一種用于動力電池管理的高精度電流監測電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及動力電池管理的技術領域，尤其涉及一種高精度電流監測電路。
【背景技術】
[0002]電流作為動力電池管理過程中的一個重要參數，電流的精度直接影響電池電荷狀態估計的精度。隨著電池工作環境的變化和工作時間的延長，霍爾式電流傳感器的剩磁現象愈加明顯，環境溫度也在時刻變化，因而電路會出現零漂和溫漂等，影響電流的精度。雖然現有的電流感器線性度好、靈敏度高，但是也無法解決電路出現零漂和溫漂的問題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的就是克服現有技術的不足，提供一種用于動力電池管理的高精度電流監測電路。
[0004]本發明一種用于動力電池管理的高精度電流監測電路，包括線性霍爾電流傳感器U3、微型繼電器U5、MCU、第一運算放大器U1、第二運算放大器U2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9 ；
[0005]所述的第一電阻R1的一端與線性霍爾電流傳感器U3的電流輸出端V1、第一運算放大器U1的同相輸入端連接，第一電阻R1的另一端接地，第一運算放大器U1的反相輸入端與第二電阻R2的一端、第三電阻R3的一端連接，第二電阻R2的另一端接地，第三電阻R3的另一端與第一運算放大器U1的輸出端、第四電阻R4的一端連接，第一運算放大器U1的正電壓端接+15V電壓，第一運算放大器U1的負電壓端接-15V電壓，第四電阻R4的另一端與第二運算放大器U2的同相輸入端、第五電阻R5的一端、第六電阻R6的一端連接，第五電阻R5的另一端接+5V電壓，第六電阻R6的另一端接地，第七電阻R7的一端接地，第七電阻R7的另一端與第二運算放大器U2的反相輸入端、第八電阻R8的一端連接，第八電阻R8的另一端與第二運算放大器U2的輸出端、微型繼電器U5的2腳連接，第二運算放大器U2的正電壓端接+5V電壓，第二運算放大器U2的負電壓端接地，微型繼電器U5的3腳接電壓輸出端V0，微型繼電器U5的4腳接+2.5V電壓，微型繼電器U5的8腳接地，微型繼電器U5的1腳與第九電阻R9的一端連接，第九電阻R9的另一端與MCU的PB9腳連接；
[0006]所述的線性霍爾電流傳感器U3的信號為LT-208-S1 ;
[0007]所述的第一運算放大器的型號為ADA4638-1 ;
[0008]所述的微型繼電器U5的型號為G6K-2F-Y ；
[0009]所述的MCU 的型號為 STM32F407ZET6。
[0010]本發明的有益結果:具有調零過程智能化和高精度電流監控，電路結構簡單，電路維護簡單，成本低廉，電路傳感器剩磁和環境溫度對電路影響小。
[0011]為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案:
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的電路圖；
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示，本發明一種用于動力電池管理的高精度電流監測電路包括線性霍爾電流傳感器U3 (LT-208-S1)、運算放大器電路、微型繼電器U5控制電路、MCU(STM32F407ZET6)。
[0014]所述的運算器放大電路包括第一運算放大器U1(ADA4638-1)、第二運算放大器U2 (0PA340)、第一電阻R1 (33 Ω )、第二電阻R2 (10K Ω )、第三電阻R3 (10K Ω )、第四電阻R4(50KQ)、第五電阻R5(20KQ)、第六電阻R6(20KQ)、第七電阻R7(50KQ)、第八電阻R8(10KQ)；
[0015]所述的微型繼電器U5控制電路包括微型繼電器U5 (G6K-2F-Y)、第九電阻R9 (5.1 Ω )；
[0016]第一電阻R1的一端與線性霍爾電流傳感器U3的電流輸出端V1、第一運算放大器U1的同相輸入端連接，第一電阻R1的另一端接地，第一運算放大器U1的反相輸入端與第二電阻R2的一端、第三電阻R3的一端連接，第二電阻R2的另一端接地，第三電阻R3的另一端與第一運算放大器U1的輸出端、第四電阻R4的一端連接，第一運算放大器U1的正電壓端接+15V電壓，第一運算放大器U1的負電壓端接-15V電壓，第四電阻R4的另一端與第二運算放大器U2的同相輸入端、第五電阻R5的一端、第六電阻R6的一端連接，第五電阻R5的另一端接+5V電壓，第六電阻R6的另一端接地，第七電阻R7的一端接地，第七電阻R7的另一端與第二運算放大器U2的反相輸入端、第八電阻R8的一端連接，第八電阻R8的另一端與第二運算放大器U2的輸出端、微型繼電器U5的2腳連接，第二運算放大器U2的正電壓端接+5V電壓，第二運算放大器U2的負電壓端接地，微型繼電器U5的3腳接電壓輸出端V0，微型繼電器U5的4腳接+2.5V電壓，微型繼電器U5的8腳接地，微型繼電器U5的1腳與第九電阻R9的一端連接，第九電阻R9的另一端與MCU的PB9腳連接。
