CN215768753U - 一种满足多功能安全等级的电流测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种满足多功能安全等级的电流测量装置，包括：第一分流器支路、第二分流器支路以及霍尔传感器支路；第一分流器支路的等效电阻串联在待测电流线路上，第二分流器支路以及霍尔传感器支路均与第一分流器支路并联，且第一分流器支路的等效电阻的阻值小于第二分流器支路以及霍尔传感器支路的等效电阻的阻值。本实用新型为测量大电流提供多种测量方式相结合的测试模式，弥补了单一测量方式的不足，可以提供不同功能安全等级，结构简单、稳定，在保证测量精度的同时降低了测量系统功耗。

Description

一种满足多功能安全等级的电流测量装置

技术领域

本实用新型属于新能源汽车技术领域，尤其涉及一种满足多功能安全等级的电流测量装置。

背景技术

在汽车行业中为避免和降低因汽车产品中电子电气系统的功能因系统性的失效和随机硬件失效造成对人身伤害的风险，汽车功能安全越来越受到技术人员的关注，当检测到潜在危险情况时启动保护和纠正措施，以防止发生危险事件，也可提供缓解措施以减少或降低危险事件的后果。

目前新能源汽车行业正在快速发展，其中对于电池系统的检测尤为重要，特别是汽车在高速行驶和加速过程中电流较大，更需要实时监测。目前行业中广泛采用霍尔传感器或者分流器作为电流的测量设备来提高测量精度和安全性，其基本原理都是利用较小的内阻测量大电流。但是，目前大多数检测装置均采用单一测量方式进行数据的采集，缺乏一定的可靠性，同时不能满足不同系统的功能安全等级。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种满足多功能安全等级的电流测量装置。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本实用新型采用如下技术方案：

在一些可选的实施例中，提供一种满足多功能安全等级的电流测量装置，包括：第一分流器支路、第二分流器支路以及霍尔传感器支路；所述第一分流器支路的等效电阻串联在待测电流线路上，所述第二分流器支路以及所述霍尔传感器支路均与所述第一分流器支路并联，且所述第一分流器支路的等效电阻的阻值小于所述第二分流器支路以及所述霍尔传感器支路的等效电阻的阻值。

进一步的，所述第一分流器支路还包括：第一运算放大器；所述第一运算放大器的反相输入端和同向输入端分别与所述第一分流器支路的等效电阻的两端连接，所述第一运算放大器的输出端作为所述第一分流器支路的电压输出端。

进一步的，所述第二分流器支路还包括：第二运算放大器；所述第二运算放大器的反相输入端和同向输入端分别与所述第二分流器支路的等效电阻的两端连接，所述第二运算放大器的输出端作为所述第二分流器支路的电压输出端。

进一步的，所述的一种满足多功能安全等级的电流测量装置，还包括：数据处理器；所述数据处理器包括：数据转换器以及温度测量装置，所述第一分流器支路、第二分流器支路以及霍尔传感器支路的电压输出端均与所述数据转换器的数据输入端连接。

本实用新型所带来的有益效果：本实用新型为测量大电流提供多种测量方式相结合的测试模式，弥补了单一测量方式的不足，可以提供不同功能安全等级，结构简单、稳定，在保证测量精度的同时降低了测量系统功耗。

附图说明

图1是本实用新型一种满足多功能安全等级的电流测量装置的结构示意图；

图2是本实用新型测量原理图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。

如图1-2所示，在一些说明性的实施例中，提供一种满足多功能安全等级的电流测量装置，设置三个并联支路，分别为第一分流器支路1、第二分流器支路2以及霍尔传感器支路3，即第二分流器支路2以及霍尔传感器支路3均与第一分流器支路1并联。

具体的，本实用新型包括：第一分流器支路1、第二分流器支路2、霍尔传感器支路3以及数据处理器。

第一分流器支路1包括：等效电阻R1以及第一运算放大器U1。等效电阻R1串联在待测电流线路上，第一运算放大器U1的反相输入端和同向输入端分别与第一分流器支路的等效电阻R1的两端连接，第一运算放大器的输出端作为第一分流器支路的电压输出端。

第二分流器支路2包括：等效电阻R2以及第二运算放大器U2。等效电阻R2与等效电阻R1并联，第二运算放大器U2的反相输入端和同向输入端分别与第二分流器支路的等效电阻R2的两端连接，第二运算放大器的输出端作为第二分流器支路的电压输出端。

霍尔传感器支路3包括：霍尔电流传感器ACS724，霍尔电流传感器ACS724可以等效为等效电阻R3。

为满足测量大电流的要求，第一分流器支路的等效电阻R1的阻值小于第二分流器支路的等效电阻R2的阻值，且小于霍尔传感器支路的等效电阻R3的阻值。

数据处理器包括：数据转换器4以及温度测量装置5，第一分流器支路1、第二分流器支路2以及霍尔传感器支路3的电压输出端均与数据转换器的数据输入端连接。

数据转换器4具体为模数转换器，模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件，通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。温度测量装置5具体为温度传感器，用于对第一分流器支路1与第二分流器支路2的温度进行实时测量，具体是测量等效电阻的温度。模数转换器以及温度传感器将检测的数据上传至上位机，由上位机进行数据处理和计算。

