汽車電氣化革命:高效電流傳感器與智能控製器解決方案
發布時間:2024-06-24 責任編輯:lina
【導讀】隨著汽車行業全麵擁抱電動汽車(EV)的浪潮,傳統的燃料來源和動力係統正經曆著一場顛覆性的變革。這一轉型不僅推動了充電基礎設施的快速發展,同時也對車輛性能、shengchanxiaolvjichengbenkongzhitichulexindetiaozhan。zaizhuduotiaozhanzhong,yigeburonghushideguanjianlingyubianshigaoxingnengdianliuchuanganqiyukongzhiqidexuqiu。zaizheyibeijingxia,Melexis(邁來芯)憑ping借jie其qi深shen厚hou的de技ji術shu積ji累lei和he創chuang新xin能neng力li,推tui出chu了le一yi係xi列lie高gao性xing能neng的de電dian流liu傳chuan感gan器qi與yu控kong製zhi器qi解jie決jue方fang案an。這zhe些xie產chan品pin不bu僅jin滿man足zu了le電dian動dong汽qi車che行xing業ye對dui電dian流liu監jian測ce與yu控kong製zhi的de嚴yan格ge要yao求qiu,而er且qie在zai可ke靠kao性xing、準確性和成本效益等方麵均達到了業界領先水平。
隨著汽車行業全麵擁抱電動汽車(EV)的浪潮,傳統的燃料來源和動力係統正經曆著一場顛覆性的變革。這一轉型不僅推動了充電基礎設施的快速發展,同時也對車輛性能、shengchanxiaolvjichengbenkongzhitichulexindetiaozhan。zaizhuduotiaozhanzhong,yigeburonghushideguanjianlingyubianshigaoxingnengdianliuchuanganqiyukongzhiqidexuqiu。zaizheyibeijingxia,Melexis(邁來芯)憑ping借jie其qi深shen厚hou的de技ji術shu積ji累lei和he創chuang新xin能neng力li,推tui出chu了le一yi係xi列lie高gao性xing能neng的de電dian流liu傳chuan感gan器qi與yu控kong製zhi器qi解jie決jue方fang案an。這zhe些xie產chan品pin不bu僅jin滿man足zu了le電dian動dong汽qi車che行xing業ye對dui電dian流liu監jian測ce與yu控kong製zhi的de嚴yan格ge要yao求qiu,而er且qie在zai可ke靠kao性xing、準確性和成本效益等方麵均達到了業界領先水平。
電動汽車的電池運作效率至關重要
電動汽車發展的核心是高壓係統,其電池的工作電壓高達400V,下一代車輛的工作電壓將達到800V,因此確保這些電池安全高效地運行至關重要。其中包括電動機和執行器,以及充電基礎設施、加熱器和電池管理係統(BMS),電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)則(ze)是(shi)這(zhe)些(xie)係(xi)統(tong)的(de)基(ji)本(ben)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)。器(qi)件(jian)需(xu)要(yao)在(zai)正(zheng)常(chang)條(tiao)件(jian)下(xia)運(yun)行(xing),並(bing)提(ti)供(gong)準(zhun)確(que)的(de)電(dian)流(liu)反(fan)饋(kui),這(zhe)對(dui)於(yu)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)的(de)高(gao)效(xiao)運(yun)行(xing)相(xiang)當(dang)重(zhong)要(yao)。
BMS對於電池的安全高效運行起著關鍵的作用,這包括解釋確保電池在安全範圍內運行的參數,以及在充電/放電周期期間仔細平衡各個電池。在電動汽車中,BMS用於確定充電狀態(SoC)、健康狀態(SoH)和功能狀態(SoF)等因素,這對於維護安全、估計充電時間和電動汽車續航裏程是非常重要的功能。
電流傳感器對於確保電動汽車電池保持在最佳運行條件也是相當關鍵的要素,典型的電動汽車電源組的理想工作溫度範圍為15℃至35℃,溫度過高或過低,都會降低電池的效率,也就是會降低電動汽車的行駛距離。大多數電動汽車會結合使用PTC加熱器、電dian動dong壓ya縮suo機ji和he風feng扇shan來lai管guan理li熱re條tiao件jian。電dian流liu傳chuan感gan器qi則ze為wei電dian池chi控kong製zhi係xi統tong提ti供gong必bi要yao的de反fan饋kui,以yi精jing確que調tiao節jie熱re交jiao換huan係xi統tong。它ta們men還hai提ti供gong診zhen斷duan功gong能neng來lai識shi別bie異yi常chang操cao作zuo條tiao件jian(例如電流消耗過多)。
電動汽車充電口的功能性也相當關鍵
