霍爾電流傳感器CH701/CH701W應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)模式2充電的裝置

電動(dòng)汽車(chē)充電是電動(dòng)汽車(chē)使用過(guò)程中必不可少的環(huán)節(jié)，充電快慢影響著電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)出行的規(guī)律。根據(jù)電動(dòng)車(chē)電池組的技術(shù)特性和使用性質(zhì)，存在著不同的充電設(shè)施，不同的充電模式，不同的充電方法。電動(dòng)汽車(chē)充電主要有三種方法：一是公共的交、直流充電樁；二是私用的交流充電樁；三是便攜式充電器。???????

現(xiàn)階段使用公共充電樁充電，車(chē)主需要面對(duì)尋找充電樁麻煩、找到充電樁卻無(wú)法充電等問(wèn)題；而在小區(qū)里物業(yè)對(duì)私用充電樁的安裝等方面要求很苛刻，常常會(huì)把很多人擋在門(mén)外，顯然充電困難問(wèn)題無(wú)疑還是最大的用車(chē)問(wèn)題。然而，便攜式充電器在現(xiàn)階段讓該問(wèn)題從一定程度上得到緩解，只要能找到符合要求的家用插座的地方就可以用它給電動(dòng)汽車(chē)充電。滿足這種需求的便攜式充電器就是電動(dòng)汽車(chē)模式2的充電裝置——纜上控制與保護(hù)裝置。 ?

1 電動(dòng)汽車(chē)充電模式分類(lèi)???????

電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)備或設(shè)備組件，以充電為目的提供專(zhuān)用功能將電能補(bǔ)充給電動(dòng)汽車(chē)的充電模式，分為以下4種：

(1) 充電模式1：將電動(dòng)汽車(chē)連接到交流電網(wǎng)時(shí)，所使用的單相簡(jiǎn)易充電裝置，如圖1所示。它不具有任何保護(hù)功能，已禁止使用模式1對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行直接充電。

(2) 充電模式2：將電動(dòng)汽車(chē)連接到交流電網(wǎng)時(shí)，所使用的單相專(zhuān)用充電裝置，如圖2所示，該裝置同時(shí)具備了控制導(dǎo)引、剩余電流保護(hù)、過(guò)流保護(hù)和開(kāi)關(guān)功能。

(3) 充電模式3：將電動(dòng)汽車(chē)連接到交流電網(wǎng)時(shí)，所使用的專(zhuān)用供電設(shè)備，如圖3所示，它在設(shè)備上安裝了控制導(dǎo)引裝置，并具備剩余電流保護(hù)功能。

(4) 充電模式4：將電動(dòng)汽車(chē)連接到交流或直流電網(wǎng)時(shí)，所使用的帶控制導(dǎo)引功能的直流專(zhuān)用供電設(shè)備。

2 纜上控制與保護(hù)裝置（IC-CPD）纜上控制與保護(hù)裝置（IC-CPD）定義為：在充電模式2下為電動(dòng)車(chē)輛供電的一組部件或元件，包括了功能盒、電纜、供電插頭和車(chē)輛連接器，并且能夠執(zhí)行控制功能和安全功能，如圖5所示。

圖5 IC-CPD 的各個(gè)部分和功能

IC-CPD 一般包括以下部件或元件：與固定插座連接的供電插頭；包含控制和保護(hù)特性的功能盒；插頭和功能盒之間的電纜；功能盒與車(chē)輛連接器之間的電纜；連接電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)輛連接器。其中，和均為可選部件，其他3 個(gè)全部都是必須部件。

獨(dú)立的功能盒應(yīng)包含三個(gè)主要功能模塊：剩余電流保護(hù)功能模塊 在基本保護(hù)和/或故障保護(hù)失效時(shí)，確保至少提供有In≤30mA的A 型RCD；控制導(dǎo)引功能模塊滿足GB/T18487.1-2015附錄A 電動(dòng)汽車(chē)模式2 的控制導(dǎo)引功能要求；開(kāi)關(guān)功能模塊 能可靠接通或分?jǐn)嘁粋€(gè)或幾個(gè)電氣回路電流。