[0017]本發明實施例中，線性霍爾電流傳感器U3的電流測量范圍為-300A —+300A，線性霍爾電流傳感器U3的電流輸出端VI的電流范圍為-150mA —+150mA，經過第一電阻R1(33Q)采樣后的電壓范圍為-4.95V—+4.95V，如果需要測量的最小電流為100mA，那么線性霍爾傳感器電流輸出端VI的電壓為1.65mV，本發明第一運算放大器U1的型號為ADA4638-1，該運算放大器的失調電壓低至4uV，由第一運算放大器U1、第二電阻R2、第三電阻R3組成的同相比例運算電路將輸入電壓范圍擴展至-9.9V-+9.9V，該電壓作為由第二運算放大器U2、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8組成的加法運算電路的輸入，加法運算電路將輸入的雙極性電壓范圍轉換成單極性電壓范圍
0.52V—4.48V，第二運算放大器U2的型號為0PA340，該運算放大器為軌對軌輸出運算放大器，加法運算電路的輸出輸入至常閉狀態的微型繼電器U5的2腳，然后微型繼電器U5的3腳與電壓輸出腳V0連接，輸出的電壓值記為(單位:V)，上述電路從線性霍爾電流傳感器U3的選型、運算放大器的選型和電壓范圍的靈活轉化完成了較高精度的電流監控，下面將解決由線性霍爾電流傳感器U3的剩磁、運算放大器的溫漂帶來的零漂問題。
[0018]電路在每次上電后自動進行調零解決零漂問題，調零的過程如下:動力電池處于靜止狀態，MCU的PB9腳輸出高電平，微型繼電器U5的1腳和8腳內部連接，第九電阻R9為限流電阻，微型繼電器U5的3腳吸合至4腳，電壓輸出端V0與+2.5V電壓接通，其中+2.5V電壓由電壓基準芯片提供，此時完成了標準電壓+2.5V對電路的校準，延時5ms，MCU的PB9腳輸出低電平，微型繼電器U5的3腳恢復和2腳的連接，這時動力電池靜止狀態下電壓輸出端V0的電壓值記為Vstatl。(單位:V)，這樣就完成了電路的自調零過程，現給出電池在任何狀態下，電路調零后電流的計算公式，電壓輸出端V0的電壓值為，對應該時刻下電流的測量結果記為 I = (Vout-Vstatlc)*5000.0/33.0 Ω (單位:A)。
【主權項】
1.一種用于動力電池管理的高精度電流監測電路，包括線性霍爾電流傳感器U3、微型繼電器U5、MCU、第一運算放大器U1、第二運算放大器U2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9 ; 所述的第一電阻R1的一端與線性霍爾電流傳感器U3的電流輸出端V1、第一運算放大器U1的同相輸入端連接，第一電阻R1的另一端接地，第一運算放大器U1的反相輸入端與第二電阻R2的一端、第三電阻R3的一端連接，第二電阻R2的另一端接地，第三電阻R3的另一端與第一運算放大器U1的輸出端、第四電阻R4的一端連接，第一運算放大器U1的正電壓端接+15V電壓，第一運算放大器U1的負電壓端接-15V電壓，第四電阻R4的另一端與第二運算放大器U2的同相輸入端、第五電阻R5的一端、第六電阻R6的一端連接，第五電阻R5的另一端接+5V電壓，第六電阻R6的另一端接地，第七電阻R7的一端接地，第七電阻R7的另一端與第二運算放大器U2的反相輸入端、第八電阻R8的一端連接，第八電阻R8的另一端與第二運算放大器U2的輸出端、微型繼電器U5的2腳連接，第二運算放大器U2的正電壓端接+5V電壓，第二運算放大器U2的負電壓端接地，微型繼電器U5的3腳接電壓輸出端V0，微型繼電器U5的4腳接+2.5V電壓，微型繼電器U5的8腳接地，微型繼電器U5的1腳與第九電阻R9的一端連接，第九電阻R9的另一端與MCU的PB9腳連接。2.根據權利要求1所述的一種用于動力電池管理的高精度電流監測電路，其特征在于:所述的線性霍爾電流傳感器U3的型號為LT-208-S1。3.根據權利要求1所述的一種用于動力電池管理的高精度電流監測電路，其特征在于:所述的第一運算放大器的型號為ADA4638-1。4.根據權利要求1所述的一種用于動力電池管理的高精度電流監測電路，其特征在于:所述的微型繼電器U5的型號為G6K-2F-Y。5.根據權利要求1所述的一種用于動力電池管理的高精度電流監測電路，其特征在于:所述的MCU的型號為STM32F407ZET6。
【專利摘要】本發明公開了一種用于動力電池管理的高精度電流監測電路，現有的技術無法解決由于電流傳感器的剩磁和運算放大器的溫漂導致電路的零漂問題，零漂現象降低了監測電流的精度，本發明包括線性霍爾電流傳感器、微型繼電器、MCU、第一運算放大器U1、第二運算放大器U2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9；本發明在每次電路上電后、電池靜態狀態下便進行一次自動調零操作，確保電流監測電路工作時輸出的失調電壓接近零，從而提高了監測電流的精度。
【IPC分類】G01R31/36, G01R19/00
【公開號】CN105277774
【申請號】CN201510716286
【發明人】高明煜, 李鐘 , 劉雷, 何志偉, 曾毓, 李蕓, 蘇開宇, 王煒煥
【申請人】杭州電子科技大學
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年10月29日