本实用新型涉及电动汽车电流检测领域,尤其涉及一种新能源电动汽车高精度电流检测电路。
背景技术:
目前业界的电流检测方案不能实现自动校准,采样电流前端的信号和噪声的滤波频率不可调节,影响电流采样的精度;滤波处理后的信号经过放大电路的增益不可调节,影响测量的精度,随着使用时间越久测量到的误差会越来越大,且不能实现电路故障的自检。
因此,现有技术存在缺陷,需要改进。
技术实现要素:
本实用新型的目的是克服现有技术的不足,提供一种新能源电动汽车高精度电流检测电路。
本实用新型的技术方案如下:
一种新能源电动汽车高精度电流检测电路,包括电流校准模块、滤波电路、放大电路、A/D转换模块、信号隔离模块和MCU;所述电流校准模块包括一采样电阻、与采样电阻串联的至少一校准电阻、与采样电阻和校准电阻形成第一回路的基准电源、及控制第一回路的若干控制开关;所述滤波电路采集采样电阻的电信号,经放大电路放大后,由A/D转换模块、信号隔离模块处理后传输给MCU,MCU处理后发出校验结果或电流值;当第一回路接入时,MCU发出校验结果,当第一回路断开、测外部电流时,MCU发出电流值。
较佳地,该电流检测电路还包括通信模块、人机交互终端,MCU将校验结果或电流值经通信模块传输给人机交互终端,人机交互终端显示校验结果或电流值。
进一步地,滤波电路为可调频型滤波电路,此路电路可以是无缘滤波电路,也可以是有源滤波电路。
进一步地,放大电路为可调增益的放大电路。
进一步地,A/D转换模块采用A/D转换集成芯片。
进一步地,信号隔离模块可以是专用的信号隔离芯片,也可以是光耦隔离器件。
进一步地,MCU是可编程的单片机。
进一步地,通信模块支持232总线、485总线、CAN总线、Lin总线。
进一步地,人机交互终端可以是PC机的上位机,也可以是带屏幕的可视终端机。
采用上述方案,本实用新型有以下优点:
1.电流检测电路每次上电使用,电流能实现自动的校准,校准后测量的电流精度更高,不存在使用时间长,电流测量不准确的现象;
2.能实现此电路故障的自检,通过对电流的校准,“电流校准失败”后,MCU会发出“电流检测硬件故障”故障;
3.改变校准电阻R1、R3的阻值,能校准不同量程的电流,校准的范围比较广;
4.此方案的滤波电路的频率范围可调节,能滤除在不同频率下的干扰和噪声;
5.此方案的放大电路的增益可以调节,可调节的增益范围大。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图;
图2为可调频率型滤波电路图;
图3为可调增益的放大电路图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例,对本实用新型进行详细说明。
参照图1所示,本实用新型提供一种高精度电流检测系统,包括依次连接的:电流校准模块1、滤波电路2、放大电路3、A/D转换模块4、信号隔离模块5、MCU6、通信模块7和终端8;所述电流校准模块1包括采样电阻R2、两校准电阻R1、R3,四个控制开关K1-K4、一基准电源Vref,其中开关K1,电阻R2,开关K2依次连接在正母线上;控制开关K1和采样电阻R2之间的连接点依次通过控制开关K3和校准电阻R3接地;采样电阻R2和控制开关K2之间的连接点依次通过控制开关K4和校准电阻R1连接基准电源Vref;采样电阻R2两端连接有滤波电路2。A/D转换模块4采用A/D转换集成芯片。信号隔离模块5可以是专用的信号隔离芯片,也可以是光耦隔离器件。MCU 6是可编程的单片机。通信模块7支持232总线、485总线、CAN总线、Lin总线。人机交互终端8可以是PC机的上位机,也可以是带屏幕的可视终端机。
参照图2所示,滤波电路2为可调频型滤波电路,此路电路可以是无缘滤波电路,也可以是有源滤波电路。此处以RC低通滤波器为例来说明如何实现可调频率的滤波电路。
图2的RC电路的频率为:
f c=1/[2Π*R4*(C1+C2+…+Cn)]…………(1)
f c′=1/[2Π*R5*(C1′+C2′+…+Cn′)]…………(2)
控制开关S1,S2,…,Sn及开关S1′,S2′,…,Sn′的开关闭合(备注:S1,S2,…,Sn,S1′,S2′,…,Sn′可为电子开关,也可为机械开关等一切能作为开关量的开关),能实现公式(1),(2)中f c和fc′的不同频率。针对在某个频率下的干扰和噪声,可以选择合适的fc和fc′来滤除噪声和干扰。
参照图3所示,放大电路3可调增益的放大电路。以集成运放AD8237为例,通过调节电阻R6、R5的阻值,可改变集成运放的增益G。其中,Pin2为正输入(Positive Input)、Pin3为负输入(Negative Input)、Pin 6为参考输入(Reference Input)、Pin 7为反馈输入(Feedback Input)、Pin 8为输出(Output)。
图3中集成运放的电路的增益:
G=1+(R6/R5)……………(3)
从公式(3)中可以得知,通过调节电阻R6、R5的阻值,可以改变增益G。
集成运放的输出电压Vc+:
Vc+=G*(VB+-VB-)+VREF………(4)
由公式(4)中得知,VREF的基准电源2可以是基准电压源芯片,也可以是分立元件搭建起来的电压源,Vc+信号可以通过调节增益G来优化VC+信号。VC+的信号连接到A/D转换电路中。
本实用新型电流检测电路具体检测步骤如下:
A、模块上电,图1中MCU 6指令控制开关K3、K4闭合,K1、K2断开,电流开始校准,采样电阻R2采样校准电流的信号;
B、从采样电阻R2采样出来的信号(VA+和VA-)连接到可调频率型的滤波电路2中处理,通过控制滤波电路2中S1,S2,…,Sn及S1′,S2′,…,Sn′的某个或某些开关闭合,把某个频率下的干扰和噪声滤除;
C、干扰和噪声滤除后的信号(VB+和VB-)连接到可调增益的放大电路3中,通过调节合适的增益(即调节R5、R6的阻值),对微弱的信号进行放大处理后的信号为Vc+和Vc-;
D、放大处理后的信号Vc+连接到A/D转换模块4中,经过A/D转换模块4中一系列的数据处理后信号输出为VD+和VD-;
E、处理完成的信号(VD+和VD-)通过信号隔离模块5的隔离芯片或者是光耦隔离器件把信号(VE+和VE-)传送到MCU 6中;
F、MCU 6对其信号(VE+和VE-)进行一系列的处理;
G、MCU 6处理完成的信号(VF+和VF-),通过通信模块7的232总线、485总线、CAN总线、Lin总线的其中一种总线把报文发送给人机交互终端8;
H、人机交互终端8会解析MCU 6发送过来的报文,如果校准完成,人机交互终端8会提示“校准完成”,如果校准失败,人机交互终端8会提示“校准失败”和“电流检测硬件故障”的故障;
I、1)当人机交互终端8提示“校准失败”和“电流检测硬件故障”的故障时,此时要对电流检测模块的电路进行检查。
2)当人机交互终端8提示“校准完成”,MCU指令控制开关K3、K4断开,K1、K2闭合,电流检测开始,人机交互终端8会显示检测的电流值。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用于限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。