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汽车电子#电动汽车充电系统的高精密电流传感器

作为反馈控制回路功能的一部分,先进的电流传感器在充电系统中发挥着重要作用,可提高电动汽车充电系统的性能、效率和热线性度。

随着关注点从 EV 续航里程转移到充电时间,各类电动汽车的日益普及使人们更加关注汽车电池系统。电动汽车充电系统必须安全可靠地运行,因为实施不当的问题可能从低效运行到缩短运行寿命。使用正确的电流检测方法可以防止这些问题影响系统。

范围和速度

虽然最新的电力电子和转换解决方案正在消除对行驶里程的焦虑和对电池寿命的担忧,这也增加了消费者的采用率,但以具有成本效益的方式提高电源转换系统的效率、安全性和性能也很重要. 谈到 EV 充电性能,问题包括确保严格的功率因数校正 (PFC)、测量电流和优化转换,同时确保适当的热管理。在电源转换系统中,这些方面中的每一个都利用了另一个方面。

图 1 电动汽车充电站内的电流传感器提高了整体性能和安全性。

当谈到电动汽车充电解决方案的性能和效率时,电流测量有助于管理热性能。一个严肃的考虑,不当的热管理,可能是破坏性的和昂贵的。如果做得好,正确的电流感应方法可以提高电力电子设备的性能、安全性和成本效益。

除其他优点外,先进的电流测量解决方案还提供早期故障检测和实时性能信息。快速准确地检测过流状况或其他性能损失的能力还使系统能够预测和解决诸如潜在电路问题之类的事情,例如可能产生热问题的状况。

当谈到电动汽车充电系统中存在的极端功率水平和负载条件时,不仅要防止明显的危险(如接地故障和短路),而且能够实时监控系统的情况也很重要表现。作为反馈控制回路功能的一部分,先进的电流传感器在充电系统中发挥着重要作用,可提高电动汽车充电系统的性能、效率和热线性度。

电流传感器的类型

图 2 不同的电流感应技术提供了一系列具有竞争力的功能。

一个简单的基于分流的电流检测解决方案测量电压降以确定流过电路的电流。虽然它可以提供不错的动态性能和线性度,但电阻检测器在高电流和低电流下都有局限性。有源补偿可以帮助解决这个问题,但在 EV 充电系统出现的大电流下,分流器本身的电阻性功耗可能成为一个热问题。此外,这种传感器是基于接触的,这增加了系统的复杂性以及发生故障的可能性。

霍尔传感器是一种比基于分流器的解决方案更复杂的解决方案,它是隔离的,但与其他解决方案相比缺乏准确性和带宽。根据所需的电路拓扑和性能,它可以部署在潜在的紧凑配置中。使用电流互感器的解决方案是隔离的,并且可以根据电路拓扑更准确,但它的尺寸和重量是一个问题。这种解决方案不太适合具有成本效益的紧凑型汽车充电系统,尤其是在空间和体积存在问题的家庭中。

基于基于 AMR 的电流传感器的高级嵌入式解决方案提供电流隔离,无功耗,可实现快速准确的读数,同时通过有源反馈环路校正偏移,从而调整增益参数并主动补偿传感器偏移。与其他可用解决方案相比,先进电源系统中的集成电流感应解决方案除了显着节省空间外,还具有性能优势。使用运算放大器和比较器的非集成解决方案的尺寸将大于尺寸为几十毫米的单封装解决方案。

在高级过流和欠流保护领域,EV 电池充电系统所需的速度和功率水平需要最佳解决方案。传统的保险丝和断路器通常不够用,因为最新的电动汽车充电系统的开关速度更快、功率水平更高,需要对每个关键方面进行实时监控。

电动汽车制造商也在通过提高目前高达 800V 的工作电压来满足这些先进的充电需求。这些更高电压的系统以更少的电流提供相同数量的功率,可以降低车辆的整体重量,因为它们可以携带更轻的充电电缆。具有 800V 充电架构和可处理高功率水平的充电站的 EV 可显着缩短充电时间。例如,400V 电动汽车可以在 150 kW 左右充电,而 800V 充电器可以以 350 kW 的速率充电。

为了提供尽可能具有成本效益的解决方案,通常以尽可能高的功率密度部署基于家庭的系统。这意味着最新的 EV 充电器必须具有先进的电流测量功能,以便实时进行早期故障检测和性能信息。高级充电系统必须始终对超出范围的电流条件和其他性能挑战保持警惕,提醒系统注意潜在的热和性能问题。

电动汽车电源问题不仅仅涉及管理电池和充电系统。

系统的其余部分在电动汽车(以及许多工业电机驱动应用)中同样重要,例如牵引逆变器和传动系统的其余部分。使用先进的电流感应作为获取附加车辆性能信息(如实时电池放电率)的方法是电池管理系统的另一个优势,进一步提高了电动汽车的安全性和可靠性。

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  • dy-FHED9mtt 2天前
    期待继续
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  • dy-icXFVvIG 2天前
    大开眼界,真是好文
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