CN212658803U - 具有电流检测功能的诊断电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种具有电流检测功能的诊断电路，包括控制模块、电流发生电路、第一电流检测电路、第二电流检测电路、诊断子电路和霍尔器件。其中，电流发生电路的输入端与控制模块连接，输出端与诊断子电路连接。诊断子电路包括绕设在霍尔器件上的诊断电流绕线，并与第一电流检测电路连接。第一电流检测电路、第二电流检测电路的输出端均与控制模块连接。霍尔器件设置在储能电池系统的主动力线上，输出端与第二电流检测电路的输入端连接。诊断电路通过检测霍尔器件在电流发生电路导通和断开时，第二电流检测电路前后测得的两个电流值之间的电流变化量，实现对电流检测功能的诊断，能够有效避免因储能电池系统的电流检测功能故障引发的安全隐患。

Description

具有电流检测功能的诊断电路

技术领域

本申请涉及电流检测技术领域，特别涉及一种具有电流检测功能的诊断电路。

背景技术

随着储能电池的广泛使用，用户对储能电池系统的安全性和可靠性的要求越来越高，要求对每一个关键的功能都有可靠的诊断方法。现有储能电池系统中的电流检测功能，缺乏对电流检测功能进行诊断自检的措施，因此有可能出现电流检测功能故障，而导致检测结果错误，具有较大的安全隐患。

实用新型内容

本申请的主要目的为提供一种具有电流检测功能的诊断电路，旨在解决现有储能电池系统的电流检测功能缺乏自检措施的弊端。

为实现上述目的，本申请提供了一种具有电流检测功能的诊断电路，应用于储能电池系统，所述诊断电路包括控制模块、电流发生电路、第一电流检测电路、第二电流检测电路、诊断子电路和霍尔器件；

所述电流发生电路的输入端与所述控制模块连接，输出端与所述诊断子电路连接，所述电流发生电路用于输出检测电流；

所述诊断子电路包括绕设在所述霍尔器件上的诊断电流绕线，并与所述第一电流检测电路连接，所述诊断子电路用于放大所述检测电流；

所述第一电流检测电路的输出端与所述控制模块连接，用于检测经所述诊断子电路放大后的输出电流，并将所述输出电流反馈到所述控制模块；

所述霍尔器件设置在所述储能电池系统的主动力线上，输出端与所述第二电流检测电路的输入端连接；

所述第二电流检测电路的输出端与所述控制模块连接，用于检测所述霍尔器件上的总电流，并将所述总电流反馈到所述控制模块；

所述控制模块用于根据所述输出电流和所述总电流诊断所述电流检测功能。

进一步的，所述诊断子电路还包括检测电阻；

所述检测电阻设置在所述诊断电流绕线的绕出段上；

所述第一电流检测电路并联在所述检测电阻上。

进一步的，所述诊断电流绕线绕设在所述霍尔器件的匝数为N，N不小于1。

进一步的，所述第一电流检测电路并联在所述检测电阻上。

进一步的，所述电流发生电路包括电源电路、第一电阻和继电器；

所述电源电路的一端与所述诊断电流绕线的输入端连接，另一端与供电设备的供电电压端连接，所述电源电路用于输出所述检测电流；

所述继电器一端与所述控制模块连接，另一端与所述检测电阻连接；

所述第一电阻一端与供电设备的公共端连接，另一端与所述继电器连接。

进一步的，所述电源电路为电压源电路或电流源电路。

进一步的，所述第一电流检测电路为第一运算放大器，所述第一运算放大器并联在所述检测电阻上。

进一步的，所述第二电流检测电路包括第二运算放大器；

所述第二运算放大器的输入端与所述霍尔器件连接，输出端与所述控制模块连接。

进一步的，所述第二电流检测电路还包括第二电阻，所述第二电阻的两端分别与所述第二运算放大器的两个输入端连接。

进一步的，所述控制模块为MCU。

进一步的，所述第一电流检测电路和/或所述第二电流检测电路上设置有 ADC，所述ADC设置在所述第一电流检测电路和/或所述第二电流检测电路的信号输出端.

本申请中提供的一种具有电流检测功能的诊断电路，控制模块控制电流发生电路输出检测电流，经霍尔器件进行放大，然后通过第一电流检测电路检测得到的第一电流值判断电流发生电路是否正常。如果电流发生电路工作正常，则通过第二电流检测电路检测得到的第二电流值计算出主动力线的主电流值。最后控制模块控制电流发生电路停止工作，并根据第二电流检测电路再次检测得到的第三电流值，计算得到电流发生电路关闭后的电流变化量。最后根据电流变化量和第一电流值进行相应的判断，从而实现对电流检测功能的诊断，能够有效避免因储能电池系统的电流检测功能故障引发的安全隐患。

