單位：浙江巨磁智能技術(shù)有限公司， 作者：Amanda

一、汽車芯片產(chǎn)業(yè)鏈

2021年新能源電動(dòng)汽車市場增長超出預(yù)期，進(jìn)入爆發(fā)式增長新階段。新能源電動(dòng)汽車的快速發(fā)展帶動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)飛速發(fā)展，包括芯片、器件及其模組（電機(jī)、電池、充電樁、整車及其零部件）等領(lǐng)域。

汽車電子芯片是車用芯片，按應(yīng)用領(lǐng)域可分為應(yīng)用處理器（IVI、MCU等）、功率半導(dǎo)體（AMP、IGBT、MOSFET等）、傳感器芯片（TPMS等）及分離器件等。汽車電子芯片的上游是半導(dǎo)體制造，下游應(yīng)用細(xì)分領(lǐng)域包括傳智能汽車、新能源汽車等。傳統(tǒng)汽車電子芯片主要適用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制、車身、電池管理、車載娛樂控制等局部功能。隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的不斷發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛技術(shù)在汽車中的應(yīng)用越來越廣泛，對汽車電子芯片的要求更高，這帶動(dòng)了相應(yīng)的智能芯片發(fā)展。同時(shí)，新能源汽車的推廣也對IGBT等功率半導(dǎo)體市場帶來大量需求。

圖1：汽車產(chǎn)業(yè)鏈

二、電動(dòng)汽車充電漏電傳感原理

隨著大家對電池續(xù)航的要求越來越高，快速充電也成為了當(dāng)下膾炙人口的話題，其中包括手機(jī)、電動(dòng)車、充電寶等各類電器件，充電高可靠、高質(zhì)量是現(xiàn)代人民追求的高品質(zhì)生活，這就要求我們對充電保護(hù)更加警惕。充電環(huán)節(jié)對新能源電動(dòng)汽車的使用起著至關(guān)重要的作用，提前預(yù)防充電過程中可能出現(xiàn)的漏電情況是每個(gè)生產(chǎn)電動(dòng)汽車、充電樁廠家必要的舉措。

在充電樁將交流電轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)形式的直流或交流電流并輸送到汽車電池的過程中，各級(jí)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中電流大小的正常是保證充電過程安全順利進(jìn)行的必要條件。充電樁中的電流傳感器能夠準(zhǔn)確對關(guān)鍵系統(tǒng)環(huán)節(jié)上的電流進(jìn)行測量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和報(bào)告內(nèi)部異常情況，如漏電，從而避免安全事故的發(fā)生。此外，電流傳感器還可以用于精確測量汽車的充電量，以顯示供用戶參考和進(jìn)行充電收費(fèi)計(jì)算。

2.1漏電保護(hù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：

電動(dòng)車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：GB/T 18487.1-2001《電動(dòng)車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)一般要求》中3.1.1規(guī)定電動(dòng)車輛充電時(shí)必須要將車身各金屬部分接地，9.4.1規(guī)定在電動(dòng)車輛傳導(dǎo)供電設(shè)備的接地系統(tǒng)中，應(yīng)該提供一個(gè)RCD（漏電保護(hù)器）。

2.2交流汽車充電介紹：

物理端口禍合是電動(dòng)汽車開始充電的先決條件。禍合時(shí)，接口保護(hù)地端子（PE）最先接通，控制導(dǎo)引端子（CP）與充電連接確認(rèn)端子（CC）最后接通；與之對應(yīng)，在充電結(jié)束物理接口解禍脫開時(shí)，CP端子和CC端子最先斷開，PE端子最后斷開。電動(dòng)汽車交流充電系統(tǒng)應(yīng)具有控制導(dǎo)引電路，以實(shí)現(xiàn)對保護(hù)地導(dǎo)體連續(xù)性的持續(xù)監(jiān)測、斷電控制功能、充電電流的持續(xù)監(jiān)控等。

圖2：模式2、3充電漏保系統(tǒng)控制

2.3漏電傳感保護(hù)原理：

由檢測元件把檢測到的漏電信號(hào)變換為電壓或功率信號(hào)，再由放大元件將輸入的信號(hào)進(jìn)行放大輸出給執(zhí)行元件，執(zhí)行元件在接收到信號(hào)后根據(jù)預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，如果漏電流值超過基準(zhǔn)值則由執(zhí)行機(jī)構(gòu)將被保護(hù)電路的電源切斷。

