EV / HEV電池中的電流感應(yīng)解決方案的介紹

全球電動(dòng)汽車市場(chǎng)正在迅速回升。估計(jì)顯示，到2030年，全球道路上的電動(dòng)汽車數(shù)量將達(dá)到1.25億。電動(dòng)汽車（EV）和混合動(dòng)力汽車的全球市場(chǎng)。為了控制HEV/EV動(dòng)力總成子系統(tǒng)（如牽引逆變器，車載充電器（OBC），DC-DC轉(zhuǎn)換器和電池管理系統(tǒng)（BMS））中的能量流并優(yōu)化效率，精確和準(zhǔn)確的電流測(cè)量至關(guān)重要。這些高壓子系統(tǒng)需要在高共模電壓下測(cè)量大電流。出于技術(shù)和法規(guī)方面的原因，當(dāng)前的測(cè)量結(jié)果要求隔離并且在惡劣的汽車環(huán)境中也必須具有很高的性能。

印度的電動(dòng)汽車典型配置如下：

i）兩輪車

電池組電壓= 48V，72V

1kW，2kW電動(dòng)機(jī)

ii）三輪車

電池組電壓= 48V，72V

2kW，4kW電動(dòng)機(jī)

iii）四輪車和公共汽車

電池組電壓= 72V，400V，600V

20kW至300kW

使電動(dòng)汽車安全的關(guān)鍵特征之一是收集數(shù)據(jù)，并根據(jù)該數(shù)據(jù)在本地采取快速反饋措施。這樣一個(gè)非常重要且對(duì)安全至關(guān)重要的數(shù)據(jù)點(diǎn)就是流經(jīng)電動(dòng)汽車各個(gè)子系統(tǒng)的電流。

我們可以拆分電動(dòng)汽車中的電流感應(yīng)大致可分為以下三類：

1。實(shí)時(shí)過電流保護(hù)

牽引驅(qū)動(dòng)器：

電池保護(hù)電路：

2。電流和功率監(jiān)控以進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化

電量監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)功耗

動(dòng)力轉(zhuǎn)向

3。閉環(huán)電路的電流測(cè)量

電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用：

DC/DC轉(zhuǎn)換器

以下是高TI針對(duì)電流感測(cè)應(yīng)用的不同解決方案的簡(jiǎn)要概述。 Y軸是通過其感測(cè)電流的導(dǎo)軌的共模電壓，X軸是被測(cè)量電流的實(shí)際幅度。

如上圖所示，可以通過小分流電阻兩端的電壓來感測(cè)電流，也可以通過測(cè)量電流流過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)來進(jìn)行測(cè)量。在Ti，我們提供了使用上述兩種方法測(cè)量電流的解決方案。

TI可提供以下用于電流感測(cè)應(yīng)用的解決方案列表：

請(qǐng)注意電流檢測(cè)放大器的輸出可以是模擬或數(shù)字。工程師可以根據(jù)用例決定要使用的輸出模式。

讓我們更深入地了解電流傳感器的每種使用情況，并從TI那里找到一些合適的解決方案。

1。實(shí)時(shí)過電流保護(hù)

從安全角度來看，這種用例通常在電動(dòng)汽車中看到。由于電池可以在故障發(fā)生期間釋放大量電流，因此具有實(shí)時(shí)故障監(jiān)視電路變得非常重要。這種電路的速度和精度是電流檢測(cè)放大器的品質(zhì)因數(shù)。在某些情況下，由于uC的帶寬有限，對(duì)模擬電流值進(jìn)行采樣-轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，然后進(jìn)行數(shù)字值比較以檢測(cè)過電流會(huì)在保護(hù)電路中造成巨大的延遲。為了解決這個(gè)問題，TI推出了帶有集成比較器的電流檢測(cè)放大器，該比較器的閾值可以設(shè)置，并且可以直接饋入uC的中斷引腳，從而大大降低了uC的過載。

TI的一些過流保護(hù)解決方案是：

一個(gè)很好的例子此用例使用電流檢測(cè)放大器作為E保險(xiǎn)絲，如下所示：

2。電流和功率監(jiān)視以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化

電流和功率監(jiān)視通常在電動(dòng)汽車系統(tǒng)中實(shí)施，以監(jiān)視電池的總電流消耗，從而向駕駛員提供有關(guān)電池的實(shí)時(shí)信息。使用庫(kù)侖計(jì)數(shù)之類的算法對(duì)車輛電池中剩余的電荷進(jìn)行充電。除上述用例外，車輛電流監(jiān)控還用于不同的子系統(tǒng)，例如動(dòng)力轉(zhuǎn)向，電動(dòng)車窗和類似區(qū)域。 TI在電流和功率監(jiān)控方面擁有廣泛的產(chǎn)品組合。

如上所述，關(guān)鍵的重點(diǎn)領(lǐng)域之一是研究流入和流出電池的電流包裝以計(jì)算庫(kù)侖并計(jì)算剩余電池壽命/電量。 TI的INA299在此類應(yīng)用中脫穎而出，這是因?yàn)槠涓叨鹊耐暾砸约?a target="_blank">高精度和低靜態(tài)電流消耗。我們可以在下面看到帶有INA299的BMS的典型高級(jí)框圖。有關(guān)更多詳細(xì)信息和白皮書，請(qǐng)?jiān)L問ti.com上的INA299產(chǎn)品文件夾。

3 。閉環(huán)電路的電流測(cè)量

由于電動(dòng)汽車中存在多個(gè)可用電壓，因此人們發(fā)現(xiàn)電源樹中存在大量降壓和升壓轉(zhuǎn)換器的組合。在典型的電動(dòng)汽車中，一些非常突出的電源模塊是車載充電器，BLDC（牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)器），48V至12V轉(zhuǎn)換器等。由于所有這些高功率電源的控制回路都是通過uC來執(zhí)行的，因此測(cè)量高精度，低延遲電流對(duì)于實(shí)現(xiàn)峰值電流控制環(huán)路至關(guān)重要。對(duì)于此類應(yīng)用，需要具有非常高帶寬的電流傳感器來測(cè)量開關(guān)電流，輸出電流以使控制快速采取措施。用于控制電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的此類電流傳感器的另一個(gè)亮點(diǎn)是傳感器具有抑制共模噪聲的能力

例如，INA253在業(yè)界領(lǐng)先的93db CMRR甚至在50khz時(shí)也表現(xiàn)出色。下面是顯示用于在線電流感測(cè)應(yīng)用的典型示意圖

Texas Instruments提供了同類最佳的隔離放大器和隔離式調(diào)制器與高精度分流器配合使用有助于在整個(gè)溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)非常精確的隔離式電流測(cè)量。 TI推出了一系列新的隔離電流檢測(cè)放大器，稱為AMC系列，可幫助設(shè)計(jì)人員以高達(dá)2kVrms的隔離勢(shì)壘來高精度地測(cè)量電流。

TI在“ 電流感測(cè)放大器入門”上有大量的深層驅(qū)動(dòng)器培訓(xùn)，它將幫助工程師學(xué)習(xí)如何最大程度地發(fā)揮性能。當(dāng)使用電流檢測(cè)放大器測(cè)量電流時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)。這是一系列簡(jiǎn)短的視頻，每個(gè)視頻針對(duì)一個(gè)不同的主題。

總體培訓(xùn)應(yīng)分為三個(gè)部分

基礎(chǔ)知識(shí)

理解錯(cuò)誤源

高級(jí)主題

責(zé)任編輯：wv