分流电阻器与霍尔对比

电驱系统EDS

2023年5月18日 21:16

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在与几位硬件专家进行电控对标时，注意到高压电池包内一块铜排比较特殊，如下图所示，是通过分段焊接的方式连接使用，在请教专家后了解到这个器件的学名叫”分流电阻器“，是用来测量电池包母线电流的“电流传感器”。 那么问题来了：为什么高压电池包的母线电流可以用分流电阻器测量，而电驱系统的相电流测量用的是霍尔传感器？

分流电阻器与霍尔对比的图2

电流测量主要有间接测量和直接测量两种方式。

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间接测量

间接测量： 霍尔传感器 ，其原理是通电导线周围会产生磁场，霍尔电流传感器可以通过检测磁场，来得知电流的大小。从而实现间接测量。

开环霍尔传感器是由一个高磁导率磁环构成，被测电流线通过该磁环。
闭环霍尔传感器在磁环周围多了一组线圈，通过测量补偿电流，提高了线性度，没有磁芯磁滞现象，从而具有更好的温度漂移和更高的精度。但额外的补偿电路使传感器更昂贵，带宽上有时也会有限制。
磁通门是一个复杂的开环或闭环系统，通过监测饱和磁芯的磁通变化来测量电流。它提供了良好的温度稳定性和精度，但是价格更贵。

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直接测量

直接测量： 分流电阻器（Shunt resistor） ，是一种汽车用低阻值电流检测电阻器，用来产生低阻通路，其原理是通过测量表面实际电压降，根据欧姆定律，电流通过一个已知阻值的电流检测电阻，通过测量电流检测电阻的电压来精确计算电流值。

分流电阻属于高精密、低阻值电阻器，其技术要求一般为毫欧级，必须能够测量几百安培（A）的大电流。

与标准电阻的显著不同在于，分流电阻器电阻体采用了不同热电动势（thermal EMF）结金属材料，电阻器的性能参数大致相同。用户应用选型时，应选用高精密合金材料并经过特殊工艺处理的分流电阻器，具有阻值低、精度高、温度系数低、稳定性好，具有无电感、高过载能力等。

这种方式经济、准确、有效，理论上具有无限的带宽。然而，对于大电流的情况，电流检测电阻发热严重。这意味着当电流很小的情况和电流很大的情况，受到电阻温度系数影响，会有较大误差。因此，需要超低的温度漂移的电流检测电阻。

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属性对比

工程师在进行器件选择的时候肯定是根据各器件的特性与使用场景来综合选型的，所以要想知道电驱系统采用霍尔而没有采用分流电阻的原因，就需要了解对比分流电阻器与霍尔传感器的属性差异。

下表进一步比较了这两种技术，并相应地用 绿色背景 突出了每种技术的优势。

从上面属性统计中可以看出，分流电阻器在精度、稳定性、成本、可靠性等诸多性能方面优于霍尔传感器，但是在传感器信号响应方面，由于磁场变化快于电阻变化，所以霍尔传感器更具优势，而电机控制涉及高频控制，需要响应快速，这点霍尔传感器就能够满足要求，所以这应该就是在电驱系统中的电流传感器使用霍尔而没用分流电阻的原因吧。

如果传感器的缺点本质上与其物理属性有关，那么无论经历多少次迭代或设计更改，都很难或不可能克服这个问题。

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