鉅大LARGE | 點擊量：803次 | 2021年08月08日
電機控制和電池壽命的精確電流測試
如今的汽車——不僅是混合動力和電動汽車，還有那些完全使用汽油或柴油的汽車——越來越依靠電子設(shè)備。在這些汽車系統(tǒng)中，電流監(jiān)測是確保長期性能和可靠性的關(guān)鍵。電流測試是必不可少的適當(dāng)?shù)碾姍C控制和電池監(jiān)測。復(fù)雜和高度敏感的系統(tǒng)，如自動駕駛汽車，要非常準(zhǔn)確的測試反饋，以確保必要的功能和安全。
有關(guān)電力傳動系統(tǒng)，一切都圍繞著電氣探測。關(guān)鍵參數(shù)與電力電子有關(guān):開關(guān)頻率、電壓和電流、感響應(yīng)反電動勢(EMF)、電池容量和放電速度、逆變器和變換器的熱管理以及功率再生的調(diào)節(jié)。其他參數(shù)包括發(fā)動機/發(fā)電機的相位角和薄板幾何形狀、磁鐵位置和流線。
電機控制系統(tǒng)要求精確測量電機繞組電流。筆直測量是最精確的測量辦法，但是脈沖調(diào)制(pWM)信號的高振蕩給實現(xiàn)帶來了挑戰(zhàn)。pWM抑制技術(shù)可以在不犧牲測量精度的前提下提高發(fā)動機效率，降低最小占空比。
汽車傳感
電流測量在各種使用中供應(yīng)信息。例如，在低功耗消費類電子產(chǎn)品中，除了在過流保護電路中啟用關(guān)鍵的安全相關(guān)決策外，還可以監(jiān)視電源電流以了解對電池壽命的影響。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
有效的電流感應(yīng)對汽車控制系統(tǒng)是必不可少的，如電力轉(zhuǎn)向、自動換檔、傳動控制、發(fā)動機燃油噴發(fā)控制和主動懸架。所有這些功能都要使用有源和反饋傳感器進行精確的電流調(diào)節(jié)來實現(xiàn)自動控制。有關(guān)自動化控制使用，測量電流意味著了解電機的速度和方向。
與電源模塊的接口準(zhǔn)許控制模塊調(diào)節(jié)電機中的電流。電機電流通常由h橋電路供應(yīng)調(diào)制幅度電壓(pWM)來控制(圖1)。因此，轉(zhuǎn)矩是通過計算出現(xiàn)的紋波電流的均勻值來確定的。
圖1:h橋電路決定電機的方向和速度。(圖片:MaximIntegrated)
電機控制電路中的電流測量緊要有兩個原由:故障保護和為電機控制算法供應(yīng)輸入。過流保護電路用于測試可能指示系統(tǒng)故障的超量程操作條件。該電路可以識別失速情況或電機故障，并準(zhǔn)許系統(tǒng)采取行動，以戒備潛在的損害。
在線電流傳感供應(yīng)了更快的應(yīng)和速度和更高的精度，從而提高了發(fā)動機控制系統(tǒng)的效率。它再現(xiàn)了不要進一步解決的相電流的繼續(xù)比例信號。然而，pWM共模信號對電流傳感放大器提出了挑戰(zhàn)。因此，為了使發(fā)動機控制系統(tǒng)的性能最大化，要選擇一個電流傳感放大器，使pWM信號的影響最小化。
電流測量
電動開關(guān)無刷直流電機(bLDCs)的拓撲結(jié)構(gòu)供應(yīng)了四種汽車運行模式來監(jiān)測電流:高側(cè)直流鏈路測試、低側(cè)直流鏈路測試、低側(cè)相位測試和在線相位測試(圖2)。
圖2:無刷直流電機電流測量(圖像:MaximIntegrated)
低側(cè)相位測試使得確定電機的相電流更容易，但不是一種精確的辦法。它可能會引入與相電流相關(guān)的錯誤。低側(cè)相位測試還引入了與系統(tǒng)接地有關(guān)的電機質(zhì)量變化。由于敏感元件的位置，與高、低側(cè)直流鏈路保護相比，故障測試受到限制。
通過驅(qū)動器的電流的拓撲結(jié)構(gòu)要求使用具有高應(yīng)和速度的放大器來應(yīng)和在每個部分監(jiān)視的電流的動態(tài)行為。在許多情況下，惟有兩個階段被測量，第三階段在控制器中計算。
緊要的挑戰(zhàn)是共模電壓是pWM信號，倘若不啟用適當(dāng)?shù)膒WM抑制電路，就會導(dǎo)致輸出信號中斷。這就對電流傳感放大器提出了更高的要求，它非得具有良好的直流和交流共模抑制比(CMRR)以及高的直流精度(低輸入偏置電壓)。有些裝置測量流向一個方向的電流，雙向放大器通過感應(yīng)電阻測量兩個方向的電流。
電流敏感放大器
MAX40056是一個高精度、高電壓、雙向放大器pWM使用，如伺服電機控制和電磁操作。MAX40056具有pWM抑制電路，是電機控制中高壓電流傳感的一種有效的新處理辦法。工程師可以通過降低發(fā)動機低速運行時的振動來提高性能，從而改進控制算法。
圖3:MAX40056的框圖(圖:MaximIntegrated)
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