一种用于动力电池管理的高精度电流监测电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及动力电池管理的技术领域，尤其涉及一种高精度电流监测电路。
【背景技术】
[0002]电流作为动力电池管理过程中的一个重要参数，电流的精度直接影响电池电荷状态估计的精度。随着电池工作环境的变化和工作时间的延长，霍尔式电流传感器的剩磁现象愈加明显，环境温度也在时刻变化，因而电路会出现零漂和温漂等，影响电流的精度。虽然现有的电流感器线性度好、灵敏度高，但是也无法解决电路出现零漂和温漂的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供一种用于动力电池管理的高精度电流监测电路。
[0004]本发明一种用于动力电池管理的高精度电流监测电路，包括线性霍尔电流传感器U3、微型继电器U5、MCU、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9 ；
[0005]所述的第一电阻R1的一端与线性霍尔电流传感器U3的电流输出端V1、第一运算放大器U1的同相输入端连接，第一电阻R1的另一端接地，第一运算放大器U1的反相输入端与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端连接，第二电阻R2的另一端接地，第三电阻R3的另一端与第一运算放大器U1的输出端、第四电阻R4的一端连接，第一运算放大器U1的正电压端接+15V电压，第一运算放大器U1的负电压端接-15V电压，第四电阻R4的另一端与第二运算放大器U2的同相输入端、第五电阻R5的一端、第六电阻R6的一端连接，第五电阻R5的另一端接+5V电压，第六电阻R6的另一端接地，第七电阻R7的一端接地，第七电阻R7的另一端与第二运算放大器U2的反相输入端、第八电阻R8的一端连接，第八电阻R8的另一端与第二运算放大器U2的输出端、微型继电器U5的2脚连接，第二运算放大器U2的正电压端接+5V电压，第二运算放大器U2的负电压端接地，微型继电器U5的3脚接电压输出端V0，微型继电器U5的4脚接+2.5V电压，微型继电器U5的8脚接地，微型继电器U5的1脚与第九电阻R9的一端连接，第九电阻R9的另一端与MCU的PB9脚连接；
[0006]所述的线性霍尔电流传感器U3的信号为LT-208-S1 ;
[0007]所述的第一运算放大器的型号为ADA4638-1 ;
[0008]所述的微型继电器U5的型号为G6K-2F-Y ；
[0009]所述的MCU 的型号为 STM32F407ZET6。
[0010]本发明的有益结果:具有调零过程智能化和高精度电流监控，电路结构简单，电路维护简单，成本低廉，电路传感器剩磁和环境温度对电路影响小。
[0011]为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案:
【附图说明】
[0012]图1是本发明的电路图；
【具体实施方式】
[0013]如图1所示，本发明一种用于动力电池管理的高精度电流监测电路包括线性霍尔电流传感器U3 (LT-208-S1)、运算放大器电路、微型继电器U5控制电路、MCU(STM32F407ZET6)。
[0014]所述的运算器放大电路包括第一运算放大器U1(ADA4638-1)、第二运算放大器U2 (0PA340)、第一电阻R1 (33 Ω )、第二电阻R2 (10K Ω )、第三电阻R3 (10K Ω )、第四电阻R4(50KQ)、第五电阻R5(20KQ)、第六电阻R6(20KQ)、第七电阻R7(50KQ)、第八电阻R8(10KQ)；
[0015]所述的微型继电器U5控制电路包括微型继电器U5 (G6K-2F-Y)、第九电阻R9 (5.1 Ω )；
[0016]第一电阻R1的一端与线性霍尔电流传感器U3的电流输出端V1、第一运算放大器U1的同相输入端连接，第一电阻R1的另一端接地，第一运算放大器U1的反相输入端与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端连接，第二电阻R2的另一端接地，第三电阻R3的另一端与第一运算放大器U1的输出端、第四电阻R4的一端连接，第一运算放大器U1的正电压端接+15V电压，第一运算放大器U1的负电压端接-15V电压，第四电阻R4的另一端与第二运算放大器U2的同相输入端、第五电阻R5的一端、第六电阻R6的一端连接，第五电阻R5的另一端接+5V电压，第六电阻R6的另一端接地，第七电阻R7的一端接地，第七电阻R7的另一端与第二运算放大器U2的反相输入端、第八电阻R8的一端连接，第八电阻R8的另一端与第二运算放大器U2的输出端、微型继电器U5的2脚连接，第二运算放大器U2的正电压端接+5V电压，第二运算放大器U2的负电压端接地，微型继电器U5的3脚接电压输出端V0，微型继电器U5的4脚接+2.5V电压，微型继电器U5的8脚接地，微型继电器U5的1脚与第九电阻R9的一端连接，第九电阻R9的另一端与MCU的PB9脚连接。
