CN206684224U - 车辆和用于车辆的电流传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车辆和用于车辆的电流传感器，其中，电流传感器包括：磁芯，用以将电流信号转换为磁信号；霍尔芯片，用以将磁信号转换为电压信号；模数转换单元，模数转换单元的输入端与霍尔芯片的输出端相连，模数转换单元用以将电压信号转换为数字信号；通信单元，通信单元与模数转换单元的输出端相连，通信单元用以将数字信号传输至车辆的通信总线上。该电流传感器通过将霍尔芯片输出的模拟信号转换为数字信号后，再传输至车辆的通信总线上，从而有效降低了信号在传输过程中受到的电磁干扰，提高了信号的传输质量。

Description

车辆和用于车辆的电流传感器

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，特别涉及一种用于车辆的电流传感器和一种车辆。

背景技术

相关技术中，车用电流传感器的输出信号为模拟信号，但是，在车辆复杂的电磁环境中，模拟信号很容易受到电磁干扰。尤其是在车身较长的车辆中，模拟信号需要经过较长的导线才能传输到后端的处理电路中，模拟信号在传输的过程中，会受到较多的电磁干扰，从而会影响信号的传输质量。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种用于车辆的电流传感器，该电流传感器通过将霍尔芯片输出的模拟信号转换为数字信号后，再传输至车辆的通信总线上，从而有效降低了信号在传输过程中受到的电磁干扰，提高了信号的传输质量。

本实用新型的另一个目的在于提出一种车辆。

为达到上述目的，本实用新型一方面提出了一种用于车辆的电流传感器，包括：磁芯，所述磁芯用以将电流信号转换为磁信号；霍尔芯片，所述霍尔芯片用以将所述磁信号转换为电压信号；模数转换单元，所述模数转换单元的输入端与所述霍尔芯片的输出端相连，所述模数转换单元用以将所述电压信号转换为数字信号；通信单元，所述通信单元与所述模数转换单元的输出端相连，所述通信单元用以将所述数字信号传输至所述车辆的通信总线上。

根据本实用新型的用于车辆的电流传感器，通过磁芯将电流信号转换为磁信号，霍尔芯片将磁信号转换为电压信号，然后，模数转换单元将电压信号转换为数字信号，最后，通信单元将数字信号传输至车辆的通信总线上。由此，该电流传感器通过将霍尔芯片输出的模拟信号转换为数字信号后，再传输至车辆的通信总线上，从而有效降低了信号在传输过程中受到的电磁干扰，提高了信号的传输质量。

另外，根据本实用新型上述的用于车辆的电流传感器还可以具有如下附加的技术特征：

具体地，上述的用于车辆的电流传感器还包括供电单元，所述供电单元与所述霍尔芯片相连以给所述霍尔芯片供电，所述供电单元包括：供电电源；压敏电阻，所述压敏电阻的一端与所述供电电源的输出端相连，所述压敏电阻的另一端接地；稳压管，所述稳压管的正向端接地，所述稳压管的负向端分别与所述供电电源的输出端和所述压敏电阻的一端相连。

进一步地，所述供电单元还包括：第一滤波电容，所述第一滤波电容的一端分别与所述供电电源的输出端、所述压敏电阻的一端和所述稳压管的负向端相连，所述第一滤波电容的另一端接地；第二滤波电容，所述第二滤波电容的一端与所述霍尔芯片的输出端相连，所述第二滤波电容的另一端接地。

具体地，所述通信单元为CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)通信单元，所述车辆的通信总线为CAN总线，所述CAN通信单元包括：CAN控制器，所述CAN控制器用以根据所述数字信号生成CAN标准数据帧；CAN收发器，所述CAN收发器与所述CAN控制器相连，所述CAN收发器用以将所述CAN标准数据帧传输至所述CAN总线上。

