一种自校验电流传感器、自校验方法、供电系统和车辆与流程

1.本发明实施例涉及传感器技术，尤其涉及一种自校验电流传感器、自校验方法、供电系统和车辆。


背景技术：

2.随着科技的发展和环保理念的升级，电动汽车逐渐取代了燃油车，成为了人们普遍使用的乘用车辆。
3.现有的电动车所采用的供电器，其输出的相电流多通过单一传感器采集，例如通过霍尔传感器进行采集。该采集方式具有非接触式，低功耗，电路简单的特点。但是由于传感器单一，电流传感器一旦出现故障，就会因为电流采集的错误导致整车失控的情况出现。


技术实现要素：

4.本发明提供一种自校验电流传感器、自校验方法、供电系统和车辆，用以增强电流传感器的可靠性，避免因为电流传感器出现故障导致整车失控，进而提高车辆的安全性和可靠性。
5.第一方面，本发明实施例提供一种自校验电流传感器，包括：
6.第一线性控制元件；
7.第一电流采集电路，所述第一电流采集电路用于采集流经所述第一线性控制元件的电流，并根据所述第一线性控制元件的电流输出第一电流信号；
8.第二电流采集电路，所述第二电流采集电路用于采集流经所述第一线性控制元件的电流，并根据所述第一线性控制元件的电流输出第二电流信号；
9.控制器，所述控制器用于校验所述第一电流信号和所述第二电流信号是否符合预设关系；
10.其中，所述第一电流采集电路包括：
11.第二线性控制元件，所述第二线性控制元件的输入端连接所述第一线性控制元件的输入端，所述第二线性控制元件的控制端连接所述第一线性控制元件的控制端；
12.采样电阻，所述采样电阻的第一端连接所述第二线性控制元件的输出端，所述采样电阻的第二端连接所述第一线性控制元件的输出端；
13.第一采样电路，所述第一采样电路用于采集所述采样电阻的第一端电压，并输出第一电压值；
14.第一计算模块，所述第一计算模块根据所述第一电压值和所述采样电阻的阻值确定流经所述第一线性控制元件的电流，并根据所述第一线性控制元件的电流输出所述第一电流信号。
15.可选的，所述第一电流采集电路还包括：
16.热敏元件，所述热敏元件的温度随着所述第一线性控制元件和所述第二线性控制元件的温度变化而变化，所述热敏元件根据自身实时温度改变所述热敏元件的第一变量；
17.第二采样电路，所述第二采样电路用于采集所述第一变量，根据所述第一变量输出第一变量值；
18.所述第一计算模块还根据所述第一变量值确定流经所述第一线性控制元件的电流。
19.可选的，所述第一线性控制元件和所述第二线性控制元件封装于第一器件，所述第一器件的端子包括：与所述第一线性控制元件的输入端和所述第二线性控制元件的输入端均连接的第一器件输入端；与所述第一线性控制元件的控制端和所述第二线性控制元件的控制端均连接的第一器件控制端；与所述第一线性控制元件的输出端连接的第一器件主要输出端；与所述第二线性控制元件的输出端连接的第一器件辅助输出端。
20.可选的，所述热敏元件包括热敏二极管，所述热敏二极管、所述第一线性控制元件和第二线性控制元件均封装于第一器件，所述第一器件的端子包括：与所述第一线性控制元件的输入端和所述第二线性控制元件的输入端均连接的第一器件输入端；与所述第一线性控制元件的控制端和所述第二线性控制元件的控制端均连接的第一器件控制端；与所述第一线性控制元件的输出端连接的第一器件主要输出端；与所述第二线性控制元件的输出端连接的第一器件辅助输出端；与所述热敏二极管的第一端连接的第一器件第一测温端；与所述热敏二极管的第二端连接的第一器件第二测温端。
21.可选的，所述第一采样电路包括：
22.第一滤波器，所述第一滤波器的输入端获取所述采样电阻的第一端电压；
23.第一放大器，所述第一放大器的输入端连接所述第一滤波器的输出端；
24.第一模数转换器，所述第一模数转换器的输入端连接所述第一放大器的输出端；
25.第一调制器，所述第一调制器的输入端连接所述第一模数转换器的输出端；
26.第一隔离器，所述第一隔离器的输入端连接所述第一调制器的输出端；
27.第一解调器，所述第一解调器的输入端连接所述第一隔离器的输出端；
28.第一编码器，所述第一编码器的输入端连接所述第一解调器的输出端，所述第一编码器的输出端输出所述第一电压值。