附图说明

图1是本申请一实施例中电流检测功能的诊断电路的电路结构示意图；

图2是本申请一实施例中电流发生电路的电路结构示意图；

图3是本申请一实施例中第一电流检测电路的电路结构示意图；

图4是本申请一实施例中第二电流检测电路的电路结构示意图。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参照图1，本申请一实施例中提供了一种具有电流检测功能的诊断电路，应用于储能电池系统，所述诊断电路包括控制模块1、电流发生电路2、第一电流检测电路3、第二电流检测电路4、诊断子电路5和霍尔器件6；

所述电流发生电路2的输入端与所述控制模块1连接，输出端与所述诊断子电路5连接，所述电流发生电路2用于输出检测电流；

所述诊断子电路5包括绕设在所述霍尔器件6上的诊断电流绕线51，并与所述第一电流检测电路3连接，所述诊断子电路5用于放大所述检测电流；

所述第一电流检测电路3的输出端与所述控制模块1连接，用于检测经所述诊断子电路放大后的输出电流，并将所述输出电流反馈到所述控制模块 1；

所述霍尔器件6设置在所述储能电池系统的主动力线上，输出端与所述第二电流检测电路4的输入端连接；

所述第二电流检测电路4的输出端与所述控制模块1连接，用于检测所述霍尔器件6上的总电流，并将所述总电流反馈到所述控制模块1；

所述控制模块1用于根据所述输出电流和所述总电流诊断所述电流检测功能。

本实施例中，诊断电路应用于储能电池系统，具体用于对储能电池系统中的电流检测功能的诊断，从而判断电流诊断功能是否工作正常。诊断电路包括控制模块1、电流发生电路2、第一电流检测电路3、第二电流检测电路 4、诊断子电路5和霍尔器件6。具体地，电流发生电路2的输入端与控制模块1连接，输出端与诊断子电路5连接，电流发生电路2在接收到控制模块1 的控制信号后，输出检测电流。诊断子电路5包括诊断电流绕线51，诊断电流绕线51为线圈状，绕设在霍尔器件6上，并与第一电流检测电路3连接。电流发生电路2输出的检测电流经诊断子电路5后，会被诊断子电路5放大一定倍数，其中，电流的放大倍数与诊断子电路5绕在霍尔器件6上的匝数正相关。第一电流检测电路3的输出端与控制模块1连接，能够检测电流发生电路2输出的检测电流，经诊断子电路5放大后的输出电流，并将输出电流的值，即第一电流值转换为第一信号反馈到控制模块1，以便控制模块1根据第一信号得到第一电流值，根据第一电流值和检测电流的值判断电流发生电路2是否正常工作。霍尔器件6套设在储能电池系统的主动力线上，输出端与第二电流检测电路4的输入端连接。本实施例中霍尔器件6的作用和运行原理，与现有技术中霍尔器件6在电路中的应用相同，在此不做详述。第二电流检测电路4的输出端与控制模块1连接，能够根据霍尔器件6的输出信号计算霍尔器件6上的总电流，并将总电流的值以信号形式传输到控制模块1。诊断电路在运行过程中，控制模块1输出第一控制信号到电流发生电路 2，电流发生电路2根据第一控制信号输出检测电流，其中检测电流的电流值为已知。检测电流通过绕设在霍尔器件6上的诊断子电路5进行相应的放大，并重新输入电流发生电路2中，形成回路。其中，检测电流的放大倍数与诊断子电路5绕在霍尔器件6上的匝数正相关，而匝数为已知。第一电流检测电路3检测得到放大后的检测电流，即第一电流，并将第一电流的电流值，即第一电流值转换为第一信号，以信号形式传输到控制模块1。控制模块1解析第一信号得到第一电流值，将第一电流值按照放大倍数进行还原，得到第一电流值未放大的电流值，假设命名为未放大电流值。控制模块1将未放大电流值与检测电流的值，即检测电流值进行比对。如果电流发生电路2运行正常，则未放大电流值应当与检测电流值大小相同。因此，如果未放大电流值应当与检测电流值大小不相同，则控制控制模块1判定电流发生电路2运行异常；如果未放大电流值应当与检测电流值大小相同，则控制模块1判定电流发生电路2运行正常，控制模块1可以进行下一步的检测动作。控制模块1控制继电器K1连接，电流发生电路2输出检测电流，第二电流检测电路 4与霍尔器件6连接，从而检测得到霍尔器件6上的总电流。由于霍尔器件6 设置在主动力线上，并且诊断子电路5绕设在霍尔器件6上，因此第二电流检测电路4此时检测得到的总电流包括主动力线上的主电流和第一电流。假设主电流的电流值为Ip，检测电流的电流值为Ip0，匝数为Tn，则第一电流值为Ip0×Tn。根据计算公式Ip+Ip0×Tn＝K×Is，可以计算得到Ip，其中，K 为霍尔器件6的霍尔系数，而Is为所有穿过霍尔器件6的电流，被霍尔器件 6转化为二次电流的值,即霍尔器件6上的总电流。接着，控制模块1控制继电器K1断开连接，电流发生电路2不再输出检测电流。因此，此时第二电流检测电路4所测得的霍尔器件6上的总电流的电流值，只有主动力线的主电流值Ip，此时Ip＝K×Is。控制模块1计算继电器K1连通和继电器K1断开时，第二电流检测电路4分别对应测得的第二电流值和第三电流值之间的电流变化量。然后将电流变化量与第一电流值Ip0×Tn进行比较，如果电流变化量与第一电流值之间的差值在预设范围内，则说明电路整体正常，即储能电池系统的电流检测功能正常。如果电流变化量与第一电流值之间的差值不在预设范围内，则控制模块1判定储能电池系统的电流检测功能异常。

