电池电流采样装置

技术领域

本发明属于电流采样技术领域，更具体地说，是涉及一种电池电流采样装置。

背景技术

现有技术中，在对电池电流进行采样时，通常通过电流采样电路采集电池两端的电流信号，将采集到的电流信号进行数据处理后作为电池的电流采样值。然而，本申请的发明人发现上述采样方案存在以下问题：

在实际应用过程中，电池通常是和负载、逆变器等共同连接在直流母线上的，负载所产生的扰动极易在直流母线上产生纹波，而现有的电池电流信号的数据处理并没有考虑到纹波问题，此时再应用现有方案得到的电池电流采样值并不准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池电流采样装置，以解决现有技术中存在的电池电流采样不够准确技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种电池电流采样装置，所述电池电流采样装置包括：

电流采样单元、频率采样单元以及处理器；

所述电流采样单元用于采集目标电池对应的电池电流信号，并将所述电池电流信号发送至所述处理器；

所述频率采样单元用于采集所述目标电池对应的交流电压信号，并将所述交流电压信号发送至所述处理器；

所述处理器用于根据所述交流电压信号确定交流频率，并根据所述交流频率确定采样计算周期，基于所述采样计算周期对所述电池电流信号进行采样计算，得到所述目标电池的电流采样值。

可选的，所述电流采样单元包括串联连接的电流传感器、第一放大电路、偏置电路；

所述电流传感器用于检测所述目标电池对应的电池电流信号，并将所述电池电流信号发送至所述第一放大电路；

所述第一放大电路用于对所述电池电流信号进行放大处理，并将放大处理后的电池电流信号发送至所述偏置电路；

所述偏置电路用于为放大处理后的电池电流信号叠加正向偏置，并将叠加正向偏置的电池电流信号发送至所述处理器。

可选的，所述电流采样单元还包括钳位电路，所述钳位电路连接在所述偏置电路与所述处理器之间；

所述偏置电路用于将叠加正向偏置后的电池电流信号通过所述钳位电路发送至所述处理器。

可选的，所述频率采样单元包括串联连接的信号调理电路、方波转换电路；

所述信号调理电路用于与所述交流电源连接，对所述交流电压信号进行信号调理，并将信号调理后的交流电压信号发送至所述方波转换电路；

所述方波转换电路用于将信号调理后的交流电压信号转换为方波信号，并将所述方波信号发送至所述处理器。

可选的，所述信号调理电路包括串联连接的衰减电路、隔离电路、第二放大电路和低通滤波电路；

所述衰减电路用于与所述交流电源连接，对所述交流电压信号进行衰减处理，并将衰减处理后的交流电压信号通过所述隔离电路发送至所述第二放大电路；

所述第二放大电路用于对衰减处理后的交流电压信号进行放大处理，并将放大处理后的交流电压信号发送至所述低通滤波电路；

所述低通滤波电路用于对放大处理后的交流电压信号进行低通滤波，并将低通滤波后的交流电压信号发送至所述方波转换电路。

可选的，所述第一放大电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容、比较器；

所述第一电阻的第一端用于与所述电流传感器连接，所述第一电阻的第二端分别与第二电阻的第一端、所述第一电容的第一端、所述比较器的负输入端连接；所述比较器的正输入端接第一预设电压；