29.可选的，所述第二采样电路包括：
30.第二滤波器，所述第二滤波器的输入端获取所述第一变量；
31.第二放大器，所述第二放大器的输入端连接所述第二滤波器的输出端；
32.第二模数转换器，所述第二模数转换器的输入端连接所述第二放大器的输出端；
33.第二调制器，所述第二调制器的输入端连接所述第二模数转换器的输出端；
34.第二隔离器，所述第二隔离器的输入端连接所述第二调制器的输出端；
35.第二解调器，所述第二解调器的输入端连接所述第二隔离器的输出端；
36.第二编码器，所述第二编码器的输入端连接所述第二解调器的输出端，所述第二编码器的输出端输出所述第一变量值。
37.第二方面，本发明实施例还提供了一种电流传感器自校验方法，通过上述部分所述的自校验电流传感器实现，包括：
38.获取第一电压值；
39.通过所述第一电压值确定第一电流信号；
40.获取第二电流信号；
41.校验所述第一电流信号和所述第二电流信号是否符合预设关系。
42.第三方面，本发明实施例还提供了一种电流传感器自校验方法，通过上述部分所述的自校验电流传感器实现，包括：
43.获取第一电压值和第一变量值；
44.通过所述第一电压值和所述第一变量值确定第一电流信号；
45.获取第二电流信号；
46.校验所述第一电流信号和所述第二电流信号是否符合预设关系。
47.第四方面，本发明实施例还提供了一种供电系统，包括上述任一种所述的自校验电流传感器。
48.第五方面，本发明实施例还提供了一种车辆，包括上述供电系统。
49.本发明实施例提供的自校验电流传感器，包括：第一线性控制元件；第一电流采集电路，第一电流采集电路用于采集流经第一线性控制元件的电流，并根据第一线性控制元件的电流输出第一电流信号；第二电流采集电路，第二电流采集电路用于采集流经第一线性控制元件的电流，并根据第一线性控制元件的电流输出第二电流信号；控制器，控制器用于校验第一电流信号和第二电流信号是否符合预设关系；其中，第一电流采集电路包括：第二线性控制元件，第二线性控制元件的输入端连接第一线性控制元件的输入端，第二线性控制元件的控制端连接第一线性控制元件的控制端；采样电阻，采样电阻的第一端连接第二线性控制元件的输出端，采样电阻的第二端连接第一线性控制元件的输出端；第一采样电路，第一采样电路用于采集采样电阻的第一端电压，并输出第一电压值；第一计算模块，第一计算模块根据第一电压值和采样电阻的阻值确定流经第一线性控制元件的电流，并根据第一线性控制元件的电流输出第一电流信号。由于自校验电流传感器包括第一电流采集电路和第二电流采集电路总共两个电流采集电路，因此可以分别测得两个电流信号。控制器将上述两个电流信号进行比对校验，则可确定第一电流采集电路和第二电流采集电路的工作状态是否均正常。通过对第一电流采集电路和第二电流采集电路所得到的测量结果相互校验，可以在任何一个电流采集电路的测量结果出现偏差时及时上报，避免了因为电流传感器出现故障，测量结果偏差导致的整车失控。大大提高了车辆的安全性和可靠性。
附图说明
50.图1为本发明实施例提供的一种自校验电流传感器的结构示意图；
51.图2为本发明实施例提供的另一种自校验电流传感器的结构示意图；
52.图3为本发明实施例提供的另一种自校验电流传感器的结构示意图；
53.图4为本发明实施例提供的另一种自校验电流传感器的结构示意图；
54.图5为本发明实施例提供的一种第一采样电路的结构示意图；
55.图6为本发明实施例提供的一种第二采样电路的结构示意图；
56.图7为本发明实施例提供的一种电流传感器自校验方法的流程图；
57.图8为本发明实施例提供的另一种电流传感器自校验方法的流程图。
具体实施方式
58.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描
述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
59.图1为本发明实施例提供的一种自校验电流传感器的结构示意图，参考图1。本发明实施例提供了一种自校验电流传感器，包括：
60.第一线性控制元件1；
61.第一电流采集电路2，第一电流采集电路2用于采集流经第一线性控制元件1的电流，并根据第一线性控制元件1的电流输出第一电流信号；
