CN219997177U - 电流采样电路、车辆以及用电设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电流采样电路、车辆以及用电设备，电流采样电路包括：分流器，串联在电流的传输线路上；放大电路，与所述分流器的两端连接，用于对所述分流器两端的电压差进行放大并输出；以及比较电路，与所述放大电路连接，用于将放大的所述电压差与电压阈值比较，并输出表示过流或欠流的比较结果。此方案利用分流器、放大电路、比较电路实现对传输线路的过流或欠流的判断，方案简单成本低，精度也得到提高。

Description

电流采样电路、车辆以及用电设备

技术领域

本申请涉及电子电路领域，具体涉及一种电流采样电路、车辆以及用电设备。

背景技术

在汽车控制应用中，一般的电流采样采用分流器和电流采样芯片的方案实现，但是这种采样方式一般精度较低，并且一般是放到低边端采样。如果要实现高边端高精度采样，比如采用分流器、高边采样芯片以及模数(Analog to Digital，AD)转换芯片实现，然而这种实现方案成本较高。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请提供一种电流采样电路、车辆以及用电设备，可以解决目前的电流采样方式精度低、成本高的问题。

本申请实施例第一方面提供了一种电流采样电路，包括：

分流器，串联在电流的传输线路上；

放大电路，与所述分流器的两端连接，用于获取所述分流器两端的电压差，并对所述电压差进行放大并输出；以及

比较电路，与所述放大电路连接，用于将放大的所述电压差与电压阈值进行比较，并输出表示过流或欠流的比较结果。

本申请实施例的技术方案中，通过分流器串联在电流的传输线路上以对电流进行采样，分流器将电流转换为电压，并利用放大电路对该电压进行放大并输出，再将放大的电压与电压阈值进行比较得到表示过流或欠流的比较结果，此方案利用分流器、放大电路、比较电路实现对传输线路的过流或欠流的判断，方案简单成本低，精度也得到提高。

在一些实施例中，所述比较电路包括：

第一比较器，与所述放大电路的输出连接，用于将放大的所述电压差与过流电压阈值比较，并在放大的所述电压差大于所述过流电压阈值时，输出表示过流的比较结果。

本申请实施例的技术方案中，通过设置第一比较器，将放大的电压差与过流电压阈值比较，可以根据比较得到传输线路是否过流的比较结果，方案简单可靠，成本也低廉。

在一些实施例中，所述比较电路包括：

第二比较器，与所述放大电路的输出连接，用于将放大的所述电压差与欠流电压阈值比较，并在放大的所述电压差小于所述欠流电压阈值时，输出表示欠流的比较结果。

本申请实施例的技术方案中，通过设置第二比较器，将放大的电压差与欠流电压阈值比较，可以根据比较得到传输线路是否欠流的比较结果，方案简单可靠，成本也低廉。

在一些实施例中，所述放大电路包括具有差分输入、单端输出的差分放大器，所述差分放大器的差分输入与所述分流器的两端连接，所述差分放大器的单端输出与所述比较电路连接。

本申请实施例的技术方案中，采用差分输入、单的差分放大器，可以抑制传输线路上共模信号，从而提高电流采样的精度。

在一些实施例中，所述分流器包括电阻，所述电阻串联在所述传输线路上。可选地，该分流器还可以包括与电阻并联的到地的电容，用于滤除干扰。

在一些实施例中，还包括控制电路，所述控制电路与所述放大电路的输出连接，用于根据放大的所述电压差输出表示所述传输线路的电流大小的电流值。

本申请实施例的技术方案中，设置一个控制电路接收放大电路输出的电压，并将该电压进行模数转换得到表示传输线路的电流大小，简单可靠。

在一些实施例中，所述控制电路还与所述比较电路的输出连接，用于根据过流或欠流的所述比较结果，输出过流警报信息或欠流警报信息。

本申请实施例的技术方案中，控制电路能够根据过流或欠流的所述比较结果，向所在设备提供过流警报信息或欠流警报信息，从而能使得所在设备或用户能根据此信息执行相关操作，从而保证设备安全。

