EV / HEV电池中的电流感应解决方案的介绍

全球电动汽车市场正在迅速回升。估计显示，到2030年，全球道路上的电动汽车数量将达到1.25亿。电动汽车（EV）和混合动力汽车的全球市场。为了控制HEV/EV动力总成子系统（如牵引逆变器，车载充电器（OBC），DC-DC转换器和电池管理系统（BMS））中的能量流并优化效率，精确和准确的电流测量至关重要。这些高压子系统需要在高共模电压下测量大电流。出于技术和法规方面的原因，当前的测量结果要求隔离并且在恶劣的汽车环境中也必须具有很高的性能。

印度的电动汽车典型配置如下：

i）两轮车

电池组电压= 48V，72V

1kW，2kW电动机

ii）三轮车

电池组电压= 48V，72V

2kW，4kW电动机

iii）四轮车和公共汽车

电池组电压= 72V，400V，600V

20kW至300kW

使电动汽车安全的关键特征之一是收集数据，并根据该数据在本地采取快速反馈措施。这样一个非常重要且对安全至关重要的数据点就是流经电动汽车各个子系统的电流。

我们可以拆分电动汽车中的电流感应大致可分为以下三类：

1。实时过电流保护

牵引驱动器：

电池保护电路：

2。电流和功率监控以进行系统优化

电量监测

系统功耗

动力转向

3。闭环电路的电流测量

电机驱动应用：

DC/DC转换器

以下是高TI针对电流感测应用的不同解决方案的简要概述。 Y轴是通过其感测电流的导轨的共模电压，X轴是被测量电流的实际幅度。

如上图所示，可以通过小分流电阻两端的电压来感测电流，也可以通过测量电流流过导体时产生的磁场来进行测量。在Ti，我们提供了使用上述两种方法测量电流的解决方案。

TI可提供以下用于电流感测应用的解决方案列表：

请注意电流检测放大器的输出可以是模拟或数字。工程师可以根据用例决定要使用的输出模式。

让我们更深入地了解电流传感器的每种使用情况，并从TI那里找到一些合适的解决方案。

1。实时过电流保护

从安全角度来看，这种用例通常在电动汽车中看到。由于电池可以在故障发生期间释放大量电流，因此具有实时故障监视电路变得非常重要。这种电路的速度和精度是电流检测放大器的品质因数。在某些情况下，由于uC的带宽有限，对模拟电流值进行采样-转换为数字值，然后进行数字值比较以检测过电流会在保护电路中造成巨大的延迟。为了解决这个问题，TI推出了带有集成比较器的电流检测放大器，该比较器的阈值可以设置，并且可以直接馈入uC的中断引脚，从而大大降低了uC的过载。

TI的一些过流保护解决方案是：

一个很好的例子此用例使用电流检测放大器作为E保险丝，如下所示：

2。电流和功率监视以实现系统优化

电流和功率监视通常在电动汽车系统中实施，以监视电池的总电流消耗，从而向驾驶员提供有关电池的实时信息。使用库仑计数之类的算法对车辆电池中剩余的电荷进行充电。除上述用例外，车辆电流监控还用于不同的子系统，例如动力转向，电动车窗和类似区域。 TI在电流和功率监控方面拥有广泛的产品组合。

如上所述，关键的重点领域之一是研究流入和流出电池的电流包装以计算库仑并计算剩余电池寿命/电量。 TI的INA299在此类应用中脱颖而出，这是因为其高度的完整性以及高精度和低静态电流消耗。我们可以在下面看到带有INA299的BMS的典型高级框图。有关更多详细信息和白皮书，请访问ti.com上的INA299产品文件夹。

3 。闭环电路的电流测量

由于电动汽车中存在多个可用电压，因此人们发现电源树中存在大量降压和升压转换器的组合。在典型的电动汽车中，一些非常突出的电源模块是车载充电器，BLDC（牵引电机驱动器），48V至12V转换器等。由于所有这些高功率电源的控制回路都是通过uC来执行的，因此测量高精度，低延迟电流对于实现峰值电流控制环路至关重要。对于此类应用，需要具有非常高带宽的电流传感器来测量开关电流，输出电流以使控制快速采取措施。用于控制电动机驱动器的此类电流传感器的另一个亮点是传感器具有抑制共模噪声的能力

例如，INA253在业界领先的93db CMRR甚至在50khz时也表现出色。下面是显示用于在线电流感测应用的典型示意图

Texas Instruments提供了同类最佳的隔离放大器和隔离式调制器与高精度分流器配合使用有助于在整个温度范围内实现非常精确的隔离式电流测量。 TI推出了一系列新的隔离电流检测放大器，称为AMC系列，可帮助设计人员以高达2kVrms的隔离势垒来高精度地测量电流。

TI在“ 电流感测放大器入门”上有大量的深层驱动器培训，它将帮助工程师学习如何最大程度地发挥性能。当使用电流检测放大器测量电流时，可以实现。这是一系列简短的视频，每个视频针对一个不同的主题。

总体培训应分为三个部分

基础知识

理解错误源

高级主题

责任编辑：wv