具体操作时，本实用新型将第一分流器支路1的等效电阻R1接入待测电流线路，第一分流器支路1上设置有测量触点形成测量通道，所测的电压信号经过第一运算放大器U1进行放大处理，然后将输出信号交给数据处理器进行处理，此支路作为测量方式一。

在第一分流器支路1旁分别并联等效阻值高于第一分流器支路1等效电阻阻值的第二分流器支路2或者霍尔传感器支路3，其中第二分流器支路2利用第一运算放大器U2将所测得的电压数据进行放大处理，然后将输出信号交由数据处理器进行处理，此支路作为测量方式二。

另外一条支路使用霍尔电流传感器进行数据处理，将得到的电压数据输出到数据处理器，此支路作为测量方式三。

根据并联电阻分流的特点，确定每条支路占所测电流比例，最后每种测量方式得到的电压经过数据处理器以及上位机之后可以得到所测电流数据。在实际测量时选择上述测量方式结合形成多种测量模式，以此满足不同功能安全等级。

进一步地，上述测量模式有以下三种：

第一种模式是测量方式一和测量方式二结合。第一分流器支路1的等效电阻R1的 阻值为25

，第二分流器支路2的等效电阻R2的阻值为1

。由于测量方式一的等效电阻 最小，其测量电流的范围较大可以作为测量的主要方式，测量方式二可以作为冗余。根据电 阻确定每个支路的分流关系，将每个支路所测的电压数据通过运放进行放大处理之后，将 输出交与数据处理器换算出所测电流。

第二种模式是测量方式一和测量方式三结合。所述传感器支路3的等效电阻R3的 阻值为1.2

。两者的等效电阻都较小，可以测量很大的电流。由于测量方式一等效的电 阻最小，其测量电流的范围较大可以作为测量的主要方式，测量方式三可以作为冗余。根据 电阻确定每条支路的分流关系，将两个支路所测的电压数据分别处理之后交与数据处理器 换算出所测电流。

第三种模式是测量方式一、测量方式二和测量方式三结合。三者等效电阻都很小，可以针对较高电流进行测量。由于测量方式一的等效电阻最小，其测量电流的范围较大可以作为测量的主要方式，其余支路作为冗余。根据三者的等效电阻确定每条支路的分流关系，将每个支路所测的电压数据分别处理之后交与数据处理单元换算出所测电流。

进一步地，数据转换模器，即所有测量方式所测电压数据经过运放处理或者其他方式处理后，进行模数转换以及数据转换的处理，生成数字数据，同时按照每种测量模式中测量方式占所测电流的比例，例如上述第一种模式中测量方式一占所测电流的(R2/(R1+R2))倍，测量方式二占所测电流的(R1/(R1+R2))倍，确定出最终所测电流。温度测量装置在测试过程中对两个分流器支路的温度进行实时测量，结合所测得温度数据，使用相应温度补偿数据对所得到的电流数据进行校正，最后输出至上位机。

实际测量中为实现不同等级的功能安全，常采用三种测量方式相互结合的模式。在每种结合的模式中，系统均可提供温度补偿，结合温度变化对电流采样值进行修正，提高了电流测量装置的准确性。

本文所提到的分流器是一种测量直流电流用的仪器，根据直流电流通过电阻时在电阻两端产生电压的原理制成。在较为复杂的电路中，各种电阻的阻值较难表达时可简化成一个电阻来表示，这个简化后的阻值即是等效阻值。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所做的改变，修饰，替代，组合，简化，均应为等效的置换方式，都应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种满足多功能安全等级的电流测量装置，其特征在于，包括：第一分流器支路、第二分流器支路以及霍尔传感器支路；

所述第一分流器支路的等效电阻串联在待测电流线路上，所述第二分流器支路以及所述霍尔传感器支路均与所述第一分流器支路并联，且所述第一分流器支路的等效电阻的阻值小于所述第二分流器支路以及所述霍尔传感器支路的等效电阻的阻值。

2.根据权利要求1所述的一种满足多功能安全等级的电流测量装置，其特征在于，所述第一分流器支路还包括：第一运算放大器；

所述第一运算放大器的反相输入端和同向输入端分别与所述第一分流器支路的等效电阻的两端连接，所述第一运算放大器的输出端作为所述第一分流器支路的电压输出端。

3.根据权利要求2所述的一种满足多功能安全等级的电流测量装置，其特征在于，所述第二分流器支路还包括：第二运算放大器；

所述第二运算放大器的反相输入端和同向输入端分别与所述第二分流器支路的等效电阻的两端连接，所述第二运算放大器的输出端作为所述第二分流器支路的电压输出端。

4.根据权利要求3所述的一种满足多功能安全等级的电流测量装置，其特征在于，还包括：数据处理器；所述数据处理器包括：数据转换器以及温度测量装置，所述第一分流器支路、第二分流器支路以及霍尔传感器支路的电压输出端均与所述数据转换器的数据输入端连接。

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