《電子技術(shù)應(yīng)用》
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霍爾效應(yīng)電流傳感器CC6920應(yīng)用于電動(dòng)汽車充電裝置,線性度可達(dá)0.1%

2021-04-21
來(lái)源: 芯進(jìn)電子

  隨著電動(dòng)車逐步的發(fā)展和普及,用充電裝置為電動(dòng)車充電是必不可少的環(huán)節(jié),充電快慢影響著電動(dòng)汽車用戶出行的規(guī)律。根據(jù)電動(dòng)車電池組的技術(shù)特性和使用性質(zhì),存在著不同的充電設(shè)施,不同的充電模式,不同的充電方法。目前電動(dòng)汽車充電主要有以下三種方法比較常用:一是公共的交、直流充電樁;二是私用的交流充電樁;三是便攜式充電裝置。

  現(xiàn)階段使用公共充電樁充電,車主需要面對(duì)尋找充電樁麻煩、找到充電樁卻無(wú)法充電等問(wèn)題,便攜式充電器在現(xiàn)階段讓該問(wèn)題從一定程度上得到緩解,只要能找到符合要求的家用插座的地方就可以用它給電動(dòng)汽車充電。滿足這種需求的便攜式充電器就是電動(dòng)汽車模式2的充電裝置。

  1,電動(dòng)汽車充電模式分類

  電動(dòng)汽車充電設(shè)備或設(shè)備組件,以充電為目的提供專用功能將電能補(bǔ)充給電動(dòng)汽車的充電模式,分為以下4種:

 ?。?) 充電模式1:將電動(dòng)汽車連接到交流電網(wǎng)時(shí),所使用的單相簡(jiǎn)易充電裝置,如圖1所示。它不具有任何保護(hù)功能,已禁止使用模式1對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行直接充電。

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 ?。?) 充電模式2:將電動(dòng)汽車連接到交流電網(wǎng)時(shí),所使用的單相專用充電裝置,如圖2所示,該裝置同時(shí)具備了控制導(dǎo)引、剩余電流保護(hù)、過(guò)流保護(hù)和開關(guān)功能。

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  圖2 纜上控制與保護(hù)裝置(IC-CPD)

 ?。?) 充電模式3:將電動(dòng)汽車連接到交流電網(wǎng)時(shí),所使用的專用供電設(shè)備,如圖3所示,它在設(shè)備上安裝了控制導(dǎo)引裝置,并具備剩余電流保護(hù)功能。

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  圖3 壁掛式交流充電樁

  (4) 充電模式4:將電動(dòng)汽車連接到交流或直流電網(wǎng)時(shí),所使用的帶控制導(dǎo)引功能的直流專用供電設(shè)備,如圖4所示。

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  圖4 雙槍一體式直流充電樁

  2,纜上控制與保護(hù)裝置(IC-CPD)纜上控制與保護(hù)裝置(IC-CPD)定義為:在充電模式2下為電動(dòng)車輛供電的一組部件或元件,包括了功能盒、電纜、供電插頭和車輛連接器,并且能夠執(zhí)行控制功能和安全功能,如圖5所示。

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  圖5 IC-CPD 的各個(gè)部分和功能

  IC-CPD 一般包括以下部件或元件:與固定插座連接的供電插頭;包含控制和保護(hù)特性的功能盒;插頭和功能盒之間的電纜;功能盒與車輛連接器之間的電纜;連接電動(dòng)汽車的車輛連接器。

  獨(dú)立的功能盒應(yīng)包含三個(gè)主要功能模塊:剩余電流保護(hù)功能模塊在基本保護(hù)和/或故障保護(hù)失效時(shí),確保至少提供有In≤30mA的A 型RCD;控制導(dǎo)引功能模塊滿足GB/T18487.1-2015附錄A電動(dòng)汽車模式2 的控制導(dǎo)引功能要求;開關(guān)功能模塊能可靠接通或分?jǐn)嘁粋€(gè)或幾個(gè)電氣回路電流。

  IC-CPD 適用在單相交流電路電壓不超250V,最大充電電流不超16A 的環(huán)境下使用,額定頻率優(yōu)選值為50Hz、60Hz或50/60Hz。

  盡管充電模式2 的IC-CPD屬于一種慢充的充電方式,充電時(shí)間較長(zhǎng),但其對(duì)充電基礎(chǔ)設(shè)施的要求并不高,且建設(shè)成本低;還可以充分利用電力低谷時(shí)段進(jìn)行充電,降低充電成本;更為重要的優(yōu)點(diǎn)是可對(duì)電池深度充電,提升電池充放電效率,延長(zhǎng)電池壽命。