62.第二电流采集电路3，第二电流采集电路3用于采集流经第一线性控制元件1的电流，并根据第一线性控制元件1的电流输出第二电流信号；
63.控制器4，控制器4用于校验第一电流信号和第二电流信号是否符合预设关系；
64.其中，第一电流采集电路2包括：
65.第二线性控制元件21，第二线性控制元件21的输入端连接第一线性控制元件1的输入端，第二线性控制元件21的控制端连接第一线性控制元件1的控制端；
66.采样电阻22，采样电阻22的第一端连接第二线性控制元件21的输出端，采样电阻22的第二端连接第一线性控制元件1的输出端；
67.第一采样电路23，第一采样电路23用于采集采样电阻22的第一端电压，并输出第一电压值；
68.第一计算模块24，第一计算模块24根据第一电压值和采样电阻22的阻值确定流经第一线性控制元件1的电流，并根据第一线性控制元件1的电流输出第一电流信号。
69.其中，第一线性控制元件1和第二线性控制元件21可以是用于控制电路导通和关断，以及根据控制信号调节电流大小的元件，如igbt管、mos管或bjt管等。第二电流采集电路3可以是任意一种用于采集待测电路电流大小的电路，例如可以是霍尔电流传感器。第二电流采集电路3可以设置在具有第一线性控制元件1和第二线性控制元件21的支路上，也可以放在电机的三相线上。控制器4可以用于校验第一电流信号和第二电流信号是否符合预设关系，预设关系可以是通过预先设置的第一电流信号和第二电流信号对照表，查表校验两电流信号是否符合预设的对应关系。也可以是通过预先设置的第一电流信号和第二电流信号关系式进行校验，通过计算确定两电流信号是否符合预设的对应关系。第二线性控制元件21可以和第一线性控制元件1属于同一种元件。第一计算模块24可以根据第一电压值和采样电阻22的阻值确定流经第二线性控制元件21的电流，然后根据预设对照表或者预设关系式获得与第二线性控制元件21的电流所对应的第二线性控制元件21的电流。第一计算模块24可以包括软件，也可以包括硬件。例如，第一计算模块24可以是在通用计算设备上运行的软件。采样电阻22的阻值可以根据实际需要确定。由于本发明实施例中包括第一电流采集电路2和第二电流采集电路3总共两个电流采集电路，因此可以分别测得两个电流信号。控制器4将上述两个电流信号进行比对校验，则可确定第一电流采集电路2和第二电流采集电路3的工作状态是否均正常。通过对第一电流采集电路2和第二电流采集电路3所得到的测量结果相互校验，可以在任何一个电流采集电路的测量结果出现偏差时及时上报，避免了因为电流传感器出现故障，测量结果偏差导致的整车失控。大大提高了车辆的安全性和可靠性。
70.图2为本发明实施例提供的另一种自校验电流传感器的结构示意图，参考图2。可
选的，第一电流采集电路2还包括：
71.热敏元件25，热敏元件25的温度随着第一线性控制元件1和第二线性控制元件21的温度变化而变化，热敏元件25根据自身实时温度改变热敏元件25的第一变量；
72.第二采样电路26，第二采样电路26用于采集第一变量，根据第一变量输出第一变量值；
73.第一计算模块24还根据第一变量值确定流经第一线性控制元件1的电流。
74.其中，热敏元件25可以是任意一种能够根据温度变化而改变自身电学特性的元件，本发明实施例不针对其种类进行限定。例如，热敏元件25可以是热敏电阻或热敏二极管等。以第一线性控制元件1为第一igbt管，第二线性控制元件21为第二igbt管为例，热敏元件25可以贴靠第一igbt管和第二igbt管设置。也可以贴合在第一igbt管和第二igbt管的散热部件上，还可以靠近第一igbt管和第二igbt管设置。以便使第一igbt管和第二igbt管的温度传递到热敏元件25上，使热敏元件25尽可能的与第一igbt管和第二igbt管的温度保持一致。可选的，也可以与第一线性控制元件和第二线性控制元件在半导体生产过程中制造在同一个芯片上。第一计算模块24可以根据第一电压值、采样电阻22的阻值确定流经第二线性控制元件21的电流，然后根据预设对照表或者预设关系式获得与第二线性控制元件21的电流和第一变量值所对应的第二线性控制元件21的电流。其中第一变量值可以是热敏元件25根据温度变化而改变的自身电学特性，还可以是随着自身特性改变而改变的其他变量。以热敏元件25是热敏电阻为例，第一变量值可以是热敏电阻的阻值，还可以是流经热敏电阻的电流值或者热敏电阻两端的电压。以热敏元件25是热敏二极管为例，第一变量值可以是热敏二极管的正向压降。
