一种双向电流霍尔传感器电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双向电流霍尔传感器电路，包括环形空心线圈，设于环形空心线圈缺口处的霍尔芯片，耦接霍尔芯片与环形空心线圈的H桥式电路，以及耦接H桥式电路的分压电路，和耦接分压电路的信号处理单元，设于霍尔芯片与H桥式电路之间的放大驱动电路，以及耦接放大驱动电路和H桥式电路的电源模块。该电路利用H桥式电路，使环形空心线圈产生双向磁场，采集动态磁平衡时的分压电路输出电压，进行电流大小的计算和电流方向的判断，进而实现对储能电池大电流的双向流动电流的精确测量，进一步提高了SOC估算精度。

【技术实现步骤摘要】
一种双向电流霍尔传感器电路
本技术涉及一种电流测量领域，尤其是一种双向电流霍尔传感器电路。
技术介绍
储能电站和电动汽车储能电池管理系统，在进行电池剩余容量SOC精确估算时，通常采用电流积分法获得的，SOC估算精度依赖于电流测量传感器的精度，而对于有能量回收的场合，例如制动停车回收能量时，有流入电池的电流，能量流动具有双向性，这样若采用传统的霍尔电路传感器，由于受检测原理的限制，无法对反向电流进行测量，所以若采用传统霍尔电流传感器测量电池流入和流出的电流，再进行电池剩余容量SOC的估算，会产生较大的估算误差。对比文件CN111162775A公开了一种H桥驱动电路及基于该H桥驱动电路的电流传感器，用于解决汽车零部件领域无法为传统的闭环霍尔和闭环AMR提供双极性电源，并且解决大量程电流测量不能适应汽车应用领域的低成本和小尺寸的要求。但是对比文件中存在以下问题:1、对比文件中H桥驱动电路中第一电阻R1、第二电阻R2串联再与线圈并联后接入H桥电路中，导致线圈中的电路被电阻分流，大大影响电流的测量精度，甚至导致无法获得准确的线圈电路。2、对比文件中采样电阻Ra接入到电源回路中，单片机无法通过采样电阻的电压判断电路的流向，即对比文件中无法对电流方向进行判断，无法实现电流双向测量，且采样电阻Ra在这样的连接关系中发热严重。3、对比文件中的实施例中，霍尔芯片输出与运放连接，运放输出直接与H桥连接，这样对于三极管式H桥，三极管不会工作在放大状态，因为三极管属于电流驱动型，而运放输出的是电压信号，无法对H桥进行驱动，导致H桥无法工作。4、对比文件中H桥的三极管T1和T2基级连接在一起、T3和T4基级连接在一起，这样连接的4个三极管无法使线圈中通过电流。综上所述，对比文件提出的技术方案无法解决其提出的技术问题，即无法实现电流的高精度双向测量。
技术实现思路
本技术为了克服以上技术的不足，提供了一种双向电流霍尔传感器电路，该电路利用H桥式电路，使环形空心线圈产生双向磁场，采集动态磁平衡时的输出电压，进行电流大小的计算和电流方向的判断，进而实现对储能电池大电流的双向流动电流的精确测量，进一步提高了SOC估算精度。本技术提出的一种双向电流霍尔传感器电路，包括环形空心线圈2，设于环形空心线圈2缺口处的霍尔芯片3，耦接霍尔芯片3与环形空心线圈2的H桥式电路，以及耦接H桥式电路的分压电路和耦接分压电路的信号处理单元，还包括设于霍尔芯片3与H桥式电路之间的放大驱动电路，以及耦接放大驱动电路和H桥式电路的电源模块。放大驱动电路用于将霍尔芯片3输出的电压放大后驱动H桥式电路导通，且使H桥式电路中的三极管工作在放大状态。电源模块为放大驱动电路提供正负双电源，并为H桥式电路提供正工作电源。信号处理单元采集所述分压电路输出的电压差值，并根据电压差代数值判断待测电流1的方向和计算待测电流1的大小。进一步的，H桥式电路包括三极管MIDI-MID4，三极管MID1的基极作为第一输入端耦接放大驱动电路，发射极和三极管MID2的发射极用于耦接电源，集电极和三极管MID3的集电极耦接作为第一输出端耦接环形空心线圈2和分压电路；三极管MID2的基极作为第二输入端用于耦接放大驱动电路，集电极和三极管MID4的集电极耦接作为第二输出端耦接环形空心线圈2和分压电路，三极管MID3和MID4的基极分别作为第三输入端和第四输入端耦接放大驱动电路，三极管MID3和MID4的发射极用于耦接地。三极管MID2和MID3作为一对桥臂，在霍尔芯片3输出正向电压时导通并处于放大状态，三极管MID1和MID4在霍尔芯片3输出负向电压时导通并处于放大状态。进一步的，放大驱动电路包括耦接的驱动电路和放大电路，驱动电路包括三极管Q9和三极管Q10，电阻R49、R51、R55和R59。三极管Q9的基极耦接电阻R51的一端，集电极耦接电阻R49的一端，发射极耦接第三输入端；三极管Q10的基极耦接电阻R59的一端，集电极耦接电阻R55的一端，发射极耦接第四输入端；电阻R49的另一端耦接第二输入端；电阻R55的另一端耦接第一输入端。电阻R51的另一端作为第五输入端耦接放大电路，电阻R59的另一端作为第六输入端耦接放大电路。驱动电路用于保证对H桥的三极管电流驱动，控制H桥一对桥臂的导通和关断。进一步的，电阻R49和R55的阻值小于50Ω。电阻R49和R55值过大时会导致环形空心线圈两端的电压达到供电电源电压，电阻R49和R55的阻值不小于50Ω，H桥电路的H桥对管才能工作在放大状态。进一步的，放大电路包括第一运放和第二运放，电阻R47-R48、R50、R52、R54、R58、R60和R64，第一运放的同向端耦接电阻R52的一端，反向端耦接电阻R47、R50的一端，输出端和电阻R47的另一端耦接第五输入端；第二运放的同向端耦接电阻R60的一端，反向端耦接电阻R54、R58的一端，输出端和电阻R54的另一端耦接第六输入端；第一运放和第二运放的正负电源引脚分别耦接电源模块输出的正负电源；电阻R48的一端耦接电阻R52、R58的另一端作为第七输入端耦接霍尔传感器，电阻R50、R60的另一端和电阻R64的另一端作为第八输入端耦接霍尔传感器，电阻R48、R64的另一端用于耦接地。在霍尔传感器输出端接入放大电路，将霍尔传感器输出的难以观测的信号放大成-5V到+5V电压信号。进一步的，分压电路包括R56-R57、R62-R63，所述电阻R56的一端耦接第一输出端，另一端和电阻R62的一端作为第三输出端耦接信号处理单元，所述电阻R57的一端耦接第一输出端，另一端和电阻R63的一端作为第四输出端耦接信号处理单元，电阻R62和电阻R63的另一端耦接地。分压电路采用2路串联电阻分压，可以根据两路分压值大小判断电流的方向和计算电流的大小。进一步的，环形空心线圈2包括骨架和绕制在骨架上的线圈，所述骨架为非导磁性材料的环形空心结构，截面为圆形，沿环形方向设有2毫米-4毫米宽度的缺口。进一步的，线圈采用截面直径小于0.21mm的低温漂铜漆包线，在骨架上绕制2000圈-5000圈。不同电流测量范围，线圈匝数不同，线圈采用低温漂康铜漆包线连续绕制，阻值不会随温度变化而产生较大的变化。本技术的有益效果是：1、利用H桥式电路的三极管放大状态，结合环形空心线圈，构建双向磁平衡通路，达到动态磁平衡，采集分压电路的输出电压差，并根据电压差代数值计算出电流的方向和大小，实现直流电流的双向精确测量。2、环形空心线圈的线圈采用低温漂材质的铜质漆包线，线圈阻值不会随温度变化，环形空心线圈的骨架采用耐高温的非导磁材料，在0-2000A的直流测量范围不发生磁饱和现象。3、使用放大驱动电路输出电流控制H桥式电路对管工作在放大状态，对放大驱动电路采用双电源供电，以确保H桥仅单桥臂工作，避免双桥臂同时导通，以免烧坏H桥模块。附图说明图1为本技术实施例的双本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双向电流霍尔传感器电路，包括环形空心线圈(2)，设于环形空心线圈(2)缺口处的霍尔芯片(3)，耦接霍尔芯片(3)与环形空心线圈(2)的H桥式电路，以及耦接H桥式电路的分压电路和耦接分压电路的信号处理单元，其特征在于，还包括设于霍尔芯片(3)与H桥式电路之间的放大驱动电路，以及耦接放大驱动电路和H桥式电路的电源模块；所述放大驱动电路用于将霍尔芯片(3)输出的电压放大后驱动H桥式电路导通，且使H桥式电路中的三极管工作在放大状态；所述电源模块为放大驱动电路提供正负双电源，并为H桥式电路提供正工作电源，所述信号处理单元采集所述分压电路输出的电压差值，并根据电压差代数值判断待测电流(1)的方向和计算待测电流(1)的大小。/n

