用于汽车的霍尔传感器温度补偿方法和霍尔传感器技术

本发明专利技术涉及电流测量技术，特别涉及用于汽车的霍尔传感器温度补偿方法、基于该补偿方法原理的霍尔传感器以及采用该霍尔传感器的汽车电子控制系统。按照本发明专利技术的用于汽车的霍尔传感器温度补偿方法包括下列步骤：接收所述霍尔传感器的电压测量信号；获得所述霍尔传感器附近的温度测量信号；如果温度属于预设范围之内，则根据解析式计算待测电流的修正值，否则，则利用神经网络模型计算所述待测电流的修正值。按照本发明专利技术的实施例，对于不同的温度采用不同的补偿方法，可以适应较大的温度范围。在预设范围采用特定的解析式来计算补偿后的电流，具有实现方便、快速和精度高的优点。??

【技术实现步骤摘要】
用于汽车的霍尔传感器温度补偿方法和霍尔传感器
本专利技术涉及电流测量技术，特别涉及用于汽车的霍尔传感器温度补偿方法、基于该补偿方法原理的霍尔传感器以及采用该霍尔传感器的汽车电子控制系统。
技术介绍
近年来，汽车工业对电流测量的需求急剧增加。在车辆中需要进行电流测量的场合主要包括电机控制领域和电池监测领域，在那里精确、实时的电流测量是实现优化控制的前提条件之一。霍尔传感器是一种普遍采用的电流传感元件，制造霍尔元件的材料一般为半导体材料（例如硅、锗、砷化铟和锑化铟等），这使得霍尔元件的输出线性受温度影响较大。考虑到汽车内部的温度环境非常复杂，影响因素众多，这使误差问题变得更为突出。汽车内典型的温度变化范围在-400C至+1250C之间，偶尔可能会达到+1500C。在这样大跨度范围内提供精确的电流测量是对电子技术的一个巨大挑战。为此业界已经提出了多种对霍尔传感器进行温度补偿的方法。但是目前的各种补偿方法在处理大的温度动态变化范围方面仍然显得力不从心，而且没有统一的处理框架，不利于降低开发和制造成本。此外，随着节能降耗的重要性愈来愈凸显，势必需要将汽车电子系统设计得更为紧凑以节省汽车内部空间，这就要求霍尔传感器向集成化和微型化方向发展。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于汽车的霍尔传感器温度补偿方法，其能够适应大的温度动态变化范围并提供高的测量精度。上述目的可以通过下列技术方案实现：一种用于汽车的霍尔传感器温度补偿方法，所述霍尔传感器设置在所述汽车内的通电导线附近，包括下列步骤：接收所述霍尔传感器的电压测量信号；获得所述霍尔传感器附近的温度测量信号；如果温度属于预设范围之内，则根据下式来计算待测电流的修正值Im：这里，、、、、和为常数，UH和Ut分别为所述电压测量信号和温度测量信号，否则，则利用神经网络模型计算所述待测电流的修正值。优选地，在上述霍尔传感器温度补偿方法中，所述神经网络模型为BP神经网络，包含：输入层，其包含两个输入节点u1和u2，分别输入下列信号：UH和Ut分别为所述电压测量信号和温度测量信号，k1和k2为归一化常数；隐含层；输出层，其包含一个输入节点y，输出所述待测电流的修正值。优选地，在上述霍尔传感器温度补偿方法中，所述隐含层和输出层的激活函数采用下列形式：这里，取值范围为0.2-0.5之间。优选地，在上述霍尔传感器温度补偿方法中，所述常数、、、、和通过求解下列方程确定：;;;;;;;;;;;;;;这里，l=m×n，m为温度采样点的数量，n为电流采样点的数量，UHk为霍尔传感器的电压测量信号的第k个采样值，Utk为霍尔传感器附近的温度测量信号的第k个采样值。优选地，在上述霍尔传感器温度补偿方法中，温度补偿的范围在-400C至+1250C的范围内，并且所述预设范围在-100C至+500C之间。本专利技术的还有一个目的是提供一种用于汽车的具有温度补偿能力的霍尔传感器，其能够适应大的温度动态变化范围并提供高的测量精度。上述目的可以通过下列技术方案实现：一种用于汽车的具有温度补偿能力的霍尔传感器，包含：霍尔传感元件，其设置在汽车内的通电导线附近并输出与所述通电导线内待测电流对应的电压测量信号；温度传感元件，其设置在所述霍尔传感元件附近并输出温度测量信号；与所述霍尔传感元件和温度传感元件相连的信号处理单元，其按照下列方式来计算待测电流的修正值Im：如果温度属于预设范围之内，则根据下式来计算待测电流的修正值Im：这里，、、、、和为常数，UH和Ut分别为所述电压测量信号和温度测量信号，否则，则利用神经网络模型计算所述待测电流的修正值。本专利技术的还有一个目的是提供一种用于混合动力汽车的电子控制系统，其采用能够适应大的温度动态变化范围并提供高的测量精度的霍尔传感器，因而实现了对混合动力汽车的快速、准确的控制。上述目的可以通过下列技术方案实现：一种用于混合动力汽车的电子控制系统，包括：电子控制器；与混合动力汽车的电机和电池组相连的交流-直流逆变器，其在所述电子控制器的控制下，将交流电转换为直流电并向所述电池组充电；与所述交流-直流逆变器和所述电池组相连的直流-直流变换器，其在所述电子控制器的控制下，将高压直流电转换为低压直流电并向所述电池组充电；与电子控制器通信的传感器组，包括多个如上所述的霍尔传感器，所述霍尔传感器被设置在所述电机、交流-直流逆变器、直流-直流变换器和电池组的输出线路附近以测量流经线路的电流。按照本专利技术的实施例，对于不同的温度采用不同的补偿方法，可以适应较大的温度范围。在预设范围采用特定的解析式来计算补偿后的电流，具有实现方便、快速和精度高的优点。此外，所采用的神经网络模型的输入神经元采用温度信号和霍尔电压信号的组合作为输入，提高了计算精度和速度。再者，在一个实施例中，采用小波变换及重构器件可以有效滤除干扰信号，适合于传感元件与处理单元需要相距较远的应用场合。从结合附图的以下详细说明中，将会使本专利技术的上述和其它目的及优点更加完全清楚。附图说明图1为按照本专利技术一个实施例的霍尔传感器温度补偿方法所用神经网络模型的示意图。图2为按照本专利技术一个实施例的用于汽车的霍尔传感器温度补偿方法的流程图。图3为按照本专利技术一个实施例的霍尔传感器的示意图。图4为按照本专利技术的一个实施例的汽车电子控制系统的示意图。具体实施方式下面通过参考附图描述本专利技术的具体实施方式来阐述本专利技术。但是需要理解的是，这些具体实施方式仅仅是示例性的，对于本专利技术的精神和保护范围并无限制作用。在本说明书中，“耦合”一词应当理解为包括在两个单元之间直接传送能量或信号的情形，或者经一个或多个第三单元间接传送能量或信号的情形，而且这里所称的信号包括但不限于以电、光和磁的形式存在的信号。另外，“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本专利技术的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。再者，诸如“第一”、“第二”、“第三”和“第四”之类的用语并不表示单元或数值在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元或数值之用。本专利技术的专利技术人经过深入研究发现，在-400C至+1250C这样大的温度范围内，针对不同的范围采用不同的算法来补偿温度对霍尔传感器的影响是一个较佳的技术途径。待测电流在霍尔传感器中诱发的霍尔电压除了取决于器件结构和参数之外，还受到温度的影响，因此可以将待测电流视为是霍尔电压和温度的函数。本专利技术的专利技术人发现，对于一定的温度范围（例如-100C至+500C，具体范围与霍尔传感元件的结构和材料参数相关），待测电流与霍尔电压测量信号和温度测量信号之间的关系可以用下列简单的解析式作比较精确的描述：（1）这里，Im为待测电流的经过温度校正的值，、、、、和为常数，UH和Ut分别为霍尔电压测量信号和温度测量信号。以下描述常数、、、、和的标定方法。对于式（1）确定的Im，其与实验标定值之间存在误差e，为使校正值与标定值最佳拟合，则应使均方误差R最小。为此，可令R对、、、、和的偏导数为零，从而可得下列方程：（2）其中，;;;;;;（3）;;;;;;;;这里，l=m×n，m为温度采样点的数量，n为电流采样点的数量，UHk为霍尔传感器的电压测量信号的第k个采样值，Utk为霍尔传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于汽车的霍尔传感器温度补偿方法，所述霍尔传感器设置在所述汽车内的通电导线附近，其特征在于，包括下列步骤：接收所述霍尔传感器的电压测量信号；获得所述霍尔传感器附近的温度测量信号；如果温度属于预设范围之内，则根据下式来计算待测电流的修正值Im：??这里，、、、、和为常数，UH和Ut分别为所述电压测量信号和温度测量信号，否则，则利用神经网络模型计算所述待测电流的修正值。2012102117542100001dest_path_image001.jpg,479687dest_path_image002.jpg,379510dest_path_image003.jpg,945620dest_path_image004.jpg,981709dest_path_image005.jpg,420912dest_path_image006.jpg,808031dest_path_image007.jpg

