本發(fā)明涉及一種測量電路,具體涉及的是一種電動汽車電流測量電路及其實現(xiàn)方法。
背景技術(shù):
目前,新能源電動車均是利用電池作為儲能裝置,因此,對電動汽車的充放電電流進行測量非常有必要,這樣做的目的在于,一方面是監(jiān)視車輛系統(tǒng)是否正常工作,如監(jiān)測電流大于某個設(shè)定門限的范圍時,可以認(rèn)為車輛發(fā)生了內(nèi)部電路短路;另一方面則是用于電池SOC計算。電池SOC作為電動車整車控制中的一個重要參數(shù),其計算精度影響著整車扭矩管理的準(zhǔn)確性以及充放電模式的切換的有效性。目前最為準(zhǔn)確的SOC計算方法為安時積分核開路電壓的結(jié)合法,安時積分法為充放電流對時間的積分值與電池容量的比值,故SOC的計算直接與電流的采集精度有關(guān)?;诖?,目前測量電流比較精確的一種方式便是分流電阻方式測量電流。
然而,現(xiàn)有的電動汽車的電流測量方式均是采用了專用的IC進行電流測量,不僅操作麻煩,而且對硬件設(shè)計要求較高,成本也不低廉,因而很大程度上影響了電動汽車電池電流的測量效率。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種電動汽車電流測量電路及其實現(xiàn)方法,主要解決現(xiàn)有的測量電動汽車電池電流的方式存在操作麻煩、成本高的問題。
為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種電動汽車電流測量電路,包括分流電阻、斬波開關(guān)、直流放大器、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器和MCU,其中:
分流電阻,用于接入電動汽車電池,并在電池電流流過時產(chǎn)生電壓信號;
斬波開關(guān),與分流電阻兩端連接,且其中一端通過分壓電阻R1接入5V的VDD,另一端通過分壓電阻R2接地,該斬波開關(guān)用于對分流電阻產(chǎn)生的電壓信號進行斬波;
直流放大器,同時與5V的VDD、斬波開關(guān)和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接,并同時接地,用于斬波開關(guān)閉合和打開時分別輸出兩個電壓信號,以便A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器輪流采集;
A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器,與MCU連接,并接入5V的VDD,用于將采集的兩個電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出至MCU,以便MCU計算出兩個電壓的差值,繼而計算出分流電阻產(chǎn)生的電壓值,完成電流的測量。
具體地說,所述直流放大器包括運算放大器、電阻Rf和電阻Ri;所述運算放大器引腳3接斬波開關(guān)連接有分壓電阻R1的一端,引腳4接5V的VDD,引腳6接A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器,引腳7接地;所述電阻Rf一端接運算放大器引腳2,另一端接運算放大器引腳6;所述電阻Ri一端接運算放大器引腳2,另一端接斬波開關(guān)連接有分壓電阻R2的一端。
進一步地,所述斬波開關(guān)與分壓電阻R1之間還連接有限流電阻R3。
基于上述電路結(jié)構(gòu),本發(fā)明還提供了該測量電路的實現(xiàn)方法,包括以下步驟:
(1)閉合斬波開關(guān),運算放大器輸出電壓信號U1,并由A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集;
(2)斷開斬波開關(guān),運算放大器輸出電壓信號U2,并由A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集;
(3)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器將采集的兩個電壓信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號,并傳輸至MCU,由MCU計算出兩個電壓的差值,然后由下列公式計算出分流電阻產(chǎn)生的電壓值Ui,完成電流的測量:
Ui=(U2–U1) /(G+0.5)
式中,G為運算放大器的增益,且G等于電阻Rf的阻值除以電阻Ri的阻值。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明通過設(shè)計斬波開關(guān)、直流放大器、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、MCU,利用斬波開關(guān)的操作,實現(xiàn)了直流放大器的兩個電壓信號的輸出,并在A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集和轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后,通過計算補償?shù)窒鸄/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器的偏置誤差、分壓電阻R1和R2的不平衡電壓以及運算放大器自有的輸入電壓偏移后,即可得到分流電阻的電壓值,從而完成電流的測量。本發(fā)明無需使用專用IC,只需簡單的電路設(shè)計即可實現(xiàn)電動汽車電池電流的測量,因而不僅操作方便,而且成本非常低廉,對硬件設(shè)計的要求也不高。本發(fā)明大幅提高了對電動汽車電池電流測量的效率。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的電路原理圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明,本發(fā)明的實施方式包括但不限于下列實施例。
實施例
如圖1所示,本發(fā)明提供了一種新型的電動汽車電流測量電路,其包括分流電阻、斬波開關(guān)、直流放大器、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器和MCU。所述分流電阻用于接入電動汽車電池,并在電池電流流過時產(chǎn)生電壓信號;所述斬波開關(guān)用于對分流電阻產(chǎn)生的電壓信號進行斬波,該斬波開關(guān)同時與分流電阻兩端連接,并且其中一端通過分壓電阻R1接入5V的VDD,并且斬波開關(guān)與分壓電阻R1之間還連接有限流電阻R3,同時,斬波開關(guān)的另一端通過分壓電阻R2接地。所述直流放大器用于斬波開關(guān)閉合和打開時分別輸出兩個電壓信號,以便A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器輪流采集,該直流放大器包括運算放大器、電阻Rf和電阻Ri;所述運算放大器引腳3接斬波開關(guān)連接有分壓電阻R1的一端,引腳4接5V的VDD,引腳6接A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器,引腳7接地;所述電阻Rf一端接運算放大器引腳2,另一端接運算放大器引腳6;所述電阻Ri一端接運算放大器引腳2,另一端接斬波開關(guān)連接有分壓電阻R2的一端。
所述A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器與MCU連接,并接入5V的VDD,用于將采集的兩個電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出至MCU,以便MCU計算出兩個電壓的差值,繼而計算出分流電阻產(chǎn)生的電壓值,完成電流的測量。
本發(fā)明測量電流的過程如下:
(1)閉合斬波開關(guān),運算放大器輸出電壓信號U1,并由A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集;
(2)斷開斬波開關(guān),運算放大器輸出電壓信號U2,并由A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集;
(3)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器將采集的兩個電壓信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號,并傳輸至MCU,由MCU計算出兩個電壓的差值,然后由下列公式計算出分流電阻產(chǎn)生的電壓值Ui,即可完成電流的測量:
Ui=(U2–U1) /(G+0.5)
式中,G為運算放大器的增益,且G等于電阻Rf的阻值除以電阻Ri的阻值。
本發(fā)明通過模擬放大器電路的拓?fù)?,只需利用低輸入偏移Vos的直流放大器+斬波開關(guān)及MCU和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器,即可完成電動汽車電池電流的測量,其相比現(xiàn)有的電流測量方式來說,不僅操作簡單、成本低廉、對硬件設(shè)計要求不高,而且在與專利“新能源電動車分流式數(shù)字電流傳感器”提供的原理方法結(jié)合后,還可以制作出一種高精度的電流傳感器。因此,本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)來說,技術(shù)進步十分明顯,具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步。
按照上述實施例,便可很好地實現(xiàn)本發(fā)明。值得說明的是,基于上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及方法設(shè)計的前提下,為解決同樣的技術(shù)問題,即使再本發(fā)明上做出一些毫無實質(zhì)性的改動或潤色,其所采用的技術(shù)方案的實質(zhì)仍然與本發(fā)明一樣的,均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。