具体地，所述霍尔芯片包括霍尔元件，所述霍尔芯片通过所述霍尔元件对所述磁信号进行转换。

具体地，所述第一滤波电容的容值大于所述第二滤波电容的容值。

为达到上述目的，本实用新型的另一方面还提出一种车辆，其包括上述的用于车辆的电流传感器。

本实用新型的车辆，通过上述的用于车辆的电流传感器，通过将霍尔芯片输出的模拟信号转换为数字信号后，直接传输至车辆的通信总线上，从而有效降低了信号在传输过程中受到的电磁干扰，提高了信号的传输质量。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，

图1是根据本实用新型一个实施例的用于车辆的电流传感器的方框示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的霍尔芯片的结构示意图；

图3是根据本实用新型一个实施例的霍尔芯片内部结构的方框示意图；

图4是根据本实用新型一个实施例的用于车辆的电流传感器的供电单元的电路图；以及

图5是根据本实用新型另一个实施例的用于车辆的电流传感器的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参照附图来描述根据本实用新型实施例提出的用于车辆的电流传感器和车辆。

图1是根据本实用新型一个实施例的用于车辆的电流传感器的方框示意图。如图1所示，该用于车辆的电流传感器包括：磁芯50、霍尔芯片10、模数转换单元20和通信单元30。

其中，磁芯50用以将电流信号转换为磁信号。霍尔芯片10用以将磁信号转换为电压信号。模数转换单元20的输入端与霍尔芯片10的输出端相连，模数转换单元20用以将电压信号转换为数字信号。通信单元30与模数转换单元20相连，通信单元30用以将数字信号传输至车辆的通信总线40上。

进一步地，如图2所示，霍尔芯片10可包括霍尔元件101，霍尔芯片10通过霍尔元件101对磁信号进行转换。

具体地，如图2所示，磁芯50用于将通电直导线60周围的磁场聚集在磁芯50的气隙中，以将电流信号转换为磁信号。通常，磁芯50的形状为环形或者圆形，且至少有一个气隙口。霍尔芯片10主要由霍尔元件101和信号处理电路102组成，霍尔元件101的作用是利用霍尔原理将磁信号转换为电信号，信号处理电路102的作用是将转换后的电信号处理成可直接使用的电压信号。该电压信号与通电直导线60上的电流的大小成线性关系，因此，根据电压信号即可检测出通电直导线60上电流的大小。

然而，由于信号处理电路102输出的电压信号为模拟信号，模拟信号在传输的过程中易受到电磁干扰，从而会影响信号的传输质量。

为此，在本实用新型的实施例中，如图1所示，在电流传感器中加入模数转换单元20。模数转换单元20将霍尔芯片10输出的模拟电压信号转换为数字信号后，再通过通信单元30将数字信号传输至车辆的通信总线40上。由于数字信号的抗干扰能力强于模拟信号，因此，本实用新型实施例的电流传感器可提高信号的传输质量。

进一步地，图3是根据本实用新型一个实施例的霍尔芯片内部结构的方框示意图。如图3所示，该霍尔芯片10具有三个管脚，分别是电源管脚Vcc、输出管脚OUT和地管脚GND，其中，电源管脚Vcc与供电电源的输出端相连，以给霍尔芯片10供电，地管脚GND接地，输出管脚OUT与模数转换单元20相连。该霍尔芯片10可以包括：霍尔元件101、零点动态补偿电路103、信号放大电路104、频率补偿电路105、温度传感器设置单元106、灵敏度设置单元107、零点设置单元108、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)和编程设置单元109。

其中，零点动态补偿电路103用以对霍尔元件101的输出偏压进行动态补偿修正。信号放大电路104用以放大霍尔元件101输出的电信号。频率补偿电路105用以对高频动态信号进行补偿。温度传感器设置单元106用以根据温度传感器采集的温度信息对霍尔芯片10进行温度补偿。灵敏度设置单元107用以设置霍尔芯片10对磁场强度感应能力的大小。零点设置单元108用以设置霍尔芯片10的零点电压。EEPROM用以存储所有编程参数，可重复擦写。编程设置单元109用以执行所有编程命令。

