《電子技術(shù)應(yīng)用》
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擺脫進(jìn)口依賴,8年自研車規(guī)分流器已投入使用

2019-08-03
關(guān)鍵詞: 變頻器 電池 分流器 元器件

電動汽車與混合動力汽車的全球市場正在迅速增長,與汽油或柴油汽車相比,這些汽車提供了更高的燃油效率和更低的排放,并使用可再生能源。與傳統(tǒng)汽車不同,在電動車運(yùn)行系統(tǒng)的很多地方,為了系統(tǒng)的控制、保護(hù)、監(jiān)控和管理,必須對電路中的電流大小做全量程(mA到KA),寬溫度范圍(-40℃到125℃)的精確檢測。例如,電機(jī)驅(qū)動控制、變頻器控制、過電流保護(hù)、電池的充電及健康狀態(tài)估計(jì)等應(yīng)用。

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一般情況下,電流值大小的檢測是通過插入某種類型的傳感器來完成,在電流檢測方案的選擇上通常要考慮的因素較多,但最重要的因素有以下幾個(gè)方面:

*準(zhǔn)確度:決定系統(tǒng)的有效性,它是最重要的參數(shù),因?yàn)槠囍械囊恍┛刂苿幼餍枰谶_(dá)到某一電流值的定義點(diǎn)才會進(jìn)行。

*溫度影響:應(yīng)用于汽車中的元器件,一般要求溫度從-40℃到+125℃不等。因此要求元器件在寬溫度范圍內(nèi)保持相同的精度。

*線性:在實(shí)際應(yīng)用溫度范圍內(nèi),應(yīng)始終保持線性。

除以上因素外,被測電流是交流或直流、電流的復(fù)雜性、對噪聲的敏感性、隔離要求、穩(wěn)定性、可靠性、帶寬、瞬態(tài)響應(yīng)、成本和功耗損失等也要做綜合考慮。

總的來說電流測量方法可以分為電阻測量和電磁測量兩大類,兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn),但電阻測量方案以它的高精度、寬量程、抗干擾等優(yōu)點(diǎn)越來越多的被設(shè)計(jì)工程師所采用,這里主要討論的是電阻測量方案,該方案是把分流器串聯(lián)到電路中,通過檢測電阻兩端的電壓降來確定電流。原理見下圖:

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基于電阻的測量方案,在電流檢測的準(zhǔn)確度及線性度方面很大一部分取決于分流器的好壞, 我們認(rèn)為在分流器的選擇上應(yīng)該重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面:

1、在IC處理器可以接受的情況下,盡量選擇較小的阻值,這樣可以降低功耗,減小溫升。

2、電阻的熱平衡時(shí)間要盡量短, 這樣電阻在大電流沖擊下,短時(shí)間內(nèi)阻值便可以穩(wěn)定下來,以便實(shí)現(xiàn)對各個(gè)系統(tǒng)即時(shí)的精確控制。

3、電阻的線性度要好,從mA到KA全量程范圍,流過電阻的電流和電阻壓降可以接近線性關(guān)系。

4、溫度系數(shù)TCR盡量低,整個(gè)工作溫度范圍內(nèi),由溫度造成的阻值偏差才會小。

鑒于電阻分流器產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),分流器的性能取決于所用的電阻合金材料,而目前市面上分流器產(chǎn)品琳瑯滿目,由于材料、研究和實(shí)驗(yàn)條件的不同,導(dǎo)致性能指標(biāo)未能形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),如果應(yīng)用在汽車電氣系統(tǒng)上,可能會給企業(yè)造成巨大的維修成本。

因此,目前國內(nèi)規(guī)?;碾妱悠嚻髽I(yè)還是以選擇有口碑的品牌分流器的居多,當(dāng)前市場上主流的以進(jìn)口品牌產(chǎn)品為主,但在價(jià)格和交期方面不盡人意,國內(nèi)客戶面臨價(jià)格高、交期長(6個(gè)月以上)的問題,在某種程度上制約了國內(nèi)電動車行業(yè)的發(fā)展。

基于對市場需求的理解和對電阻產(chǎn)品技術(shù)的長期積累,開步電子用了8年多的時(shí)間在電阻合金材料和分流器制程工藝方面做了深入探索,期間也同以色列、德國、日本等著名的電阻工廠進(jìn)行密切的技術(shù)交流和研討,投入了大量人力、物力對車用mA到KA全量程高準(zhǔn)確度分流器進(jìn)行了開發(fā)。目前產(chǎn)品已經(jīng)定型且實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),基本參數(shù)如下所示:

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通過嚴(yán)苛的對比測試,在電阻熱平衡時(shí)間和阻值漂移量參數(shù)上,開步電子的Resistor.Today分流器電阻產(chǎn)品與同類產(chǎn)品性能接近甚至更優(yōu),對比測試如下圖:

值得一提的是,為了開發(fā)這款車用分流器,開步電子搭建了完備的測試實(shí)驗(yàn)室,目前實(shí)驗(yàn)室具備大電流、高精度(2400A, 0.05%)的測試能力。另外,ARCS系列車規(guī)分流器具備AEC-Q200認(rèn)證,可提供測試報(bào)告。


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