具有強抗干擾能力的霍爾電流測量裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及電流測量技術，特別涉及汽車中的霍爾電流測量裝置以及采用該霍爾測量裝置的汽車電子控制系統。按照本發明的實施例，對于不同的溫度采用不同的修正方法，可以適應較大的溫度范圍。在預設范圍采用特定的解析式來計算修正后的電流，具有實現方便、快速和精度高的優點。此外，所采用的神經網絡模型的輸入神經元采用溫度信號和霍爾電壓信號的組合作為輸入，提高了計算精度和速度。再者，在一個實施例中，采用小波濾波器可以有效濾除干擾信號。
【專利說明】具有強抗干擾能力的霍爾電流測量裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及電流測量技術，特別涉及汽車中的霍爾電流測量裝置以及采用該霍爾測量裝置的汽車電子控制系統。
【背景技術】
[0002]近年來，汽車工業對電流測量的需求急劇增加。在車輛中需要進行電流測量的場合主要包括電機控制領域和電池監測領域，在那里精確、實時的電流測量是實現優化控制的前提條件之一。霍爾傳感器是一種普遍采用的電流傳感元件，制造霍爾元件的材料一般為半導體材料(例如娃、鍺、砷化銦和銻化銦等)，這使得霍爾元件的輸出線性受溫度影響較大。考慮到汽車內部的溫度環境非常復雜，影響因素眾多，這使誤差問題變得更為突出。
[0003]在典型的應用中，從汽車內部多個位置處測量得到的電流經傳輸線被送至控制器，而后由控制器根據這些測量信號確定控制策略并且產生控制指令。雖然可以采用分布式控制架構，將控制器的控制能力分散化(即，將部分控制功能集成到電流測量設備內)，但是這將導致控制過程的復雜化，并且增加了制造和維護成本。因此在汽車應用中，集中式控制是首選的架構。
[0004]為了實現準確、實時的控制過程，集中式控制架構要求在傳輸過程中應盡量避免外界對所傳送信號的干擾。然而，這并不容易做到，因為汽車內部某些地方的環境是相當嚴苛的。
【發明內容】
[0005]本發明的一個目的是提供一種用于汽車的霍爾電流測量裝置，其具有抗干擾能力強的優點。
[0006]上述目的可以通過下列技術方案實現:
一種用于汽車的霍爾電流測量裝置，包含傳感單元、處理單元和將所述傳感單元和處理單元連接起來的信號傳輸纜線，其中，
所述傳感單元包含:
霍爾傳感元件，其設置在汽車內的通電導線附近并輸出與所述通電導線內待測電流對應的電壓測量信號；
與所述霍爾傳感元件耦合的電壓頻率變換器，其將所述電壓測量信號轉換為方波信號并沿所述信號傳輸纜線傳送，所述方波信號的頻率與所述電壓測量信號的幅值成比例關系;
所述處理單元包括:
小波濾波器，其與所述信號傳輸纜線相連，用于對所述方波信號進行濾波以消除傳輸過程中引入的干擾信號；以及
與所述小波濾波器耦合的信號處理器，其根據所述小波濾波器輸出的濾波信號得到電流測量值。[0007]優選地，在上述用于汽車的霍爾電流測量裝置中，所述傳感單元還包括溫度傳感元件，其設置在所述霍爾傳感元件附近并經信號傳輸纜線向所述信號處理器輸出溫度測量信號，所述信號處理器按照下列方式對所述電流測量值進行溫度修正:
如果溫度屬于預設范圍之內，則根據下式來計算待測電流的修正值Im，否則，則利用神經網絡模型計算所述待測電流的修正值:
【權利要求】
1.一種用于汽車的霍爾電流測量裝置，其特征在于，包含傳感單元、處理單元和將所述傳感單元和處理單元連接起來的信號傳輸纜線，其中，所述傳感單元包含:霍爾傳感元件，其設置在汽車內的通電導線附近并輸出與所述通電導線內待測電流對應的電壓測量信號；與所述霍爾傳感元件耦合的電壓頻率變換器，其將所述電壓測量信號轉換為方波信號并沿所述信號傳輸纜線傳送，所述方波信號的頻率與所述電壓測量信號的幅值成比例關系;所述處理單元包括:小波濾波器，其與所述信號傳輸纜線相連，用于對所述方波信號進行濾波以消除傳輸過程中引入的干擾信號；以及與所述小波濾波器耦合的信號處理器，其根據所述小波濾波器輸出的濾波信號得到電流測量值。
2.如權利要求1所述的用于汽車的霍爾電流測量裝置，其中，所述傳感單元還包括溫度傳感元件，其設置在所述霍爾傳感元件附近并經信號傳輸纜線向所述信號處理器輸出溫度測量信號，所述信號處理器按照下列方式對所述電流測量值進行溫度修正:如果溫度屬于預設范圍之內，則根據下式來計算待測電流的修正值Im，否則，則利用神經網絡模型計算所述待測電流的修正值:
3.如權利要求2所述的用于汽車的霍爾電流測量裝置，其中，所述神經網絡模型為BP神經網絡，包含:輸入層，其包含兩個輸入節點七和u2，分別輸入下列信號:
4.如權利要求3所述的用于汽車的霍爾電流測量裝置，其中，所述隱含層和輸出層的激活函數采用下列形式:
5.如權利要求2所述的用于汽車的霍爾電流測量裝置，其中，所述常數％、￡%、％、％4和%通過求解下列方程確定::
6.如權利要求1所述的用于汽車的霍爾電流測量裝置，其中，所述霍爾傳感元件與溫度傳感元件貼合在一起。
7.如權利要求1所述的用于汽車的霍爾電流測量裝置，其中，所述小波濾波器為聲表面波換能器，其采用下列形式的脈沖響應函數:
8.如權利要求1所述的用于汽車的霍爾電流測量裝置，其中，所述小波濾波器為聲表面波換能器，其采用下列形式的脈沖響應函數:
9.如權利要求7或8所述的用于汽車的霍爾電流測量裝置，其中，還包含設置在所述小波濾波器與信號處理器之間的施密特觸發器。
10.一種用于混合動力汽車的電子控制系統，其特征在于，包括:電子控制器；與混合動力汽車的電機和電池組相連的交流-直流逆變器，其在所述電子控制器的控制下，將交流電轉換為直流電并向所述電池組充電；與所述交流-直流逆變器和所述電池組相連的直流-直流變換器，其在所述電子控制器的控制下，將高壓直流電轉換為低壓直流電并向所述電池組充電；與電子控制器通信的傳感器組，包括`多個如權利要求1-9中任意一項所述的霍爾電流測量裝置，其中，所述霍爾傳感元件被設置在所述電機、交流-直流逆變器、直流-直流變換器和電池組的輸出線路附近以測量流經線路的電流。
【文檔編號】H02J7/14GK103675399SQ201210343319
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月17日 優先權日:2012年9月17日
【發明者】楊凱, 鄧恒, 張崇生, 郝飛 申請人:上海汽車集團股份有限公司