在一些实施例中，所述放大电路和所述比较电路集成在同一集成电路芯片中。

本申请实施例的技术方案中，放大电路和所述比较电路集成在同一集成电路芯片中，统一规格有利于电流采样电路大规模应用，也利于产品的小型化。

在一些实施例中，所述传输线路包括直流正极线路或直流负极线路。

本申请实施例的技术方案中，电流采样电路可以对直流母线的高压边的电流进行采样，也可以对直流母线的低压边进行采样，提高了适应性。

本申请实施例第二方面还提供了一种车辆，包括用于供电的传输线路和汽车控制器，还包括上述的电流采样电路，所述电流采样电路与所述传输线路和所述汽车控制器连接，将表示过流或欠流的比较结果输出至所述汽车控制器。

本申请实施例的技术方案中，车辆通过采用上述的电流采样电路，能够简单可靠精准地对车辆内用于供电的传输线路的电流进行采样，提高用电设备的可靠性，保证设备的正常运行，同时也能降低用电设备的成本。

本申请实施例第二方面还提供了一种用电设备，包括如上所述的电流采样电路。

本申请实施例的技术方案中，用电设备通过采用上述的电流采样电路，能够简单可靠精准地对电流进行采样，提高用电设备的可靠性，保证设备的正常运行，同时也能降低用电设备的成本。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请实施例提供的电流采样电路的模块示意图；

图2为本申请实施例提供的电流采样电路的模块示意图；

图3为本申请实施例提供的电流采样电路的模块示意图；

图4为本申请实施例提供的车辆的模块示意图。

具体实施方式中的附图标号如下：

电流采样电路100，汽车控制器200；

分流器110，放大电路120，比较电路130，控制电路140；

差分放大器122。第一比较器132，第二比较器134；

传输线路Vbus，过流参考电压Vref1，欠流参考电压Vref2。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多帧”指的是两个以上(包括两个)。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

在汽车控制应用中，一般的电流采样应用分流器、电流采样芯片的方案实现，这种采样一般精度较低，并且一般是放到低边端(直流母线负极)采样。如果要实现高边(直流母线正极)的高精度采样，是通过分流器、高边采样芯片以及模数转换芯片实现，这种实现方案成本较高。为此，为降低成本，本申请提出采用分流器、放大器以及比较器的拓扑进行电流高精度采样，并且该拓扑具有双向(即正向和反向)过流检测诊断。

本申请公开的电流采样电路可应用在常规的用电设备上，具体可以设置在用电设备的任意的直流供电线路的正极上，也可以设置在任意的直流供电母线的负极上。用电设备比如是车辆，车辆中的汽车控制器(即行车电脑：Electronic Control Unit，ECU)，或者是车辆或其他具有储能装置的设备中的电池管理***(Battery Management System，BMS)等。

以下实施例为了方便说明，以本申请一实施例的一种电流采样电路为例进行说明。

请参照图1，图1为本申请一些实施例提供的电流采样电路的模块示意图。电流采样电路100包括：分流器110、放大电路120和比较电路130。

分流器110串联在电流的传输线路Vbus上；放大电路120与分流器110的两端连接，用于获取分流器110两端的电压差，并对所述电压差进行放大并输出；比较电路130，与放大电路120连接，用于将放大的电压差与电压阈值进行比较，并输出表示过流或欠流的比较结果。

其中，分流器110串联在电流的传输线路Vbus，在传输线路Vbus有电流流过时，分流器110上产生压降，即分流器110两端的电压差。一般来讲，为了降低分流器110带来的损耗，分流器110实际阻抗比较小，产生的压降也比较小，因此需要采用放大电路120对该压降放大，以便于比较电路130能识别到该电压信号，从而提高检测精度。另外，比较电路130中设置电压阈值可以包括上限值和/或下限值，如此，将放大的电压差与上限值和/或下限值进行比较，可以得到电压差大于上限值，或小于下限值，或在上限值与下限值之间的结果。其中，电压差大于上限值即表示传输线路Vbus的电流过流，比较电路130将输出表示过流的比较结果，电压差小于下限值即表示传输线路Vbus的电流欠流，比较电路130将输出表示欠流的比较结果，电压差在上限值与下限值之间即表示传输线路Vbus的电流正常，比较电路130将不输出比较结果。

