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電動汽車霍爾電流傳感器電流檢測電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了電動汽車霍爾電流傳感器電流檢測電路，包括電壓信號處理單元、電壓跟隨運放單元和A／D轉換單元；被測電動汽車的電池組充放電電流由霍爾電流傳感器采集輸出0-5V的電壓，該電壓依次經過檢測電路的處理單元、電壓跟隨運放單元，最后通過A／D轉換單元，由A／D轉換單元轉換為數(shù)字信號輸出。其中，電壓信號處理單元包括電容C1、電阻R1、電容C2、電阻R2；電容C1一端接霍爾電流傳感器的輸出信號Vout，電容C1另一端接GND，電阻R1和電容C2組成低通濾波電路；電壓跟隨運放單元采用運算放大器OP27GS芯片；A／D轉換單元采用自校準16位模數(shù)轉換器ADS1100芯片。本實用新型的抗干擾性能好，精度高，具有高隔離、高絕緣性，并且信號輸出方便。
【專利說明】電動汽車霍爾電流傳感器電流檢測電路【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及電動汽車【技術領域】，尤其涉及一種電動汽車動力鋰電池組的充放電電流檢測電路。
【背景技術】
[0002]電動汽車發(fā)展的關鍵技術之一是動力鋰電池。大量單體鋰電池串聯(lián)組成鋰電池組，為電動汽車提供動力。電池組的充電電流達到幾十安培，放電電流高達幾百安培，動力鋰電池組的充放電電流測量是一個重要的參數(shù),需要精確測量電池組的充放電電流。
[0003]在電池組充放電電流檢測方面現(xiàn)有技術主要有兩種，一種是通過小電阻取樣法(分流器)測量充放電電流；另一種是采用電流互感器測量充放電電流。第一種方法中被測電流與檢測電路不隔離，存在一定的安全隱患，如果另加隔離措施，則又增加了成本和復雜性，降低了可靠性；第二種方法中電流互感器體積比較大，安裝不方便，而且測量精度不高。

【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型要解決的技術問題是提供一種具有高精度、高隔離及高絕緣性能的電動汽車霍爾電流傳感器電流檢測電路。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是:電動汽車霍爾電流傳感器電流檢測電路，包括霍爾電 流傳感器、電壓信號處理單元、電壓跟隨運放單元和A / D轉換單元；被測電動汽車的電池組充放電電流由霍爾電流傳感器采集輸出0-5V的電壓，該電壓依次經過檢測電路的處理單元、電壓跟隨運放單元，最后通過A / D轉換單元，由A / D轉換單元轉換為數(shù)字信號輸出。
[0006]作為優(yōu)選，電壓信號處理單元包括電容Cl、電阻R1、電容C2、電阻R2 ;電容Cl 一端接霍爾電流傳感器的輸出信號Vout，電容Cl另一端接GND，電阻Rl和電容C2組成低通濾波電路。
[0007]作為優(yōu)選，電容Cl的取值小于100NF。
[0008]作為優(yōu)選，電壓跟隨運放單元包括運算放大器Ul，運算放大器Ul為0P27GS芯片，運算放大器Ul的輸出電壓信號跟隨著輸入電壓信號，運算放大器Ul起到隔離作用，并使前后級之間實現(xiàn)阻抗匹配。
[0009]作為優(yōu)選，A / D轉換單元采用自校準16位模數(shù)轉換器ADSl 100芯片，0P27GS芯片的6腳(輸出端)經過R3電阻限流后接入ADS1100芯片的Vin+，所述ADS1100芯片的Vin-和GND接控制電路中的地；SCL接IIC SCLK時鐘信號，在IIC SDA端輸出轉換的數(shù)字信號。
[0010]本實用新型的有益效果是:
[0011]I)抗干擾性能好，精度高?；魻栯娏鱾鞲衅鬏敵鲂盘柦涍^電壓信號處理單元排除干擾。電動汽車工況復雜，汽車電子產品越來越復雜，會產生多種干擾因素。在這種有噪聲的復雜工況下采用隔離跟隨運放能夠有效的抑制噪聲對于電壓信號的干擾，并且保持較高的測量精度。
[0012]2)高隔離、高絕緣性。電動汽車用鋰電池組放電電流高達幾百安培，霍爾傳感器具有隔離作用，能夠將電池高壓部分與輸出0-5V電壓信號以及采集控制電路隔離開來，做到高絕緣性，避免了 二者之間的互相干擾。
[0013]3)信號輸出方便。通過A / D轉換器將模擬信號轉換為數(shù)字信號，通過I2C直接輸出，微處理器可以直接接受該信號，不需要做進一步的處理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0015]圖1是本實用新型電動汽車霍爾電流傳感器電流檢測電路實施例的電路原理圖。
[0016]圖2為本實用新型電動汽車霍爾電流傳感器電流檢測電路實施例的0P27GS的引腳配置圖。
【具體實施方式】
[0017]圖1是一種電動汽車霍爾電流傳感器電流檢測電路，包括霍爾電流傳感器(在圖1沒有畫出霍爾電流傳感器)、電壓信號處理單元、電壓跟隨運放單元和A / D轉換單元。被測電動汽車的電池組充放電電流由霍爾電流傳感器采集輸出0-5V的電壓，該電壓依次經過處理單元、電壓跟隨運放單元、最后通過A / D轉換單元，由A / D轉換單元轉換為數(shù)字信號輸出。
[0018]具體實施中，霍爾電流傳感器的測量電流范圍為-500A?500A，輸出電壓范圍為O?5V，輸出信號端電壓接入檢測電路的Vout和GND，霍爾電流傳感器通過的電流不同，Vout采集到的電壓也不同。
