CN217787217U - 电流检测电路、配电控制电路和配电盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开电流检测电路、配电控制电路和配电盒。一种电流检测电路，用于检测电池和负载之间的配电回路上的电流I，所述电流检测电路包括：分支电流线路，其两端分别电连接至所述配电回路的两个连接点；传感器，用于检测与所述分支电流线路上的电流I2相关的物理量并输出与所述物理量相关的电信号；和微控制单元，与所述传感器的输出端相连，用于根据所述传感器输出的电信号计算所述配电回路上的电流I。在根据本实用新型的前述各个实例性的实施例中，通过检测分支电流线路上的小电流来获得配电回路上的大电流。因此，本实用新型可以使用小量程的电流检测装置，这降低了电流检测成本，并且能够减少电流检测装置的发热量。

Description

电流检测电路、配电控制电路和配电盒

技术领域

本实用新型涉及一种电流检测电路，包括该电流检测电路的配电控制电路以及包括该配电控制电路的配电盒。

背景技术

随着新能源汽车的普及，越来越多的主机厂在电子电气系统中开始使用域控制器的架构。而出于安全性以及热管理的考虑，大多数主机厂把大电流的一级配电盒放置在了域控制器以外。并且随着无人驾驶的要求，对这些大电流的配电回路开始有了控制开断和电流监控的要求。

目前大多数的电流检测，是直接检测所在回路的电流值。目前一级配电盒里面有很多电流值较大的配电回路，例如，蓄电池和DCDC之间的配电回路上的电流可能会到350A以上。如果直接检测配电回路上的电流值，成本会非常高。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

根据本实用新型的一个方面，提供一种电流检测电路，用于检测电池和负载之间的配电回路上的电流I，所述电流检测电路包括：分支电流线路，其两端分别电连接至所述配电回路的两个连接点；传感器，用于检测与所述分支电流线路上的电流I2相关的物理量并输出与所述物理量相关的电信号；和微控制单元，与所述传感器的输出端相连，用于根据所述传感器输出的电信号计算所述配电回路上的电流I。

根据本实用新型的一个实例性的实施例，所述传感器为与所述分支电流线路电连接的非隔离式传感器。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述传感器为分流器型传感器，所述分流器型传感器包括：旁路电阻R，串联在所述分支电流线路上；和运算放大器U1，其两个输入端分别电连接至所述旁路电阻R的两端，其输出端电连接至所述微控制单元，所述运算放大器U1用于检测所述旁路电阻R上的电压并输出与所述电压相关的电压信号Vout，所述微控制单元根据所述运算放大器U1输出的电压信号Vout计算所述配电回路上的电流I。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述微控制单元根据所述运算放大器U1输出的电压信号Vout计算出所述旁路电阻R上的电压U，并根据下面的公式分别计算出所述分支电流线路上的电流I2和所述配电回路上的电流I：

I2＝U/R；

I＝(R1+R2)/R1*I2其中，

R1为所述配电回路的所述两个连接点之间的主电流线路上的总电阻，

R2为所述分支电流线路上的总电阻，且所述分支电流线路上的总电阻包括所述旁路电阻R。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述分流器型传感器还包括：电容C，其正极和负极分别电连接至所述运算放大器U1的电源端和接地端。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述传感器为不与所述分支电流线路电连接的隔离式传感器。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述传感器为霍尔传感器，所述霍尔传感器包括：霍尔芯片U2，用于检测所述分支电流线路上的电流I2所产生的磁场的强度并输出与所述磁场的强度相关的电压信号Vout，所述霍尔芯片U2的输出端电连接至所述微控制单元，用于向所述微控制单元输出检测到的电压信号Vout，所述微控制单元根据所述霍尔芯片U2输出的电压信号Vout计算所述配电回路上的电流I。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述微控制单元根据所述霍尔芯片U2输出的电压信号Vout计算出所述分支电流线路上的电流I2，并根据下面的公式计算出所述配电回路上的电流I，

