CN218824621U - 电流检测装置和电流检测系统 - Google Patents

Abstract

一种电流检测装置和电流检测系统，该电流检测装置包括：控制组件和多个电流检测组件，电流检测组件包括模数转换器和霍尔电流传感器，控制组件分别与每个模数转换器连接，每个霍尔电流传感器，用于检测该霍尔电流传感器对应的电池包支路的电流，得到每个电池包支路的模拟电流信号，并将模拟电流信号通过模数转换器转换为数字电流信号发送至控制组件，控制组件，用于将每个数字电流信号发送至BMS。本公开只需要安装一个电流检测装置，就可以对多个电池包支路的电流进行检测，布线简单，能够节省空间，并降低电流检测成本以及整体功耗，并且，能够避免因电流检测装置存在器件差异带来的各电池包支路的电流检测精度不一致的问题。

Description

电流检测装置和电流检测系统

技术领域

本公开涉及电流检测技术领域，具体地，涉及一种电流检测装置和电流检测系统。

背景技术

电动汽车由于其环保、节能、高效、维护方便等优势，逐渐成为人们日常使用的交通工具之一。对于电动巴士、电动工程车辆等类型的电动汽车通常需要使用大容量电池系统，而大容量电池系统往往都是由若干个容量较小的电池包支路并联组成的。电池管理系统(英文：Battery Management System，缩写：BMS)需要对每条电池包支路的充放电电流大小进行检测，以实施充放电过流告警、保护、电量估算和电池健康检测等功能。

相关技术中，BMS主要是根据电池包支路的数量，配置相同数量的电流检测装置来实现每个电池包支路的电流检测。然而，采用这样的方式，需要安装多个电流检测装置，安装繁琐，布线复杂，会占用较大空间，且电流检测成本较高，同时多个电流检测装置的整体功耗较高。并且，如果多个电流检测装置存在器件差异，可能会存在各电池包支路的电流检测精度不一致的问题。

实用新型内容

为了解决相关技术中的问题，本公开提供了一种电流检测装置和电流检测系统。

为了实现上述目的，根据本公开实施例的第一方面，提供一种电流检测装置，所述装置包括：控制组件和多个电流检测组件；所述电流检测组件包括模数转换器和与所述模数转换器连接的霍尔电流传感器，所述控制组件分别与每个所述模数转换器连接；

每个所述霍尔电流传感器，用于检测该霍尔电流传感器对应的电池包支路的电流，得到每个所述电池包支路的模拟电流信号，并将所述模拟电流信号通过所述模数转换器转换为数字电流信号发送至所述控制组件；

所述控制组件，用于将每个所述数字电流信号发送至电池管理系统BMS。

可选地，所述电流检测组件还包括信号调整电路，所述模数转换器通过所述信号调整电路与所述霍尔电流传感器连接；

所述信号调整电路，用于对所述模拟电流信号进行调整，以使调整后的所述模拟电流信号适配所述模数转换器，并将所述调整后的模拟电流信号通过所述模数转换器转换为所述数字电流信号发送至所述控制组件。

可选地，所述装置还包括通信组件，所述控制组件通过所述通信组件与所述BMS连接；

所述控制组件，用于通过所述通信组件将每个所述数字电流信号发送至所述BMS。

可选地，所述装置还包括供电组件；

所述供电组件分别与所述控制组件和每个所述电流检测组件连接，并用于向所述控制组件和每个所述电流检测组件供电。

可选地，所述供电组件包括电源转换组件；

所述电源转换组件分别与所述BMS、每个所述模数转换器、每个所述信号调整电路和每个所述霍尔电流传感器连接；

所述电源转换组件，用于对所述BMS提供的供电电压进行转换，并通过转换后的供电电压为每个所述模数转换器、每个所述信号调整电路和每个所述霍尔电流传感器供电。

可选地，所述供电组件包括电源转换组件和供电电源；

所述电源转换组件分别与所述BMS、所述供电电源、每个所述模数转换器和每个所述信号调整电路连接，所述供电电源分别与每个所述霍尔电流传感器连接；

所述电源转换组件，用于对所述BMS提供的供电电压进行转换，并通过转换后的供电电压为所述供电电源、每个所述模数转换器和每个所述信号调整电路供电；

所述供电电源，用于向每个所述霍尔电流传感器供电。

可选地，所述模数转换器上设置有通信接口，所述模数转换器通过所述通信接口与所述控制组件连接；所述通信接口为并行接口或串行接口。

可选地，所述通信组件为CAN通信组件，所述控制组件为微控制单元MCU。

可选地，所述装置还包括目标电阻，所述CAN通信组件通过所述目标电阻与所述BMS连接。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种电流检测系统，所述电流检测系统包括第一方面所述的电流检测装置以及电池管理系统BMS，所述电流检测装置与所述BMS连接。

