霍尔效应电流传感技术如何提高HEV电力系统的性能

本技术文档是有关混合电动汽车（HEV）动力系统如何工作的应用说明，包括这些系统的概述，原理和操作。该文档还介绍了HEV应用中使用的霍尔效应电流传感器，并解释了霍尔效应电流传感技术如何提高HEV电力系统的性能和成本效益。

介绍

由于化石燃料价格上涨以及对环境健康的日益关注，消费者正在使用环保的“绿色汽车”。销售预测预测，到2015年，绿色汽车的销量将占所有汽车销量的20％至25％。[1]混合动力电动汽车（HEV）迅速成为最受欢迎的绿色汽车，到2015年，预计将占全球汽车销量的大约12％。[1]混合动力电动车辆采用复杂的功率电子电路来控制通过车辆的电能流。在单个电动机HEV（参见图1）中，电动机充当与内燃机并联的驱动电动机，或充当发电机在再生制动期间为电池充电。

图1典型的HEV系统框图

典型的混合动力汽车包含各种系统，这些系统需要电流传感器以实现最大效率的运行。包括AC电动机和DC-DC转换器应用。本文重点介绍霍尔效应电流传感器技术的最新进展以及在HEV应用中独特，高带宽，高分辨率的电流传感器的使用。

混合动力汽车动力循环

如图1所示，在HEV动力循环中，主电池电压被反转，产生的交流电压被施加到电动机上，电动机继而驱动车轮。在再生制动期间，交流电动机也用作发电机。当再生系统启动时，电动发电机的输出将被整流并转换为对HEV电池充电所需的DC电压，从而完成电源循环。如果混合动力汽车是插电式汽车，那么线路电压也可以被整流并用于给电池充电。

再生制动过程是提高混合动力汽车燃油效率的主要推动力，因为通常会以热能形式浪费的制动能量被部分回收并用于给主电池充电。为了给汽车中的低压信息娱乐和车身控制子系统供电，通常使用DC-DC转换器将混合电池电压（通常从300 V降低到500 V）降低到较低的DC电压。

霍尔效应电流感测的革命

当在电流感测应用中使用时，常规霍尔效应传感器的一个缺点是精度和输出信号带宽方面的一般限制。但是，Allegro已经开发了广泛的霍尔效应电流传感器集成电路（IC）系列，非常适合HEV应用。这些行业领先的Allegro电流传感器IC的功能和优势包括：

• 信号处理和封装设计创新可实现> 120 kHz的输出带宽
• 市场上最高的电流分辨率，最低的噪声频谱密度霍尔传感器IC
• 专有的小尺寸传感器IC封装，带电隔离
• 降低功耗：通孔兼容和低电阻集成导体封装
• 传感器IC增益和失调的精确工厂编程

图2描绘了Allegro电流传感器IC系列中广泛的专有封装配置，并显示了可以使用每种封装类型感测到的电流大小。

图2 Allegro电流传感器封装

逆变器应用中的电流感应

典型逆变器中的三相全桥驱动器将直流电池电压转换为系统电机有效运行所需的三相交流电压。测量逆变器相电流，所得信息通常用于控制脉宽调制（PWM）逆变器开关（通常为IGBT）。逆变器控制回路需要高带宽电流传感器以提高精度，并最大程度地提高电动机转矩和电动机整体效率。具有快速响应时间的高端电流传感器还可以在从电动机相到系统接地节点的短路情况下提供过流保护。Allegro A1360霍尔线性器件是为满足HEV逆变器应用的电压隔离，大于200安培（A）的负载电流以及高带宽要求而量身定制的。

编辑：hfy