样电阻和校准电阻形成第一回路的基准电源、及控制第一回路的若干控制开关；所述滤波电路采集采样电阻的电信号，经放大电路放大后，由A/D转换模块、信号隔离模块处理后传输给MCU，MCU处理后发出校验结果或电流值；当第一回路接入时，MCU发出校验结果，当第一回路断开、测外部电流时，MCU发出电流值。

2.根据权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于，该电流检测电路还包括通信模块、人机交互终端，MCU将校验结果或电流值经通信模块传输给人机交互终端，人机交互终端显示校验结果或电流值。

3.根据权利要求1或2所述的电流检测电路，其特征在于，该滤波电路为可调频型滤波电路。

4.根据权利要求1或2所述的电流检测电路，其特征在于，该滤波电路是无缘滤波电路、或有源滤波电路。

5.根据权利要求1或2所述的电流检测电路，其特征在于，放大电路为可调增益的放大电路。

6.根据要求1或2所述的电流检测电路，其特征在于，A/D转换模块采用A/D转换集成芯片。

7.根据要求1或2所述的电流检测电路，其特征在于，信号隔离模块为信号隔离芯片或光耦隔离器件。

8.根据要求1或2所述的电流检测电路，其特征在于，MCU是可编程的单片机。

9.根据要求1或2所述的电流检测电路，其特征在于，通信模块支持232总线、485总线、CAN总线、Lin总线中的至少一种。

10.根据要求1或2所述的电流检测电路，其特征在于，人机交互终端为PC机的上位机、或带屏幕的可视终端机。