75.图3为本发明实施例提供的另一种自校验电流传感器的结构示意图，参考图3。可选的，第一线性控制元件1和第二线性控制元件21封装于第一器件5，第一器件5的端子包括：与第一线性控制元件1的输入端和第二线性控制元件21的输入端均连接的第一器件输入端51；与第一线性控制元件1的控制端和第二线性控制元件21的控制端均连接的第一器件控制端52；与第一线性控制元件1的输出端连接的第一器件主要输出端53；与第二线性控制元件21的输出端连接的第一器件辅助输出端54。
76.其中，在制作第一器件5时，可以在一个igbt管的基础上进行分割，将其中较小的部分作为第二线性控制元件21，将其中较大的部分作为第一线性控制元件1。通过封装的方式将第一线性控制元件1和第二线性控制元件21结合成一个器件，更方便电路的搭建，减少了电路焊点，提高了整体可靠性。
77.图4为本发明实施例提供的另一种自校验电流传感器的结构示意图，参考图4。在上述实施例基础上，热敏元件25包括热敏二极管，热敏二极管、第一线性控制元件1和第二线性控制元件21均封装于第一器件5，第一器件5的端子包括：与第一线性控制元件1的输入端和第二线性控制元件21的输入端均连接的第一器件输入端51；与第一线性控制元件1的控制端和第二线性控制元件21的控制端均连接的第一器件控制端52；与第一线性控制元件1的输出端连接的第一器件主要输出端53；与第二线性控制元件21的输出端连接的第一器件辅助输出端54；与热敏二极管的第一端连接的第一器件第一测温端55；与热敏二极管的第二端连接的第一器件第二测温端56。
78.其中，可以将热敏二极管紧贴第一线性控制元件1和第二线性控制元件21设置，将
第一线性控制元件1、第二线性控制元件21和热敏二极管一同封装成第一器件5。这样设置不仅提高了集成度，由于热敏二极管与第一线性控制元件1和第二线性控制元件21的距离更近，因此提升了热敏二极管反映第一线性控制元件1和第二线性控制元件21温度的精准度与速度。可选的，也可以与第一线性控制元件和第二线性控制元件在半导体生产过程中制造在同一个芯片上。
79.图5为本发明实施例提供的一种第一采样电路的结构示意图，参考图5。
80.可选的，第一采样电路23包括：
81.第一滤波器231，第一滤波器的输入端获取采样电阻的第一端电压；
82.第一放大器232，第一放大器的输入端连接第一滤波器的输出端；
83.第一模数转换器233，第一模数转换器的输入端连接第一放大器的输出端；
84.第一调制器234，第一调制器的输入端连接第一模数转换器的输出端；
85.第一隔离器235，第一隔离器的输入端连接第一调制器的输出端；
86.第一解调器236，第一解调器的输入端连接第一隔离器的输出端；
87.第一编码器237，第一编码器的输入端连接第一解调器的输出端，第一编码器的输出端输出第一电压值。
88.其中，本发明实施例仅示出了第一采样电路23的其中一种可能的连接方式。任何与上述连接方式不同，但能够达到相同效果的技术方案均可作为第一采样电路23。第一滤波器可以是任意一种用于滤除干扰波的器件，例如第一滤波器可以是电容。第一放大器用于将采样电阻第一端的电压信号放大，以便第一模数转换器识别信号。第一模数转换器可以是独立的模数转换芯片，也可以是集成于任意芯片内的部分电路。通过第一调制器、第一隔离器和第一解调器进行信号的隔离传递，减少干扰。进而由第一编码器对信号进行编码并输出第一电压值，其中第一电压值可以是以任意形式输出的信号，例如可以是pwm信号，也可以是电平信号。由第一编码器对信号进行编码后，更方便后续处理。
89.图6为本发明实施例提供的一种第二采样电路的结构示意图，参考图6。
90.可选的，第二采样电路26包括：
91.第二滤波器261，第二滤波器的输入端获取第一变量；
92.第二放大器262，第二放大器的输入端连接第二滤波器的输出端；