  目前,IC-CPD大多是電動(dòng)汽車購(gòu)買時(shí)隨車配送的充電裝置。在專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 42077-2016發(fā)布實(shí)施之前,市場(chǎng)上的IC-CPD基本是按車企的要求并參考相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行部分項(xiàng)目的試驗(yàn),或者只是簡(jiǎn)單的進(jìn)行出廠檢驗(yàn)便流向市場(chǎng),而完全沒有從全方面的安全性考慮,進(jìn)行完整的檢測(cè)。這樣,IC-CPD在使用過(guò)程中,很可能就會(huì)引發(fā)人身傷害、火災(zāi)等事故,存在很大的安全隱患。因此,對(duì)IC-CPD產(chǎn)品按專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開展嚴(yán)格的檢測(cè)刻不容緩。

  IC-CPD 中電流傳感器如何選擇呢?由于IC-CPD適用在單相交流電路電壓不超過(guò)250V,最大充電電流不超過(guò)16A的環(huán)境下使用,額定頻率優(yōu)選值為50Hz、60Hz或50/60Hz。需要使用工作電壓大于250V,額定電流大于1.5倍充電電流的電流傳感器來(lái)檢測(cè)電路中的電流,由于充電模式2整體結(jié)構(gòu)較小,就需要結(jié)構(gòu)更加緊湊的霍爾電流傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。

  目前成都芯進(jìn)電子新推出的霍爾效應(yīng)電流傳感器可以滿足充電模式2的使用要求,CC6920是一款高性能霍爾效應(yīng)電流傳感器,可以更為有效的為交流(AC)或者直流(DC)電流檢測(cè)方案,廣泛應(yīng)用于工業(yè),消費(fèi)類及通信類設(shè)備。該產(chǎn)品屬于芯進(jìn)電子第二代單芯片霍爾電流傳感器IC,在諸多方面性能有較大幅度的提升。

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  CC6920功能框圖

  在電源電壓5V條件下,OUT可以在0.2~4.8V之間隨磁場(chǎng)線性變化,線性度可達(dá)0.1%。CC6920內(nèi)部集成的差分共模抑制電路可以讓芯片輸出不受外部干擾磁信號(hào)影響,集成的動(dòng)態(tài)失調(diào)消除電路使IC的靈敏度不受外界壓力和IC封裝應(yīng)力的影響。CC6920提供小尺寸SOP8封裝,工作溫度范圍-40~125°C,符合RoHS 相關(guān)指令規(guī)范。該器件的主要特性為:

  測(cè)量精度高,采用無(wú)磁框架,無(wú)磁滯;

  抗干擾能力好,內(nèi)部采用差分霍爾結(jié)構(gòu),可以抵抗外部電磁干擾;

  損耗低,導(dǎo)通電阻0.9mΩ,目前可提供30A、40A產(chǎn)品,很快會(huì)推出5A、10A、20A、25A、50A等量程;

  隔離耐壓高,采用創(chuàng)新結(jié)構(gòu)及材料,可實(shí)現(xiàn)4000VRMS電氣隔離;

  帶寬高,可達(dá)250KHz,階躍響應(yīng)時(shí)間1.2us;

  常溫輸出誤差0.5%,全溫度范圍誤差3%;

  線性度優(yōu)于0.2%,測(cè)量精確

  l提供0.5VCC 零電流基準(zhǔn)輸出,提供更加靈活的應(yīng)用模式;

  下圖為單芯片電流傳感器的結(jié)構(gòu)

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  先進(jìn)的封裝工藝,實(shí)現(xiàn)了高低壓側(cè)之間的高絕緣性能,產(chǎn)品驗(yàn)證過(guò)程中通過(guò)電壓高達(dá)4000VRMS時(shí)間60S測(cè)試,產(chǎn)品批量生產(chǎn)過(guò)程中以4000V電壓測(cè)試高低壓側(cè)之間的絕緣特性,測(cè)試時(shí)間為3S,滿足相關(guān)UL規(guī)范。

  結(jié)束語(yǔ)

  本文從充電模式分類的介紹出發(fā),引入模式2的充電裝置IC-CPD,并展開了包括IC-CPD的分類、標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證規(guī)則等方面的詳細(xì)介紹,最后提供了目前市場(chǎng)上的IC-CPD現(xiàn)狀及電流傳感器的選型。


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