[0017]本发明实施例中，线性霍尔电流传感器U3的电流测量范围为-300A —+300A，线性霍尔电流传感器U3的电流输出端VI的电流范围为-150mA —+150mA，经过第一电阻R1(33Q)采样后的电压范围为-4.95V—+4.95V，如果需要测量的最小电流为100mA，那么线性霍尔传感器电流输出端VI的电压为1.65mV，本发明第一运算放大器U1的型号为ADA4638-1，该运算放大器的失调电压低至4uV，由第一运算放大器U1、第二电阻R2、第三电阻R3组成的同相比例运算电路将输入电压范围扩展至-9.9V-+9.9V，该电压作为由第二运算放大器U2、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8组成的加法运算电路的输入，加法运算电路将输入的双极性电压范围转换成单极性电压范围
0.52V—4.48V，第二运算放大器U2的型号为0PA340，该运算放大器为轨对轨输出运算放大器，加法运算电路的输出输入至常闭状态的微型继电器U5的2脚，然后微型继电器U5的3脚与电压输出脚V0连接，输出的电压值记为(单位:V)，上述电路从线性霍尔电流传感器U3的选型、运算放大器的选型和电压范围的灵活转化完成了较高精度的电流监控，下面将解决由线性霍尔电流传感器U3的剩磁、运算放大器的温漂带来的零漂问题。
[0018]电路在每次上电后自动进行调零解决零漂问题，调零的过程如下:动力电池处于静止状态，MCU的PB9脚输出高电平，微型继电器U5的1脚和8脚内部连接，第九电阻R9为限流电阻，微型继电器U5的3脚吸合至4脚，电压输出端V0与+2.5V电压接通，其中+2.5V电压由电压基准芯片提供，此时完成了标准电压+2.5V对电路的校准，延时5ms，MCU的PB9脚输出低电平，微型继电器U5的3脚恢复和2脚的连接，这时动力电池静止状态下电压输出端V0的电压值记为Vstatl。(单位:V)，这样就完成了电路的自调零过程，现给出电池在任何状态下，电路调零后电流的计算公式，电压输出端V0的电压值为，对应该时刻下电流的测量结果记为 I = (Vout-Vstatlc)*5000.0/33.0 Ω (单位:A)。
【主权项】
1.一种用于动力电池管理的高精度电流监测电路，包括线性霍尔电流传感器U3、微型继电器U5、MCU、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9 ; 所述的第一电阻R1的一端与线性霍尔电流传感器U3的电流输出端V1、第一运算放大器U1的同相输入端连接，第一电阻R1的另一端接地，第一运算放大器U1的反相输入端与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端连接，第二电阻R2的另一端接地，第三电阻R3的另一端与第一运算放大器U1的输出端、第四电阻R4的一端连接，第一运算放大器U1的正电压端接+15V电压，第一运算放大器U1的负电压端接-15V电压，第四电阻R4的另一端与第二运算放大器U2的同相输入端、第五电阻R5的一端、第六电阻R6的一端连接，第五电阻R5的另一端接+5V电压，第六电阻R6的另一端接地，第七电阻R7的一端接地，第七电阻R7的另一端与第二运算放大器U2的反相输入端、第八电阻R8的一端连接，第八电阻R8的另一端与第二运算放大器U2的输出端、微型继电器U5的2脚连接，第二运算放大器U2的正电压端接+5V电压，第二运算放大器U2的负电压端接地，微型继电器U5的3脚接电压输出端V0，微型继电器U5的4脚接+2.5V电压，微型继电器U5的8脚接地，微型继电器U5的1脚与第九电阻R9的一端连接，第九电阻R9的另一端与MCU的PB9脚连接。2.根据权利要求1所述的一种用于动力电池管理的高精度电流监测电路，其特征在于:所述的线性霍尔电流传感器U3的型号为LT-208-S1。3.根据权利要求1所述的一种用于动力电池管理的高精度电流监测电路，其特征在于:所述的第一运算放大器的型号为ADA4638-1。4.根据权利要求1所述的一种用于动力电池管理的高精度电流监测电路，其特征在于:所述的微型继电器U5的型号为G6K-2F-Y。5.根据权利要求1所述的一种用于动力电池管理的高精度电流监测电路，其特征在于:所述的MCU的型号为STM32F407ZET6。
【专利摘要】本发明公开了一种用于动力电池管理的高精度电流监测电路，现有的技术无法解决由于电流传感器的剩磁和运算放大器的温漂导致电路的零漂问题，零漂现象降低了监测电流的精度，本发明包括线性霍尔电流传感器、微型继电器、MCU、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9；本发明在每次电路上电后、电池静态状态下便进行一次自动调零操作，确保电流监测电路工作时输出的失调电压接近零，从而提高了监测电流的精度。
【IPC分类】G01R31/36, G01R19/00
【公开号】CN105277774
【申请号】CN201510716286
【发明人】高明煜, 李钟 , 刘雷, 何志伟, 曾毓, 李芸, 苏开宇, 王炜焕
【申请人】杭州电子科技大学
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年10月29日