[实用新型]一种输出为PWM信号的电流测量电路

说明书

技术领域

本实用新型属于新能源汽车领域，更具体地，涉及一种输出为PWM信号的电流测量电路。

背景技术

目前，随着政策扶持力度加大、配套设施建设加快，以及各地全面推广应用的环境背景下，新能源汽车保持快速增长，行业前景向好。其中为了保障车辆的行车安全，动力电池系统的极端单体电压，动力电池总压，动力电池电流大小等关键数据是必须实时监测的。例如动力电池的总电流对于监测电池系统的运行状态与SOC预测至关重要。

目前电动汽车上广泛使用的霍尔式电流传感器，分为两大类，包括开环式霍尔电流传感器和闭环式霍尔电流传感器。其中开环式霍尔电流传感器，其工作依赖于高导磁磁芯的线性区间，由于这种传感器直接测量高导磁磁芯气隙处的磁通，则更容易受到磁芯饱和、磁滞、非线性的影响，所以这种开环式的霍尔电流传感器的精度一般比较低，且易受到磁滞效应的影响，不能测量过快频率的电流，测量带宽较窄；闭环式霍尔电流传感器在开环式电流传感器的基础上增加了副边补偿绕组，其测量精度较开环式霍尔传感器有所提升，但由于增加了副边补偿绕组及其对应的控制回路，使得成本增高，体积增大，同时由于副边补偿绕组输出功率有限，在特殊情况下也会出现磁芯饱和的情况，引起测量错误。无论开环式霍尔电流传感器还是闭环式霍尔电流传感器，在实际应用中，小电流测量都不够精准。

目前电动汽车行业中广泛使用霍尔式电流传感器作为电流监测装置，而其在使用过程中存在测量受温度影响较大、体积大安装不便、不符合现今小体积轻量化发展的需求、发生磁饱和后使得其不能正常的测量、电动汽车电磁环境复杂容易干扰霍尔传感器的模拟输出量，从而影响电流测量的精度。基于霍尔传感器现存的一系列问题，现许多工程师考虑使用性价比高、测量精度高的电流检测装置对动力电池电流进行实时监测，即智能型电流传感器，其原理基于欧姆定律，且电路中不存在非线性器件，根据集总电路特性，该方案电流的测量带宽可以做的非常宽，可以测量快速交变电流；同时线性器件不存在回差与滞回，所以第一次校准完成之后就不需要再次校准；没有磁环，所以整个电流传感器可以做的非常小，节省主控箱空间；采用非模拟量输出，有效避免电动汽车复杂的电磁环境对电流传感器的干扰。

新能源汽车近年来发展迅速，对于BMS系统的要求也越来越苛刻，电流检测作为BMS系统中必不可少的一个部分，其对BMS的重要性不言而喻。一方面电流传感器需要将车辆的实时电流反馈给驾驶员或者技术人员，便于掌握电动车辆的运行状态；另一方面，电流传感器的精度直接关系到电动汽车SOC的估算精度，电流传感器出现异常或者精度不够，将会导致SOC估算偏差较大，或者电流测量不准触发车辆软件保护策略导致切断高压。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种输出为PWM信号的电流测量电路，其目的在于使用双通道可调的电压传感器，使采集到的电流模拟信号量转换为PWM信号，电路集成度高、能够实现高低压侧电气隔离且精度高，由此解决现有技术中电流传感器出现异常或者精度不够，导致SOC估算偏差较大或者电流测量不准触发车辆软件保护策略导致切断高压的技术问题。

本实用新型提供了一种输出为PWM信号的电流测量电路，包括：依次连接的信号编码模块、信号隔离模块和PWM调制模块；所述信号编码模块接收电流模拟信号，并将其转换为第一频率信号；所述信号隔离模块将所述第一频率信号进行隔离后输出第二频率信号；所述PWM调制模块将所述第二频率信号进行调制后输出PWM信号。

更进一步地，所述信号编码模块包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、运算放大器U5、电感L3、电感L4和电容C1；所述运算放大器U5的正向输入端通过电阻R3连接至输入信号正端SHUNT+，运算放大器U5的正向输入端还通过电阻R7连接至参考电压VREF；电阻R8和电阻R4依次串联连接在所述参考电压VREF与输入信号正端SHUNT+之间；运算放大器U5的反向输入端通过电阻R1连接至输入信号负端SHUNT-，电阻R2与电阻R1并联连接；运算放大器U5的反向输入端还通过电阻R6连接至运算放大器U5的输出端；电阻R5与电阻R6并联连接；电容C1连接在输入信号正端SHUNT+与输入信号负端SHUNT-之间；运算放大器U5的电源正端通过电感L3连接至电源VCC，运算放大器U5的电源负端通过电感L4连接至电源VEE。