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如何正確選擇電動(dòng)汽車中霍爾電流傳感器?

發(fā)布時(shí)間:2018-01-11 來源:傳感器技術(shù) 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】文章簡單介紹了電動(dòng)汽車中目前電流傳感器的應(yīng)用方式以及產(chǎn)品種類,相比較傳統(tǒng)的電流傳感器,更加具有穩(wěn)定性高、精度高、耐高低溫等眾多優(yōu)點(diǎn)。



引言

電動(dòng)汽車這在近幾年已經(jīng)走進(jìn)千家萬戶,主要是2輪的電動(dòng)自行車比較多,低碳環(huán)保,應(yīng)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(dòng)大巴和電動(dòng)貨車、觀光車等等,單應(yīng)用的方式基本是一樣的,3輪和4輪的電動(dòng)車基本對(duì)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(nèi)廠家是自己用很簡易簡陋的方式搭出來的產(chǎn)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(dòng)大巴和家用電動(dòng)轎車的電流傳感器選擇和使用。

 

霍爾電流傳感器的原理

目前電動(dòng)汽車用的電流傳感器基本都是開環(huán)的電流傳感器,之前電動(dòng)汽車選用的電流傳感器都是閉環(huán)電流傳感器,因?yàn)殚]環(huán)電流傳感器的精度高,響應(yīng)時(shí)間比較快,開環(huán)電流傳感器相比較幾年前的電流傳感器在性價(jià)比、結(jié)構(gòu)尺寸、高低溫特性上有很大的進(jìn)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(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡單

 

開環(huán)霍爾電流傳感器基于直測(cè)式霍爾原理,即開環(huán)原理(也稱只測(cè)試霍爾),原邊電流IP產(chǎn)生的磁通被高品質(zhì)磁芯聚集在磁路中,霍爾元件固定在很小的氣隙中,對(duì)磁通進(jìn)行線性檢測(cè),霍爾器件輸出的霍爾電壓經(jīng)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:


霍爾原理傳感器的特點(diǎn)

霍爾傳感器不論是開環(huán)還是閉環(huán)原理,基本的性能區(qū)別不大,基本的優(yōu)點(diǎn)在于:

A、響應(yīng)時(shí)間速度快

B、溫漂低

C、測(cè)量精度高

D、體積小

E、過載能力強(qiáng)

 

電動(dòng)汽車電流傳感器的種類

電動(dòng)汽車傳感器主要分為2部分使用,BMS蓄電池管理系統(tǒng)和電機(jī)控制器,這兩個(gè)系統(tǒng)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(shè)計(jì)者的理念和終端市場(chǎng)的需求,如下:

 

BMS蓄電池管理系統(tǒng)

按照目前的使用要求,適用的型號(hào)有JKC39I、JKC5I、JKC1I,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(gè)型號(hào)在中低速車中應(yīng)用比較多,JKC39I未開市場(chǎng)的應(yīng)用量會(huì)更大,因?yàn)榭煽啃韵鄬?duì)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(gè)磁芯、2個(gè)霍爾元器件和2個(gè)磁芯護(hù)套,當(dāng)電流小于某一電流值時(shí),傳感器自動(dòng)切換到第一量程,當(dāng)大于這一電流值時(shí)自動(dòng)切換到第二通道進(jìn)行測(cè)量,這樣主要是對(duì)于電流傳感器的精度有一定保障。

JKC1I 開環(huán)電流傳感器(穿孔20*10mm)

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

 
 
 

電機(jī)控制器應(yīng)用

就目前而言,電機(jī)控制器中的設(shè)計(jì)使用方式還是有本質(zhì)上的區(qū)別的,低速車一般都是電機(jī)控制器部分檢測(cè)三相電流,JKC39I、JKC1I、JKP9I、這3個(gè)系列都是可以適用的,只是在技術(shù)參數(shù)和安裝方式上有一定的區(qū)別,其中JKC1I在低速車和電動(dòng)大巴上應(yīng)用比較多一些,主要是這樣的傳感器性價(jià)比比較高,且屬于市場(chǎng)通用料,但是在整體的可靠性上沒有其他系列的要高。

另外JKP9I和JKC39I是目前國內(nèi)家用電動(dòng)轎車的應(yīng)用的方式,主要是這兩個(gè)系列的電流傳感器結(jié)構(gòu)簡單、無需PCB處理電路,所有的檢測(cè)、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(gè)PCB把霍爾元器件固定住,同時(shí)需要一個(gè)磁環(huán)來感應(yīng)聚磁。

以上就是目前國內(nèi)電動(dòng)汽車電流傳感器的使用部分的簡單介紹。

 

 

電流傳感器的對(duì)比和結(jié)構(gòu)

注:JKC1I電流傳感器結(jié)構(gòu)圖
 

注:JKP9I電流傳感器結(jié)構(gòu)圖

 

根據(jù)上面的拆開圖可以看到,JKC1I雖說在市場(chǎng)應(yīng)用量比其他產(chǎn)品要大,但是在PCB電路上有20個(gè)左右的電子元器件,每增加一個(gè)元器件就會(huì)降低電流傳感器整體可靠性,相對(duì)而言,JKP9I電路就十分簡單,只有一個(gè)霍爾芯片和一個(gè)磁芯組成,構(gòu)造極為簡單,可靠性大大增加,經(jīng)過測(cè)試,只有高溫達(dá)到170°C的時(shí)候才會(huì)使磁芯和芯片同時(shí)失效,但如果達(dá)到170°C時(shí),估計(jì)整車控制器內(nèi)部的其他元器件已經(jīng)部分失效了,所以這樣的電流傳感器失效率是很低的。

注:閉環(huán)電流傳感器、開環(huán)電流傳感器、電動(dòng)汽車電流傳感器對(duì)比圖

 

 

 

電流傳感器在選擇和使用時(shí)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(cè)量電纜,需要注意電纜做完線頭之后,產(chǎn)品做維護(hù),傳感器是否好取下,最好選擇使用銅排,即美觀也便于維護(hù)安裝;

B、需要注意空間結(jié)構(gòu)是否滿足;

C、接線時(shí)注意接線端子的裸露導(dǎo)電部分,盡量防止ESD沖擊,需要有專業(yè)施工經(jīng)驗(yàn)的工程師才能對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行接線操作。電源、輸入、輸出的各連接導(dǎo)線必須正確連接,不可錯(cuò)位或反接,否則可能導(dǎo)致產(chǎn)品損壞。

D、產(chǎn)品安裝使用環(huán)境應(yīng)無導(dǎo)電塵埃及腐蝕性

E、注意穿線的方式不要穿反讓被測(cè)量導(dǎo)體盡量充滿傳感器的穿孔,如果不能達(dá)到,要讓被測(cè)導(dǎo)體保持居中的位置,固定不動(dòng),這樣會(huì)降低晃動(dòng)帶來的位置誤差。

 

結(jié)束語

在新能源汽車政策補(bǔ)貼逐年下降、市場(chǎng)競(jìng)爭日趨激烈今天,如何降低產(chǎn)品的硬成本、保證產(chǎn)品可靠性、降低生產(chǎn)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(guān)重要的作用,作為供應(yīng)商,我們深知此產(chǎn)品的重要性,相信我們可以做到最好!                           


                                                          
 

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