【導讀】在確保汽車輔助系統(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)鍵在于其中的兩個部件。
在確保汽車輔助系統(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)鍵在于其中的兩個部件。
作者：儒卓力汽車業(yè)務部門 (ABU) 產(chǎn)品銷售經(jīng)理Ralf Hickl
為了監(jiān)控車內(nèi)的電池，需要測量電池電流和電壓等參數(shù)。電子設備利用這些參數(shù)計算電池中儲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載可以開啟或必須關(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量電流的重要部件，如本文重點討論的分流電阻器。
分流電阻器的優(yōu)勢是在測量值和輸出信號之間提供了簡單的線性關(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它的電流成正比，這使得分流器適用于測量直流和交流電流以及兩個電流方向。用戶可從數(shù)據(jù)表中獲知分流器對溫度干擾的靈敏度，可以通過實際溫度值來計算出這一靈敏度。
有別于電流傳感器以導體周圍磁場進行測量，分流電阻器的測量信號處于被測電流的電位上，這是其缺點之一。因此，高壓系統(tǒng)中的電流測量仍然需要對測量信號進行電隔離，這是一項額外的要求。此外，根據(jù)公式Ptot = R · I2，分流器會消耗功率，發(fā)熱并將熱量傳遞給周圍環(huán)境。
分流電阻器類型
分流電阻器有多種設計，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，設計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，焊接在兩個銅質(zhì)連接組件上。傳感抽頭的位置非常重要：它們應當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使得Wrende組件失效，從而影響測量結(jié)果的準確性。
來自威世的串聯(lián)分流器
長期以來，威世一直提供符合汽車標準的帶有螺釘連接器的分流器產(chǎn)品，功率損耗不超過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，前者將電阻范圍擴展至僅15 μΩ，同時保持最高±10 ppm的低溫度系數(shù)和不超過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）的特別之處在于堅固的設計，具有兩個獨立的測量部分，可確保高度的功能安全性。
可以通過比較兩個獨立測量部分的壓降進行驗證。通過結(jié)合適當?shù)脑u測電子裝置，可實現(xiàn)高達ASIL D等級的應用。
英飛凌汽車級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，例如英飛凌的汽車級 PSoC 4 HVPA（圖 2）。它的兩個差分輸入對可以與WSBR相互連接，從而提供幅度相同但信號相反的測量結(jié)果，這為補償偏移提供了優(yōu)勢.
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，例如分流電阻器上的壓降信號。PSoC 4 HVPA通過LIN接口與上一級控制單元進行通信，LIN 收發(fā)器已經(jīng)集成在芯片上。PSoC 4 HVPA 144K型號是根據(jù)ISO 26262標準開發(fā)的，符合ASIL B標準的獨立安全組件(SEooC)要求。
可以使用英飛凌提供的評測板 CYHVPA-128K-32-001來測試分流器和PSoC 4 HVPA組合（圖 3）。
設計摘要
設計顯示：威世的串聯(lián)分流器WSBR和英飛凌的Automotive PsoC 4 HVPA是實現(xiàn)智能電池傳感器的絕佳搭配。
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