进一步的，所述诊断子电路5还包括检测电阻R0；

所述检测电阻R0设置在所述诊断电流绕线51的绕出段上；

所述第一电流检测电路3并联在所述检测电阻R0上。

优选的，所述诊断电流绕线51绕设在所述霍尔器件6的匝数为N，N不小于1。

本实施例中，诊断子电路5还包括检测电阻R0，诊断电流绕线51绕设在霍尔器件6上，而检测电阻R0设置在诊断电流绕线51的绕出段上。优选的，诊断电流绕线51缠绕霍尔器件6的匝数N不小于1，即诊断电流绕线51 至少绕霍尔器件6一匝。电流发生电路2输出的检测电流流经诊断电流绕线 51上缠绕在霍尔器件6的区域后，会进行一定倍数的放大，而放大的倍数与匝数N呈正相关关系。因此，匝数N的设置可以由测试人员根据实际需要进行相应的设置，以满足测试需求。

本实施例中，第一电路检测电路并联在检测电阻R0上，分别于检测电阻 R0上的输入端和输出端连接，从而检测得到电流发生电路2输出的检测电流经过诊断电流绕线51后放大的电流值，即第一电流值，以便后续控制模块1 进行相应的诊断。

参照图3，进一步的，所述电流发生电路2包括电源电路21、第一电阻 R1和继电器K1；

所述电源电路21的一端与所述诊断电流绕线51的输入端连接，另一端与供电电压端VCC连接，所述电源电路21用于输出所述检测电流；

所述继电器K1一端与所述控制模块1连接，另一端与所述检测电阻R0 连接；

所述第一电阻R1一端与公共端连接，另一端与所述继电器K1连接。

优选的，所述电源电路21为电压源电路或电流源电路。

本实施例中，电流发生电路2包括电源电路21、第一电阻R1和继电器 K1。具体地，电源电路21的一端与诊断电流绕线51的输入端连接，另一端与供电设备的供电电压端VCC连接，输出检测电流到诊断电流绕线51。其中，电源电路21为电压源电路或电流源电路。继电器K1一端与控制模块1，另一端与检测电阻R0连接。继电器K1可以根据控制模块1输出的控制信号执行断开或闭合动作，从而控制电流发生电路2是否输出检测电流。第一电阻 R1一端与供电设备的公共端GND连接，另一端与继电器K1连接，电源电路 21输出的检测电流流进诊断电流绕线51、检测电阻R0、继电器K1和第一电阻R1后，形成回路。

参照图,3，进一步的，所述第一电流检测电路3为第一运算放大器31，所述第一运算放大器31并联在所述检测电阻R0上。

本实施例中，第一电流检测电路3为第一运算放大器31，第一运算放大器31并联在检测电阻R0上，第一运算放大器31的两个输入端与检测电阻 R0的输入端和输出端连接。电流发生电路2在检测电阻R0上产生的压降经过第一运算放大器31处理后，将第一电流值转换为第一信号，并传输给控制模块1进行后续的检测诊断，判断电流发生电路2是否正常工作。

参照图4，进一步的，所述第二电流检测电路4包括第二运算放大器41；

所述第二运算放大器41的输入端与所述霍尔器件6连接，输出端与所述控制模块1连接；

优选的，所述第二电流检测电路4还包括第二电阻R2，所述第二电阻R2 的两端分别与所述第二运算放大器41的两个输入端连接。

本实施例中，第二电流检测电路4包括第二运算放大器41，第二运算放大器41的输入端与霍尔器件6连接，输出端则与控制模块1连接。霍尔器件 6上的电流对应的值经第二运算放大器41处理后，得到相应的信号，比如第二电流值对应的第二信号，第三电流值对应的第三信号。第二运算放大器41 将处理后的信号传输给控制模块1，以便控制模块1解析信号后得到对应的电流值，并进行相应的诊断。优选的，第二电流检测电路4还包括第二电阻R2，第二电阻R2并联在第二运算放大器41的输入端，第二电阻R2的两端分别与第二放大器的两个输入端连接，起到限流、分压等作用，形成对第二放大器的保护。

