EV / HEV電池中的電流感應解決方案的介紹

全球電動汽車市場正在迅速回升。估計顯示，到2030年，全球道路上的電動汽車數(shù)量將達到1.25億。電動汽車（EV）和混合動力汽車的全球市場。為了控制HEV/EV動力總成子系統(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，精確和準確的電流測量至關重要。這些高壓子系統(tǒng)需要在高共模電壓下測量大電流。出于技術和法規(guī)方面的原因，當前的測量結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。

印度的電動汽車典型配置如下：

i）兩輪車

電池組電壓= 48V，72V

1kW，2kW電動機

ii）三輪車

電池組電壓= 48V，72V

2kW，4kW電動機

iii）四輪車和公共汽車

電池組電壓= 72V，400V，600V

20kW至300kW

使電動汽車安全的關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。這樣一個非常重要且對安全至關重要的數(shù)據(jù)點就是流經(jīng)電動汽車各個子系統(tǒng)的電流。

我們可以拆分電動汽車中的電流感應大致可分為以下三類：

1。實時過電流保護

牽引驅(qū)動器：

電池保護電路：

2。電流和功率監(jiān)控以進行系統(tǒng)優(yōu)化

電量監(jiān)測

系統(tǒng)功耗

動力轉(zhuǎn)向

3。閉環(huán)電路的電流測量

電機驅(qū)動應用：

DC/DC轉(zhuǎn)換器

以下是高TI針對電流感測應用的不同解決方案的簡要概述。 Y軸是通過其感測電流的導軌的共模電壓，X軸是被測量電流的實際幅度。

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

TI可提供以下用于電流感測應用的解決方案列表：

請注意電流檢測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。實時過電流保護

從安全角度來看，這種用例通常在電動汽車中看到。由于電池可以在故障發(fā)生期間釋放大量電流，因此具有實時故障監(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，對模擬電流值進行采樣-轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，然后進行數(shù)字值比較以檢測過電流會在保護電路中造成巨大的延遲。為了解決這個問題，TI推出了帶有集成比較器的電流檢測放大器，該比較器的閾值可以設置，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的一些過流保護解決方案是：

一個很好的例子此用例使用電流檢測放大器作為E保險絲，如下所示：

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

電流和功率監(jiān)視通常在電動汽車系統(tǒng)中實施，以監(jiān)視電池的總電流消耗，從而向駕駛員提供有關電池的實時信息。使用庫侖計數(shù)之類的算法對車輛電池中剩余的電荷進行充電。除上述用例外，車輛電流監(jiān)控還用于不同的子系統(tǒng)，例如動力轉(zhuǎn)向，電動車窗和類似區(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，關鍵的重點領域之一是研究流入和流出電池的電流包裝以計算庫侖并計算剩余電池壽命/電量。 TI的INA299在此類應用中脫穎而出，這是因為其高度的完整性以及高精度和低靜態(tài)電流消耗。我們可以在下面看到帶有INA299的BMS的典型高級框圖。有關更多詳細信息和白皮書，請訪問ti.com上的INA299產(chǎn)品文件夾。

3 。閉環(huán)電路的電流測量

由于電動汽車中存在多個可用電壓，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（牽引電機驅(qū)動器），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，因此測量高精度，低延遲電流對于實現(xiàn)峰值電流控制環(huán)路至關重要。對于此類應用，需要具有非常高帶寬的電流傳感器來測量開關電流，輸出電流以使控制快速采取措施。用于控制電動機驅(qū)動器的此類電流傳感器的另一個亮點是傳感器具有抑制共模噪聲的能力

例如，INA253在業(yè)界領先的93db CMRR甚至在50khz時也表現(xiàn)出色。下面是顯示用于在線電流感測應用的典型示意圖

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溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)非常精確的隔離式電流測量。 TI推出了一系列新的隔離電流檢測放大器，稱為AMC系列，可幫助設計人員以高達2kVrms的隔離勢壘來高精度地測量電流。

TI在“ 電流感測放大器入門”上有大量的深層驅(qū)動器培訓，它將幫助工程師學習如何最大程度地發(fā)揮性能。當使用電流檢測放大器測量電流時，可以實現(xiàn)。這是一系列簡短的視頻，每個視頻針對一個不同的主題。

總體培訓應分為三個部分

基礎知識

理解錯誤源

高級主題

責任編輯：wv