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如何正确选择电动汽车中霍尔电流传感器?

2018-01-11 来源:传感器技术 [责任编辑:lina]
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【导读】文章简单介绍了电动汽车中目前电流传感器的应用方式以及产品种类,相比较传统的电流传感器,更加具有稳定性高、精度高、耐高低温等众多优点。



引言

电动汽车这在近几年已经走进千家万户,主要是2轮的电动自行车比较多,低碳环保,应用范围比较广泛,包含的车型种类比较多,有3轮的和4轮的低速车、有四轮的EV车型,也有电动大巴和电动货车、观光车等等,单应用的方式基本是一样的,3轮和4轮的电动车基本对于传感器的需求是很少的,一般比较多的使用分流器或者比较简单或者低端的霍尔传感器,也有很多国内厂家是自己用很简易简陋的方式搭出来的产品,这样的低速车目前的整体安全性是无法保障的,本文中主要介绍的是基于电动大巴和家用电动轿车的电流传感器选择和使用。

 

霍尔电流传感器的原理

目前电动汽车用的电流传感器基本都是开环的电流传感器,之前电动汽车选用的电流传感器都是闭环电流传感器,因为闭环电流传感器的精度高,响应时间比较快,开环电流传感器相比较几年前的电流传感器在性价比、结构尺寸、高低温特性上有很大的进步,并且在可靠性上大大增加,这主要得益于目前的电流传感器的内部结构比较简单

 

开环霍尔电流传感器基于直测式霍尔原理,即开环原理(也称只测试霍尔),原边电流IP产生的磁通被高品质磁芯聚集在磁路中,霍尔元件固定在很小的气隙中,对磁通进行线性检测,霍尔器件输出的霍尔电压经过特殊电路处理后,副边输出与原边波形一致的跟随输出电压,此电压能够精确反映原边电流的变化。原理图及外形如下:


霍尔原理传感器的特点

霍尔传感器不论是开环还是闭环原理,基本的性能区别不大,基本的优点在于:

A、响应时间速度快

B、温漂低

C、测量精度高

D、体积小

E、过载能力强

 

电动汽车电流传感器的种类

电动汽车传感器主要分为2部分使用,BMS蓄电池管理系统和电机控制器,这两个系统中的电流传感器有一些是可以相互兼容使用的,这主要取决于设计者的理念和终端市场的需求,如下:

 

BMS蓄电池管理系统

按照目前的使用要求,适用的型号有JKC39I、JKC5I、JKC1I,其中JKC39I属于单电源单量程电流传感器,需要提供5V供电;JKC1I电流传感器双电源双量程电流传感器,需要提供DC ±12-15V电源,前面这两个型号在中低速车中应用比较多,JKC39I未开市场的应用量会更大,因为可靠性相对于JKC1I可靠性更高。

另外,JKC5I属于单电源双量程电流传感器,同样需要单电源DC +5V供电,这里面有2个磁芯、2个霍尔元器件和2个磁芯护套,当电流小于某一电流值时,传感器自动切换到第一量程,当大于这一电流值时自动切换到第二通道进行测量,这样主要是对于电流传感器的精度有一定保障。

JKC1I 开环电流传感器(穿孔20*10mm)

目前一套BMS蓄电池管理系统中电流传感器基本使用一个,除非客户在高压机电盒中有不同的要求,否则,加一个电流传感器即可,多增只会让电动汽车硬成本上涨。

 
 
 

电机控制器应用

就目前而言,电机控制器中的设计使用方式还是有本质上的区别的,低速车一般都是电机控制器部分检测三相电流,JKC39I、JKC1I、JKP9I、这3个系列都是可以适用的,只是在技术参数和安装方式上有一定的区别,其中JKC1I在低速车和电动大巴上应用比较多一些,主要是这样的传感器性价比比较高,且属于市场通用料,但是在整体的可靠性上没有其他系列的要高。

另外JKP9I和JKC39I是目前国内家用电动轿车的应用的方式,主要是这两个系列的电流传感器结构简单、无需PCB处理电路,所有的检测、处理完全集中于霍尔芯片中,芯片的可靠性非常高,需要一个PCB把霍尔元器件固定住,同时需要一个磁环来感应聚磁。

以上就是目前国内电动汽车电流传感器的使用部分的简单介绍。

 

 

电流传感器的对比和结构

注:JKC1I电流传感器结构图
 

注:JKP9I电流传感器结构图

 

根据上面的拆开图可以看到,JKC1I虽说在市场应用量比其他产品要大,但是在PCB电路上有20个左右的电子元器件,每增加一个元器件就会降低电流传感器整体可靠性,相对而言,JKP9I电路就十分简单,只有一个霍尔芯片和一个磁芯组成,构造极为简单,可靠性大大增加,经过测试,只有高温达到170°C的时候才会使磁芯和芯片同时失效,但如果达到170°C时,估计整车控制器内部的其他元器件已经部分失效了,所以这样的电流传感器失效率是很低的。

注:闭环电流传感器、开环电流传感器、电动汽车电流传感器对比图

 

 

 

电流传感器在选择和使用时需要注意的问题:

A、需要注意穿传感器孔尺寸是否能够保证电线可以穿过,如果是测量电缆,需要注意电缆做完线头之后,产品做维护,传感器是否好取下,最好选择使用铜排,即美观也便于维护安装;

B、需要注意空间结构是否满足;

C、接线时注意接线端子的裸露导电部分,尽量防止ESD冲击,需要有专业施工经验的工程师才能对该产品进行接线操作。电源、输入、输出的各连接导线必须正确连接,不可错位或反接,否则可能导致产品损坏。

D、产品安装使用环境应无导电尘埃及腐蚀性

E、注意穿线的方式不要穿反让被测量导体尽量充满传感器的穿孔,如果不能达到,要让被测导体保持居中的位置,固定不动,这样会降低晃动带来的位置误差。

 

结束语

在新能源汽车政策补贴逐年下降、市场竞争日趋激烈今天,如何降低产品的硬成本、保证产品可靠性、降低生产周期等问题上,是各厂家需要做的长久工作,电流传感器作为汽车BMS和控制器中重要的核心元器件,起到至关重要的作用,作为供应商,我们深知此产品的重要性,相信我们可以做到最好!                           


                                                          
 

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关键字:霍尔电流传感器  电动汽车 
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