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應用案例
電動汽車中霍爾電流傳感器的分類以及應用方式
發布時間:2017-12-14

 

關鍵詞:電動汽車電流傳感器,電機控制,BMS蓄電池管理

 

文章簡單介紹了電動汽車中目前電流傳感器的應用方式以及產品種類,相比較傳統的電流傳感器,更加具有穩定性高、精度高、耐高低溫等眾多優點

 

1、引言

電動汽車這在近幾年已經走進千家萬戶,主要是2輪的電動自行車比較多,低碳環保,應用范圍比較廣泛,包含的車型種類比較多,有3輪的和4輪的低速車、有四輪的EV車型,也有電動大巴和電動貨車、觀光車等等,單應用的方式基本是一樣的,3輪和4輪的電動車基本對于傳感器的需求是很少的,一般比較多的使用分流器或者比較簡單或者低端的霍爾傳感器,也有很多國內廠家是自己用很簡易簡陋的方式搭出來的產品,這樣的低速車目前的整體安全性是無法保障的,本文中主要介紹的是基于電動大巴和家用電動轎車的電流傳感器選擇和使用

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2、霍爾電流傳感器的原理

目前電動汽車用的電流傳感器基本都是開環的電流傳感器,之前電動汽車選用的電流傳感器都是閉環電流傳感器,因為閉環電流傳感器的精度高,響應時間比較快,開環電流傳感器相比較幾年前的電流傳感器在性價比、結構尺寸、高低溫特性上有很大的進步,并且在可靠性上大大增加,這主要得益于目前的電流傳感器的內部結構比較簡單

 

開環霍爾電流傳感器基于直測式霍爾原理,即開環原理(也稱只測試霍爾),原邊電流IP產生的磁通被高品質磁芯聚集在磁路中,霍爾元件固定在很小的氣隙中,對磁通進行線性檢測,霍爾器件輸出的霍爾電壓經過特殊電路處理后,副邊輸出與原邊波形一致的跟隨輸出電壓,此電壓能夠精確反映原邊電流的變化。原理圖及外形如下:

 

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霍爾原理傳感器的特點

霍爾傳感器不論是開環還是閉環原理,基本的性能區別不大,基本的優點在于:

A、響應時間速度快

B、溫漂低

C、測量精度高

D、體積小

E、過載能力強

 

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3、電動汽車電流傳感器的種類

電動汽車傳感器主要分為2部分使用,BMS蓄電池管理系統和電機控制器,這兩個系統中的電流傳感器有一些是可以相互兼容使用的,這主要取決于設計者的理念和終端市場的需求,如下:

 

BMS蓄電池管理系統

按照目前的使用要求,適用的型號有JKC39IJKC5IJKC1I,其中JKC39I屬于單電源單量程電流傳感器,需要提供5V供電;JKC1I電流傳感器雙電源雙量程電流傳感器,需要提供DC ±12-15V電源,前面這兩個型號在中低速車中應用比較多,JKC39I未開市場的應用量會更大,因為可靠性相對于JKC1I可靠性更高。

另外,JKC5I屬于單電源雙量程電流傳感器,同樣需要單電源DC +5V供電,這里面有2個磁芯、2個霍爾元器件和2個磁芯護套,當電流小于某一電流值時,傳感器自動切換到第一量程,當大于這一電流值時自動切換到第二通道進行測量,這樣主要是對于電流傳感器的精度有一定保障。

目前一套BMS蓄電池管理系統中電流傳感器基本使用一個,除非客戶在高壓機電盒中有不同的要求,否則,加一個電流傳感器即可,多增只會讓電動汽車硬成本上漲。

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電機控制器應用

就目前而言,電機控制器中的設計使用方式還是有本質上的區別的,低速車一般都是電機控制器部分檢測三相電流,JKC39IJKC1IJKP9I、這3個系列都是可以適用的,只是在技術參數和安裝方式上有一定的區別,其中JKC1I在低速車和電動大巴上應用比較多一些,主要是這樣的傳感器性價比比較高,且屬于市場通用料,但是在整體的可靠性上沒有其他系列的要高。

另外JKP9IJKC39I是目前國內家用電動轎車的應用的方式,主要是這兩個系列的電流傳感器結構簡單、無需PCB處理電路,所有的檢測、處理完全集中于霍爾芯片中,芯片的可靠性非常高,需要一個PCB把霍爾元器件固定住,同時需要一個磁環來感應聚磁。

以上就是目前國內電動汽車電流傳感器的使用部分的簡單介紹。

 

 

4、電流傳感器的對比和結構

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注:JKC1I電流傳感器結構圖

 

 

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注:JKP9I電流傳感器結構圖

 

根據上面的拆開圖可以看到,JKC1I雖說在市場應用量比其他產品要大,但是在PCB電路上有20個左右的電子元器件,每增加一個元器件就會降低電流傳感器整體可靠性,相對而言,JKP9I電路就十分簡單,只有一個霍爾芯片和一個磁芯組成,構造極為簡單,可靠性大大增加,經過測試,只有高溫達到170°C的時候才會使磁芯和芯片同時失效,但如果達到170°C時,估計整車控制器內部的其他元器件已經部分失效了,所以這樣的電流傳感器失效率是很低的。

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注:閉環電流傳感器、開環電流傳感器、電動汽車電流傳感器對比圖

 

 

 

5、電流傳感器在選擇和使用時需要注意的問題:

A、需要注意穿傳感器孔尺寸是否能夠保證電線可以穿過,如果是測量電纜,需要注意電纜做完線頭之后,產品做維護,傳感器是否好取下,最好選擇使用銅排,即美觀也便于維護安裝;

B、需要注意空間結構是否滿足;

C、接線時注意接線端子的裸露導電部分,盡量防止ESD沖擊,需要有專業施工經驗的工程師才能對該產品進行接線操作。電源、輸入、輸出的各連接導線必須正確連接,不可錯位或反接,否則可能導致產品損壞。

D、產品安裝使用環境應無導電塵埃及腐蝕性

E、注意穿線的方式不要穿反讓被測量導體盡量充滿傳感器的穿孔,如果不能達到,要讓被測導體保持居中的位置,固定不動,這樣會降低晃動帶來的位置誤差。

 

6、結束語

在新能源汽車政策補貼逐年下降、市場競爭日趨激烈今天,如何降低產品的硬成本、保證產品可靠性、降低生產周期等問題上,是各廠家需要做的長久工作,電流傳感器作為汽車BMS和控制器中重要的核心元器件,起到至關重要的作用,作為供應商,我們深知此產品的重要性,相信我們可以做到最好!具體產品信息可以點擊www.bchtbi.live了解

 

北京金勝遠創電子科技有限公司

田經理   13146333080

 

 

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