霍尔芯片10可采用二点编程的方式，零点电压和灵敏度基于供电电源VCC进行设置。例如，如果VCC＝5V，正满量程电压需设定为2.5V，二者之间的比例为50％，零点电压设置为50即可；如果VCC＝5V，正满量程电压设定为4.5V，二者之间的比例为90％，灵敏度设置为90即可。

根据本实用新型的一个实施例，如图4所示，上述的用于车辆的电流传感器还包括供电单元70，供电单元70与霍尔芯片10相连以给霍尔芯片10供电。供电单元70可包括：供电电源VCC、压敏电阻R1和稳压管D1。其中，压敏电阻R1的一端与供电电源VCC的输出端相连，压敏电阻R1的另一端接地。稳压管D1的正向端接地，稳压管D1的负向端分别与供电电源VCC的输出端和压敏电阻R1的一端相连。

进一步地，如图4所示，供电单元70还可包括：第一滤波电容C1和第二滤波电容C2。其中，第一滤波电容C1的一端分别与供电电源VCC的输出端、压敏电阻R1的一端和稳压管D1的负向端相连，第一滤波电容C1的另一端接地。第二滤波电容C2的一端与霍尔芯片10的输出端OUT相连，第二滤波电容C2的另一端接地。

在本实用新型的实施例中，第一滤波电容C1的容值和第二滤波电容C2的容值可以根据实际情况进行设定。其中，第一滤波电容C1的容值可以大于第二滤波电容C2的容值，例如，第一滤波电容C1的容值可以为100nF，第二滤波电容C2的容值可以为10nF。第一滤波电容C1为霍尔芯片10的输入滤波电容，第二滤波电容C2为霍尔芯片10的输出滤波电容。

具体地，如图4所示，在供电单元10中加入压敏电阻R1和稳压管D1，当稳压管D1两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而可以确保霍尔芯片10免受瞬态高能量的冲击而损坏。同时，压敏电阻R1的阻值会降低以将电流予以分流，从而可以进一步确保霍尔芯片10免受瞬态高能量的冲击而损坏。由此，通过压敏电阻和稳压管可以抑制供电电源端的浪涌电压或其它应力电压，从而可以避免霍尔芯片受到瞬态高能量的冲击而损坏，进而可以提高电流传感器工作的可靠性。

为提高信号的传输速度、抗干扰能力和检错能力，在本实用新型的实施例中，通信单元30可以为CAN通信单元，车辆的通信总线40可以为CAN总线，如图5所示，CAN通信单元可包括：CAN控制器301和CAN收发器302。

其中，CAN控制器301用以根据数字信号生成CAN标准数据帧。CAN收发器302与CAN控制器301相连，CAN收发器302用以将CAN标准数据帧传输至CAN总线即通信总线40上。

具体地，CAN控制器301可用于实现CAN总线的协议底层以及数据链路层，用于生成CAN标准数据帧并以二进制码流的方式发送，并进行位填充、添加CRC(Cyclic RedundancyCheck，循环冗余校验)校验、应答检测等操作，也可将接收到的二进制码流进行解析并接收，并进行收发比对、去位填充、执行CRC校验等操作。CAN收发器302可用于将二进制码流转换为差分信号发送，或将差分信号转换为二进制码流接收。

在本实用新型中，模数转换单元20和CAN控制器301可以通过型号为KEAZ128MLK4的MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)实现。例如，模数转换单元20可以为MCU上的ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)模块，CAN控制器301可以为MCU上的MSCAN(Middle Speed Control Area Network，可扩展控制器区域网络)模块。CAN收发器302的型号可为PC33901。MCU可将ADC模块转换的数字信号传送至其内部的MSCAN模块，MSCAN模块根据数字信号生成CAN标准数据帧，并通过CAN收发器302将CAN标准数据帧传输至车辆的CAN总线上。

