作為反饋控制回路功能的一部分,先進的電流傳感器在充電系統中發揮著重要作用,可提高電動汽車充電系統的性能、效率和熱線性度。
隨著關注點從 EV 續航里程轉移到充電時間,各類電動汽車的日益普及使人們更加關注汽車電池系統。電動汽車充電系統必須安全可靠地運行,因為實施不當的問題可能從低效運行到縮短運行壽命。使用正確的電流檢測方法可以防止這些問題影響系統。
范圍和速度
雖然最新的電力電子和轉換解決方案正在消除對行駛里程的焦慮和對電池壽命的擔憂,這也增加了消費者的采用率,但以具有成本效益的方式提高電源轉換系統的效率、安全性和性能也很重要. 談到 EV 充電性能,問題包括確保嚴格的功率因數校正 (PFC)、測量電流和優化轉換,同時確保適當的熱管理。在電源轉換系統中,這些方面中的每一個都利用了另一個方面。
當談到電動汽車充電解決方案的性能和效率時,電流測量有助于管理熱性能。一個嚴肅的考慮,不當的熱管理,可能是破壞性的和昂貴的。如果做得好,正確的電流感應方法可以提高電力電子設備的性能、安全性和成本效益。
除其他優點外,先進的電流測量解決方案還提供早期故障檢測和實時性能信息。快速準確地檢測過流狀況或其他性能損失的能力還使系統能夠預測和解決諸如潛在電路問題之類的事情,例如可能產生熱問題的狀況。
當談到電動汽車充電系統中存在的極端功率水平和負載條件時,不僅要防止明顯的危險(如接地故障和短路),而且能夠實時監控系統的情況也很重要表現。作為反饋控制回路功能的一部分,先進的電流傳感器在充電系統中發揮著重要作用,可提高電動汽車充電系統的性能、效率和熱線性度。
電流傳感器的類型
一個簡單的基于分流的電流檢測解決方案測量電壓降以確定流過電路的電流。雖然它可以提供不錯的動態性能和線性度,但電阻檢測器在高電流和低電流下都有局限性。有源補償可以幫助解決這個問題,但在 EV 充電系統出現的大電流下,分流器本身的電阻性功耗可能成為一個熱問題。此外,這種傳感器是基于接觸的,這增加了系統的復雜性以及發生故障的可能性。
霍爾傳感器是一種比基于分流器的解決方案更復雜的解決方案,它是隔離的,但與其他解決方案相比缺乏準確性和帶寬。根據所需的電路拓撲和性能,它可以部署在潛在的緊湊配置中。使用電流互感器的解決方案是隔離的,并且可以根據電路拓撲更準確,但它的尺寸和重量是一個問題。這種解決方案不太適合具有成本效益的緊湊型汽車充電系統,尤其是在空間和體積存在問題的家庭中。
基于基于 AMR 的電流傳感器的高級嵌入式解決方案提供電流隔離,無功耗,可實現快速準確的讀數,同時通過有源反饋環路校正偏移,從而調整增益參數并主動補償傳感器偏移。與其他可用解決方案相比,先進電源系統中的集成電流感應解決方案除了顯著節省空間外,還具有性能優勢。使用運算放大器和比較器的非集成解決方案的尺寸將大于尺寸為幾十毫米的單封裝解決方案。
在高級過流和欠流保護領域,EV 電池充電系統所需的速度和功率水平需要最佳解決方案。傳統的保險絲和斷路器通常不夠用,因為最新的電動汽車充電系統的開關速度更快、功率水平更高,需要對每個關鍵方面進行實時監控。
電動汽車制造商也在通過提高目前高達 800V 的工作電壓來滿足這些先進的充電需求。這些更高電壓的系統以更少的電流提供相同數量的功率,可以降低車輛的整體重量,因為它們可以攜帶更輕的充電電纜。具有 800V 充電架構和可處理高功率水平的充電站的 EV 可顯著縮短充電時間。例如,400V 電動汽車可以在 150 kW 左右充電,而 800V 充電器可以以 350 kW 的速率充電。
為了提供盡可能具有成本效益的解決方案,通常以盡可能高的功率密度部署基于家庭的系統。這意味著最新的 EV 充電器必須具有先進的電流測量功能,以便實時進行早期故障檢測和性能信息。高級充電系統必須始終對超出范圍的電流條件和其他性能挑戰保持警惕,提醒系統注意潛在的熱和性能問題。
電動汽車電源問題不僅僅涉及管理電池和充電系統。
系統的其余部分在電動汽車(以及許多工業電機驅動應用)中同樣重要,例如牽引逆變器和傳動系統的其余部分。使用先進的電流感應作為獲取附加車輛性能信息(如實時電池放電率)的方法是電池管理系統的另一個優勢,進一步提高了電動汽車的安全性和可靠性。