通过上述技术方案，本公开中的电流检测装置包括：控制组件和多个电流检测组件，电流检测组件包括模数转换器和与模数转换器连接的霍尔电流传感器，控制组件分别与每个模数转换器连接，每个霍尔电流传感器，用于检测该霍尔电流传感器对应的电池包支路的电流，得到每个电池包支路的模拟电流信号，并将模拟电流信号通过模数转换器转换为数字电流信号发送至控制组件，控制组件，用于将每个数字电流信号发送至电池管理系统BMS。本公开只需要安装一个电流检测装置，就可以对多个电池包支路的电流进行检测，布线简单，能够节省空间，并降低电流检测成本以及整体功耗，并且，能够避免因电流检测装置存在器件差异带来的各电池包支路的电流检测精度不一致的问题。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种电流检测装置的框图。

图2是根据一示例性实施例示出的另一种电流检测装置的框图。

图3是根据一示例性实施例示出的另一种电流检测装置的框图。

图4是根据一示例性实施例示出的又一种电流检测装置的框图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种电流检测系统的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

图1是根据一示例性实施例示出的一种电流检测装置的框图。如图1所示，该装置10包括：控制组件11和多个电流检测组件12。电流检测组件12包括模数转换器121和与模数转换器121连接的霍尔电流传感器122，控制组件11分别与每个模数转换器121连接。

每个霍尔电流传感器122，用于检测该霍尔电流传感器122对应的电池包支路20的电流，得到每个电池包支路20的模拟电流信号，并将模拟电流信号通过模数转换器121转换为数字电流信号发送至控制组件11。

控制组件11，用于将每个数字电流信号发送至电池管理系统BMS 30。

示例地，可以采用集中式电流检测的架构，来在一个PCB(英文：Printed ircuitboards，中文：印刷电路板)上，集成一个控制组件11和多个电流检测组件12，从而构建一个可以同时对多个电池包支路的电流进行检测的电流检测装置10。其中，电流检测组件12可以包括模数转换器121和霍尔电流传感器122，一个霍尔电流传感器122对应一个电池包支路20。

控制组件11可以与BMS 30通信连接，当BMS 30想要对每条电池包支路20的电流大小进行检测时，BMS 30的主控制器BMC可以向控制组件11发送电流检测指令。控制组件11在接收到电流检测指令后，开始对各电池包支路20进行电流检测。首先，每个霍尔电流传感器122可以根据该霍尔电流传感器122对应的电池包支路20中的电流，产生该霍尔电流传感器122对应的电池包支路20的模拟电流信号，并将该模拟电流信号发送至与该霍尔电流传感器122连接的模数转换器121。之后每个模数转换器121可以对其接收到的模拟电流信号进行模数转换，并将模数转换得到的数字电流信号(数字电流信号实际上反映的是电池包支路20的电流大小)发送至控制组件11。最后控制组件11可以将每个数字电流信号发送至BMC，以使BMC得到各电池包支路20的电流检测结果。

进一步的，为了提高电流检测精度，电流检测组件12还可以包括信号调整电路123，模数转换器121可以通过信号调整电路123与霍尔电流传感器122连接。当霍尔电流传感器122根据被测的电池包支路20中的电流产生模拟电流信号后，信号调整电路123可以对模拟电流信号进行调整(例如可以对模拟电流信号进行滤波)，以使调整后的模拟电流信号适配模数转换器121，从而使模数转换器121能够准确地对模拟电流信号进行模数转换，并将调整后的模拟电流信号通过模数转换器121转换为数字电流信号发送至控制组件11，从而确保电流检测精度。

