分流電阻器與霍爾對比

電驅(qū)系統(tǒng)EDS

2023年5月18日 21:16

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在與幾位硬件專家進(jìn)行電控對標(biāo)時(shí)，注意到高壓電池包內(nèi)一塊銅排比較特殊，如下圖所示，是通過分段焊接的方式連接使用，在請教專家后了解到這個(gè)器件的學(xué)名叫”分流電阻器“，是用來測量電池包母線電流的“電流傳感器”。 那么問題來了：為什么高壓電池包的母線電流可以用分流電阻器測量，而電驅(qū)系統(tǒng)的相電流測量用的是霍爾傳感器？

分流電阻器與霍爾對比的圖2

電流測量主要有間接測量和直接測量兩種方式。

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間接測量

間接測量： 霍爾傳感器 ，其原理是通電導(dǎo)線周圍會(huì)產(chǎn)生磁場，霍爾電流傳感器可以通過檢測磁場，來得知電流的大小。從而實(shí)現(xiàn)間接測量。

開環(huán)霍爾傳感器是由一個(gè)高磁導(dǎo)率磁環(huán)構(gòu)成，被測電流線通過該磁環(huán)。
閉環(huán)霍爾傳感器在磁環(huán)周圍多了一組線圈，通過測量補(bǔ)償電流，提高了線性度，沒有磁芯磁滯現(xiàn)象，從而具有更好的溫度漂移和更高的精度。但額外的補(bǔ)償電路使傳感器更昂貴，帶寬上有時(shí)也會(huì)有限制。
磁通門是一個(gè)復(fù)雜的開環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)，通過監(jiān)測飽和磁芯的磁通變化來測量電流。它提供了良好的溫度穩(wěn)定性和精度，但是價(jià)格更貴。

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直接測量

直接測量： 分流電阻器（Shunt resistor） ，是一種汽車用低阻值電流檢測電阻器，用來產(chǎn)生低阻通路，其原理是通過測量表面實(shí)際電壓降，根據(jù)歐姆定律，電流通過一個(gè)已知阻值的電流檢測電阻，通過測量電流檢測電阻的電壓來精確計(jì)算電流值。

分流電阻屬于高精密、低阻值電阻器，其技術(shù)要求一般為毫歐級，必須能夠測量幾百安培（A）的大電流。

與標(biāo)準(zhǔn)電阻的顯著不同在于，分流電阻器電阻體采用了不同熱電動(dòng)勢（thermal EMF）結(jié)金屬材料，電阻器的性能參數(shù)大致相同。用戶應(yīng)用選型時(shí)，應(yīng)選用高精密合金材料并經(jīng)過特殊工藝處理的分流電阻器，具有阻值低、精度高、溫度系數(shù)低、穩(wěn)定性好，具有無電感、高過載能力等。

這種方式經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確、有效，理論上具有無限的帶寬。然而，對于大電流的情況，電流檢測電阻發(fā)熱嚴(yán)重。這意味著當(dāng)電流很小的情況和電流很大的情況，受到電阻溫度系數(shù)影響，會(huì)有較大誤差。因此，需要超低的溫度漂移的電流檢測電阻。

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屬性對比

工程師在進(jìn)行器件選擇的時(shí)候肯定是根據(jù)各器件的特性與使用場景來綜合選型的，所以要想知道電驅(qū)系統(tǒng)采用霍爾而沒有采用分流電阻的原因，就需要了解對比分流電阻器與霍爾傳感器的屬性差異。

下表進(jìn)一步比較了這兩種技術(shù)，并相應(yīng)地用 綠色背景 突出了每種技術(shù)的優(yōu)勢。

從上面屬性統(tǒng)計(jì)中可以看出，分流電阻器在精度、穩(wěn)定性、成本、可靠性等諸多性能方面優(yōu)于霍爾傳感器，但是在傳感器信號響應(yīng)方面，由于磁場變化快于電阻變化，所以霍爾傳感器更具優(yōu)勢，而電機(jī)控制涉及高頻控制，需要響應(yīng)快速，這點(diǎn)霍爾傳感器就能夠滿足要求，所以這應(yīng)該就是在電驅(qū)系統(tǒng)中的電流傳感器使用霍爾而沒用分流電阻的原因吧。

如果傳感器的缺點(diǎn)本質(zhì)上與其物理屬性有關(guān)，那么無論經(jīng)歷多少次迭代或設(shè)計(jì)更改，都很難或不可能克服這個(gè)問題。

聲明：圖片來自于網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)容僅限學(xué)習(xí)。