另外，電動汽車中的一些主要模塊包括車載充電器、電池管理系統(tǒng) (BMS)、HVAC 系統(tǒng)、牽引逆變器和 DC/DC 轉換器。必須準確監(jiān)測電流和電壓值以確保系統(tǒng)正常運行。

　　本文是 Skyworks 高級產品線經理 John Wilson 的演講摘要。 Wilson 解釋了有效測量和監(jiān)控 EV 中的電壓和電流以確保最佳運行的重要性。

　　測量及其目的

　　為了監(jiān)測模塊兩端的電壓和流過它的電流，電流和電壓傳感器被放置在電路中的適當位置。 例如，為測量流過電池組的電流，電流傳感器測量串聯(lián)分流電阻器兩端的電壓并生成輸出信號，該信號與電路中流動的電流大小成正比。同樣，為了測量電池組兩端的電壓，電壓傳感器會檢測該點的電壓并生成與電壓成比例的輸出。然后將這些傳感器讀數(shù)發(fā)送到 BMS，并由 BMS 做出有效操作的決策。車輛中的不同模塊需要來自車輛周圍不同節(jié)點的測量，以進行反饋、控制、安全和充電水平評估。

　　使用傳感器測量電路中不同的功率相關參數(shù)時，會遇到不同的挑戰(zhàn)。其中主要挑戰(zhàn)是保持傳感器和電源電路之間的電氣隔離，以防止電源電路波動對測量的影響。高效隔離還有助于保持高頻開關電路中的測量精度，該電路極易受到這些高頻開關接地環(huán)路噪聲的影響。低響應時間和波動的溫度也會影響測量的準確性。隔離還有助于電平轉換，即在同一塊電路板上獨立運行兩個邏輯電平。大多數(shù)模塊都使用基于 CMOS 的電容耦合來跨隔離邊界進行信號耦合。 其優(yōu)點包括長期使用的可靠性、低傳播延遲、高抗噪性以及與光耦合器相比更高的效率。

　　為了更好地理解測量過程，Wilson 展示了一個 BMS 監(jiān)控鋰離子電池組，其中兩個電池管理 IC 監(jiān)控兩個電池的電壓和電流水平。一個額外的電壓和電流監(jiān)控系統(tǒng)允許整個系統(tǒng)保持安全和冗余。主 BMS 通過分壓器電路和電壓傳感器測量系統(tǒng)電壓，如圖 1 所示。單個電池測量值也被發(fā)送到 BMS 以進行進一步監(jiān)控。 所有傳感器和BMS都是隔離的。

圖 1：BMS 中的電壓和電流測量

　　測量錯誤的后果

　　確定各種系統(tǒng)參數(shù)時的準確性對于 EV 的功能很重要。 不準確的測量會導致不便，甚至發(fā)生危險。由于電壓和電流測量不準確而導致的一些常見問題包括行駛里程和電池充電水平的錯誤估計、完全充電剩余時間的錯誤估計、實際溫度與所需溫度之間的不匹配，以及對電池的過壓或欠壓 DC/DC轉換后的模塊。 雖然一些保護功能可以幫助解決這些問題，但它們不是永久性的解決方案，有必要解決問題的根本原因。

　　可能會發(fā)生兩種基本類型的錯誤：靜態(tài)錯誤和動態(tài)錯誤。當實際值與測量靜態(tài)或緩慢變化參數(shù)的傳感器的測量值之間存在差異時，就會出現(xiàn)靜態(tài)誤差。 當傳感器測量失真或易受噪聲影響的參數(shù)時，會出現(xiàn)動態(tài)誤差。 靜態(tài)誤差包括增益誤差、失調誤差和非線性。 為了有效地測量靜態(tài)誤差的不同組成部分，需要將它們轉換為標準單位，對于電動汽車的 BMS，這是最大電池電量的滿刻度百分比。 對這些誤差求平方根和，以統(tǒng)計上準確的方式表示數(shù)據(jù)。

　　其他需要的主要系統(tǒng)精確測量的是車載充電系統(tǒng)、DC/DC 轉換器、牽引逆變器和 HVAC 系統(tǒng)。 對于這些系統(tǒng)中的每一個，功率參數(shù)都是在功率轉換的不同階段測量的，以保持冗余和準確性。