lingyifangmian,qichedianqihuadebiangeyecuishengleduiqichechongdiankoudeteshuxuqiu。youyuchongdiankoudeshiyongpinlvjigao,tamenbujinxuyaojubeigaokekaoxing,haixuyaonenggouqingxidixiangjiashizhexianshichongdianzhuangtai。weilemanzuzhexiexuqiu,yuelaiyueduodeqichezhizaoshangkaishizaichongdiankouquyuanzhuangLED燈。
這(zhe)些(xie)燈(deng)光(guang)不(bu)僅(jin)用(yong)於(yu)指(zhi)示(shi)充(chong)電(dian)狀(zhuang)態(tai),還(hai)能(neng)通(tong)過(guo)簡(jian)單(dan)的(de)光(guang)效(xiao)變(bian)化(hua)來(lai)提(ti)示(shi)任(ren)何(he)可(ke)能(neng)的(de)故(gu)障(zhang)狀(zhuang)態(tai)。這(zhe)樣(yang)的(de)設(she)計(ji)使(shi)得(de)在(zai)充(chong)電(dian)連(lian)接(jie)點(dian)就(jiu)可(ke)以(yi)為(wei)用(yong)戶(hu)提(ti)供(gong)明(ming)確(que)且(qie)直(zhi)觀(guan)的(de)指(zhi)示(shi),使(shi)他(ta)們(men)能(neng)迅(xun)速(su)了(le)解(jie)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)或(huo)是(shi)否(fou)有(you)任(ren)何(he)安(an)全(quan)風(feng)險(xian)。
動(dong)力(li)總(zong)成(cheng)的(de)電(dian)氣(qi)化(hua)顯(xian)著(zhe)增(zeng)加(jia)了(le)汽(qi)車(che)設(she)計(ji)的(de)複(fu)雜(za)性(xing),從(cong)而(er)對(dui)最(zui)新(xin)的(de)充(chong)電(dian)口(kou)設(she)計(ji)提(ti)出(chu)了(le)額(e)外(wai)的(de)功(gong)能(neng)性(xing)要(yao)求(qiu)。這(zhe)包(bao)括(kuo)監(jian)測(ce)充(chong)電(dian)口(kou)蓋(gai)的(de)開(kai)閉(bi)狀(zhuang)態(tai),以(yi)及(ji)感(gan)知(zhi)高(gao)壓(ya)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)溫(wen)度(du)。
為了滿足汽車電氣化應用的多樣化需求,Melexis精jing心xin推tui出chu了le多duo款kuan傳chuan感gan器qi與yu驅qu動dong器qi產chan品pin。這zhe些xie產chan品pin憑ping借jie其qi卓zhuo越yue的de功gong能neng特te性xing,為wei電dian動dong汽qi車che行xing業ye帶dai來lai了le前qian所suo未wei有you的de創chuang新xin與yu發fa展zhan。下xia麵mian,我wo們men將jiang為wei您nin詳xiang細xi介jie紹shao這zhe些xie產chan品pin的de獨du特te之zhi處chu。
電流傳感器:強化電池運作效率與安全性的關鍵要素
首先,Melexis推出的MLX91220是一款具有雙重過流檢測(OCD)功能的0-50A隔離式集成霍爾效應電流傳感器IC,僅需5V電源供電。這款傳感器IC實現了小尺寸、低阻抗、高帶寬、隔離等功能的完美融合,同時保持了出色的常規性能,是市場上最簡單的全集成電流傳感器IC之一。
MLX91220能neng夠gou直zhi接jie感gan測ce流liu過guo封feng裝zhuang引yin線xian框kuang架jia的de電dian流liu,最zui大da限xian度du地di降jiang低di了le熱re損sun失shi,使shi其qi更geng適shi用yong於yu多duo種zhong標biao準zhun解jie決jue方fang案an。它ta支zhi持chi兩liang種zhong測ce量liang模mo式shi,成cheng比bi例li模mo式shi可ke滿man足zu不bu同tong應ying用yong對dui輸shu出chu電dian壓ya按an比bi例li調tiao整zheng的de需xu求qiu,而er固gu定ding模mo式shi(差分)則滿足了使用參考電壓的特定要求。
為了滿足不同應用需求,Melexis還推出了MLX91221版本,該版本采用3.3V電源供電,特別適用於DC快速充電、AC壁掛充電箱/ICCB、車載充電(OBC)、DCDC轉換等場景。
此外,MLX91230/MLX91231作為Melexis第三代電流傳感器家族中的佼佼者,是智能霍爾電流傳感器的代表。它們符合ASIL標準,能在單個芯片上同時測量電流、電壓和溫度三個物理量,並配備專用的32KB閃存,為安全應用提供了理想選擇。其強大的診斷功能大大減輕了集成商在開發安全機製時的負擔,包括內置的片上過流檢測功能。
在精度方麵,MLX91230在-40℃至125℃溫度範圍內具有±0.5%的精度,而MLX91231則更勝一籌,其精度高達±0.25%。同時,MCU支持的自動增益控製能夠覆蓋更寬的動態範圍,板載閃存則支持定製軟件部署和係統缺陷的廣泛補償。這兩款傳感器采用SOCI8封裝,可直接連接到12V電池或通過本地互連網絡(LIN)總線或UART進行測量和診斷。