2.1 IC-CPD 按結(jié)構(gòu)分類(lèi)，可分為：功能盒獨(dú)立于插頭和連接器的IC-CPD；功能盒與插頭為一體的IC-CPD；模塊化的IC-CPD。其中，和兩類(lèi)IC-CPD 的功能盒都包含了剩余電流保護(hù)模塊、控制導(dǎo)引模塊和開(kāi)關(guān)模塊。而模塊化的IC-CPD分兩種：剩余電流保護(hù)及開(kāi)關(guān)電器與插頭集成一體，控制導(dǎo)引控制器內(nèi)置于獨(dú)立的功能盒并介于插頭和車(chē)輛連接器之間；剩余電流保護(hù)及開(kāi)關(guān)電器與插頭集成一體，控制導(dǎo)引控制器與車(chē)輛連接器集成一體。

2.2 IC-CPD 的使用條件IC-CPD 適用在單相交流電路電壓不超過(guò)250V，最大充電電流不超過(guò)16A 的環(huán)境下使用，額定頻率優(yōu)選值為50Hz、60Hz或50/60Hz。

3 IC-CPD 的現(xiàn)狀及發(fā)展概況????????

盡管充電模式2 的IC-CPD屬于一種慢充的充電方式，充電時(shí)間較長(zhǎng)，但其對(duì)充電基礎(chǔ)設(shè)施的要求并不高，且建設(shè)成本低；還可以充分利用電力低谷時(shí)段進(jìn)行充電，降低充電成本；更為重要的優(yōu)點(diǎn)是可對(duì)電池深度充電，提升電池充放電效率，延長(zhǎng)電池壽命。????????

目前，IC-CPD大多是電動(dòng)汽車(chē)購(gòu)買(mǎi)時(shí)隨車(chē)配送的充電裝置。在專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 42077-2016發(fā)布實(shí)施之前，市場(chǎng)上的IC-CPD基本是按車(chē)企的要求并參考相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行部分項(xiàng)目的試驗(yàn)，或者只是簡(jiǎn)單的進(jìn)行出廠檢驗(yàn)便流向市場(chǎng)，而完全沒(méi)有從全方面的安全性考慮，進(jìn)行完整的檢測(cè)。這樣，IC-CPD在使用過(guò)程中，很可能就會(huì)引發(fā)人身傷害、火災(zāi)等事故，存在很大的安全隱患。因此，對(duì)IC-CPD產(chǎn)品按專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展嚴(yán)格的檢測(cè)刻不容緩。??????

?2017年7 月，剛閉幕的二十國(guó)集團(tuán)（G20）漢堡峰會(huì)的最大焦點(diǎn)——宣布了將全面禁售燃油車(chē)的國(guó)家和時(shí)間：法國(guó)2040年起；德國(guó)2030年起；挪威電動(dòng)汽車(chē)已占24%，2025 年起；荷蘭2025年起。同時(shí)，發(fā)改委宣布：禁止核準(zhǔn)新建燃油汽車(chē)項(xiàng)目，并嚴(yán)格控制現(xiàn)有燃油汽車(chē)產(chǎn)能；可見(jiàn)，國(guó)內(nèi)外政府對(duì)以電動(dòng)汽車(chē)為主的新能源汽車(chē)的重視程度越來(lái)越高。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示及預(yù)測(cè)，2016年我國(guó)新能源汽車(chē)保有量109 萬(wàn)輛；而2017 年-2020 年，我國(guó)新能源汽車(chē)將進(jìn)入穩(wěn)定增長(zhǎng)階段，復(fù)合增速在40%左右，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)2020年當(dāng)年產(chǎn)量200 萬(wàn)輛，2020 年全國(guó)新能源汽車(chē)保有量500 萬(wàn)輛。???????

