Nhu cầu chuyển đổi từ phương tiện chạy bằng xăng và dầu diesel (nhiên liệu hóa thạch) sang phương tiện chạy bằng điện (EV) để giảm lượng khí carbon dioxide đã bộc lộ nhiều vấn đề gây tranh cãi. Các vấn đề phổ biến bao gồm thời gian triển khai, cơ sở hạ tầng cần thiết (bao gồm cả hệ thống sạc nhanh cho nhiều phương tiện), việc áp dụng dựa trên luật pháp thay vì dựa trên người tiêu dùng, cải tiến hệ thống liên tục và nguồn nguyên liệu thô quan trọng mới.
Một trong những vấn đề kỹ thuật đơn giản hơn nhưng vẫn còn mở để các kỹ sư thiết kế giải quyết là cảm biến dòng điện. công nghệ. Việc chuyển đổi mức dòng điện một cách an toàn và hiệu quả liên quan đến hệ thống đẩy xe điện (điều khiển động cơ), chuyển đổi điện áp, quản lý pin và sạc (bộ sạc tích hợp (OBC), hệ thống gia đình và dựa trên cơ sở hạ tầng) đều yêu cầu cảm biến dòng điện.
Pin là nguồn năng lượng duy nhất cho xe điện và có tuổi thọ giới hạn. Để kéo dài tuổi thọ của chúng, hệ thống giám sát pin ước tính trạng thái sức khỏe (SOH), trạng thái sạc (SOC) và trạng thái chức năng (SOF) bằng cách sử dụng cảm biến dòng điện và nhiệt độ, thường được gọi là cảm biến IVT (dòng điện, điện áp và nhiệt độ). Theo Research Reports World, chỉ riêng thị trường cảm biến dòng điện ắc quy xe điện đã có quy mô thị trường trị giá 1310.0 triệu USD vào năm 2021, tăng với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 12.17% trong giai đoạn dự báo và đạt 2610.0 triệu USD vào khoảng thời gian dự báo. 2027.
Tin tốt là các nhà thiết kế hệ thống có những lựa chọn không yêu cầu chính phủ chỉ đạo cách họ cảm nhận dòng điện hoặc liên quan đến các vật liệu lạ. Trong số các lựa chọn có một shunt điện trở (dòng điện), nhiều thiết kế cảm biến hiệu ứng Hall với các lựa chọn nhà cung cấp, máy biến dòng, các tùy chọn công nghệ mới như điện trở từ và thậm chí cả cảm biến lượng tử kim cương. Các vấn đề về thiết kế hệ thống cho cảm biến dòng điện bao gồm cảm biến dòng điện phía cao và phía thấp, mạch giao diện, băng thông, thời gian đáp ứng, lớp chắn, thiết kế bộ tập trung thông lượng, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR), nhiễu xuyên âm, khả năng lập trình, v.v.
shunt hiện tại
Shunt dòng điện tiêu chuẩn là giải pháp đơn giản nhất để cảm nhận dòng điện. Nó là một điện trở có độ chính xác cao, giá trị thấp, công suất cao. Dòng điện chạy qua shunt dẫn đến sụt áp tỷ lệ với dòng điện (E=I*R). Tuy nhiên, điện áp trên shunt cần được khuếch đại, cách ly và đo để xác định mức dòng điện. Vì điện trở shunt mắc nối tiếp với tải nên sụt áp dẫn đến mất điện, do đó giá trị điện trở ngày càng nhỏ hơn được sử dụng. Điều này có nghĩa là đầu vào tương tự (AFE) để khuếch đại và bù sụt áp phải rất chính xác để đo những giá trị rất nhỏ này. AFE cũng có thể cung cấp sự cách ly để cải thiện độ an toàn.
Cảm biến hiệu ứng Hall
Cảm biến dòng điện hiệu ứng Hall đo cường độ từ trường xung quanh dây dẫn mang dòng điện. Không giống như các shunt được kết nối trực tiếp với dòng điện cao, các thiết bị hiệu ứng Hall được cách ly khỏi tải. Với khả năng cách điện vốn có, cảm biến dòng điện hiệu ứng Hall có thể đo cả dòng điện DC và AC, có mức tổn thất điện năng thấp và được tách nhiệt khỏi các thiết bị điện tử công suất.
Trong cảm biến dòng điện hiệu ứng Hall, phần tử Hall được gắn vào khe hở của lõi từ ferit (vòng từ thông hoặc bộ thu) đặt xung quanh dây dẫn dòng điện. AFE trong các thiết bị thương mại có sẵn bao gồm bộ khuếch đại để tăng và chuyển đổi điện áp Hall đến mức có thể sử dụng được và các mạch điện khác. Các phép đo cảm biến dòng điện vi sai sử dụng hai tế bào Hall mang lại độ chính xác cao ngay cả trong môi trường ồn ào, nơi có thể xảy ra nhiễu xuyên âm từ các dòng điện liền kề hoặc từ trường lạc.
Phần 2 sẽ thảo luận về các công nghệ khác dành cho cảm biến dòng điện trong xe điện.
dự án
Tìm hiểu cảm biến dòng điện trong pin HEV/EV
(34) Thị trường cảm biến dòng điện ắc quy xe điện toàn cầu [2023-2027] | Thách thức và Cơ hội | Thị trường dự kiến đạt giá trị 2610 triệu USD | LinkedIn
Nguồn hình ảnh: Isabellenhutte_EV Điện trở Shunt_tech post_final (isabellenhuetteusa.com)
Nguồn hình ảnh nổi bật: Cảm biến dòng điện hiệu ứng Hall trong các ứng dụng xe điện hybrid (HEV) | Hệ thống vi mô Allegro
Cảm biến hiện tại | XENSIV™ – cảm biến dòng điện không dây có độ chính xác cao – Infineon Technologies