电流传感器在电动汽车充电桩中的应用

充电桩电流监测

 

   1、 前言
 

在人类无数次企盼、无尽的憧憬中我们走入了21世纪。在这颗美丽富饶的星球上，人类为谋求生存和发展，用自己的勤劳、智慧建立了一座座人类文明的丰碑。但是，当人类陶醉于自己创造的辉煌成就时，我们的家园已笼罩上了阴影。
 
汽车作为生活中的一个高能耗产品，每天产生大量的二氧化碳。电动汽车的问世解决了普通燃油汽车高能耗的问题，充电桩是电动汽车外围最主要的设备，为电动汽车提供源源不断的电力，电流传感器是电动汽车充电桩中最主要的核心检测原件，保证充电桩为电动汽车输送的电量得到精确计量。
 

 

 

2、电流传感器的原理
 
1）霍尔闭环电流传感器的原理
 
霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理，即闭环原理，当原边电流IP产生的磁通通过高品质磁芯集中在磁路中，霍尔元件固定在气隙中检测磁通，通过绕在磁芯上的多匝线圈输出反向的补偿电流，用于抵消原边IP产生的磁通，使得磁路中磁通始终保持为零。经过特殊电路的处理，传感器的输出端能够输出精确反映原边电流的电流变化。
 

 

 

电流传感器的原理图及外观
 

2）霍尔原理传感器的特点
 
霍尔传感器不论是开环还是闭环原理，基本的性能区别不大，基本的优点在于：
 
A响应时间速度快，B温漂低，C测量精度高，D过载能力强，E测量频带宽，F抗干扰能力强
 

3、电流传感器的基本参数
 
国内做霍尔电流传感器的厂家众多，在原理上是没有区别的，只是在元器件的选择、，生产工艺，产品生产的过程控制等方面存在差异，我们以充电桩行业中常用的电流传感器JCE308-TS7产品为例，经过中国航天513研究所测试，并通过航天所的认证，基本技术参数如下：
 

主要技术参数 ：
 
型号： JCE308-TS7

额定测量电流IPN： 300A

测量范围IP： 0~±500 A

额定测量输出IM： 150mA

电源电压(±5%)： ±12V~±15V
 
转换比例KN： 1:2000
 
电流消耗IC： ≤28(@±12 V )+ IS mA（输出测量电流）
 
精度X： —准确度 XG(@ VPN,TA=+25℃)： ±0.6%
 
—非线性度εL(@ VPN，TA=+25℃)： <0.1%
 
—零点偏移电流 IO： ≤±0.15mA(@+25℃)
 
—零点温度偏移 IOT： ≤±0. 44mA(@-10℃~+70℃)
 
—响应时间 tr (@90% of VP max)： ≤1us
 
—工作频率 f： DC-100KHz
 
耐压Vd： 一次侧回路对二次侧回路之间耐压： 6kV/50Hz/1min

工作温度TA： -40?C~+85?C
 
储存温度TS： -40?C ~+85?C
 
副边内阻RS： 21Ω(TA=70℃）
 

 

 

电流传感器电参数曲线图
 

4、电流传感器的应用方式
 
充电桩目前有交流充电桩和直流充电桩两种。
 
而交流充电桩输出的是AC200V，由充电桩为电动汽车车载充电机供电进行充电。对进线端的三相电流进行监测。
 
直流充电桩由整流柜和直流充电桩组成，其中直流充电桩输出的电压一般为DC400V，可直接为电动车电池充电。电流传感器对充电桩进线端三相电流进行检测（大多数），另外在整流柜的输出端，也就是在放电一端在进行监测。如下图：
 

 

 

电流传感器使用方式
 

5、在选择电流传感器时需要注意的问题
 
1）、选择传感器时注意产品的使用环境温度，工业级的不能满足基本要求，必须是-40°C——85°C；
 
2）、对于海拔的要求在3500米以上；
 
3）、选择传感器时量程可以适当的稍大些，留些产品过载的余地，注意，闭环电流传感器不可以长时间的过载测量；
 
4）、对于端子的选择应尽可能的使用铁路专用的抗震型端子，避免在变频器运输途中或者作业情况下无法承受强震而脱落；
 
5）、不要让传感器在潮湿条件下使用，避免产品由于结露、潮湿造成无法正常工作；