最新一代的電動汽車(EV) 充電解決方案需要精確的電流感應，以實現最佳性能。只有使用適當的電流感應方法，充電系統才能提供最佳的準確性、可靠性和安全性。

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。

對于最新一代的電動汽車充電解決方案，電力電子基礎設施與車輛中的車載系統同樣重要。采用水平越高，擁有功能齊全的充電基礎設施就越重要。雖然充電站目前已部署在高速公路和城市中，但在家充電的能力正在成為電動汽車充電市場的一個主要方面。

充電基礎設施越多地擴展到我們的企業、公共區域和家庭，對電動汽車充電系統的安全性和可靠性的需求就越大。電力電子設備任何方面的故障都可能導致嚴重的火災危險，尤其是在家庭系統中。然而，提高電動汽車性能的電流感應解決方案也解決了安全性和可靠性問題。

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。

圖 1：電動汽車充電站內的電流傳感器提高了整體性能和安全性。

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

圖 2：不同的電流感應技術提供了一系列具有競爭力的功能。

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。

A more sophisticated solution than a shunt-based solution, a Hall sensor is isolated, but lacks accuracy and bandwidth compared to other solutions. Based on the circuit topology and performance desired, it can be deployed in potentially compact configurations. A solution using a current transformer is isolated and can be more accurate depending on the circuit topology, but its size and weight are an issue. Such a solution is less than suitable for a cost-effective compact automotive charging system, especially in homes where space and bulk are issues.

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。

圖 3：在 SOIC 16 引腳封裝中，緊湊型 ACEINNA AMR 電流傳感器的尺寸僅為 10.11 MM x 10.11 MM

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。

規避風險，提高績效

許多下一代充電器正處于其性能范圍的邊緣，尤其是在緊湊型家用系統中，這強調了對早期故障檢測和實時性能信息的需求。為了預測和解決潛在的危險問題，硬驅動電動汽車電池充電系統必須能夠立即檢測到超出范圍的電流狀況或其他性能損失。

這些危險范圍從典型的接地故障和短路到在極端功率水平和超出系統支持能力的負載條件下運行的危險。充電系統中的先進電流檢測還執行反饋控制回路功能的初始部分，調節逆變器中電源電路的性能、效率和熱線性度。

電流測量是過流和欠流保護的一個關鍵方面。在電動汽車充電系統的速度和功率水平下，傳統的保險絲和斷路器無法勝任這項工作，除非用于防止極端情況下的災難性故障。先進的電流感應可實現智能故障管理，從而更好地解決用戶錯誤以及對電纜和連接器的輕微損壞等潛在性能問題。

使用先進電流傳感器的智能電源方法可保護電路和電池或電池免受濫用（有意或無意），同時優化性能、可靠性和安全性。對于基于磷酸鐵鋰 (LFP) 或鈦酸鋰 (LTO) 的強大而密集的電池，在充電時確定電池的充電狀態 (SoC)、健康狀態 (SoH) 和充電狀態非常重要功能（SoF）。只有密切關注這些方面，才能確認電池的完整功能狀態。

先進的傳感解決方案可以防止過流情況并提高安全性，例如 Aceinna 的那些，由于其非常快的響應時間和大電流測量范圍，非常適合這項任務。這種隔離器件在電路的高端和低端都工作，與分流加放大器解決方案相比，它們的集成特性降低了設計復雜性。例如，在電源電路的高壓側，Aceinna 電流傳感器可以檢測相電流的接地故障（可能是由于接線錯誤、老化等原因），從而保護整個電路。

在系統安全方面，電力和熱量密不可分。設計一個盡可能有效地減少廢熱的電路非常重要。電力電子設備還必須解決系統遇到的任何增加熱負載的外部熱量，這意味著任何電力電子設備設計還必須針對內部或外部產生的熱條件進行優化。

電源管理電路產生的熱量沒有得到妥善處理，它會影響附近任何電子設備的性能，尤其是傳感器等敏感模擬組件，迫使這些產品在比通常暴露的更高的工作溫度下工作。先進的電流檢測方法還可以幫助監控電路中的這些熱問題。

通過降低 EV 充電不穩定性和系統故障風險以及其他電路問題，先進的電流感應方法還可以提高系統性能。利用各向異性磁阻 (AMR) 技術，Acienna 的電流傳感器精確且非接觸式，與使用分流加隔離放大器解決方案相比，除了優化性能外，還降低了設計的復雜性。

電路的功率因數是電能質量方程的重要組成部分，對于高級電動汽車充電器的高效運行至關重要。電路中的功率因數校正 (PFC) 提高了功率因數比和電能質量，提高了設備??的能源效率，還降低了電網壓力和電力成本。通過在負載點實時應用理想補償來提高功率因數，可以利用低壓側的先進電流感應來提高可用功率。

向前行駛

電動汽車充電生態系統在我們部署的過程中仍在發展，最終的配置離我們還有很長的路要走。使用由Acienna電流感應解決方案支持的下一代電路管理解決方案，可以幫助您以經濟高效的方式安全地導航它，而不會犧牲性能。效率、可靠性和性能相互交織，合適的電流感應解決方案將服務于電動汽車充電系統的各個方面。


審核編輯：劉清