综上所述，本公开中的电流检测装置包括：控制组件和多个电流检测组件，电流检测组件包括模数转换器和与模数转换器连接的霍尔电流传感器，控制组件分别与每个模数转换器连接，每个霍尔电流传感器，用于检测该霍尔电流传感器对应的电池包支路的电流，得到每个电池包支路的模拟电流信号，并将模拟电流信号通过模数转换器转换为数字电流信号发送至控制组件，控制组件，用于将每个数字电流信号发送至电池管理系统BMS。本公开只需要安装一个电流检测装置，就可以对多个电池包支路的电流进行检测，布线简单，能够节省空间，并降低电流检测成本以及整体功耗，并且，能够避免因电流检测装置存在器件差异带来的各电池包支路的电流检测精度不一致的问题。

图2是根据一示例性实施例示出的另一种电流检测装置的框图。如图2所示，该装置10还包括通信组件13，控制组件11通过通信组件13与BMS30连接。

控制组件11，用于通过通信组件13将每个数字电流信号发送至BMS30。

举例来说，控制组件11可以通过通信组件13与BMS 30进行通信，以便BMS 30通过通信组件13向控制组件11发送电流检测指令，以及控制组件11通过通信组件13向BMS 30发送每个电池包支路的数字电流信号(即电流检测结果)。另外，模数转换器121上设置有通信接口1211，模数转换器121可以通过通信接口1211与控制组件11连接，通信接口1211为并行接口或串行接口。

具体地，在BMS中，为了保证SOC(英文：State of Charge，中文：电池负荷比)/SOE(英文：Stete of Energy，中文：电池剩余能量)等相关算法的精度，需要使电流检测周期较短(通常至少10ms就需要更新一次电流检测结果)，在使用多个电流检测装置来分别对各电池包支路20进行电流检测时(例如使用多个单通道CAN型霍尔电流传感器来分别对各电池包支路20进行电流检测)，一个控制组件只需要负责一个电池包支路20的电流检测和通信任务，实现比较简单。而在使用一个电流检测装置对各电池包支路20进行电流检测时，一个控制组件需要同时负责多个电池包支路20的电流检测和通信任务，实现比较困难。为了克服这个困难，在硬件设计上，模数转换器121需要选择快速型ADC芯片(如ADS8353、AD7705、AD7714、AD7626、ADS62P49等)，通信接口1211可以使用并行接口，也可使用串型接口。为了兼容通信速度和芯片资源情况，可以选择通信接口1211为SPI(英文：Serial PeripheralInterface，串行外设接口)接口，此时控制组件11与所有模数转换器121的通信可以使用同一个SPI接口，并采用片选信号CS(英文：Chip Select)，选择和其中的某一个模数转换器121进行通信，也可以每个模数转换器121分配一个独立的SPI接口，以提高通信效率，保证采样速度。

进一步的，该装置10还可以包括供电组件14。其中，供电组件14分别与控制组件11和每个电流检测组件12连接，并用于向控制组件11和每个电流检测组件12供电。

在一种场景中，供电组件14可以包括电源转换组件。电源转换组件可以分别与BMS30、每个模数转换器121、每个信号调整电路123和每个霍尔电流传感器122连接。此时电源转换组件可以由BMS 30供电(例如可以由BMS 30的BMC进行供电)，电源转换组件可以对BMS30提供的供电电压进行转换，并通过转换后的供电电压为每个模数转换器121、每个信号调整电路123和每个霍尔电流传感器122供电。

在另一种场景中，如图3所示，供电组件14可以包括电源转换组件141和供电电源142。电源转换组件141可以分别与BMS 30、供电电源142、每个模数转换器121和每个信号调整电路123连接，供电电源142分别与每个霍尔电流传感器122连接(图3只示出了电源转换组件141与一个模数转换器121和一个信号调整电路123连接，以及供电电源142与一个霍尔电流传感器122连接，但并不代表电源转换组件141不与其他模数转换器121和信号调整电路123连接，也不代表供电电源142不与其他霍尔电流传感器122连接)。此时电源转换组件141可以由BMS 30供电(例如可以由BMS 30的BMC进行供电)，电源转换组件141，用于可以对BMS 30提供的供电电压进行转换，并通过转换后的供电电压为供电电源142、每个模数转换器121和每个信号调整电路123供电。同时，供电电源142可以向每个霍尔电流传感器122供电。另外，供电电源142可以是电源转换组件141将BMC提供的供电电压转换为供电电源142所需的电压进行供电的，也可以是由车辆上的其他器件进行供电的。