I＝(R1+R2)/R1*I2其中，

R1为所述配电回路的所述两个连接点之间的主电流线路上的总电阻，

R2为所述分支电流线路上的总电阻。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述霍尔传感器还包括：电容C1，其正极和负极分别电连接至所述霍尔芯片U2的电源端(VCC)和接地端；和电容C2，其正极和负极分别电连接至所述霍尔芯片U2的输出端和接地端。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述霍尔传感器为无磁芯霍尔感应式传感器。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述分支电流线路上的电流I2小于所述配电回路的所述两个连接点之间的主电流线路上的电流I1。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种配电控制电路，包括：MOS管，串联在电池和负载之间的配电回路上；和前述电流检测电路，所述微控制单元与所述MOS管的栅极电连接，用于根据计算出的配电回路上的电流I控制所述MOS管的导通和截止。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述配电控制电路包括多个MOS管，所述多个MOS管并联之后串联在所述配电回路上。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，当计算出的配电回路上的电流I不高于预定电流值时，所述微控制单元控制所述MOS管处于导通状态；当计算出的配电回路上的电流I高于预定电流值时，所述微控制单元控制所述MOS管处于截止状态。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种配电盒，包括：盒体；电路板，安装在所述盒体中；配电回路，集成在所述电路板上，用于电连接电池和负载；和前述配电控制电路，集成在所述电路板上。

根据本实用新型的一个实例性的实施例，所述配电回路和所述分支电流线路都为印刷在所述电路板上的导电迹线。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述配电回路为焊接在所述电路板上的导电条，所述分支电流线路为印刷在所述电路板上的导电迹线。

在根据本实用新型的前述各个实例性的实施例中，通过检测分支电流线路上的小电流来获得配电回路上的大电流。因此，本实用新型可以使用小量程的电流检测装置，这降低了电流检测成本，并且能够减少电流检测装置的发热量。

通过下文中参照附图对本实用新型所作的描述，本实用新型的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本实用新型有全面的理解。

附图说明

图1显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的配电控制电路的功能框图；

图2显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的电流检测电路的功能框图；

图3显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的非隔离式电流检测电路的功能框图；

图4显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的非隔离式电流检测电路的示意图；

图5显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的隔离式电流检测电路的功能框图；

图6显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的隔离式电流检测电路的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本实用新型实施方式的说明旨在对本实用新型的总体实用新型构思进行解释，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

根据本实用新型的一个总体技术构思，提供一种电流检测电路，用于检测电池和负载之间的配电回路上的电流I，所述电流检测电路包括：分支电流线路，其两端分别电连接至所述配电回路的两个连接点；传感器，用于检测与所述分支电流线路上的电流I2相关的物理量并输出与所述物理量相关的电信号；和微控制单元，与所述传感器的输出端相连，用于根据所述传感器输出的电信号计算所述配电回路上的电流I。

根据本实用新型的另一个总体技术构思，提供一种配电控制电路，包括：MOS管，串联在电池和负载之间的配电回路上；和前述电流检测电路，所述微控制单元与所述MOS管的栅极电连接，用于根据计算出的配电回路上的电流I控制所述MOS管的导通和截止。

根据本实用新型的另一个总体技术构思，提供一种配电盒，包括：盒体；电路板，安装在所述盒体中；配电回路，集成在所述电路板上，用于电连接电池和负载；和前述配电控制电路，集成在所述电路板上。

图1显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的配电控制电路的功能框图。图2显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的电流检测电路的功能框图。

如图1和图2所示，在图示的实施例中，配电控制电路主要包括分支电流线路12、传感器20、微控制单元30和MOS管40。图2所示的电流检测电路包括图1中所示的分支电流线路12、传感器20和微控制单元30。

如图1和图2所示，在图示的实施例中，分支电流线路11的两端分别电连接至配电回路10的两个连接点A、B。配电回路10的两个连接点A、B之间的线路被称为主电流线路11。配电回路10上的电流I等于主电流线路11上的电流I1和分支电流线路11上的电流I2之和。在图示的实施例中，主电流线路11上的电流I1远远大于分支电流线路11上的电流I2。

如图1和图2所示，在图示的实施例中，MOS管40串联在电池1和负载2之间的配电回路10上。微控制单元30与MOS管40的栅极和传感器20的输出端电连接。传感器20用于检测与分支电流线路11上的电流I2相关的物理量并输出与被检测的物理量相关的电信号，例如，电压信号。微控制单元30用于根据传感器20输出的电信号计算配电回路10上的电流I和根据计算出的配电回路10上的电流I控制MOS管40的导通和截止，从而控制配电回路10的断开和连通。