所述第二电阻的第二端分别与所述第一电容的第二端、比较器的输出端、所述偏置电路连接。

可选的，所述偏置电路包括第三电阻和第四电阻；

所述第三电阻的第一端与所述第一放大电路连接，所述第三电阻的第二端分别与所述第四电阻的第一端、所述处理器连接；

所述第四电阻的第二端接第二预设电压。

可选的，所述目标电池所在的电路为相控整流电路，所述交流频率与所述采样计算周期成线性关系。

可选的，所述钳位电路包括第一二极管、第二二极管和第二电容；

所述第一二极管的正极端分别与所述偏置电路连接，所述第二二极管的负极端、第二电容的第一端连接，所述第一二极管的负极端接第三预设电压；

所述第二二极管的正极端接第一预设电压，所述第二二极管的正极端与所述第二电容的第二端连接。

可选的，所述处理器用于计算所述采样计算周期内的电池电流信号的平均值，得到所述目标电池的电流采样值。

本发明提供的电池电流采样装置的有益效果在于：

本申请的发明人发现，负载扰动在直流母线上产生的直流纹波的频率(或者说电池充电电流纹波的频率)与直流母线对应的交流频率(或者说市电的频率)是相关的，因此本发明基于交流频率以及直流纹波的相关关系，将交流频率引入到了目标电池电流采样值的计算中，也就是说，区别于现有技术，本发明考虑到了直流纹波对电流采样值计算的影响。在此基础上，本申请还基于交流频率确定了采样计算的周期，避免了在进行电流采样值计算时，采样计算周期无法覆盖一个完整的直流纹波的情况，因此可以更准确地计算电池的电流采样值。也即，本发明提供的电池电流采样装置能够实现电池电流的准确采样。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的电池电流采样装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的电流采样单元的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1，图1为本发明一实施例提供的电池电流采样装置的结构示意图，该电池电流采样装置包括：

电流采样单元10、频率采样单元20以及处理器30。

电流采样单元10用于采集目标电池对应的电池电流信号，并将电池电流信号发送至处理器30。

频率采样单元20用于采集目标电池对应的交流电压信号，并将交流电压信号发送至处理器30。

处理器30用于根据交流电压信号确定交流频率，并根据交流频率确定采样计算周期，基于采样计算周期对电池电流信号进行采样计算，得到目标电池的电流采样值。

在本实施例中，目标电池对应的电池电流信号也即目标电池的充电电流信号，目标电池对应的交流电压信号指的是与目标电池直接连通的交流电压信号，可以为市电提供给目标电池的交流电压信号，也可以为与目标电池相连的负载两侧的交流电压信号。

在本实施例中，处理器可以为DSP数字处理器。

可选的，作为本发明实施例提供的电池电流采样装置的一种具体实施方式，若目标电池所在的充电电路为相控整流电路，则交流频率与采样计算周期是成线性关系的。若目标电池所在的充电电路不为相控整流电路，则可以通过仿真实验的方法确定交流频率与采样计算周期之间的相关关系，再基于交流频率以及该相关关系进行采样计算周期的计算。

在本实施例中，可以根据交流频率确定采样计算周期，以保证采样计算周期能够覆盖电池所在的直流母线上的直流纹波的周期，以使计算得到的电流采样值能够更符合目标电池的实际电流值。可选的，采样计算周期可以为前述直流纹波周期的整数倍。

在本实施例中，基于采样计算周期对电池电流信号进行采样计算，得到目标电池的电流采样值可以详述为：计算采样计算周期内的电池电流信号的平均值，得到目标电池的电流采样值。

可选的，请参考图1和图2，作为本发明实施例提供的电池电流采样装置的一种具体实施方式，电流采样单元包括串联连接的电流传感器11、第一放大电路12、偏置电路13。

电流传感器11用于检测目标电池对应的电池电流信号，并将电池电流信号发送至第一放大电路12。

第一放大电路12用于对电池电流信号进行放大处理，并将放大处理后的电池电流信号发送至偏置电路13。

偏置电路13用于为放大处理后的电池电流信号叠加正向偏置，并将叠加正向偏置的电池电流信号发送至处理器30。

在本实施例中，电流传感器11可以为霍尔电流传感器，第一放大电路12可基于比较器电路实现，偏置电路13可以基于上拉电阻实现。

可选的，请参考图1和图2，作为本发明实施例提供的电池电流采样装置的一种具体实施方式，电流采样单元10还可以包括钳位电路14，钳位电路14连接在偏置电路13与处理器30之间。