其中，MSCAN模块输出的CAN标准数据帧可如表1所示。CAN标准数据帧的频率为500kbps，帧标识符为0x130，数据帧间隔10ms。包含32位有符号电流数据、1位ADC数模转换错误位、7位错误信息数据。

表1

综上所述，根据本实用新型的用于车辆的电流传感器，通过磁芯将电流信号转换为磁信号，霍尔芯片将磁信号转换为电压信号，然后，模数转换单元将电压信号转换为数字信号，最后，通信单元将数字信号传输至车辆的通信总线上。由此，该电流传感器通过将霍尔芯片输出的模拟信号转换为数字信号后，再传输至车辆的通信总线上，从而有效降低了信号在传输过程中受到的电磁干扰，提高了信号的传输质量。同时，采用CAN通信单元进行通信，提高了信号的传输速度、抗干扰能力和检错能力。此外，该电流传感器在供电单元中加入压敏电阻和稳压管，以抑制供电电源端的浪涌电压或其它应力电压，从而可以避免霍尔芯片受到瞬态高能量的冲击而损坏，进而可以提高电流传感器工作的可靠性。

此外，本实用新型还提出一种车辆，其包括上述的用于车辆的电流传感器。

本实用新型的车辆，通过上述的用于车辆的电流传感器，将霍尔芯片输出的模拟信号转换为数字信号后，直接传输至车辆的通信总线上，从而有效降低了信号在传输过程中受到的电磁干扰，提高了信号的传输质量。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种用于车辆的电流传感器，其特征在于，包括：

磁芯，所述磁芯用以将电流信号转换为磁信号；

霍尔芯片，所述霍尔芯片用以将所述磁信号转换为电压信号；

模数转换单元，所述模数转换单元的输入端与所述霍尔芯片的输出端相连，所述模数转换单元用以将所述电压信号转换为数字信号；

通信单元，所述通信单元与所述模数转换单元的输出端相连，所述通信单元用以将所述数字信号传输至所述车辆的通信总线上。

2.如权利要求1所述的用于车辆的电流传感器，其特征在于，还包括供电单元，所述供电单元与所述霍尔芯片相连以给所述霍尔芯片供电，所述供电单元包括：

供电电源；

压敏电阻，所述压敏电阻的一端与所述供电电源的输出端相连，所述压敏电阻的另一端接地；

稳压管，所述稳压管的正向端接地，所述稳压管的负向端分别与所述供电电源的输出端和所述压敏电阻的一端相连。

3.如权利要求2所述的用于车辆的电流传感器，其特征在于，所述供电单元还包括：

第一滤波电容，所述第一滤波电容的一端分别与所述供电电源的输出端、所述压敏电阻的一端和所述稳压管的负向端相连，所述第一滤波电容的另一端接地；

第二滤波电容，所述第二滤波电容的一端与所述霍尔芯片的输出端相连，所述第二滤波电容的另一端接地。

4.如权利要求3所述的用于车辆的电流传感器，其特征在于，所述第一滤波电容的容值大于所述第二滤波电容的容值。

5.如权利要求1-4中任一项所述的用于车辆的电流传感器，其特征在于，所述通信单元为CAN通信单元，所述车辆的通信总线为CAN总线，所述CAN通信单元包括：

CAN控制器，所述CAN控制器用以根据所述数字信号生成CAN标准数据帧；

CAN收发器，所述CAN收发器与所述CAN控制器相连，所述CAN收发器用以将所述CAN标准数据帧传输至所述CAN总线上。

6.如权利要求1-4中任一项所述的用于车辆的电流传感器，其特征在于，所述霍尔芯片包括霍尔元件，所述霍尔芯片通过所述霍尔元件对所述磁信号进行转换。

7.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一项所述的用于车辆的电流传感器。