假設(shè)電動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)長(zhǎng)期保持著一臺(tái)車(chē)配送一個(gè)IC-CPD的福利，那么，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，對(duì)IC-CPD充電裝置產(chǎn)品的檢測(cè)認(rèn)證需求量必然也會(huì)越來(lái)越大。

4?IC-CPD?中電流傳感器的選擇

由于IC-CPD 適用在單相交流電路電壓不超過(guò)250V，最大充電電流不超過(guò)16A 的環(huán)境下使用，額定頻率優(yōu)選值為50Hz、60Hz或50/60Hz。需要使用工作電壓大于250V，額定電流大于1.5倍充電電流的汽車(chē)級(jí)的電流傳感器來(lái)檢測(cè)電路中的電流，由于充電模式2整體結(jié)構(gòu)較小，就需要結(jié)構(gòu)更加緊湊的霍爾電流傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。

目前意瑞半導(dǎo)體（上海）公司有多款汽車(chē)級(jí)霍爾電流傳感器可以滿足要求，推薦使用如下兩個(gè)系列產(chǎn)品：

4.1 檢測(cè)5A到70A的直流或交流電流。

檢測(cè)5A到50A的直流或交流電一般選用芯片式的霍爾電流傳感器，比如

CH701電流傳感器IC，是工業(yè)、汽車(chē)、商業(yè)和通信系統(tǒng)中交流或直流電流傳感的經(jīng)濟(jì)而精確的解決方案。小封裝是空間受限應(yīng)用的理想選擇，同時(shí)由于減少了電路板面積而節(jié)省了成本。典型應(yīng)用包括電機(jī)控制、負(fù)載檢測(cè)和管理、開(kāi)關(guān)電源和過(guò)電流故障保護(hù)。

CH701可以檢測(cè)到50A峰值的電流。

如果需要檢測(cè)更大電流，需要更高的隔離電壓，可以選擇更大電流范圍的產(chǎn)品，比如16腳的CH701W系列，電流范圍可以到70A，絕緣耐壓可以到4800Vrms：

CH701W 系列產(chǎn)品有如下特性：

加強(qiáng)隔離：4800VRMS

AEC-Q100合格

一次導(dǎo)體電阻：0.8 mΩ

供電電源：3.3V或5V

多種測(cè)量電流：交流或直流±5A、±10A、±20A、±30A、±40A、±50A、±60A、±70A

帶寬：120 kHz

響應(yīng)時(shí)間：4us

提供更加靈活的輸出模式

SOIC-16封裝，節(jié)省PCB空間

出廠前芯片已做好靈敏度和靜態(tài)（零電流）輸出電壓的校準(zhǔn)，提高精度

斬波器穩(wěn)定可產(chǎn)生極其穩(wěn)定的靜態(tài)輸出電壓

4.2 檢測(cè)50A到200A的直流或交流電流。

可以選用直插型的電流傳感器

CH704 是專(zhuān)為大電流檢測(cè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的隔離集成式電流傳感芯片。CH704 內(nèi)置 0.1 mΩ 的初級(jí)導(dǎo)體電阻，有效降低芯片發(fā)熱支持大電流檢測(cè)：±50A, ±100A, ±150A, ±200A。其內(nèi)部集成獨(dú)特的溫度補(bǔ)償電路以實(shí)現(xiàn)芯片在 -40 到150度全溫范圍內(nèi)良好的一致性。出廠前芯片已做好靈敏度和靜態(tài)（零電流）輸出電壓的校準(zhǔn)，在全溫度范圍內(nèi)提供 ±2% 的典型準(zhǔn)確性。

結(jié)束語(yǔ)??????

充電困難問(wèn)題無(wú)疑還是現(xiàn)階段電動(dòng)汽車(chē)使用過(guò)程中的最大問(wèn)題，而IC-CPD在現(xiàn)階段能讓該問(wèn)題從一定程度上得到緩解。本文從充電模式分類(lèi)的介紹出發(fā)，引入模式2 的充電裝置IC-CPD，并展開(kāi)了包括IC-CPD的分類(lèi)、標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證規(guī)則等方面的詳細(xì)介紹，最后提供了目前市場(chǎng)上的IC-CPD現(xiàn)狀及電流傳感器的選型。

審核編輯：劉清