如图1和图2所示，在图示的实施例中，当计算出的配电回路10上的电流I不高于预定电流值时，微控制单元30控制MOS管40处于导通状态，以连通配电回路10。当计算出的配电回路10上的电流I高于预定电流值时，微控制单元30控制MOS管40处于截止状态，以断开配电回路10。

如图1和图2所示，在本实用新型的一个实例性的实施例中，配电控制电路可以包括多个MOS管40，多个MOS管40并联之后串联在配电回路10上。这样，可以通过增加并联的MOS管40的数量来控制更大电流的配电回路10。

图3显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的非隔离式电流检测电路的功能框图；图4显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的非隔离式电流检测电路的示意图。

如图1至图4所示，在图示的实施例中，传感器20为与分支电流线路12电连接的非隔离式传感器。例如，传感器20可以为分流器型传感器21。但是，请注意，传感器20也可以为其他类似的非隔离式传感器。

如图1至图4所示，在图示的实施例中，分流器型传感器21包括：旁路电阻R和运算放大器U1。旁路电阻R串联在分支电流线路11上。运算放大器U1的两个输入端+IN、-IN分别电连接至旁路电阻R的两端，运算放大器U1的输出端OUT电连接至微控制单元30。

如图1至图4所示，在图示的实施例中，运算放大器U1用于检测旁路电阻R上的电压并输出与被检测的电压相关的电压信号Vout，微控制单元30根据运算放大器U1输出的电压信号Vout计算配电回路10上的电流I。

如图1至图4所示，在图示的实施例中，微控制单元30根据运算放大器U1输出的电压信号Vout计算出旁路电阻R上的电压U，并根据下面的公式分别计算出分支电流线路11上的电流I2和配电回路10上的电流I。

I2＝U/R；

I＝(R1+R2)/R1*I2其中，

R1为配电回路10的两个连接点A、B之间的主电流线路11上的总电阻，

R2为分支电流线路11上的总电阻，且分支电流线路11上的总电阻包括旁路电阻R。

如图1至图4所示，在图示的实施例中，分流器型传感器21还包括电容C。电容C的正极和负极分别电连接至运算放大器U1的电源端VS和接地端GND。

图5显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的隔离式电流检测电路的功能框图；图6显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的隔离式电流检测电路的示意图。

如图1-2和图5-6所示，在图示的实施例中，传感器20为不与分支电流线路12电连接的隔离式传感器。例如，传感器20可以为霍尔传感器22。但是，请注意，传感器20也可以为其他类似的隔离式传感器。

如图1-2和图5-6所示，在图示的实施例中，霍尔传感器22包括霍尔芯片U2。该霍尔芯片U2用于检测分支电流线路11上的电流I2所产生的磁场的强度并输出与被检测的磁场强度相关的电压信号Vout。

如图1-2和图5-6所示，在图示的实施例中，霍尔芯片U2的输出端VOUT电连接至微控制单元30，用于向微控制单元30输出检测到的电压信号Vout。微控制单元30根据霍尔芯片U2输出的电压信号Vout计算配电回路10上的电流I。

如图1-2和图5-6所示，在图示的实施例中，微控制单元30根据霍尔芯片U2输出的电压信号Vout计算出分支电流线路11上的电流I2，并根据下面的公式计算出配电回路10上的电流I，

I＝(R1+R2)/R1*I2其中，

R1为配电回路10的两个连接点A、B之间的主电流线路11上的总电阻，

R2为分支电流线路11上的总电阻。

如图1-2和图5-6所示，在图示的实施例中，霍尔传感器22还包括：电容C1和电容C2。电容C1的正极和负极分别电连接至霍尔芯片U2的电源端VCC和接地端GND。电容C2的正极和负极分别电连接至霍尔芯片U2的输出端VOUT和接地端GND。

如图1-2和图5-6所示，在图示的实施例中，霍尔传感器22为无磁芯霍尔感应式传感器。

在本实用新型的另一个实例性的实施例中，还公开一种配电盒(未图示)。该配电盒包括：盒体、电路板100、配电回路10和前述配电控制电路。电路板100安装在盒体中。配电回路10集成在电路板100上，用于电连接电池1和负载2。配电控制电路集成在电路板100上。

如图1和图2所示，在图示的实施例中，配电回路10和分支电流线路12可以都为印刷在电路板100上的导电迹线。这样，可以降低制造成本。

但是，请注意，本实用新型不局限于图示的实施例，例如，在本实用新型的另一个实例性的实施例中，配电回路10为焊接在电路板100上的导电条(例如，母线形式的铜条)，分支电流线路12为印刷在电路板100上的导电迹线。