【技术特征摘要】
1.一种双向电流霍尔传感器电路，包括环形空心线圈(2)，设于环形空心线圈(2)缺口处的霍尔芯片(3)，耦接霍尔芯片(3)与环形空心线圈(2)的H桥式电路，以及耦接H桥式电路的分压电路和耦接分压电路的信号处理单元，其特征在于，还包括设于霍尔芯片(3)与H桥式电路之间的放大驱动电路，以及耦接放大驱动电路和H桥式电路的电源模块；所述放大驱动电路用于将霍尔芯片(3)输出的电压放大后驱动H桥式电路导通，且使H桥式电路中的三极管工作在放大状态；所述电源模块为放大驱动电路提供正负双电源，并为H桥式电路提供正工作电源，所述信号处理单元采集所述分压电路输出的电压差值，并根据电压差代数值判断待测电流(1)的方向和计算待测电流(1)的大小。


2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述H桥式电路包括三极管MIDI-MID4；其中三极管MID1的基极作为第一输入端耦接放大驱动电路，发射极和三极管MID2的发射极用于耦接电源，集电极和三极管MID3的集电极耦接作为第一输出端耦接环形空心线圈(2)和分压电路；三极管MID2的基极作为第二输入端耦接放大驱动电路，集电极和三极管MID4的集电极耦接作为第二输出端耦接环形空心线圈(2)和分压电路，三极管MID3和MID4的基极分别作为第三输入端和第四输入端耦接放大驱动电路，三极管MID3和MID4的发射极用于耦接地。


3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述放大驱动电路包括耦接的驱动电路和放大电路，所述驱动电路包括三极管Q9和三极管Q10，电阻R49、R51、R55和R59；
所述三极管Q9的基极耦接电阻R51的一端，集电极耦接电阻R49的一端，发射极耦接所述第三输入端；
所述三极管Q10的基极耦接电阻R59的一端，集电极耦接电阻R55的一端，发射极耦接所述第四输入端；
所述电阻R49的另一端耦接所述第二输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小欢，江奕军，钟恒强，徐寅飞，张金波，
申请(专利权)人：杭州电力设备制造有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33