偏置电路13用于将叠加正向偏置后的电池电流信号通过钳位电路14发送至处理器30。

在本实施例中，钳位电路14用于将电流采样单元的输出端的电位限定在一定值，以保护处理器30。

可选的，作为本发明实施例提供的电池电流采样装置的一种具体实施方式，频率采样单元包括串联连接的信号调理电路、方波转换电路。

信号调理电路用于与交流电源连接，对交流电压信号进行信号调理，并将信号调理后的交流电压信号发送至方波转换电路。

方波转换电路用于将信号调理后的交流电压信号转换为方波信号，并将方波信号发送至处理器。

在本实施例中，信号调理电路可以包括串联连接的衰减电路、隔离电路、第二放大电路和低通滤波电路。

衰减电路用于与交流电源连接，对交流电压信号进行衰减处理，并将衰减处理后的交流电压信号通过隔离电路发送至第二放大电路。

第二放大电路用于对衰减处理后的交流电压信号进行放大处理，并将放大处理后的交流电压信号发送至低通滤波电路。

低通滤波电路用于对放大处理后的交流电压信号进行低通滤波，并将低通滤波后的交流电压信号发送至方波转换电路。

在本实施例中，衰减电路可以通过多个电阻分压实现，隔离电路可以为隔离放大器，第二放大电路可以基于比较器电路实现，低通滤波电路可以基于比较器电路以及滤波电容实现。优选的，该低通滤波电路为有源低通滤波电路。

在本实施例中，方波转换电路可基于比较器电路实现，其将交流电压信号转换为方波形式的信号(也即方波信号)，并将方波信号发送至处理器。

可选的，请参考图1和图2，作为本发明实施例提供的电池电流采样装置的一种具体实施方式，第一放大电路12包括第一电阻R22、第二电阻R21、第一电容C10、比较器IC4A。

第一电阻R22的第一端用于与电流传感器11连接，第一电阻R22的第二端分别与第二电阻R21的第一端、第一电容C10的第一端、比较器IC4A的负输入端连接。比较器IC4A的正输入端接第一预设电压(对应图2中的0V电压)。

第二电阻R21的第二端分别与第一电容C10的第二端、比较器IC4A的输出端、偏置电路13连接。

可选的，请参考图1和图2，作为本发明实施例提供的电池电流采样装置的一种具体实施方式，偏置电路13包括第三电阻R20和第四电阻R18。

第三电阻R20的第一端与第一放大电路12连接，第三电阻R20的第二端分别与第四电阻R18的第一端、处理器30连接。

第四电阻R18的第二端接第二预设电压(对应图2中的+1.65V电压)。

在本实施例中，偏置电路13用于为采集得到的电池电流信号提供一个正向偏置，抬升电池电流信号的信号值，避免电流采样单元10只能采集到目标电池电流信号的正值。也就是说，本发明实施例提供的偏置电路可以保证电池电流采样装置采集到目标电池电流信号的负值，更准确地实现电池电流采样。

可选的，请参考图1和图2，作为本发明实施例提供的电池电流采样装置的一种具体实施方式，偏置电路13包括第三电阻R20和第四电阻R18。

第三电阻R20的第一端与第一放大电路12连接，第三电阻R20的第二端分别与第四电阻R18的第一端、钳位电路14连接。

第四电阻R18的第二端接第二预设电压(对应图2中的+1.65V电压)。

在本实施例中，若在电流采样单元10中增加钳位电路14，则可将钳位电14路设置在偏置电路13与处理器30之间，也即第三电阻R20的第二端与钳位电路14连接。

可选的，请参考图2，作为本发明实施例提供的电池电流采样装置的一种具体实施方式，钳位电路14包括第一二极管D3、第二二极管D4和第二电容C9。

第一二极管D3的正极端分别与偏置电路13连接，第二二极管D4的负极端、第二电容C9的第一端连接，第一二极管D3的负极端接第三预设电压对应图2中的VDD33电压)。

第二二极管D4的正极端接第一预设电压，第二二极管D4的正极端与第二电容C9的第二端连接。

在本实施例中，可通过钳位二极管实现钳位，其中，第二电容C9为滤波电容，用于滤除电池电流信号中的高频分量。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。