漏電保護(hù)器的檢測元件是由電流互感器作為其檢測元件，這種電流互感器一般是由封閉的環(huán)形鐵芯和一次、二次繞組所構(gòu)成的。它的工作原理是一次側(cè)繞組連接在被保護(hù)線路中，使得被保護(hù)電路的相、線電流由一次側(cè)繞組流入，再通過二次繞組輸出，當(dāng)線路出現(xiàn)異常時(shí)，互感器將感應(yīng)信號(hào)通過放大器放大輸出，再通過比較元件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)作保護(hù)電路。

圖3:漏電保護(hù)器結(jié)構(gòu)組成圖

圖4:傳感器原理圖及電路等效圖

2.4電動(dòng)汽車高壓漏電檢測原理

新能源電動(dòng)汽車高壓系統(tǒng)需要裝漏電傳感器，用于對電動(dòng)汽車直流動(dòng)力電源主線和外殼、車身底盤之間的絕緣阻抗進(jìn)行檢測。通過檢測與動(dòng)力電池輸出相連接的負(fù)極導(dǎo)線和車身底盤之間的絕緣阻抗大小，根據(jù)自身計(jì)算，來判斷漏電程度。當(dāng)動(dòng)力電池包有漏電時(shí)，傳感器給電池管理控制器（BMS）一個(gè)信號(hào)。電池管理控制器BMS接收到漏電信號(hào)后，采取相應(yīng)的措施停止電力傳輸、切斷動(dòng)力電池，從而防止高壓電外泄，造成人身傷害。

圖5：漏電傳感器工作原理圖

三、電動(dòng)汽車漏電傳感保護(hù)

根據(jù)汽車傳感器不同的作用機(jī)理和作用目的，可將傳感器分為傳統(tǒng)傳感器和智能傳感器。傳統(tǒng)傳感器作為汽車神經(jīng)元控制汽車的各個(gè)系統(tǒng)，常見種類有：電流傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等；這些傳統(tǒng)傳感器感受規(guī)定的物理量，并按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成可用輸入信號(hào)，把非電量轉(zhuǎn)換成電量。它采集的信息由電控單元進(jìn)行處理后形成執(zhí)行指令，并完成電子控制。

中國車用傳感器發(fā)展之路是一條漫長的道路，國內(nèi)芯片企業(yè)的成功不僅取決于企業(yè)自身的努力，還取決于和產(chǎn)業(yè)鏈上下游更好的配合，共同進(jìn)步。汽車主要分為主控/計(jì)算類芯片（如MCU）、功率半導(dǎo)體、傳感器、無線通信及車載接口類芯片、車用存儲(chǔ)器及其他芯片。

在感知方面，傳感器中的電流、電壓、溫度等備受關(guān)注。核心感知零部件是電動(dòng)汽車之眼，只有核心感知零部件技術(shù)過硬且成熟，電動(dòng)汽車才會(huì)逐漸升級(jí)。從目前車企的情況來看，搭載電流、電壓、溫度、激光雷達(dá)iLiDAR等多傳感器融合的方案已成為主流，其中電流檢測更是電網(wǎng)中計(jì)量收費(fèi)的重要指標(biāo)。

MAGTRON自主研發(fā)的RCMU漏電流傳感器模組廣泛服務(wù)于電動(dòng)汽車、充電樁、工業(yè)光伏逆變器、智能電網(wǎng)、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域，銷量遍布全國，一度成為業(yè)界車企“隱形冠軍”。RCMU漏保傳感基于芯片式的設(shè)計(jì)原理,采用自主研發(fā)的iFluxgate芯片技術(shù)，對于不同的漏電成分都能夠檢測,如交流電、直流電，屬于B型RCMU，相比傳統(tǒng)漏電保護(hù)器更可靠、更靈敏、更安全。

圖6：MAGTRON符合國標(biāo)、歐標(biāo)、美標(biāo)的漏電傳感器safeDev

四、參考文獻(xiàn)

[1]衛(wèi)云貴.新能源汽車高壓系統(tǒng)漏電檢測原理與故障診斷[J].汽車與駕駛維修(維修版),2018(12):86-87.

[2]GB/T 18487.1-2001《電動(dòng)車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)一般要求》標(biāo)準(zhǔn).

[3漏電保護(hù)原理及作用.

[4]曾廣達(dá)，羅陶．論剩余電流和泄漏電流．電工技術(shù)學(xué)報(bào)，1989，No.4:61-64 .

[5]崔生榮,聶鵬,崔新宇.絕緣漏電流傳感器的低溫實(shí)驗(yàn)研究[J].高電壓技術(shù),2002(05).

審核編輯黃宇