由此可见，此方案利用分流器110、放大电路120、比较电路130实现对传输线路Vbus的过流或欠流的判断，方案简单成本低，精度也得到提高。

请参照图2，图2为本申请一些实施例提供的电流采样电路100的电路示意图。在一些实施例中，比较电路130包括第一比较器132，第一比较器132与放大电路120的输出连接，用于将放大的电压差与过流电压阈值比较，并在放大的电压差大于过流电压阈值时，输出表示过流的比较结果。

过流电压阈值即上述的上限值。具体地，第一比较器132的正相输入端与放大电路120的输出，第一比较器132的反相输入端接入过流参考电压Vref1，在放大电路120输出的放大的电压差大于过流参考电压Vref1时，将输出高电平以表示传输线路Vbus的电流过流。

通过设置第一比较器132，将放大的电压差与过流电压阈值比较，可以根据比较得到传输线路Vbus是否过流的比较结果，方案简单可靠，成本也低廉。

请继续参照图2，在一些实施例中，比较电路130包括第二比较器134，第二比较器134与放大电路120的输出连接，用于将放大的电压差与欠流电压阈值比较，并在放大的电压差小于欠流电压阈值时，输出表示欠流的比较结果。

欠流电压阈值即上述的下限值。具体地，第二比较器134的反相输入端与放大电路120的输出，第一比较器132的正相输入端接入欠流参考电压Vref2，在放大电路120输出的放大的电压差小于欠流参考电压Vref2时，将输出高电平以表示传输线路Vbus的电流欠。

由此可见，基于上述两个实施例，比较电路130可以包括第一比较器132和第二比较器134，具有两个输出端，分别用于输出表示过流的比较结果和输出表示欠流的比较结果。方案简单可靠，成本也低廉。

请继续参照图2，在一些实施例中，放大电路120包括具有差分输入(端)、单端输出(端)的差分放大器122，差分放大器122的差分输入与分流器110的两端连接，差分放大器122的单端输出(端)与比较电路130连接。差分输入、单端输出的差分放大器122，可以抑制传输线路Vbus上共模信号，从而提高电流采样的精度。

在一些实施例中，分流器110包括电阻，电阻串联在传输线路Vbus上。可选地，该分流器110还可以包括与电阻并联的到地的电容，用于滤除干扰。

请参照图3，图3为本申请一些实施例提供的电流采样电路100的电路示意图。在一些实施例中，电流采样电路100还包括控制电路140，控制电路140与放大电路120的输出连接，用于根据放大的电压差输出表示传输线路Vbus的电流大小的电流值。

具体地，控制电路140可以对放大的电压差进行模数转换，从而得到表示传输线路Vbus的电流大小的电流值。可以理解的是，该控制电路140可以是模数转换芯片，也可以是具有模数转换功能的微处理器(Microcontroller Unit，MCU)，例如可以采用单片机。并将该电压进行模数转换得到表示传输线路Vbus的电流大小，简单可靠。

可选地，控制电路140还可以包括显示屏，或者连接到显示屏，以将电流值输出到显示屏直接显示该电流值，便于用户获知此时传输线路Vbus的电流大小。

在一些实施例中，控制电路140还与比较电路130的输出连接，用于根据过流或欠流的比较结果，输出过流警报信息或欠流警报信息。

比如控制电路140包括微处理器，其可以直接利用该过流警报信息或欠流警报信息控制所在设备执行相关操作，从而保证设备安全。也可以是，用户根据控制电路140输出的过流警报信息或欠流警报信息控制所在设备执行相关操作。

在一些实施例中，放大电路120和比较电路130集成在同一集成电路芯片中。集成在同一集成电路芯片中，统一规格有利于电流采样电路100大规模应用，也利于产品的小型化。

在一些实施例中，传输线路Vbus为直流正极线路或直流负极线路。即表示本申请的电流采样电路100不但可以用于直流传输线路Vbus的低压端电流采样，也可以用于直流传输线路Vbus的高压边端流采样，电路应用广泛，不受高低压影响。

