基于 AMR 的电流感应助力下一代电动汽车充电

扩大和升级电动汽车 (EV) 和其他动力移动应用的充电基础设施对于提高社会接受度至关重要。实施强大、有效的 EV 充电系统是解决范围焦虑和充电速度等问题的方法。市场机会正在增长，预计到 2025 年电动汽车充电装置将超过 900 万台。本文探讨了基于 AMR 的电流传感如何使电动汽车和相关充电基础设施受益。

电流感测的作用

改进的各向异性磁阻 (AMR) 电流感应技术使我们家庭和商业场所的电力基础设施能够解决 EV 充电系统的可靠性和安全性问题。有效的电源管理可避免性能不佳和灾难性故障等问题，这些问题会造成严重的火灾危险和潜在的死亡事故。电流检测技术增强了系统功能并直接解决了可靠性和安全问题。关键要素包括测量电流、确保的功率因数校正、有效的频率管理以及解决与提高任何特定电源转换系统的效率、安全性和性能相关的热问题。

为了预测和处理潜在有害的电源转换问题，EV 电池充电系统必须能够管理超出范围的电流情况、立即检测过流情况或识别其他性能损失。问题可能包括意外的接地故障、短路、在极高功率水平下运行或超出电源电路容量的欠载情况。先进的电流测量是防止电子设备损坏的过电流和欠电流的重要组成部分，尤其是在 EV 充电系统的速率和强度下。

过去基于熔断器的电路保护已不再足够。先进的电流检测还可以提高性能，同时保护 EV 充电电路和连接到它的任何车辆电池免遭恶意或无意的误用。当采用磷酸铁锂 (LFP) 或钛酸锂 (LTO) 技术 (SoF) 时，库仑计数可用于确定电池的充电状态 (SoC)、健康状态 (SoH) 和功能状态。

电路保护

使用ACEinna等 AMR 电流感应工具，任何过流检测响应都可以更好地执行。此外，AMR 电流传感器的固有隔离使其适用于电路的高侧和低侧，从而提高了性能和安全性。这些非接触式电流传感器没有功耗问题，提供更快的读出时间，并使用有源反馈回路来校正偏移。这允许充电器修改增益参数并补偿传感器偏移。

过流和欠流保护、智能故障管理以及外力和轻微损坏等意外安全隐患都取决于快速和的电流检测。由于它们的密切关系，电源管理和热管理是同义词。

电动汽车中的电流感应

对于基于交流电的 EV 充电系统，功率转换器的接受率控制着充电速度，充电速度因需要对交流电进行整流而降低。直流充电器完全避开转换器，加速充电过程。现代电源转换系统可以解决热量问题，提供的功率因数校正，并通过改进电流感应来增强频率管理。无论原因是接地故障、短路事件还是高负载条件，都可以通过电流测量来控制系统热性能，从而避免系统损坏。

与简单的运算放大器和比较器实施相比，新纳电流检测解决方案的集成封装节省了空间。集成设备将始终小于由分立部件组装而成的设备。

功率因数校正 (PFC) 可提高功率因数比，降低电网压力，提高能源效率并降低电价。电能质量（图 1）是优化充电的重要组成部分。有效的低压侧电流检测提高了电源可用性。除了比分流器更小之外，基于 AMR 的电流传感器也更有效并且产生的热量更少。此外，与基于霍尔的系统相比，AMR 芯片具有更大的工作带宽和更高的采样率。

图 1：EV 充电中电能质量的改善降低了电网压力并提高了能源效率

AMR传感器的优势

AMR 传感器利用电流流过导线时产生的磁场来测量与其感应方向平行的磁场强度。放置在 AMR 材料上的 U 形导体是传感器测量磁场的方式。当导体携带相关电流时，磁场会围绕导体。

AMR 传感器位于相对的载流导体顶部，距其对称轴的距离相同。输出信号由平行于 AMR 传感器感应方向的磁场强度决定。该测量值被传感器转换为电压输出。

一种称为坡莫合金的镍铁合金具有在磁场中按比例变化的电阻，而无需接触产生它正在监测的磁场的电路。因此，就像变压器一样，AMR 芯片也是电隔离的。它们还可以加快读取速度，同时通过有源反馈回路主动补偿传感器偏移，从而允许电路修改增益参数。

结论

为了对电力电子设备提供必要的反馈，大功率 EV 快速充电应用需要改进电流测量。有多种电流感测方法，每种方法各有优缺点。性能、可靠性和安全性都是基于 AMR 的电流感测解决方案所提供的因素。它们还有助于电路保护、降低成本、缩小外形尺寸和应对关键电路设计挑战。