进一步的，所述控制模块1为MCU(微控制单元)，具有较小的体积，同时具有一定的数据处理能力，能够根据第一电流检测电路3、第二电流检测电路4反馈的信号诊断电池储能系统的电流检测功能的工作状态，有效提高电池储能系统整体的安全性能。

进一步的，所述第一电流检测电路3和/或所述第二电流检测电路4上设置有ADC，所述ADC设置在所述第一电流检测电路3和/或所述第二电流检测电路4的信号输出端。

本实施例中，第一电流检测电路3和/或第二电流检测电路4上设置有 ADC(模拟数字转换器)，具体地，ADC设置在第一电流检测电路3和/或第二电流电池电路的信号输出端。ADC可以将第一电流检测电路3和/或第二电流检测输出的模拟信号转换为数字信号，以供控制模块1接收。

本实施例提供的一种具有电流检测功能的诊断电路，控制模块1控制电流发生电路2输出检测电流，经霍尔器件6进行放大，然后通过第一电流检测电路3检测得到的第一电流值判断电流发生电路2是否正常。如果电流发生电路2 工作正常，则通过第二电流检测电路4检测得到的第二电流值计算出主动力线的主电流值。最后控制模块1控制电流发生电路2停止工作，并根据第二电流检测电路4再次检测得到的第三电流值，计算得到电流发生电路2关闭后的电流变化量。最后根据电流变化量和第一电流值进行相应的判断，从而实现对电流检测功能的诊断，能够有效避免因储能电池系统的电流检测功能故障引发的安全隐患。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其它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、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有电流检测功能的诊断电路，其特征在于，应用于储能电池系统，所述诊断电路包括控制模块、电流发生电路、第一电流检测电路、第二电流检测电路、诊断子电路和霍尔器件；

所述电流发生电路的输入端与所述控制模块连接，输出端与所述诊断子电路连接，所述电流发生电路用于输出检测电流；

所述诊断子电路包括绕设在所述霍尔器件上的诊断电流绕线，并与所述第一电流检测电路连接，所述诊断子电路用于放大所述检测电流；

所述第一电流检测电路的输出端与所述控制模块连接，用于检测经所述诊断子电路放大后的输出电流，并将所述输出电流反馈到所述控制模块；

所述霍尔器件设置在所述储能电池系统的主动力线上，输出端与所述第二电流检测电路的输入端连接；

所述第二电流检测电路的输出端与所述控制模块连接，用于检测所述霍尔器件上的总电流，并将所述总电流反馈到所述控制模块；

所述控制模块用于根据所述输出电流和所述总电流诊断所述电流检测功能。

2.根据权利要求1所述的具有电流检测功能的诊断电路，其特征在于，所述诊断子电路还包括检测电阻；

所述检测电阻设置在所述诊断电流绕线的绕出段上；

所述第一电流检测电路并联在所述检测电阻上。

3.根据权利要求1所述的具有电流检测功能的诊断电路，其特征在于，所述诊断电流绕线绕设在所述霍尔器件的匝数为N，N不小于1。

4.根据权利要求2所述的具有电流检测功能的诊断电路，其特征在于，所述电流发生电路包括电源电路、第一电阻和继电器；

所述电源电路的一端与所述诊断电流绕线的输入端连接，另一端与供电设备的供电电压端连接，所述电源电路用于输出所述检测电流；

所述继电器一端与所述控制模块连接，另一端与所述检测电阻连接；

所述第一电阻一端与供电设备的公共端连接，另一端与所述继电器连接。

5.根据权利要求4所述的具有电流检测功能的诊断电路，其特征在于，所述电源电路为电压源电路或电流源电路。

6.根据权利要求2所述的具有电流检测功能的诊断电路，其特征在于，所述第一电流检测电路为第一运算放大器，所述第一运算放大器并联在所述检测电阻上。

7.根据权利要求1所述的具有电流检测功能的诊断电路，其特征在于，所述第二电流检测电路包括第二运算放大器；

所述第二运算放大器的输入端与所述霍尔器件连接，输出端与所述控制模块连接。

8.根据权利要求7所述的具有电流检测功能的诊断电路，其特征在于，所述第二电流检测电路还包括第二电阻，所述第二电阻的两端分别与所述第二运算放大器的两个输入端连接。

9.根据权利要求1所述的具有电流检测功能的诊断电路，其特征在于，所述控制模块为MCU。

10.根据权利要求1所述的具有电流检测功能的诊断电路，其特征在于，所述第一电流检测电路和/或所述第二电流检测电路上设置有ADC，所述ADC设置在所述第一电流检测电路和/或所述第二电流检测电路的信号输出端。

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