需要说明的是，首先，本公开中的电流检测装置10在一块PCB板上只使用一个控制组件11、一个通信组件13、一供电组件14和多个电流检测组件12，配上一个外壳和相应的接插件组成。相比于使用多个电流检测装置来分别对各电池包支路20进行电流检测，减少了控制组件11，通信组件13，供电组件14、PCB，外壳、接插件等相关部件的重复使用，大大降低了装置成本。其次，在一个多支路电池包系统内只需要一个电流检测装置10(该电流检测装置10实际上是一个多通道电流检测装置)，解决了因器件差异带来的各电池包支路20的电流检测精度不一致的问题，能够降低系统的整体功耗(使用一个多通道电流检测装置需要的工作电流大概在25mA左右，而使用多个电流检测装置则需要随着电池包支路数的增加而成倍数增加)。同时，BMS 30的供电线、通信线只需要和一个电流检测装置10连接，布线简单，不容易受干扰，并且安装过程只需安装一个电流检测装置10，能够节省空间，降低安装人工成本。另外，每个电流检测组件12都是相互独立的，互不干扰，无需高低压隔离，能够提高电流采集精度。

图4是根据一示例性实施例示出的又一种电流检测装置的框图。如图4所示，通信组件13可以为CAN(英文：Controller Area Network，中文：控制器域网)通信组件131，控制组件11可以为MCU(英文：Microcontroller Unit，中文：微控制单元)111。

示例地，该装置10还可以包括目标电阻15，CAN通信组件131通过目标电阻15与BMS30连接。当通信组件13为CAN通信组件131，控制组件11为MCU 111时，电流检测装置10实际上是一个多通道CAN型霍尔电流传感器。

在使用多个单通道CAN型霍尔电流传感器来分别对各电池包支路20进行电流检测时，多个单通道型CAN霍尔电流传感器需要与BMC进行组网，但只能有一个单通道CAN型霍尔电流传感器需要固定匹配120Ω终端电阻，与其他单通道CAN型霍尔电流传感器不一致，导致需要两个硬件版本的单通道CAN型霍尔电流传感器，管理维护困难，容易出差错，管理成本高。并且，每个CAN型霍尔电流传感器需要标定不同的网络ID(中文：身份识别码)，导致每个CAN型霍尔电流传感器必须有独立的料号，数量越多，料号就越多，管理复杂，进一步增加了管理成本。另外，使用多个单通道CAN型霍尔电流传感器会增加BMC软件的复杂度，需要同步多个CAN型霍尔电流传感器的采样时间，软件任务开销大。而本公开则只需要使用一个多通道CAN型霍尔电流传感器，该多通道CAN型霍尔电流传感器在硬件上固定匹配120Ω终端电阻，不需要不同版本的多通道CAN型霍尔电流传感器，也不需要不同ID去区分多通道CAN型霍尔电流传感器，管理简单，降低了管理成本。并且，BMC软件上不需要同步多个CAN型霍尔电流传感器的采样时间，实现方便，同步性好，任务开销小，实现简单。

进一步的，本公开中的电流检测装置10在收到BMC发送的电流检测指令后，需要控制全部模数转换器121同时启动多路AD扫描，再通过AD转换结果，判断使用了哪些电池包支路20，没有使用哪些电池包支路20，并将把使用到的电池包支路20的支路数量和其采集的电流检测结果发送给BMC。在软件的设计上，每个模数转换器121的通信需要设计一个子任务，软件上电初始化完成后，主程序同时启动所有通道的AD转换，并把所有模数转换器121设定为连续转换模式。软件正常执行后，每隔1ms读取一次各模数转换器121的转换结果，每读取10次转换结果后，可以采用冒泡排序法，去掉10次结果中的最大和最小值，再求剩余8个值的平均值作为一次电流检测结果，并通过CAN总线发送给BMC。其中，CAN报文的发送周期小于10ms。