本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合，这些变化理应落入本实用新型的保护范围以内。

虽然结合附图对本实用新型进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本实用新型优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本实用新型的一种限制。

虽然本实用新型的总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本实用新型的总体构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本实用新型的范围以权利要求和它们的等同物限定。

应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本实用新型的范围。

Claims (15)

1.一种电流检测电路，用于检测电池和负载之间的配电回路上的电流I，其特征在于，所述电流检测电路包括：

分支电流线路，其两端分别电连接至所述配电回路的两个连接点；

传感器，用于检测与所述分支电流线路上的电流I2相关的物理量并输出与所述物理量相关的电信号；和

微控制单元，与所述传感器的输出端相连，用于根据所述传感器输出的电信号计算所述配电回路上的电流I。

2.根据权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于：

所述传感器为与所述分支电流线路电连接的非隔离式传感器。

3.根据权利要求2所述的电流检测电路，其特征在于：

所述传感器为分流器型传感器，所述分流器型传感器包括：

旁路电阻R，串联在所述分支电流线路上；和

运算放大器U1，其两个输入端分别电连接至所述旁路电阻R的两端，其输出端电连接至所述微控制单元，

所述运算放大器U1用于检测所述旁路电阻R上的电压并输出与所述电压相关的电压信号Vout，所述微控制单元根据所述运算放大器U1输出的电压信号Vout计算所述配电回路上的电流I。

4.根据权利要求3所述的电流检测电路，其特征在于：

所述分流器型传感器还包括：

电容C，其正极和负极分别电连接至所述运算放大器U1的电源端和接地端。

5.根据权利要求1所述的电流检测电路，其特征在于：

所述传感器为不与所述分支电流线路电连接的隔离式传感器。

6.根据权利要求5所述的电流检测电路，其特征在于：

所述传感器为霍尔传感器，所述霍尔传感器包括：

霍尔芯片U2，用于检测所述分支电流线路上的电流I2所产生的磁场的强度并输出与所述磁场的强度相关的电压信号Vout，所述霍尔芯片U2的输出端电连接至所述微控制单元，用于向所述微控制单元输出检测到的电压信号Vout，

所述微控制单元根据所述霍尔芯片U2输出的电压信号Vout计算所述配电回路上的电流I。

7.根据权利要求6所述的电流检测电路，其特征在于：

所述霍尔传感器还包括：

电容C1，其正极和负极分别电连接至所述霍尔芯片U2的电源端(VCC)和接地端；和

电容C2，其正极和负极分别电连接至所述霍尔芯片U2的输出端和接地端。

8.根据权利要求6所述的电流检测电路，其特征在于：所述霍尔传感器为无磁芯霍尔感应式传感器。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的电流检测电路，其特征在于：

所述分支电流线路上的电流I2小于所述配电回路的所述两个连接点之间的主电流线路上的电流I1。

10.一种配电控制电路，其特征在于，包括：

MOS管，串联在电池和负载之间的配电回路上；和

权利要求1-9中任一项所述电流检测电路，

所述微控制单元与所述MOS管的栅极电连接，用于根据计算出的配电回路上的电流I控制所述MOS管的导通和截止。

11.根据权利要求10所述的配电控制电路，其特征在于：

所述配电控制电路包括多个MOS管，所述多个MOS管并联之后串联在所述配电回路上。

12.根据权利要求10所述的配电控制电路，其特征在于：

当计算出的配电回路上的电流I不高于预定电流值时，所述微控制单元控制所述MOS管处于导通状态；

当计算出的配电回路上的电流I高于预定电流值时，所述微控制单元控制所述MOS管处于截止状态。

13.一种配电盒，其特征在于，包括：

盒体；

电路板，安装在所述盒体中；

配电回路，集成在所述电路板上，用于电连接电池和负载；和

权利要求10所述的配电控制电路，集成在所述电路板上。

14.根据权利要求13所述的配电盒，其特征在于：

所述配电回路和所述分支电流线路都为印刷在所述电路板上的导电迹线。

15.根据权利要求13所述的配电盒，其特征在于：

所述配电回路为焊接在所述电路板上的导电条，所述分支电流线路为印刷在所述电路板上的导电迹线。

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