【導(dǎo)讀】在確保汽車(chē)輔助系統(tǒng)中高可用性控制單元的可靠供電方面，電池管理和傳感器技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。智能電池傳感器的關(guān)鍵在于其中的兩個(gè)部件。
在確保汽車(chē)輔助系統(tǒng)中高可用性控制單元的可靠供電方面，電池管理和傳感器技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。智能電池傳感器的關(guān)鍵在于其中的兩個(gè)部件。
作者：儒卓力汽車(chē)業(yè)務(wù)部門(mén) (ABU) 產(chǎn)品銷(xiāo)售經(jīng)理Ralf Hickl
為了監(jiān)控車(chē)內(nèi)的電池，需要測(cè)量電池電流和電壓等參數(shù)。電子設(shè)備利用這些參數(shù)計(jì)算電池中儲(chǔ)存的剩余能量以及其他變量，使得控制單元可以決定哪些負(fù)載可以開(kāi)啟或必須關(guān)閉，以確保重要的輔助功能仍然可用。
傳感組件是任何電池傳感器測(cè)量電流的重要部件，如本文重點(diǎn)討論的分流電阻器。
分流電阻器的優(yōu)勢(shì)是在測(cè)量值和輸出信號(hào)之間提供了簡(jiǎn)單的線(xiàn)性關(guān)系。根據(jù)歐姆定律，分流器兩端的壓降與其恒定電阻和流過(guò)它的電流成正比，這使得分流器適用于測(cè)量直流和交流電流以及兩個(gè)電流方向。用戶(hù)可從數(shù)據(jù)表中獲知分流器對(duì)溫度干擾的靈敏度，可以通過(guò)實(shí)際溫度值來(lái)計(jì)算出這一靈敏度。
有別于電流傳感器以導(dǎo)體周?chē)艌?chǎng)進(jìn)行測(cè)量，分流電阻器的測(cè)量信號(hào)處于被測(cè)電流的電位上，這是其缺點(diǎn)之一。因此，高壓系統(tǒng)中的電流測(cè)量仍然需要對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行電隔離，這是一項(xiàng)額外的要求。此外，根據(jù)公式Ptot = R · I2，分流器會(huì)消耗功率，發(fā)熱并將熱量傳遞給周?chē)h(huán)境。
分流電阻器類(lèi)型
分流電阻器有多種設(shè)計(jì)，取決于功率和電阻值；例如厚膜表面貼裝電阻器 (SMD) 或金屬表面貼裝電阻器，如威世電力金屬帶電阻器。與厚膜電阻器相比，金屬電阻器具有更高的脈沖負(fù)載能力。
表面貼裝電阻器尺寸范圍從0603到5931不等。電流越大，設(shè)計(jì)就越傾向于使用帶有螺釘連接器的金屬支架，尤其是在電流高達(dá)幾百安培范圍內(nèi)的系列。
傳感組件由溫度系數(shù)盡可能最小的特殊合金制成，焊接在兩個(gè)銅質(zhì)連接組件上。傳感抽頭的位置非常重要：它們應(yīng)當(dāng)盡可能靠近傳感組件，并且在銅材中形成盡可能小的電流通路，以確保溫度系數(shù)較高的銅材通路不會(huì)使得Wrende組件失效，從而影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
來(lái)自威世的串聯(lián)分流器
長(zhǎng)期以來(lái)，威世一直提供符合汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)的帶有螺釘連接器的分流器產(chǎn)品，功率損耗不超過(guò)36 W的WSBS和WSMS系列分流器。低電感功率金屬帶型款的電阻值和溫度系數(shù)分別為50 μΩ和10 ppm。此外，儒卓力可以按需提供其他數(shù)值的產(chǎn)品。
WSBE和WSBR系列都是威世的新型產(chǎn)品，前者將電阻范圍擴(kuò)展至僅15 μΩ，同時(shí)保持最高±10 ppm的低溫度系數(shù)和不超過(guò)1.25 μV/°C的低熱電電壓。由于功率損耗與分流器的電阻成正比，WSBE分流器的電阻值更小，因而可以測(cè)量更高的電流。
新型WSBR8518/8536串聯(lián)分流器（圖 1）的特別之處在于堅(jiān)固的設(shè)計(jì)，具有兩個(gè)獨(dú)立的測(cè)量部分，可確保高度的功能安全性。
可以通過(guò)比較兩個(gè)獨(dú)立測(cè)量部分的壓降進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)結(jié)合適當(dāng)?shù)脑u(píng)測(cè)電子裝置，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)ASIL D等級(jí)的應(yīng)用。
英飛凌汽車(chē)級(jí)PSoC 4 HVPA
這種分流配置特別適用于具有雙通道模擬前端的產(chǎn)品，例如英飛凌的汽車(chē)級(jí) PSoC 4 HVPA（圖 2）。它的兩個(gè)差分輸入對(duì)可以與WSBR相互連接，從而提供幅度相同但信號(hào)相反的測(cè)量結(jié)果，這為補(bǔ)償偏移提供了優(yōu)勢(shì).
PSoC 4 HVPA帶有內(nèi)置穩(wěn)壓器 (LDO)，可直接連接到 12 V 電池。其模擬前端 (AFE) 配備了高分辨率三角積分型ADC，特別適用于毫伏范圍內(nèi)的輸入信號(hào)，例如分流電阻器上的壓降信號(hào)。PSoC 4 HVPA通過(guò)LIN接口與上一級(jí)控制單元進(jìn)行通信，LIN 收發(fā)器已經(jīng)集成在芯片上。PSoC 4 HVPA 144K型號(hào)是根據(jù)ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的，符合ASIL B標(biāo)準(zhǔn)的獨(dú)立安全組件(SEooC)要求。
可以使用英飛凌提供的評(píng)測(cè)板 CYHVPA-128K-32-001來(lái)測(cè)試分流器和PSoC 4 HVPA組合（圖 3）。
設(shè)計(jì)摘要
設(shè)計(jì)顯示：威世的串聯(lián)分流器WSBR和英飛凌的Automotive PsoC 4 HVPA是實(shí)現(xiàn)智能電池傳感器的絕佳搭配。
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