汽车EE革新，电流传感器如何帮助实现更好的BMS设计？

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）在新能源汽车里，电流传感器是系统中重要的组成部分，在汽车各个系统中发挥关键作用。在BMS系统中，通过检测各个功能单元充放电的电流，可以对电池组能量进行精确地管理，并提供必要的保护功能。
 
因此，电流传感器对于汽车BMS来说至关重要，能够帮助其满足更高能量密度、更快速充电、更长寿命和更高安全性的需求，进而提升汽车BMS系统的性能、稳定性和可靠性。
 

电流传感器在BMS中的作用

在电气系统中，电量的测量对于监控、分析和控制系统都是必不可少的，而电流传感器正是将电流信号转换为另一个可分析信号的设备，按比例换算成符合标准的电压或电流信号。从类型来看，电流传感器主要分为精密电阻、电流互感器、霍尔电流传感器、开环电流传感器、闭环电流传感器、磁通门电流传感器和磁阻电流传感器等类型。
 
电流传感器是汽车BMS系统实现基本功能的核心器件之一。比如，BMS通过采集电池模块单体电芯（支持磷酸铁锂、三元锂）的电压、温度，计算出SOC、SOH、最高单体电压/温度，最低单体电压/温度、绝缘阻值等数据。这个过程中，电流传感器通过感应电流产生电压信号，‌实时监测电池组中的电流变化，‌确保电池组在安全的电流范围内运行。
 
电流传感器也可以帮助BMS监测电池组的充电和放电过程。当电池组充电时，电流传感器可以帮助BMS控制充电速度和充电时间，以保护电池组的健康和寿命。在电池组放电时，电流传感器可以帮助BMS控制放电速度和电池组的剩余能量，以确保电池组不会过度放电，从而延长其使用寿命。因此，电流传感器可以保护电池组的健康和寿命，‌避免过度充电或过度放电。
 
电流传感器也能够帮助BMS构建保护系统。比如，在电池组出现异常电流（如过流、短路等）时，高精度电流传感器能够迅速响应并发出预警信号，触发BMS的保护机制，防止电池组受损或引发安全事故。
 
随着汽车EE架构不断升级，BMS系统也对电流传感器提出了更高的要求，要求电流传感器提供高精度、快速响应、稳定性、安全性和易于集成等突出特性。比如，在精度方面，汽车BMS要求‌电流传感器的精度需要达到0.5%或更高，‌以确保电池组电流的准确测量，进而提升电动汽车的整体性能和可靠性。
 

BMS推动电流传感器不断创新

‌为了满足汽车BMS系统在电流传感器的高性能、高安全性等方面的需求，电流传感器产品也在加速创新。在此，我们列举几款极具代表性的电流传感器产品。
 
首先看一下来自迈来芯（Melexis）的产品。迈来芯MLX91230/MLX91231作为该公司第三代电流传感器家族中的佼佼者，是智能、高集成和高性能电流传感器的代表。其中，MLX91230 是迈来芯第三代电流传感器家族中首个亮相的智能霍尔电流传感器，符合ASIL标准，能在单个芯片上同时测量电流、电压和温度三个物理量，并配备专用的32KB闪存，为安全应用提供了理想选择。在精度方面，MLX91230能够在-40℃至125℃温度范围内具有±0.5%的精度；MLX91231能够在-40℃至125℃温度范围内具有±0.25%的精度，更胜一筹。这两款传感器采用SOCI8封装，可直接连接到12V电池或通过本地互连网络（LIN）总线或UART进行测量和诊断。MLX91230/MLX91231强大的诊断功能大大减轻了集成商在开发安全机制时的负担，包括内置的片上过流检测功能。
 
还有霍尼韦尔和LEM等公司专门为BMS打造的电流传感器芯片，比如霍尼韦尔的BMS 1500A ASILC系列和LEM的BMS HV HSW系列。霍尼韦尔BMS 1500A ASILC系列采用高精度测量方法监测电池电流，辅助BMS精确进行电池电量计算，测量电流可达1500Ah, 100%车规级设计，满足ISO 26262 Function safety ASILC要求，支持CAN输出方式可以和客户系统无缝配合，降低系统匹配难度；LEM的BMS HV HSW系列属于单/双霍尔效应开环单芯传感器，基于卓越的LEM霍尔ASIC技术打造，是专门为xEV 电池管理系统（BMS）打造的高精度电流传感器，具有独立双量程，高量程通道为+/- 1000A，5℃下精度为0.5 %，电绝缘为2.5kV，支持高/低边电流检测。
 
再看一些国内厂商的创新案例。第一个是瑞磁科技推出的BMS电驱电流检测传感器，RCF125电流传感器为一款高精度直流电流测量装置，主要安装于电池组母排，用于监测充放电电流。这款器件采用磁通门原理，无磁滞影响，零点偏置电流小于10mA，线性误差<0.1%，并且提供电源保护功能。
 
第二个是森尼克SCK-500C系列，满足车规级产品设计。该系列电流传感器基于磁通门技术，不仅具有高精度和低偏置电流检测的能力，也具有高低压间隔离的特性。采用单电源供电方案，支持CAN总线输出。SCK-500C系列提供精度高支持，全温区误差<0.5%，常温误差<0.3%，偏置电流小于10mA，可用于混合动力汽车和电动汽车电池组，以及电池管理应用于SOC的精确电流测量（SOC、SOH、SOF等）。
 
通过国际厂商和国内厂商的产品不难发现，高精度是汽车级电流传感器必备的性能，也是打造高性能BMS系统的关键。除了不断提升的精度，汽车级电流传感器的发展趋势还包括智能化、小型化、集成化。当然，这些电流传感器的安全性也在持续提升，进而提升汽车BMS系统的稳定性、灵敏性和耐久性。
 

结语

在汽车BMS系统打造的过程中，电流传感器是非常重要的基础器件之一。随着汽车EE架构升级，也对汽车级电流传感器提出了更高的要求，包括高精度、智能化、小型化和高安全性等，国内外相关厂商都在朝着这些方向持续迭代产品。