93.第二模数转换器263，第二模数转换器的输入端连接第二放大器的输出端；
94.第二调制器264，第二调制器的输入端连接第二模数转换器的输出端；
95.第二隔离器265，第二隔离器的输入端连接第二调制器的输出端；
96.第二解调器266，第二解调器的输入端连接第二隔离器的输出端；
97.第二编码器267，第二编码器的输入端连接第二解调器的输出端，第二编码器的输出端输出第一变量值。
98.其中，本发明实施例仅示出了第二采样电路26的其中一种可能的连接方式。任何与上述连接方式不同，但能够达到相同效果的技术方案均可作为第二采样电路26。第二滤波器可以是任意一种用于滤除干扰波的器件，例如第二滤波器可以是电容。第二放大器用于将第一变量信号放大，以便第二模数转换器识别信号。第二模数转换器可以是独立的模数转换芯片，也可以是集成于任意芯片内的部分电路。通过第二调制器、第二隔离器和第二解调器进行信号的隔离传递，减少干扰。进而由第二编码器对信号进行编码并输出第一变
量值，其中第一变量值可以是以任意形式输出的信号，例如可以是pwm信号，也可以是电平信号。由第一编码器对信号进行编码后，更方便后续处理。可选的，第一采样电路和第二采样电路也可以在一片芯片上全部实现。
99.图7为本发明实施例提供的一种电流传感器自校验方法的流程图，参考图7。本发明实施例还公开了一种电流传感器自校验方法，可以通过图1或图3中的自校验电流传感器实现，包括：
100.s11：获取第一电压值；
101.s12：通过第一电压值确定第一电流信号；
102.s13：获取第二电流信号；
103.s14：校验第一电流信号和第二电流信号是否符合预设关系。
104.其中，可以由第一采样电路通过采样电阻采集第一电压值。并由第一计算模块计算第一电流信号。控制器获取第二电流信号，并校验第一电流信号和第二电流信号之间是否符合预设关系，以此确认第一电流采集电路和第二电流采集电路是否均正常工作。如果第一电流信号和第二电流信号之间不符合预设关系，则说明第一电流采集电路或第二电流采集电路中至少其一未能正常工作，因此可以将校验结果进行上报，避免因为电流传感器出现故障，测量结果偏差导致的整车失控。大大提高了车辆的安全性和可靠性。
105.图8为本发明实施例提供的另一种电流传感器自校验方法的流程图，参考图8。本发明实施例还公开了一种电流传感器自校验方法，可以通过图2或图4自校验电流传感器实现，包括：
106.s21：获取第一电压值和第一变量值；
107.s22：通过第一电压值和第一变量值确定第一电流信号；
108.s23：获取第二电流信号；
109.s24：校验第一电流信号和第二电流信号是否符合预设关系。
110.其中，本实施例可以应用于具有温度传感器的自校验电流传感器，
111.可以由第一采样电路通过采样电阻采集第一电压值，由第二采样电路通过热敏元件采集第一变量值。并由第一计算模块计算第一电流信号。控制器获取第二电流信号，并校验第一电流信号和第二电流信号之间是否符合预设关系，以此确认第一电流采集电路和第二电流采集电路是否均正常工作。如果第一电流信号和第二电流信号之间不符合预设关系，则说明第一电流采集电路或第二电流采集电路中至少其一未能正常工作，因此可以将校验结果进行上报。整车控制器可以根据上报信息停止电机运行，避免因为电流传感器出现故障，测量结果偏差导致的整车失控。大大提高了车辆的安全性和可靠性。
112.本发明实施例还提供了一种供电系统，包括上述任意一种自校验电流传感器。
113.由于本发明实施例所提供的供电系统包含本发明任意实施例所提供的自校验电流传感器，因此本实施例中的供电系统具有与自校验电流传感器相应的技术特征和有益效果。
114.本发明实施例还提供了一种车辆，包括上述供电系统。
115.由于本发明实施例所提供的车辆包含本发明任意实施例所提供的供电系统，因此本实施例中的车辆具有与供电系统相同的有益效果。
116.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，
本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。