请继续参阅图3，本申请提供的电流采样电路100采用分流器110、比较器、放大器以及微处理器(MCU)的方案进行电流采样和过流欠流保护；分流器110两端差分电压通过放大器放大后转变为单端电压；通过比较器跟限定值进行比较，如果发生过流或欠流，进行报警；另外，还将经放大器放大后的电压进入微处理器的AD管脚进行模数转换，通过卡尔曼滤波算法实现高精度采样；此电路方案与一般的高边采样芯片+AD转换芯片的方案相比，成本较低。

请继续参阅图4，本申请实施例第二方面还提供了一种车辆10，车辆10包括用于供电的传输线路Vbus和汽车控制器(ECU)200，以及上述的电流采样电路100，电流采样电路100与传输线路Vbus和汽车控制器200连接，用于将表示过流或欠流的比较结果输出至汽车控制器200。

其中，车辆中用于供电的传输线路Vbus可以是任意的供电传输线，比如是供电电池输出到电源模块的传输线路，或者是电源模块到任意负载的传输线路。电流采样电路100用于将表示过流或欠流的比较结果输出至汽车控制器200，汽车控制器200可以根据该比较结果执行相应的动作，比如断开用于供电的传输线路，发出警报等。

在一些实施例中，电流采样电路中的控制电路140可以包括汽车控制器200，也可以包括与汽车控制器200连接的微处理器。

本申请实施例第三方面还提供了一种用电设备，包括如上的电流采样电路100。用电设备通过采用上述的电流采样电路100，能够简单可靠精准地对电流进行采样，提高用电设备的可靠性，保证设备的正常运行，同时也能降低用电设备的成本。

用电设备比如是普通燃油车辆、电动车辆、储能设备、电机设备、机器人设备、电子产品等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述***中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的电子设备实施例仅仅是示意性的。例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电流采样电路，其特征在于，包括：

分流器，串联在电流的传输线路上；

放大电路，与所述分流器的两端连接，用于获取所述分流器两端的电压差，并对所述电压差进行放大并输出；以及

比较电路，与所述放大电路连接，用于将放大的所述电压差与电压阈值进行比较，并输出表示过流或欠流的比较结果。

2.如权利要求1所述的电流采样电路，其特征在于，所述比较电路包括：

第一比较器，与所述放大电路的输出连接，用于将放大的所述电压差与过流电压阈值比较，并在放大的所述电压差大于所述过流电压阈值时，输出表示过流的比较结果。

3.如权利要求1所述的电流采样电路，其特征在于，所述比较电路包括：

第二比较器，与所述放大电路的输出连接，用于将放大的所述电压差与欠流电压阈值比较，并在放大的所述电压差小于所述欠流电压阈值时，输出表示欠流的比较结果。

4.如权利要求1所述的电流采样电路，其特征在于，所述放大电路包括具有差分输入、单端输出的差分放大器，所述差分放大器的差分输入与所述分流器的两端连接，所述差分放大器的单端输出与所述比较电路连接。

5.如权利要求1所述的电流采样电路，其特征在于，所述分流器包括电阻，所述电阻串联在所述传输线路上。

6.如权利要求1至5任一项所述的电流采样电路，其特征在于，还包括控制电路，所述控制电路与所述放大电路的输出连接，用于根据放大的所述电压差输出表示所述传输线路的电流大小的电流值。

7.如权利要求6所述的电流采样电路，其特征在于，所述控制电路还与所述比较电路的输出连接，用于根据过流或欠流的所述比较结果，输出过流警报信息或欠流警报信息。

8.如权利要求1至5任一项所述的电流采样电路，其特征在于，所述放大电路和所述比较电路集成在同一集成电路芯片中。

9.如权利要求1至5任一项的所述电流采样电路，其特征在于，所述传输线路包括直流正极线路或直流负极线路。

10.一种车辆，包括用于供电的传输线路和汽车控制器，其特征在于，还包括如权利要求1-9任一项所述的电流采样电路，所述电流采样电路与所述传输线路和所述汽车控制器连接，用于将表示过流或欠流的比较结果输出至所述汽车控制器。

11.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的电流采样电路。