一种应用于电动汽车的四通道输出霍尔电流传感器装置的制作方法

本实用新型涉及电动汽车相关技术领域，具体地说是一种应用于电动汽车的四通道输出霍尔电流传感器装置。

背景技术：

作为汽车电子控制系统的信息源，汽车传感器是汽车电子控制系统的关键部件。随着社会的发展，传统接触式传感器不断显露出局限性。为弥补接触式传感器的不足，霍尔传感器得到大力发展，由于具备无触点、功耗小、结构牢固、寿命长等优点，被广泛应用在电子控制系统中。如今，汽车霍尔传感器取代传统接触式传感器已成大势所趋。

目前，由于我国汽车传感器技术起步较晚，目前产业整体水平仍然较低，没有形成系列化、配套化，尚未形成独立产业，霍尔传感器尤其是高端汽车传感器仍依赖进口。

因此，加强对汽车级霍尔电流传感器的研发对我国汽车行业具有重大的意义。

技术实现要素：

针对现有技术之不足，本实用新型提供了一种应用于电动汽车的四通道输出霍尔电流传感器装置。

本实用新型的应用于电动汽车的四通道输出霍尔电流传感器装置的具体技术方案如下：

一种应用于电动汽车的四通道输出霍尔电流传感器装置，其包括外壳和设置于所述外壳内的四个霍尔电流传感器；所述外壳包括壳体、设置于所述壳体上的四个过孔和设置于所述壳体上的线管；其中，在所述壳体内形成有四个容纳腔，四个所述霍尔电流传感器分别安装在四个所述容纳腔内；每个所述过孔均以贯穿所述霍尔电流传感器的磁芯的方式设置于所述壳体上；在使用状态下，原边导体穿过所述过孔使得所述霍尔电流传感器能够感应到流过所述原边导体的原边电流；所述线管与四个所述容纳腔相连通，使得电源线、电压输出线和接地线能够从所述线管中穿出；并且在所述电源线、所述电压输出线和所述接地线一端与所述霍尔电流传感器相连接，另一端连接在带接口的接头上；使得所述霍尔电流传感器装置形成为四通道输出的结构。

通过将本实用新型的霍尔电流传感器装置设置为四通道输出的结构，可以扩展汽车霍尔电流传感器的应用，满足更多的用户需求。

根据一个优选的实施方式，在所述外壳还设置有安装座，在所述安装座上开设有安装孔。

根据一个优选的实施方式，在所述外壳还设置有挂孔。

根据一个优选的实施方式，四个所述霍尔电流传感器分别为第一霍尔电流传感器、第二霍尔电流传感器、第三霍尔电流传感器和第四霍尔电流传感器；所述带接口的接头包括第一接头和第二接头；所述第一霍尔电流传感器的电压输出线、所述第二霍尔电流传感器的电压输出线、所述第三霍尔电流传感器的电压输出线以及所述第一霍尔电流传感器、所述第二霍尔电流传感器、所述第三霍尔电流传感器和所述第四霍尔电流传感器的电源线及接地线连接在所述第一接头上；所述第四霍尔电流传感器的电压输出线连接在所述第二接头上。

根据一个优选的实施方式，每个所述霍尔电流传感器均包括精密电压基准电路、动态偏移取消电路、灵密度微调放大器、信号恢复电路、输出功率放大电路、精确温度补偿电路和时钟发生器；所述精密电压基准电路分别与所述动态偏移取消电路、所述灵密度微调放大器、所述信号恢复电路、所述输出功率放大电路和所述精确温度补偿电路相连接；所述动态偏移取消电路分别与所述灵密度微调放大器、所述信号恢复电路、所述输出功率放大电路、所述精确温度补偿电路和所述时钟发生器相连接；所述灵密度微调放大器与所述信号恢复电路相连接；所述信号恢复电路与所述输出功率放大电路、所述精确温度补偿电路和所述时钟发生器相连接；并且，所述精密电压基准电路与所述霍尔电流传感器的电源电压输入接口VCC相连接并接地；所述精确温度补偿电路与所述霍尔电流传感器的基准电压接口VREF相连接并接地；所述输出功率放大电路与所述霍尔电流传感器的电压输出接口VOUT相连接并接地。

