이 기사의 1부에서는 전류 션트 및 홀 효과 센서 설계를 다루었습니다. 이 부분에서는 변류기와 새로운 변압기에 대해 논의합니다. technology 자기 저항 및 다이아몬드 양자 센서와 같은 옵션도 있습니다.
오늘날 전기 자동차(EV)의 주요 문제 중 하나는 표준도 진화하면서 지속적인 기술 진화입니다. 화석 연료 동력 차량이 존재한 지 100년 이상 동안, 납을 첨가한 다음에는 무연 휘발유와 디젤 연료를 거의 독점적으로 사용함으로써 표준화된 연료 공급을 통해 전 세계 국가에서 필요한 곳에 연료 공급소를 배치할 수 있었습니다. 오늘날 EV의 전압은 일반적으로 약 400V이지만 가장 빠른(레벨 3) 충전을 위한 커넥터에는 SAE Combo, Tesla 및 CHAdeMO의 세 가지 디자인이 있습니다. 그러나 최근 출시된 퍼포먼스 배터리 플러스를 통해 포르쉐는 이제 시스템 전압이 800V(전압 범위 610~835V)인 양산차(타이칸 모델)를 제공하고 있습니다. 전압이 높을수록 충전 속도가 빨라지고 지속적인 변경으로 인해 시스템 설계자가 특정 EV 시스템에서 전류 센서 선택을 변경할 수 있습니다.
변류기 센서
변류기 센서는 기존 코일과 로고스키 코일의 두 가지 설계 변형으로 제공됩니다. 패러데이의 법칙에 기초한 변류기 감지는 교류(AC)를 측정하는 비침습적(절연) 기술입니다. 자기 코어가 있는 코일을 사용하고 암페어 턴 비율을 보존하여 10차 전류 레벨에서 측정된 코일 전류를 크게 줄입니다. 일반적으로 변류기는 주파수 범위에 대해 선택된 자기 코어 재료에 단일 회전 1,000차 권선과 XNUMX~XNUMX회전 XNUMX차 권선을 갖습니다. 변류기는 고유한 절연 외에도 선형성이 뛰어나고 넓은 동적 범위를 달성할 수 있습니다.
자기 코어를 사용하는 대신 Rogowski 코일은 AC를 측정하기 위해 고전류 운반 도체 주위에 거의 닫힌 원으로 구부러진 공심 솔레노이드입니다. 강자성 물질과 달리 공기는 비선형성이나 포화를 일으키지 않으므로 자기 코어가 없기 때문에 로고스키 코일은 매우 높은 주파수와 높은 진폭 전류를 읽을 수 있습니다. 그러나 출력은 전류량을 직접적으로 표시하는 것이 아니라 전류 변화율(di/dt)에 비례합니다. 전류 판독값을 얻으려면 코일의 출력을 통합해야 합니다. 결과적으로 적분기는 코일이 측정할 수 있는 주파수와 진폭 범위를 필연적으로 제한합니다.
자기저항 감지
자기저항 센서의 전기 저항은 외부 자기장에 노출되면 변합니다. 자기저항 감지 제품은 이방성 자기저항(AMR), 거대자기저항(GMR), 터널자기저항(TMR) 기술의 세 가지 유형으로 제공됩니다. AMR 소자나 GMR 소자와 달리 TMR(터널자기저항) 소자는 훨씬 더 높은 출력을 낼 수 있습니다. 최신 자기 센서 기술인 EV 전류 감지 응용 분야에 대한 TMR의 장점에는 온도 변화에 덜 민감하고 매우 높은 자기 감도 및 높은 SNR이 포함됩니다. TMR의 다른 장점으로는 낮은 전력 소비, 프로그래밍 가능한 과전류 감지 및 오류 핀, 양방향 감지, 안전을 보장하는 고전압 절연 등이 있습니다.
다이아몬드 양자 전류 센서
아직 연구 개발 모드에 있는 동안 다이아몬드 양자 센서는 배터리 전류 측정을 위해 본질적으로 넓은 동적 범위와 높은 감도를 제공합니다. 연구원의 설계는 차량 내 공통 모드 환경 잡음을 제거하기 위해 두 센서의 차동 감지를 사용합니다. 혼합 신호 아날로그-디지털 제어는 넓은 동적 범위에 걸쳐 양자 센서의 자기 공명 마이크로파 주파수를 추적했으며 편차가 없음을 나타냈습니다.
프로토타입 배터리 모니터에서 다이아몬드 양자 센서는 WLTC(Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure) 주행 패턴을 포괄하여 최대 130A의 배터리 전류를 측정했습니다. 배터리 충전 상태를 정확하게 추정하는 전류 센서의 능력은 10mA로 분석되었습니다. 테스트 결과 작동 온도 범위는 −40 ~ + 85°C이고 최대 전류 동적 범위는 ±1000A인 것으로 확인되었습니다.
참고자료
새로운 2025년 포르쉐 타이칸 모델 – Porsche Newsroom Korea
Taycan, Taycan 4S, Turbo 및 Turbo S – 배터리 – Porsche Taycan
충전된 EV | EV의 전류 센서 자세히 살펴보기 – 충전된 EV
이미지 출처: 로고스키 코일 변류기의 성능 최적화 – DENT Instruments
EV의 TMR 코어리스 전류 감지 https://crocus-technology.com/tmr-coreless-current-sensing-in-evs/
이미지 출처: TMR 센서 솔루션: 정밀 EV 배터리 모니터링 | TDK
다이아몬드 양자 센서를 사용하여 전기 자동차 배터리의 넓은 동적 범위에 걸쳐 충방전 전류를 고정밀로 강력하게 모니터링 | 과학 보고서 (nature.com)