霍尔电流传感器--开环霍尔方案

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下了将近一个月的雨,虽然潮湿,但是天气挺凉爽的,还有不到半个月就立秋了,这是头一个还没咋开空调的夏天;冰爽夏天,喝点可乐继续阅读吧。

这次总结下BMS上面母线电流检测的几种常见的方案。

电流检测是BMS必备的一个功能,在《GB/T 38661_2020 电动汽车用电池管理系统技术条件》中,对其有着清晰的要求。

霍尔电流传感器方案

首先需要了解下霍尔效应概念:当小电流Ic垂直于外磁场通过半导体时,载流子发生偏转,垂直于电流Ic和磁场B的方向会产生一附加电场,从而在半导体的两端产生电势差VH,这一现象就是霍尔效应,这个电势差VH也被称为霍尔电压。(图片来自LEM官网)

具体地,可以看一下这个视频(来源于百度百科):网上原理解释:在半导体上外加与电流方向垂直的磁场,会使得半导体中的电子与空穴受到不同方向的洛伦兹力而在不同方向上聚集,在聚集起来的电子与空穴之间会产生电场,电场力与洛伦兹力产生平衡之后,不再聚集,此时电场将会使后来的电子和空穴受到电场力的作用而平衡掉磁场对其产生的洛伦兹力,使得后来的电子和空穴能顺利通过不会偏移,这个现象称为霍尔效应。(图片来源于网络)

进一步地,怎么利用霍尔效应来测量电流呢?因为霍尔电压与磁场强度以及半导体中通过的小电流成正比,如果我们提供一个恒定的小电流通过半导体,那么霍尔电压只与磁场强度成正比了,二者可以建立一定的函数关系式。接着,如果让母线中待测的大电流产生的磁场施加到上面的半导体周围(磁场与半导体内部的电流垂直),那么就在霍尔电压与待测大电流之间产生了一定的函数关系,就可以利用霍尔电压来表示待测电流了。上面讲的有点绕,建议多读几次哦。常见的霍尔效应电流传感器包括了开环与闭环两种,好像还有一个叫Eta霍尔电流传感器技术,但是不太常见。开环霍尔电流传感器基本的构造如下图(来源于网络),导线中通过待测电流Ip,Ip对应产生一个磁场;这个磁场被集中在磁芯中,磁芯一侧存在一个气隙,气隙中放置了一个半导体霍尔元件,它用来感应气隙处的磁场强度。

继续分析,在半导体霍尔元件中通过一个恒定的小电流Ic,这样根据霍尔效应,在半导体的两端就会产生一个霍尔电压,它经过放大调理等输出到外部,就可以计算出Ip的大小了。(图片来自LEM官网)

概括来讲,开环霍尔电流传感器优点是低成本、尺寸与重量小,功耗也比较低;缺点是精度稍差,零点偏移大一些;实际看一下产品,感受一下其参数。(下图来源于LEM官网)

总结:这块内容挺多的,要写个几章才行,收益挺多的哦;以上所有,仅供参考。

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