通過高精度和高速電流傳感器提高電動(dòng)汽車的效率和安全性

出于提高能源效率和減少排放的考慮，目前全球各個(gè)主要市場都推出了雄心勃勃的電動(dòng)汽車發(fā)展計(jì)劃。但在電動(dòng)汽車中，如何精確地控制電池充電和放電過程中的電流，不僅關(guān)系到電動(dòng)汽車的效率，也與電動(dòng)汽車的安全性密切相關(guān)。電動(dòng)汽車需要達(dá)到市場所需的更高效率和更高安全性，同時(shí)還能以合理的價(jià)格保持極高的質(zhì)量和零缺陷。如何做到這些?我們今天邀請到Allegro專家、電流傳感器產(chǎn)品線經(jīng)理Georges El Bacha先生，聽聽他怎么說。

Georges El Bacha先生介紹，電流傳感器的精度當(dāng)然會影響汽車的效率、性能和安全性，而高精度電流傳感器將對這三者都有明顯改進(jìn)。例如，在牽引電機(jī)逆變器中進(jìn)行精確的相電流測量，可使控制器執(zhí)行非常精確的FET/IGBT開關(guān)，這提高了逆變器效率，能夠使電機(jī)提供最大扭矩，并能夠及早檢測任何過流或短路情況。高速電流傳感器可提高效率，減小系統(tǒng)尺寸并提高安全性。例如，如果我們看一下車載充電器(OBC)，高帶寬電流傳感器允許設(shè)計(jì)人員以更高的頻率運(yùn)行控制回路，這能夠提高效率，并允許使用更小電感器和電容器等無源元件，從而減小PCB尺寸?？焖夙憫?yīng)時(shí)間還有助于快速檢測過流和短路情況。

對于電動(dòng)汽車的充電系統(tǒng)，目前有兩種基本的方案，一種是充電站的直流快速充電系統(tǒng)，另一種是車載充電系統(tǒng)。就直流快速充電站而言，可以提供數(shù)百千瓦的功率，通常工作在300到600VDC之間，用高達(dá)數(shù)百安培的電流充電。Georges El Bacha先生介紹，充電站設(shè)計(jì)人員需要采用具備高精度電流感測和快速響應(yīng)時(shí)間的傳感器，以便可以安全、快速地提供這些非常高的功率，Allegro公司的ACS70310即是一種理想適用于這種應(yīng)用的高速度和高精度電流傳感器，可用于精確監(jiān)控這些快速充電站中輸送到電池的高電流。

目前仍有相當(dāng)多電動(dòng)汽車車主通過插入電源插座為車輛充電，將120V至240V的交流電源連接到車載充電器，從而將AC電源轉(zhuǎn)換為DC電源以對電池充電。這些系統(tǒng)中的電流水平通常小于100安培。具有高電壓隔離和快速響應(yīng)時(shí)間的電流傳感器能夠提高AC到DC轉(zhuǎn)換器的效率，同時(shí)還減小了其尺寸。Georges El Bacha先生建議，Allegro的1MHz帶寬系列電流傳感器(ACS730，ACS732，ACS733)非常適合此類應(yīng)用。這些傳感器具備電隔離功能，有助于OBC制造商減少材料清單(BOM)，并提高功率密度，從而縮短充電時(shí)間。此外，它們的1MHz帶寬可實(shí)現(xiàn)快速控制環(huán)路，并可在不到一微秒的時(shí)間內(nèi)檢測過流事件，從而提高安全性。

而對于電動(dòng)汽車中的動(dòng)力系統(tǒng)，更需要精確測量從電池流出的電流。Georges El Bacha先生推薦說，Allegro公司的ACS70310非常適合需要精確測量數(shù)百安培電流的應(yīng)用，例如牽引電機(jī)逆變器和輔助逆變器。這些逆變器用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，并且可以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)過程中的能量轉(zhuǎn)換，從而大大提高能量使用效率。ACS70310在整個(gè)汽車級溫度范圍(-0～+150℃)內(nèi)能夠提供非常高的精度，從而可以精確控制逆變器，實(shí)現(xiàn)精確的電機(jī)控制和更長的電池壽命。其240kHz帶寬和內(nèi)置診斷功能可在不到3微秒的時(shí)間內(nèi)檢測出任何過流情況，從而提高電動(dòng)汽車的安全性。