[发明专利]检测范围自动调节的霍尔信号测量装置及方法

说明书

本发明提供了一种检测范围自动调节的霍尔信号测量装置，包括信号转换模块和控制器单元，信号转换模块用于调节霍尔传感器测量的信号并输出，控制器单元通过调整信号转换模块参考电压、增益变化确定霍尔传感器的电流值；信号转换模块包括相连接的零位调节电路和幅值放大电路，其中控制器单元控制零位调节电路中的参考电压调整霍尔传感器输出信号的零位偏置电压，控制器单元控制幅值放大电路的增益系数调整霍尔传感器输出信号的幅值大小；霍尔传感器为电压输出型霍尔电流传感器。

技术领域

本发明涉及一种电池储能系统的电流检测技术，特别是一种检测范围自动调节的霍尔信号测量装置及方法。

背景技术

随着新能源汽车的使用越来越广泛，电池储能系统作为其主要动力源，如何更精确地监测电池工作过程中各项指标的变化已经成为新能源技术发展的主要方向；然而电池储能系统中荷电状态参数SOC、最大输出功率SOP和电池寿命SOH等多项关键指标都是以电流测量作为其运算输入量，因此，提高电池储能系统工作电流的测量精度有着十分重要的意义。

电池储能系统中通常采用霍尔元件作为电流测量的前端传感器，它具有良好的电气隔离特性以及测量范围宽广的特点。常用的霍尔电流传感器有两种类型，一种是电流输出型，一种是电压输出型。电压输出型霍尔电流传感器输出与检测电流成一定比例的电压，输出电压范围在器件内部已经通过内部测量芯片设定好，一般由供电电压所决定。例如，供电电压为5V，则其输出电压范围为0-5V。由于电压输出型霍尔传感器相对于电流输出型的价格更便宜，并且电压输出型霍尔传感器应用设计更为简单，因此电压输出型霍尔传感器获得了越来越多的使用。

现有的霍尔传感器测量方法是将霍尔传感器输出信号直接输送到控制器的输入端口进行采样检测。虽然这种方法简单易于实现，但是由于霍尔传感器输出信号具有非线性特点以及控制器的ADC模块量化深度比较小，从而导致现有的测量装置的检测分辨率很小，精度很低，并且很容易受到外部电磁干扰的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测范围自动调节的霍尔信号测量装置及方法，可以通过根据当前电流值的大小来自动选择最佳的检测范围，提高测量精度。

实现本发明目的的装置为：一种检测范围自动调节的霍尔信号测量装置，包括信号转换模块和控制器单元；信号转换模块用于调节霍尔传感器测量的信号并输出，控制器单元通过调整信号转换模块参考电压、增益变化确定霍尔传感器的电流值；所述信号转换模块包括相连接的零位调节电路和幅值放大电路，控制器单元控制零位调节电路中的参考电压调整霍尔传感器输出信号的零位偏置电压，控制器单元控制幅值放大电路的增益系数调整霍尔传感器输出信号的幅值大小；所述霍尔传感器为电压输出型霍尔电流传感器。

采用上述装置，零位调节电路包括第一运算放大器、第一数字电位计、参考电压；霍尔传感器与第一运算放大器的反相输入端连接，参考电压分别与第一运算放大器的同相输入端和第一数字电位计连接；控制器单元与第一数字电位计的控制端连接，通过控制第一数字电位计的阻值调整零位调节电路中的参考电压。

采用上述装置，幅值放大电路包括第二运算放大器、第二数字电位计，零位调节电路输出端与第二运算放大器的同相输入端连接，第二数字电位计与第二运算放大器的反向输入端连接；控制器单元与第二数字电位计的控制端连接，通过控制第二数字电位计的阻值调整幅值放大电路的增益系数。

实现本发明目的的方法为：一种检测范围自动调节的霍尔信号测量方法，包括以下步骤：控制器单元通过信号转换模块对霍尔传感器输出信号进行粗调检测，确定当前霍尔传感器所测量的电流值，并根据电流值确定当前电流值所处的检测范围；控制器单元根据电流值所处的检测范围对信号转换模块输出信号进行精调检测；控制器单元根据电流值所处的检测范围获取标定系数，并根据标定公式计算得到实际所测量的电阻值。

发明提供的基于霍尔传感器的电流测量装置具有检测范围能自动调节的特点，增大了电流测量分辨率，从而有效地提高了电流测量精度。