MLX91230/MLX91231適用於直流電流感應,集成了IVT測量功能,內置微控製器並支持安全應用,是電動汽車電池管理和配電係統的理想之選。它們可應用於12V/24V電池傳感器芯片、48V/HV電池管理係統,實現電池SoC、SoH和SoF監測,並適用於智能電池斷開單元、電池接線盒、功率繼電器元器件、激勵保險絲、高壓繼電器或接觸器與域控製器等多種場景。
此外,Melexis還推出了MLX91208,這是一款可編程的電流檢測芯片,采用標準的SO-8封裝。借助Melexis的專利IMC-Hall技術,它實現了極高的靈敏度,能夠檢測由電流產生的平行於芯片表麵的磁感應強度,並提供高速模擬信號輸出,響應時間僅為3µs。
MLX91208完全符合汽車級標準,特別適用於高達250KHz的隔離式直流、交流以及交直流的電流檢測。其獨特設計顯著減少了芯片壽命內的漂移,確保了長期穩定的性能。此外,MLX91208的傳輸特性可以完全由客戶進行編程,以補償組裝過程中可能產生的機械/磁路誤差。
最後,MLX91218是另一款高速、高精度的IMC-Hall®電流傳感器芯片,具備雙重OCD功能、靈活的3.3V/5V電源電壓以及高信噪比(SNR),有助於簡化模塊設計。它采用IMC-Hall®技術,利用靈活的U形屏蔽罩有效抵抗幹擾,能夠測量200A至2000A範圍內的電流。其400kHz帶寬和快速響應特性使其成為電機控製、逆變器和轉換器等高速應用的理想選擇。
為了進一步簡化電流感應解決方案的設計和實施,Melexis還推出了電流傳感器模擬器,利用IMC-Hall®技術幫助客戶在器件和屏蔽的選擇上做出明智決策。
開關和LED驅動控製器:靈活性與高性能的完美結合
Melexis推出的MLX92292shiyikuandutedehuoerkaiguan,tabujinnenggouzhixingkaiguanhesuocunqigongneng,gengnengjingqueganzhicexiangcichang,tupoleshichangshangzhijiancezhengjiaocichangdejuxian。zhekuankongzhiqizhichiASIL B安全完整性等級,符合ISO26262標準,內置的豐富診斷機製進一步增強了其安全性。其靈活的編程選項使得OEM客戶可以根據需要選擇預編程單元或利用行尾(EOL)編程功能,對每個器件進行個性化配置,實現係統優化的最大化。
MLX92292的3線TSOT或TO92封裝模式以及3.3V至18V的寬工作電壓範圍,使其在多種應用環境中都能遊刃有餘。特別值得一提的是,其極低的功耗設計(通常僅7µA),非(fei)常(chang)適(shi)合(he)電(dian)池(chi)供(gong)電(dian)的(de)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing),尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)車(che)輛(liang)發(fa)動(dong)機(ji)無(wu)法(fa)啟(qi)動(dong)時(shi),能(neng)有(you)效(xiao)減(jian)少(shao)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)的(de)消(xiao)耗(hao)。休(xiu)眠(mian)時(shi)間(jian)作(zuo)為(wei)可(ke)編(bian)程(cheng)參(can)數(shu),進(jin)一(yi)步(bu)增(zeng)強(qiang)了(le)其(qi)節(jie)能(neng)效(xiao)果(guo)。
此外,Melexis還推出了MLX81118,這是一款集成LIN接口的智能24通道LED驅動芯片。它不僅滿足ASIL(ISO 26262)標準,而且係統集成能達到ASIL B級,為電動車充電口提供了堅實的功能安全保障。MLX81118特別適用於氛圍燈照明應用,其LIN接口符合多項國際標準,支持自動尋址,為係統集成提供了極大的便利。
MLX81118內置的智能微控製器單元(MCU)和閃存,不僅提供了係統設計的靈活性,也方便了後續的功能更新。通過16位的PWM(頻率500 Hz),它可以精確控製LED的亮度,實現靜態照明和基本動態LED光效。更值得一提的是,它還能對每個LED進行診斷,通過測量LED閾值電壓來監測其溫度,確保係統的穩定運行。
為了提升用戶體驗,MLX92292與MLX81118的結合使用顯示出巨大的潛力。通過將MLX92292的霍爾傳感器芯片輸出連接到MLX81118的GPIO,充電口蓋的位置狀態可以實時通過LED驅動芯片的LIN接口被車輛車身域控製器(BDC)監測。這種智能集成不僅減少了與車輛BDC的連接數量,還使得充電口蓋位置的變化能夠直接觸發LED的響應。
例如,在夜間或低光環境中,當充電口蓋被打開時,MLX92292能夠迅速檢測到這一狀態變化,並通過MLX81118激活周圍的LED提供照明。這種智能響應確保了駕駛員在任何光照條件下都能清晰地看到充電口的位置,從而大大提升了用戶體驗。
結語
電動汽車的運作正在不斷尋求更高效率,以便加快充電的時間、延長車輛的行駛距離,通過更高精度的電流測量,將有助於優化電流調節控製的係統,並通過更好的電池熱管理來提高效率。Melexis推出的多種電流傳感器與控製器,將可協助提升電動汽車的運行效率,值得電動汽車相關產品製造商進一步深入了解相關的產品信息。
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