隔離電流傳感器技術(shù)在車輛設(shè)計(jì)中變得越來越重要。電流感應(yīng)已經(jīng)是汽車設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵部分，從簡(jiǎn)單的基于電阻的測(cè)量到更先進(jìn)的傳感器，用于分析燃油噴射系統(tǒng)的行為。隨著電氣化的興起，電流傳感器技術(shù)將扮演更加重要的角色，適應(yīng)這些新型車輛的特定要求。

　　伴隨著電動(dòng)汽車演變的一個(gè)主要設(shè)計(jì)變化是準(zhǔn)確檢測(cè)高壓子系統(tǒng)中的電流，并保護(hù)解釋和處理這些信號(hào)的先進(jìn)控制器。高壓領(lǐng)域的電流傳感器在許多位置都是必需的，從快速電池充電電路到加熱單元。

　　高壓電流感應(yīng)應(yīng)用

　　電池管理系統(tǒng)(BMS)是準(zhǔn)確電流感應(yīng)的一個(gè)最重要的目標(biāo)。電池對(duì)過充電非常敏感，而向800V高壓快速充電的趨勢(shì)使這種測(cè)量變得更加關(guān)鍵。通過監(jiān)測(cè)電流信息，BMS可以準(zhǔn)確感知電池估算，檢測(cè)和診斷故障，并確保充電安全完成。

　　在電動(dòng)汽車電機(jī)控制單元中，通過電流水平變化提供的反饋可以準(zhǔn)確確定實(shí)時(shí)功率和扭矩，為算法提供所需信息，以確定何時(shí)最好切換向電機(jī)提供能量的功率晶體管。由于電機(jī)和相關(guān)功率晶體管將以400V甚至更高的電壓運(yùn)行，以利用效率提升，送到控制器的電流傳感器信號(hào)必須受到浪涌和尖峰的保護(hù)。

　　電流傳感器在車載充電器(OBC)和相關(guān)的功率因數(shù)校正(PFC)電路中起著至關(guān)重要的作用，以確保電動(dòng)汽車符合連接高壓大電流負(fù)載到公共電網(wǎng)的規(guī)定。在OBC中，傳感器通常需要測(cè)量交流輸入電流以及在轉(zhuǎn)換電路和輸出中的電流，以確認(rèn)充電器是否正確地向系統(tǒng)其余部分提供交流電，并以正確的水平向電池組提供直流電。為了確保管理這些系統(tǒng)的微控制器的安全運(yùn)行，高壓子系統(tǒng)中的電流傳感器需要隔離。

　　交流和直流選項(xiàng)

　　除了考慮精度和隔離等屬性外，確定使用哪種電流傳感器技術(shù)的另一個(gè)重要因素是電路是使用交流還是直流操作。盡管電池的輸入和輸出將基于直流，但電機(jī)控制器、電動(dòng)空調(diào)和類似系統(tǒng)通常將在交流上運(yùn)行。

　　對(duì)于直流，使用基于分流的電流傳感器，這些傳感器使用高電阻元件從通過它們的電流生成電壓信號(hào)。這些傳感器可以提供高精度和強(qiáng)電磁干擾保護(hù)。然而，它們的輸出需要外部隔離，因?yàn)楸M管它們具有高電阻，但它們?yōu)殡娏鲝母邏鹤酉到y(tǒng)到控制電子設(shè)備提供了直接路徑。

　　盡管磁阻傳感器現(xiàn)在開始出現(xiàn)，使用與磁存儲(chǔ)器和硬盤驅(qū)動(dòng)器磁頭相似的技術(shù)，但在交流或直流電路中使用的傳感器的核心技術(shù)是霍爾效應(yīng)。傳統(tǒng)的霍爾效應(yīng)傳感器模塊將磁芯包裹在接口導(dǎo)體周圍。這個(gè)磁芯包圍了導(dǎo)體，除了一個(gè)小的氣隙，在這個(gè)氣隙中放置了霍爾傳感器元件。

　　通過磁芯的電流產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)。這個(gè)電場(chǎng)被放置在氣隙中的霍爾元件檢測(cè)到，產(chǎn)生與場(chǎng)強(qiáng)成正比的輸出電壓。這個(gè)電壓信號(hào)與通過主導(dǎo)體的電流有線性關(guān)系。盡管霍爾效應(yīng)模塊與主導(dǎo)體隔離，這種設(shè)計(jì)在電力分配系統(tǒng)中廣泛使用，但它的缺點(diǎn)是相對(duì)較大。然而，它是一種可以安全測(cè)量高達(dá)2000A電流的設(shè)計(jì)。

　　集成霍爾效應(yīng)傳感器

　　使用霍爾效應(yīng)的集成電路電流傳感器具有更小且更容易部署在印刷電路板上的優(yōu)點(diǎn)。這種類型的霍爾傳感器不使用單獨(dú)的磁芯。相反，電流測(cè)量是通過感應(yīng)流過穿過芯片封裝的主導(dǎo)體的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)來進(jìn)行的。

　　由于集成設(shè)備的較小尺寸和封裝限制，與模塊式傳感器相比，集成傳感器能夠測(cè)量的最大電流水平較低。造成這一限制的主要原因是傳感器內(nèi)的導(dǎo)電路徑對(duì)電流流動(dòng)產(chǎn)生的電阻，這會(huì)導(dǎo)致自加熱。然而，制造商已經(jīng)成功地限制了這種效應(yīng)。

　　集成霍爾效應(yīng)電流傳感器通常適用于車載充電系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和一些電機(jī)中的交流/直流轉(zhuǎn)換器和逆變器。盡管它們的整體隔離性能與模塊不同，因?yàn)樵谥鲗?dǎo)體和傳感元件之間有一個(gè)絕緣屏障，集成霍爾效應(yīng)電流傳感器將滿足高隔離要求。

　　一種潛在的問題是直接感應(yīng)，強(qiáng)大的外部磁場(chǎng)會(huì)扭曲信號(hào)，這在靠近電動(dòng)機(jī)的復(fù)雜磁環(huán)境中可能是個(gè)問題。解決此問題的一種方法是差分使用兩個(gè)霍爾效應(yīng)元件。這種配置可以消除任何共模磁場(chǎng)的影響。

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