综上所述，本公开中的电流检测装置包括：控制组件和多个电流检测组件，电流检测组件包括模数转换器和与模数转换器连接的霍尔电流传感器，控制组件分别与每个模数转换器连接，每个霍尔电流传感器，用于检测该霍尔电流传感器对应的电池包支路的电流，得到每个电池包支路的模拟电流信号，并将模拟电流信号通过模数转换器转换为数字电流信号发送至控制组件，控制组件，用于将每个数字电流信号发送至电池管理系统BMS。本公开只需要安装一个电流检测装置，就可以对多个电池包支路的电流进行检测，布线简单，能够节省空间，并降低电流检测成本以及整体功耗，并且，能够避免因电流检测装置存在器件差异带来的各电池包支路的电流检测精度不一致的问题。

图5是根据一示例性实施例示出的一种电流检测系统的框图。如图5所示，该电流检测系统40包括图1-图4中任一的电流检测装置10以及BMS 30，电流检测装置10与BMS 30连接。

关于上述实施例中的电流检测系统40，其中电流检测装置10执行操作的具体方式已经在有关该电流检测装置10的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种电流检测装置，其特征在于，所述装置包括：控制组件和多个电流检测组件；所述电流检测组件包括模数转换器和与所述模数转换器连接的霍尔电流传感器，所述控制组件分别与每个所述模数转换器连接；

每个所述霍尔电流传感器，用于检测该霍尔电流传感器对应的电池包支路的电流，得到每个所述电池包支路的模拟电流信号，并将所述模拟电流信号通过所述模数转换器转换为数字电流信号发送至所述控制组件；

所述控制组件，用于将每个所述数字电流信号发送至电池管理系统BMS。

2.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述电流检测组件还包括信号调整电路，所述模数转换器通过所述信号调整电路与所述霍尔电流传感器连接；

所述信号调整电路，用于对所述模拟电流信号进行调整，以使调整后的所述模拟电流信号适配所述模数转换器，并将所述调整后的模拟电流信号通过所述模数转换器转换为所述数字电流信号发送至所述控制组件。

3.根据权利要求2所述的电流检测装置，其特征在于，所述装置还包括通信组件，所述控制组件通过所述通信组件与所述BMS连接；

所述控制组件，用于通过所述通信组件将每个所述数字电流信号发送至所述BMS。

4.根据权利要求3所述的电流检测装置，其特征在于，所述装置还包括供电组件；

所述供电组件分别与所述控制组件和每个所述电流检测组件连接，并用于向所述控制组件和每个所述电流检测组件供电。

5.根据权利要求4所述的电流检测装置，其特征在于，所述供电组件包括电源转换组件；

所述电源转换组件分别与所述BMS、每个所述模数转换器、每个所述信号调整电路和每个所述霍尔电流传感器连接；

所述电源转换组件，用于对所述BMS提供的供电电压进行转换，并通过转换后的供电电压为每个所述模数转换器、每个所述信号调整电路和每个所述霍尔电流传感器供电。

6.根据权利要求4所述的电流检测装置，其特征在于，所述供电组件包括电源转换组件和供电电源；

所述电源转换组件分别与所述BMS、所述供电电源、每个所述模数转换器和每个所述信号调整电路连接，所述供电电源分别与每个所述霍尔电流传感器连接；

所述电源转换组件，用于对所述BMS提供的供电电压进行转换，并通过转换后的供电电压为所述供电电源、每个所述模数转换器和每个所述信号调整电路供电；

所述供电电源，用于向每个所述霍尔电流传感器供电。

7.根据权利要求3所述的电流检测装置，其特征在于，所述模数转换器上设置有通信接口，所述模数转换器通过所述通信接口与所述控制组件连接；所述通信接口为并行接口或串行接口。

8.根据权利要求3-7中任一项所述的电流检测装置，其特征在于，所述通信组件为CAN通信组件，所述控制组件为微控制单元MCU。

9.根据权利要求8所述的电流检测装置，其特征在于，所述装置还包括目标电阻，所述CAN通信组件通过所述目标电阻与所述BMS连接。

10.一种电流检测系统，其特征在于，所述电流检测系统包括权利要求1-9中任一项所述的电流检测装置以及电池管理系统BMS，所述电流检测装置与所述BMS连接。

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