与现有技术相比，本实用新型的应用于电动汽车的四通道输出霍尔电流传感器装置具有如下有益效果：

通过将本实用新型的霍尔电流传感器装置设置为四通道输出的结构，可以扩展汽车霍尔电流传感器的应用，满足更多的用户需求。

进一步的，通过将本实用新型的霍尔电流传感器装置设置为四通道输出的结构，可以减少多路采集时需要的传感器数量，降低成本，节省安装空间，且各路输出电压信号与电源电压不相关，电路设计简单的同时，保证了采集精度。

附图说明

图1是本实用新型应用于电动汽车的四通道输出霍尔电流传感器装置的主视图；

图2是本实用新型应用于电动汽车的四通道输出霍尔电流传感器装置的俯视图；

图3是本实用新型应用于电动汽车的四通道输出霍尔电流传感器装置的左视图；

图4是本实用新型应用于电动汽车的四通道输出霍尔电流传感器装置中霍尔电流传感器的电路连接框图；

图5是现有技术中霍尔电流传感器的电路连接框图。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

如图1、图2和图3所示，一种应用于电动汽车的四通道输出霍尔电流传感器装置，其包括外壳和设置于外壳内的四个霍尔电流传感器。

外壳包括壳体110、设置于壳体110上的四个过孔120和设置于壳体110上的线管130。

其中，在壳体110内形成有四个容纳腔，四个霍尔电流传感器分别安装在四个容纳腔内。

每个过孔均以贯穿霍尔电流传感器的磁芯的方式设置于壳体110上；在使用状态下，原边导体穿过过孔使得霍尔电流传感器能够感应到流过原边导体的原边电流。

线管130与四个容纳腔相连通，使得电源线、电压输出线和接地线能够从线管130中穿出；并且在电源线、电压输出线和接地线一端与霍尔电流传感器相连接，另一端连接在带接口的接头上；使得霍尔电流传感器装置形成为四通道输出的结构。

具体的，四个霍尔电流传感器分别为第一霍尔电流传感器、第二霍尔电流传感器、第三霍尔电流传感器和第四霍尔电流传感器。

带接口的接头包括第一接头161和第二接头162。

第一霍尔电流传感器的电压输出线171、第二霍尔电流传感器的电压输出线172、第三霍尔电流传感器的电压输出线173以及第一霍尔电流传感器、第二霍尔电流传感器、第三霍尔电流传感器和第四霍尔电流传感器的电源线174及接地线175连接在第一接头161上。

第四霍尔电流传感器的电压输出线176连接在第二接头162上。

进一步的，在外壳还设置有安装座140，在安装座140上开设有安装孔150。通过安装座140和安装孔150可以便于本实用新型的应用于电动汽车的四通道输出霍尔电流传感器装置的安装。

进一步的，在外壳还设置有挂孔180。通过挂孔180可以便于本实用新型的应用于电动汽车的四通道输出霍尔电流传感器装置以挂装的方式安装。

优选的，如图4所示，每个霍尔电流传感器均包括精密电压基准电路(REFs)10、动态偏移取消电路(Dynamic Offset Cancellation)20、灵密度微调放大器(Sentivity trim)30、信号恢复电路(Signal recovery)40、输出功率放大电路(output amp)50、精确温度补偿电路(Vref adj)60和时钟发生器(Clk gen)70。

精密电压基准电路10分别与动态偏移取消电路20、灵密度微调放大器30、信号恢复电路40、输出功率放大电路50和精确温度补偿电路60相连接。

动态偏移取消电路20分别与灵密度微调放大器30、信号恢复电路40、输出功率放大电路50、精确温度补偿电路60和时钟发生器70相连接。

灵密度微调放大器30与信号恢复电路40相连接。

信号恢复电路40与输出功率放大电路50、精确温度补偿电路60和时钟发生器70相连接。

并且，精密电压基准电路10与霍尔电流传感器的电源电压输入接口VCC相连接并接地；精确温度补偿电路60与霍尔电流传感器的基准电压接口VREF相连接并接地；输出功率放大电路50与霍尔电流传感器的电压输出接口VOUT相连接并接地。

其中，精密电压基准电路10、动态偏移取消电路20、灵密度微调放大器30、信号恢复电路40、输出功率放大电路50、精确温度补偿电路60和时钟发生器70均为现有技术。

现有技术的霍尔电流传感器的电路连接框图如图5所示。其包括程序控制电路(Programming Control)101、电可擦可编程只读存储器与逻辑控制电路(EEPROM and ControlLogic)102、偏移控制电路(Offset Control)103、温度传感器(temperature Sensor)104、灵敏度控制电路(Sensitivity Control)105、动态偏移取消电路(Dynamic Offset Cancellation)20、灵密度微调放大器(Sentivity trim)30、信号恢复电路(Signal recovery)40和放大器109。

