向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了
广告

解决混合动力汽车/电动汽车中的高压电流感应设计难题

时间:2019-12-13 作者:德州仪器TI 阅读:
电气化已为汽车动力系统创造了一个新的范例——无论该设计是混合动力汽车(HEV)还是电动汽车(EV),总有新的设计难题要解决。在这篇技术文章中,我想要强调高压电流感应的一些主要挑战,并分享其他资源来帮助和简化您的设计过程。

电气化已为汽车动力系统创造了一个新的范例——无论该设计是混合动力汽车(HEV)还是电动汽车(EV),总有新的设计难题要解决。在这篇技术文章中,我想要强调高压电流感应的一些主要挑战,并分享其他资源来帮助和简化您的设计过程。 gNHednc

有关电流感应的介绍,请参阅我们的电子书“简化电流感应。” gNHednc

高电压、高电流:(>200 A或更常见的1,000 A)

高电压(≥400 V)全电动系统旨在降低驱动车辆的牵引系统的电流消耗。这需要隔离解决方案,以便“热”高压侧能够向“冷”侧(连接到低压≤5-V微控制器或其他电路)提供电流测量。由于I2R的功耗,当用分流电阻器测量时,高电流就会出现问题。 gNHednc

如要在这些情况下使用分流器,意味着你必须选择低于100-µΩ的分流电阻器,但是这些电阻器往往比更为常见的毫欧级电阻器更大、更昂贵。另一种选择是使用磁性解决方案,但这些磁性解决方案与基于分流器的解决方案相比精度更低,且具有更高的温度偏移。如果克服了这些性能缺陷,则将极大地增加磁性解决方案的成本和复杂性。 gNHednc

利用这些设计资源了解更多信息: gNHednc

·  “双DRV425母线应用的设计注意事项。”gNHednc

·   “母线运行原理。”gNHednc

高电压, 低电流(>400 V 和 <500 A)

此外,高电压需要一个隔离解决方案。从电流的角度来看,只要低于100 A基本上就是基于分流器的解决方案。在100 A和500 A之间,选择分流器还是磁性解决方案需要权衡成本、性能和解决方案尺寸。白皮书介绍了: gNHednc

·  “在车载充电器和DC/DC转换器中比较基于分流器和基于霍尔的电流感应解决方案。”gNHednc

48-V导轨上的精度测量,低电流(<100 A)

48-V导轨的主要设计挑战是满足您的要求所需的生存性电压,其可能高达120 V。在一些48-V的电机系统中,需要高精度电流测量来使电机效率达到峰值。这些电机系统可能包含牵引逆变器、电动助力转向系统或带启动发电机。在线测量可以显示最精确的实际电机电流,但由于存在高速脉冲宽度调制(PWM)信号,因此也非常具有挑战性,正如以下所述: gNHednc

·  “带增强PWM抑制的低漂移、高精度、在线电机电流测量。”gNHednc

对于非电机48-V系统,如DC/DC转换器或电池管理系统(BMS),实现双向DC电流测量比实现切换性能更为关键,正如以下所述:gNHednc

·  “带瞬态保护的高压侧双向电流感应电路。”gNHednc

消除低侧感应的高压共模电压要求

低压侧电流感应降低了一些放大器的要求:输入端不需要经受高压,因为低压侧感应的共模是接地-0 V。 gNHednc

放大器的共模电压范围必须包括0 V,以便在低侧测量。如果应用是电机低侧相电流测量,则放大器必须具有很高的压摆率,以调整打开和关闭的开关,正如以下所述: gNHednc

·  “三相系统的低漂移、低侧电流测量。” gNHednc

对于非电机应用,你的选择取决于实现的精度要求。参阅: gNHednc

·  “低侧电流检测电路集成。”gNHednc

·  “外部电流检测放大器与用于电流感测的集成车载放大器。”gNHednc

测量BMS中的多段电流

高精度、多段电流测量(从毫安到1kA)是要在单个解决方案中解决的重大挑战。磁性解决方案不能很好地测量低电流,因为它们的偏移等级较高和漂移较明显。由于极低的差动输入电压水平,基于分流器的测量需要非常低的偏移,以便能够测量低于100-μΩ的子分流电阻器上的低电流。 gNHednc

