Kebutuhan untuk beralih dari kendaraan berbahan bakar bensin dan solar (bahan bakar fosil) ke kendaraan listrik (EV) untuk mengurangi tingkat karbon dioksida telah mengungkapkan banyak isu kontroversial. Permasalahan yang umum terjadi mencakup waktu implementasi, infrastruktur yang diperlukan (termasuk sistem multi-kendaraan dengan pengisian cepat), adopsi yang dilakukan berdasarkan undang-undang dan bukan berdasarkan konsumen, peningkatan sistem yang berkelanjutan, dan sumber bahan baku penting baru.
Salah satu masalah teknis yang lebih mudah namun masih terbuka untuk diselesaikan oleh para insinyur desain adalah penginderaan saat ini teknologi. Pengalihan tingkat arus yang aman dan efektif dalam sistem penggerak kendaraan listrik (kontrol motor), konversi tegangan, manajemen baterai, dan pengisian daya (pengisi daya onboard (OBC), rumah, dan berbasis infrastruktur) semuanya memerlukan sensor arus.
Baterai adalah satu-satunya sumber energi untuk kendaraan listrik dan memiliki masa pakai yang terbatas. Untuk memperpanjang masa pakainya, sistem pemantauan baterai memperkirakan status kesehatan (SOH), status pengisian daya (SOC), dan status fungsi (SOF) menggunakan sensor arus dan suhu, yang sering disebut sensor IVT (arus, tegangan, dan suhu). Menurut Research Reports World, pasar sensor arus baterai kendaraan listrik saja memiliki ukuran pasar senilai USD 1310.0 juta pada tahun 2021, meningkat pada tingkat pertumbuhan tahunan gabungan (CAGR) sebesar 12.17% selama periode perkiraan, dan mencapai USD 2610.0 juta pada tahun 2027.
Kabar baiknya adalah perancang sistem mempunyai pilihan yang tidak mengharuskan pemerintah mendikte bagaimana mereka memahami materi terkini atau melibatkan materi eksotik. Di antara pilihannya adalah shunt resistif (arus), berbagai desain sensor efek Hall dengan pilihan pemasok, trafo arus, pilihan teknologi baru seperti magnetoresistance dan bahkan sensor kuantum berlian. Masalah desain sistem untuk sensor arus mencakup penginderaan arus sisi tinggi vs sisi rendah, sirkuit antarmuka, bandwidth, waktu respons, pelindung, desain konsentrator fluks, rasio sinyal terhadap kebisingan (SNR), crosstalk, kemampuan program, dan banyak lagi.
Shunt saat ini
Shunt arus standar adalah solusi paling sederhana untuk merasakan arus. Ini adalah resistor dengan presisi tinggi, bernilai rendah, dan berdaya tinggi. Arus yang dialirkan melalui shunt menghasilkan penurunan tegangan sebanding dengan arus (E=I*R). Namun, tegangan pada shunt perlu diperkuat, diisolasi, dan diukur untuk menentukan level arus. Karena resistor shunt dirangkai seri dengan beban, penurunan tegangan mengakibatkan rugi-rugi daya, sehingga nilai resistor yang digunakan semakin kecil. Ini berarti analog front end (AFE) untuk memperkuat dan mengkompensasi penurunan tegangan harus sangat akurat untuk mengukur nilai yang sangat kecil ini. AFE juga dapat menyediakan isolasi untuk meningkatkan keselamatan.
Penginderaan Efek Hall
Sensor arus efek hall mengukur besarnya medan magnet di sekitar konduktor pembawa arus. Tidak seperti shunt yang terhubung langsung ke arus tinggi, perangkat efek Hall diisolasi dari beban. Dengan isolasi galvanik bawaannya, sensor arus efek Hall dapat mengukur arus DC dan AC, memiliki kehilangan daya yang rendah, dan dipisahkan secara termal dari elektronika daya.
Dalam sensor arus efek Hall, elemen Hall dipasang di celah inti magnet ferit (cincin fluks atau kolektor) yang ditempatkan di sekitar konduktor arus. AFE pada perangkat yang tersedia secara komersial mencakup amplifier untuk meningkatkan dan mengubah tegangan Hall ke tingkat yang dapat digunakan dan sirkuit lainnya. Pengukuran sensor arus diferensial menggunakan dua sel Hall memberikan akurasi yang tinggi bahkan dalam lingkungan yang bising dimana crosstalk dapat terjadi dari garis arus yang berdekatan atau medan nyasar magnet.
Bagian 2 akan membahas teknologi lain untuk penginderaan arus pada kendaraan listrik.
Referensi
Memahami Penginderaan Arus pada Baterai HEV/EV
(34) Pasar Sensor Arus Baterai Kendaraan Listrik Global [2023-2027] | Tantangan dan Peluang | Pasar Diharapkan Mencapai Senilai USD 2610 Juta | LinkedIn
Sumber gambar: Isabellenhutte_EV Shunt Resistors_tech article_final (isabellenhuetteusa.com)
Sumber Gambar Unggulan: Penginderaan Arus Efek Hall pada Aplikasi Kendaraan Listrik Hibrid (HEV) | Sistem Mikro Allegro
Sensor saat ini | XENSIV™ – sensor arus tanpa inti berpresisi tinggi – Infineon Technologies