目前电动汽车上采用的霍尔电流传感器(如图5所示)，其输出信号普遍采用的是与辅助电源电压成正比例关系的电压输出方式，即输出电压的零点电压和增益倍数，都是与电源电压成正比例关系的。优点是电流传感器部分不需要高精度的基准电压源电路，传感器与用户采集电路在设计合理的情况下，可保证无误差传递基准信号。其缺点如下：

1.用户使用不方便。若要保证无误差传递基准信号，用户的AD(模数转换)电路，就需要2路AD采集电路，PCB面积变大，器件增多，故障点增多，可靠性下降。

2.用户采集信号时，需同步采集2路信号。对硬件和软件的要求都比较高。

3.用户为得到最终电流值，需用公式进行相对复杂的运算，对MPU(微控制单元)的要求较高。

4.若用户只设计了1路AD采集电路，只能接受采集精度下降的事实。因为在只使用1路AD采集电路的情况下，对向电流传感器供电的电源电压要求就非常高(正常情况下应高于0.5％的精度)，而这种精度的电源体积巨大，成本高昂，在批量产品中基本上不可能采用。所以用户使用了精度较低的电源(通常是3％的精度)，整体产品的精度，理论上就只能达到1％+3％＝4％的精度，其中1％是电流传感器本身的精度，3％是电源电压的精度。汽车级电流传感器的精度通常要求是1％，这样，4％的实际精度，就会严重影响用户在电池充放电或电驱驱动电流的采集计算结果。

如图5所示的现有技术的霍尔电流传感器中，输出信号的计算公式为：

Vout＝Vcc×(Voffset±G×Ip)/5。

其中，Vout是输出电压信号，Vcc是辅助电源电压，Voffset是零点电压，G是增益放大倍数，Ip是原边电流。

从公式可以明显看出，Vout的大小，与Vcc是成正比例关系的。即现有技术的霍尔电流传感器输出电压是与电源电压正比例相关的。

正因为目前电动汽车上采用的霍尔电流传感器,其输出信号普遍采用的是与辅助电源电压成正比例关系的电压输出方式，即输出电压的零点电压和增益倍数，都是与电源电压成正比例关系的；当设计成多通道输出时，为保证其输出采集精度，电路设计有电路复杂、精度不高的缺点。

而本实用新型中的霍尔电流传感器在电路中设置了精密电压基准电路和精确的温度补偿电路，导致其输出信号相关的变量不一样，其计算公式也不一样。

具体的，通过采用本实施例的技术方案，可以使得霍尔电流传感器输出电压信号的计算公式变为：

Vout＝Voffset±Ip×G。

从公式中可以看出，采用本实施例技术方案的霍尔电流传感器输出电压公式等号右侧各项中，根本没有与电源电压Vcc有关的任何项。即采用本实施例技术方案的霍尔电流传感器输出电压是与电源电压不相关的。

采用现有技术的霍尔电流传感器，如果只设计1路AD转换电路，其精度只能达到4％。

本实用新型中的霍尔电流传感器输出电压与电源电压不相关，更符合绝大多数模拟信号转数字信号电路设计的电子工程师的设计习惯。采用本实施例的霍尔电流传感器的技术方案，用户的AD采集电路只需要一路转换电路即可；其原边电流的输出计算公式中，不含Vcc项，计算更简单；用户不用考虑电源电压的精度问题，只要电源电压符合规格书中指定的±5％范围内即可保证达到声明的精度指标，设计大大简化。

本实用新型转给中的霍尔电流传感器可以使得用户在设计汽车级霍尔电流传感器输出信号采集电路时，不需要设计2路AD转换电路，只设计1路AD转换电路即可保证达到规定的1％采集精度；在同样都只设计1路AD转换电路时，与现有方案只能达到4％的精度相比，本方案可保证达到1％的采集精度。内部基准电压在全温度范围-40℃～+105℃内的温度漂移最大只有0.08mV/℃,整体传感器的零点温漂数值小于±11.6mV,零点温漂只占整体量程2V误差的0.58％,有效保证了传感器在全温度范围内1％的精度。从而更好的满足用户需求。

需要注意的是，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

另外，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。