例如,BMS可能想要测量±1,500 A。对于0-A输出电压和20增益的±2.5-V输出摆幅的双向测量中,最大输入电压为±125 mV。这导致分流电阻器的值≤ 83 µΩ。这个分流器在100mA时的电压降只有8.3µV,这意味着你需要一个具有极低偏移的放大器系统来测量这个电平。如果系统的偏移为1 µV,则此电平误差为~16%。 gNHednc

如要了解更多,请阅读: gNHednc

·   “HEV和EV中用于BMS应用的基于分流器的电流感应解决方案。”gNHednc

电磁阀中的电流感应可实现更平稳的驱动

许多汽车应用使用比例电磁阀,但在高压电流感应方面,比例电磁阀主要用于自动变速器。比例电磁阀可在换档或运行液压泵时提供平稳的驾驶体验。电磁阀的驱动能力主要取决于两个因素:电磁阀驱动和电磁阀位置感测。 gNHednc

高精度的电流测量能够实现对电磁柱塞位置的精确闭环控制。 gNHednc

电磁阀应用中的电流传感器遵循分流原理。脉冲宽度调制信号可用过毫欧分流器在电磁阀上流动。此毫欧分流器集成在电流检测放大器的内部或外部,具体取决于电流范围。 gNHednc

有关电磁阀电流传感器的更多详细信息,请查看: gNHednc

·   “汽车电磁阀中的电流感应动力学。gNHednc

·   “带高精度电流传感器参考设计的汽车比例电磁阀.”gNHednc

·   “汽车比例电磁阀电流传感器的参考设计。”gNHednc

电流感应是汽车设计中提高电气化水平的的基础元件,特别是在高压系统中。尽管现代汽车对传感器的要求比以往任何时候都要高,但我在本文中提供的链接资源可以帮助你设计一个性能强大且功率传输安全的动力系统。gNHednc

感谢我的同事Sandeep Tallada为本文的电磁阀部分贡献了他的专业知识。gNHednc

 gNHednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
您可能感兴趣的文章
  • Switch价格爆涨?被疫情带火的还有这些硬件产品! 近日,一款Switch游戏《集合吧!动物森友会》爆火。但因新冠肺炎疫情影响, NS、Joy-Con等生产及出货将延迟,因此,国行以外的任天堂Switch已经在全球成了最抢手的物品之一,日版、港版、欧版Switch价格在多家网购平台的售价持续增长,因而被网友称为“最佳理财产品”。与此同时,也有一大波科技硬件品也迎来了一波新机遇……
  • 还做呼吸机吗?美敦力把设计规格、软件代码全部开源了! 虽然有越来越多的企业加入到呼吸机的生产行列中,但对于非专业企业,如何对现有生产线进行改造是非常困难的事情。在这种情况下, 作为行业的老牌医疗器械生产商美敦力公司成为了媒体关注的焦点……
  • 5G在抗击新冠疫情中起了那些作用? 在抗疫中我们看到的一些5G用例都是零散的,没有系统性地描绘出5G对整体抗疫能发挥多大价值。这让很多人如同“盲人摸象”,对5G抗疫和5G智慧医疗的认识很片面,甚至还有人认为这不过是噱头而已,并没有多大实用价值。那么,5G到底能为抗疫做点啥呢?
  • AI与机器人是如何参与新冠肺炎抗疫战的? 目前有哪些新科技被用于对抗新型冠状病毒疫情?这些新兴技术如何用于追踪疫情、防止疫情扩散或是治疗被感染的病患?
  • 战胜新冠病毒要借助AI和大数据 结合Big Data预测分析以及AI和各种传感器,可望有效控制COVID-19疫情扩散以及减少致死病例,凝聚全球打赢这场看不见「敌人」的战「疫」...
  • 先进的医疗监测设备:高性能、低功耗 与基于夹子的替代产品相比,这款新设备体积小,佩戴舒适且更适合长时间佩戴。但是不要误会:体积小仍然具有强大的功能。
相关推荐
    广告
    近期热点
    广告
    广告
    广告
    可能感兴趣的话题
    广告