[0019]圖1中，以Cl、RU C2、R2構成的電壓信號處理單元，電容Cl 一端接霍爾電流傳感器的輸出信號Vout，電容Cl另一端接GND，為了抗電磁干擾(EMC)，Cl的取值應該小于100NF，所述的電阻Rl和C2組成的低通濾波電路，能夠很好的濾除紋波。
[0020]本實施例中，設置電阻Cl取47nF，Rl取100 Ω，C2取0.luF，電阻R2取100K Ω。電壓信號經過電阻R2輸出到儀表運放的輸入。在本實施方式中儀表運放采用0P27系列芯片。0P27是低功耗、高精度的通用放大器，具有極強的抑制噪聲能力。如圖2所示，0P27GS芯片共有八個引腳，正負輸入引腳Vin+和Vin-，電源引腳V+和V-以及一個輸出引腳No，另外三個腳為空。
[0021]0P27GS的電源采用± 12V的電壓，電源引腳V+與V-分別接+12V電壓和-12V電壓，將輸入引腳Vin+與電阻R2輸出端相接,另一引腳Vin-與輸出引腳6腳(輸出端)相接，0P27GS在這里起到電壓跟隨的作用。經跟隨電路跟隨后采集得到的電壓信號是模擬信號，需要轉換為數(shù)字信號后才能被單片機所處理。本實施方式中選用的A / D轉換器是ADSl 100，這是一種精密的連續(xù)自校準A / D轉換器。
[0022]0P27GS芯片的6腳(輸出端)接入ADSl 100芯片的Vin+，ADSl 100芯片的Vin-和GND接控制電路中的地；SCL接IIC SCLK時鐘信號，在IIC SDA端輸出轉換的數(shù)字信號。
[0023]Vin+和Vin-為正負輸入引腳，VDD是電源引腳，GND接地引腳，ADSl 100通過一個12C接口通信。一條I2C由兩條線路組成SDA線和SCLK線，SDA傳送數(shù)據(jù)，SCLK提供時鐘。[0024]控制方式:
[0025]電流檢測電路中的Vout和GND接到霍爾電流傳感器輸出端。經過Cl、Rl、C2、R2進行信號處理后接到0P27GS運放的3腳(輸入接口 )。
[0026]0P27GS是低功耗、高精度、高抗干擾的放大器。在大多數(shù)應用中它的噪聲都很低，(66)100時，在0.1到IOHz范圍內測得的低噪聲頻率大約為0.2μ Vp-p。并且具有非常低的偏置電壓和溫度漂移，高共模抑制，是復雜噪聲干擾強的環(huán)境中的最佳選擇。在本實施例中，電池組中干擾較強，選用0P27GS有效地排除了干擾因素，得到準確的檢測測量的值。
[0027]經過0P27GS跟隨隔離處理過的電壓模擬信號需要經過A / D轉換為數(shù)字信號后才能被單片機讀入。本實施例中的ADS1100是16位自校準的A / D轉換器，具有高達16位的分辨率，精度很高。ADSl 100通過I2C(內部集成電路)接口通信，將模擬信號轉換為數(shù)字信號后可直接通過I2C接口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较乱患壧幚砹鞒讨校３指呔鹊耐瑫r簡化了電路，提高了可操作性。
[0028]本實施例提出的電池組充放電電流檢測方案，通過電壓信號處理單元和隔離運放的應用，解決了電池組充放電電流測量不精確的問題，同時實現(xiàn)了測量電池組大電流電路和控制電路的高絕緣隔離，提高了安全性進一步提高了測量的準確度，最后通過選用含I2C通信的A / D轉換器將采集到的電壓數(shù)據(jù)直接發(fā)送到單片機處理，電路實現(xiàn)更加簡潔。
[0029]以上所述的本實用新型實施方式，并不構成對本實用新型保護范圍的限定。任何在本實用新型的精神 和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的權利要求保護范圍之內。
【權利要求】
1.電動汽車霍爾電流傳感器電流檢測電路，其特征在于:包括霍爾電流傳感器、電壓信號處理單元、電壓跟隨運放單元和A / D轉換單元；被測電動汽車的電池組充放電電流由霍爾電流傳感器采集輸出O~5V的電壓，該電壓依次經過檢測電路的處理單元、電壓跟隨運放單元，最后通過A / D轉換單元，由所述A / D轉換單元轉換為數(shù)字信號輸出。
2.根據(jù)權利要求1所述的電動汽車霍爾電流傳感器電流檢測電路，其特征在于:所述電壓信號處理單元包括電容Cl、電阻R1、電容C2、電阻R2 ;所述電容Cl 一端接霍爾電流傳感器的輸出信號Vout，電容Cl另一端接GND，所述電阻Rl和電容C2組成低通濾波電路。
3.根據(jù)權利要求2所述的電動汽車霍爾電流傳感器電流檢測電路，其特征在于:所述電容Cl的取值小于100NF。
4.根據(jù)權利要求1所述的電動汽車霍爾電流傳感器電流檢測電路，其特征在于:所述電壓跟隨運放單元包括運算放大器Ul，所述運算放大器Ul為0P27GS芯片。
5.根據(jù)權利要求1所述的電動汽車霍爾電流傳感器電流檢測電路，其特征在于:所述A / D轉換單元采用自校準16位模數(shù)轉換器ADS1100芯片，所述0P27GS芯片的6腳(輸出端)經過R3電阻限流后接入ADSl 100芯片的Vin+Jy^iiADSllOO芯片的Vin-和GND接控制電路中的地；SCL接IIC SCLK時鐘信號，在IIC SDA端輸出轉換的數(shù)字信號。
【文檔編號】G01R19/25GK203705533SQ201320707804
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權日:2013年11月8日
【發(fā)明者】沈玉, 韓廷, 武驥 申請人:合肥國軒高科動力能源股份公司