通过高精度和高速电流传感器提高电动汽车的效率和安全性

出于提高能源效率和减少排放的考虑，目前全球各个主要市场都推出了雄心勃勃的电动汽车发展计划。但在电动汽车中，如何精确地控制电池充电和放电过程中的电流，不仅关系到电动汽车的效率，也与电动汽车的安全性密切相关。电动汽车需要达到市场所需的更高效率和更高安全性，同时还能以合理的价格保持极高的质量和零缺陷。如何做到这些?我们今天邀请到Allegro专家、电流传感器产品线经理Georges El Bacha先生，听听他怎么说。

Georges El Bacha先生介绍，电流传感器的精度当然会影响汽车的效率、性能和安全性，而高精度电流传感器将对这三者都有明显改进。例如，在牵引电机逆变器中进行精确的相电流测量，可使控制器执行非常精确的FET/IGBT开关，这提高了逆变器效率，能够使电机提供最大扭矩，并能够及早检测任何过流或短路情况。高速电流传感器可提高效率，减小系统尺寸并提高安全性。例如，如果我们看一下车载充电器(OBC)，高带宽电流传感器允许设计人员以更高的频率运行控制回路，这能够提高效率，并允许使用更小电感器和电容器等无源元件，从而减小PCB尺寸。快速响应时间还有助于快速检测过流和短路情况。

对于电动汽车的充电系统，目前有两种基本的方案，一种是充电站的直流快速充电系统，另一种是车载充电系统。就直流快速充电站而言，可以提供数百千瓦的功率，通常工作在300到600VDC之间，用高达数百安培的电流充电。Georges El Bacha先生介绍，充电站设计人员需要采用具备高精度电流感测和快速响应时间的传感器，以便可以安全、快速地提供这些非常高的功率，Allegro公司的ACS70310即是一种理想适用于这种应用的高速度和高精度电流传感器，可用于精确监控这些快速充电站中输送到电池的高电流。

目前仍有相当多电动汽车车主通过插入电源插座为车辆充电，将120V至240V的交流电源连接到车载充电器，从而将AC电源转换为DC电源以对电池充电。这些系统中的电流水平通常小于100安培。具有高电压隔离和快速响应时间的电流传感器能够提高AC到DC转换器的效率，同时还减小了其尺寸。Georges El Bacha先生建议，Allegro的1MHz带宽系列电流传感器(ACS730，ACS732，ACS733)非常适合此类应用。这些传感器具备电隔离功能，有助于OBC制造商减少材料清单(BOM)，并提高功率密度，从而缩短充电时间。此外，它们的1MHz带宽可实现快速控制环路，并可在不到一微秒的时间内检测过流事件，从而提高安全性。

而对于电动汽车中的动力系统，更需要精确测量从电池流出的电流。Georges El Bacha先生推荐说，Allegro公司的ACS70310非常适合需要精确测量数百安培电流的应用，例如牵引电机逆变器和辅助逆变器。这些逆变器用于驱动电动机，并且可以实现制动过程中的能量转换，从而大大提高能量使用效率。ACS70310在整个汽车级温度范围(-0～+150℃)内能够提供非常高的精度，从而可以精确控制逆变器，实现精确的电机控制和更长的电池寿命。其240kHz带宽和内置诊断功能可在不到3微秒的时间内检测出任何过流情况，从而提高电动汽车的安全性。