【技术特征摘要】
1.一种用于汽车的具有温度补偿能力的霍尔传感器，其特征在于，包含：霍尔传感元件，其设置在汽车内的通电导线附近并输出与所述通电导线内待测电流对应的电压测量信号；温度传感元件，其设置在所述霍尔传感元件附近并输出温度测量信号；与所述霍尔传感元件和温度传感元件相连的信号处理单元，其按照下列方式来计算待测电流的修正值Im：如果温度属于预设范围之内，则根据下式来计算待测电流的修正值Im：这里，α0、α1、α2、α3、α4和α5为常数，UH和Ut分别为所述电压测量信号和温度测量信号，否则，则利用神经网络模型计算所述待测电流的修正值，其中，所述霍尔传感元件与所述信号处理单元集成在一起，其中，所述霍尔传感元件与温度传感元件贴合在一起，其中，所述神经网络模型为BP神经网络，包含：输入层，其包含两个输入节点u1和u2，分别输入下列信号：u1＝k1×UH×Utu2＝k2×UH-UtUH和Ut分别为所述电压测量信号和温度测量信号，k1和k2为归一化常数；隐含层，其节点的数量为4到16个；输出层，其包含一个输入节点y，输出所述待测电流的修正值。2.如权利要求1所述的霍尔传感器，其中，所述隐含层和输出层的激活函数采用下列形式：这里，δ取值范围为0.2-0.5之间。3.如权利要求1所述的霍尔传感器，其中所述常数α0、α1、α2、α3、α4和α5通过求解下列方程确定：

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凯，邓恒，张崇生，郝飞，
申请(专利权)人：上海汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：