一种电动汽车电流测量电路及其实现方法技术领域
本发明涉及一种测量电路，具体涉及的是一种电动汽车电流测量电路及其实现方
法。
背景技术
目前，新能源电动车均是利用电池作为储能装置，因此，对电动汽车的充放电电流
进行测量非常有必要，这样做的目的在于，一方面是监视车辆系统是否正常工作，如监测电
流大于某个设定门限的范围时，可以认为车辆发生了内部电路短路；另一方面则是用于电
池SOC计算。电池SOC作为电动车整车控制中的一个重要参数，其计算精度影响着整车扭矩
管理的准确性以及充放电模式的切换的有效性。目前最为准确的SOC计算方法为安时积分
核开路电压的结合法，安时积分法为充放电流对时间的积分值与电池容量的比值，故SOC的
计算直接与电流的采集精度有关。基于此，目前测量电流比较精确的一种方式便是分流电
阻方式测量电流。
然而，现有的电动汽车的电流测量方式均是采用了专用的IC进行电流测量，不仅
操作麻烦，而且对硬件设计要求较高，成本也不低廉，因而很大程度上影响了电动汽车电池
电流的测量效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车电流测量电路及其实现方法，主要解决现有
的测量电动汽车电池电流的方式存在操作麻烦、成本高的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种电动汽车电流测量电路，包括分流电阻、斩波开关、直流放大器、A/D模数转换器和
MCU，其中：
分流电阻，用于接入电动汽车电池，并在电池电流流过时产生电压信号；
斩波开关，与分流电阻两端连接，且其中一端通过分压电阻R1接入5V的VDD，另一端通
过分压电阻R2接地，该斩波开关用于对分流电阻产生的电压信号进行斩波；
直流放大器，同时与5V的VDD、斩波开关和A/D模数转换器连接，并同时接地，用于斩波
开关闭合和打开时分别输出两个电压信号，以便A/D模数转换器轮流采集；
A/D模数转换器，与MCU连接，并接入5V的VDD，用于将采集的两个电压信号转换成数字
信号输出至MCU，以便MCU计算出两个电压的差值，继而计算出分流电阻产生的电压值，完成
电流的测量。
具体地说，所述直流放大器包括运算放大器、电阻Rf和电阻Ri；所述运算放大器引
脚3接斩波开关连接有分压电阻R1的一端，引脚4接5V的VDD，引脚6接A/D模数转换器，引脚7
接地；所述电阻Rf一端接运算放大器引脚2，另一端接运算放大器引脚6；所述电阻Ri一端接
运算放大器引脚2，另一端接斩波开关连接有分压电阻R2的一端。
进一步地，所述斩波开关与分压电阻R1之间还连接有限流电阻R3。
基于上述电路结构，本发明还提供了该测量电路的实现方法，包括以下步骤：
（1）闭合斩波开关，运算放大器输出电压信号U1，并由A/D模数转换器采集；
（2）断开斩波开关，运算放大器输出电压信号U2，并由A/D模数转换器采集；
（3）A/D模数转换器将采集的两个电压信号转化成数字信号，并传输至MCU，由MCU计算
出两个电压的差值，然后由下列公式计算出分流电阻产生的电压值Ui，完成电流的测量：
Ui=(U2–U1) /(G＋0.5)
式中，G为运算放大器的增益，且G等于电阻Rf的阻值除以电阻Ri的阻值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过设计斩波开关、直流放大器、A/D模数转换器、MCU，利用斩波开关的操作，实
现了直流放大器的两个电压信号的输出，并在A/D模数转换器采集和转换成数字信号后，通
过计算补偿抵消A/D模数转换器的偏置误差、分压电阻R1和R2的不平衡电压以及运算放大
器自有的输入电压偏移后，即可得到分流电阻的电压值，从而完成电流的测量。本发明无需
使用专用IC，只需简单的电路设计即可实现电动汽车电池电流的测量，因而不仅操作方便，
而且成本非常低廉，对硬件设计的要求也不高。本发明大幅提高了对电动汽车电池电流测
量的效率。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于
下列实施例。
实施例
如图1所示，本发明提供了一种新型的电动汽车电流测量电路，其包括分流电阻、
斩波开关、直流放大器、A/D模数转换器和MCU。所述分流电阻用于接入电动汽车电池，并在
电池电流流过时产生电压信号；所述斩波开关用于对分流电阻产生的电压信号进行斩波，
该斩波开关同时与分流电阻两端连接，并且其中一端通过分压电阻R1接入5V的VDD，并且斩
波开关与分压电阻R1之间还连接有限流电阻R3，同时，斩波开关的另一端通过分压电阻R2
接地。所述直流放大器用于斩波开关闭合和打开时分别输出两个电压信号，以便A/D模数转
换器轮流采集，该直流放大器包括运算放大器、电阻Rf和电阻Ri；所述运算放大器引脚3接
斩波开关连接有分压电阻R1的一端，引脚4接5V的VDD，引脚6接A/D模数转换器，引脚7接地；
所述电阻Rf一端接运算放大器引脚2，另一端接运算放大器引脚6；所述电阻Ri一端接运算
放大器引脚2，另一端接斩波开关连接有分压电阻R2的一端。
所述A/D模数转换器与MCU连接，并接入5V的VDD，用于将采集的两个电压信号转换
成数字信号输出至MCU，以便MCU计算出两个电压的差值，继而计算出分流电阻产生的电压
值，完成电流的测量。
本发明测量电流的过程如下：
（1）闭合斩波开关，运算放大器输出电压信号U1，并由A/D模数转换器采集；
（2）断开斩波开关，运算放大器输出电压信号U2，并由A/D模数转换器采集；
（3）A/D模数转换器将采集的两个电压信号转化成数字信号，并传输至MCU，由MCU计算
出两个电压的差值，然后由下列公式计算出分流电阻产生的电压值Ui，即可完成电流的测
量：
Ui=(U2–U1) /(G＋0.5)
式中，G为运算放大器的增益，且G等于电阻Rf的阻值除以电阻Ri的阻值。
本发明通过模拟放大器电路的拓扑，只需利用低输入偏移Vos的直流放大器+斩波
开关及MCU和A/D模数转换器，即可完成电动汽车电池电流的测量，其相比现有的电流测量
方式来说，不仅操作简单、成本低廉、对硬件设计要求不高，而且在与专利“新能源电动车分
流式数字电流传感器”提供的原理方法结合后，还可以制作出一种高精度的电流传感器。因
此，本发明相比现有技术来说，技术进步十分明显，具有突出的实质性特点和显著的进步。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述系统结构及方
法设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使再本发明上做出一些毫无实质性的改动或
润色，其所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样的，均应当包含在本发明的保护范围
之内。