在對(duì)于電信號(hào)采集的設(shè)計(jì)中，其中對(duì)電流信號(hào)的采集是非常常見的，根據(jù)電流信號(hào)的屬性，如信號(hào)大小、信號(hào)周期等因素，以及采樣的需求指標(biāo)不一樣，往往需要選擇不同的采樣方式進(jìn)行采樣。

下面主要介紹分流器和霍爾元件采樣電流。

1、分流器

1.1分流器原理

分流器主要用于測(cè)量較大直流電流，常見的分流器都是75mV，常用于直流屏、勵(lì)磁柜等直流電流的監(jiān)測(cè)使用。

FL-2為型號(hào)，精度為0.5，100A 75mV

分流器實(shí)際是一個(gè)阻值很小的可以通過(guò)大電流的電阻，當(dāng)電流流過(guò)分流器時(shí)，在它的兩端就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)毫伏級(jí)的直流電壓信號(hào)，使并接在該分流器兩端的直流電流表指針擺動(dòng)，該讀數(shù)就是該直流電路中的電流值。

注意：分流器電阻上可能有不止一個(gè)的缺口，這是生產(chǎn)廠為精確校準(zhǔn)電阻而故意割掉的，并不是有缺陷的次品。廠家生產(chǎn)分流器時(shí)，會(huì)將電阻值設(shè)計(jì)的偏小一點(diǎn)，在用高精度電阻測(cè)量?jī)x進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，割一些小缺口，逐步增加電阻，直至逼近標(biāo)準(zhǔn)值。

1.2分流器的接法

接法如下：

如圖所示，分流器大端子接主回路，2個(gè)小端子接測(cè)量?jī)x表。

分流器的測(cè)量原理就是壓降，比如用萬(wàn)用表直流電壓檔，測(cè)量2個(gè)小端子的直流電壓，假如測(cè)量值為30mV，那么根據(jù)Ue/Ie=U/I，即75mV/100A=30mV/I，所以I的實(shí)際電流就是40A。此方法可以配合鉗形電流表測(cè)試分流器精度和好壞。

選型流程：

確定直流負(fù)荷→選擇合適量程的分流器→選擇對(duì)應(yīng)的儀表

分流器與磁電式指針電流表配合使用時(shí)，信號(hào)連接線應(yīng)該是與電流表配套的一對(duì)定阻值導(dǎo)線；分流器取樣電壓如果作為數(shù)字儀表輸入信號(hào)，則用普通導(dǎo)線即可，如果數(shù)字儀表量程可調(diào)，也需要選擇與分流器參數(shù)一致的。

1.3注意事項(xiàng)

1、分流器一次回路的電纜（或銅排）與分流器連接處不允許有人為的接觸電阻，二次電壓的取樣點(diǎn)不能從非取樣點(diǎn)取樣。

2、兩個(gè)小螺絲接入儀表信號(hào)輸入端，應(yīng)注意信號(hào)的極性，電流流入分流器的那端為正極，接儀表信號(hào)輸入端的正輸入端；電流流出分流器的那端為負(fù)極，接儀表信號(hào)輸入端的負(fù)輸入端。

3、實(shí)際使用的電流（長(zhǎng)時(shí)間）建議不超過(guò)額定電流的80%。

1.4硬件設(shè)計(jì)

分流器就是采用錳銅材料制作的一個(gè)小電阻，該電阻用于電流信號(hào)的取樣，當(dāng)通過(guò)將電流時(shí)，會(huì)在兩端產(chǎn)生的壓降，一般在額定輸入時(shí)一般標(biāo)準(zhǔn)化為75MV，壓降信號(hào)就可以作為采樣小信號(hào)通過(guò)放大電路等處理之后送入ADC、計(jì)量芯片等器件進(jìn)行采樣。

分流器硬件設(shè)計(jì)流程：

分流器正確串聯(lián)接入電流中→放大電路（NSI1200放大8倍）→運(yùn)算放大器→主控芯片ADC采樣

2、霍爾傳感器

2.1霍爾簡(jiǎn)介

霍爾效應(yīng)：霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是霍爾（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的?；魻栃?yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。通過(guò)霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。

簡(jiǎn)單原理如圖1所示，半導(dǎo)體薄片兩端通以控制電流I，垂直方向施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，d為半導(dǎo)體材料的厚度，k為霍爾常數(shù)，它與半導(dǎo)體材質(zhì)有關(guān)，則在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上，將產(chǎn)生電勢(shì)差為UH的霍爾電壓，它們之間的關(guān)系為

。

霍爾元件：根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件。它具有對(duì)磁場(chǎng)敏感、結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá)1MHZ），耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕、頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，在測(cè)量、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

霍爾傳感器：霍爾電壓隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化，磁場(chǎng)越強(qiáng)，電壓越高，磁場(chǎng)越弱，電壓越低，霍爾電壓值很小，通常只有幾個(gè)毫伏，但經(jīng)集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強(qiáng)的信號(hào)。通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補(bǔ)償電路及穩(wěn)壓電源電路等集成在一個(gè)芯片上，稱之為霍爾傳感器。

2.2實(shí)物圖

霍爾傳感器也稱為霍爾集成電路，其外形較小，簡(jiǎn)單圖示如下圖2所示，是其中一種型號(hào)的外形圖：一種是小的元器件（主要包括電源+，電源-（地），輸出電壓），一種是測(cè)量大電流的霍爾，主要也是接入3根線（主要包括電源+，電源-（地），輸出電壓）。

電流采樣，在設(shè)計(jì)上主要表現(xiàn)在硬件上，但是BMS軟件應(yīng)該做好相應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)保護(hù)等等，保證車輛的正常使用。

在我們進(jìn)行電流傳感器相關(guān)軟件設(shè)計(jì)時(shí)候，首先要分析傳感器的datasheet，如下是某款電流傳感器的部分參數(shù)：

我們需要重點(diǎn)關(guān)注的：量程（確定測(cè)量電流的范圍）、供電電壓（供電）、基準(zhǔn)電壓（確定0電流電壓點(diǎn)）、精度（確定電壓與電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系）、計(jì)算公式（換算關(guān)系）。這些是基本關(guān)注的點(diǎn)，但是具體情況，還需要根據(jù)具體傳感器的要求進(jìn)行添加相應(yīng)的計(jì)算和控制邏輯。

3、總結(jié)

在新能源汽車中，電流采樣的器件有分流器和霍爾傳感器，分流器雖然成本相對(duì)低很多，但是其精度慢慢的無(wú)法滿足現(xiàn)在相關(guān)計(jì)算的需求，除非控制成本，不然很少會(huì)使用到量產(chǎn)產(chǎn)品中，目前大部分使用霍爾傳感器，根據(jù)場(chǎng)景使用，選擇不同精度標(biāo)準(zhǔn)?；魻杺鞲衅魇歉鶕?jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器。用它可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用?；魻杺鞲衅鞯墓ぷ骰A(chǔ)是霍爾效應(yīng)，是由霍爾元件和它的附屬電路組成的集成傳感器。

在新能源汽車當(dāng)中，電流檢測(cè)是一項(xiàng)重要的數(shù)據(jù)輸入，是很多計(jì)算模塊的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，它的準(zhǔn)確性一定程度上可以代表這整車電池相關(guān)的精度，所以很多廠家都會(huì)在設(shè)計(jì)之初就確定好使用高精度霍爾傳感器作為電流采樣器件。我們做軟件的只要保證在保護(hù)和相關(guān)轉(zhuǎn)換方面做到位，就可以保證產(chǎn)品正常運(yùn)行。

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