TI 推出电流传感新方案，显著提升 HEV 和 EV 牵引逆变器设计精度
创新多轴传感架构的精度可达单轴无芯解决方案的 20 倍，助力打造更紧凑、更高效的牵引逆变器系统
当安装在牵引逆变器内时，TI 的 TMCS2100-Q1 多轴无芯霍尔效应电流传感器为 HEV 和 EV 提供了更高效、更长的续航里程和更愉快的驾驶体验。
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德州仪器 (TI) 今日推出了全新的多轴无磁芯霍尔效应电流传感器，专为所有混合动力汽车和纯电动汽车 (HEV/EV) 的牵引逆变器应用而设计。TMCS2100-Q1 传感器通过多轴测量和专有算法的结合，提供了一种创新的电流传感方法，有助于缓解牵引逆变器设计中精度和系统尺寸之间的权衡
现有的无芯解决方案仅限于单轴测量，而 TMCS2100-Q1 传感器可同时测量水平和垂直方向磁场。这种多轴测量的精度是单轴无芯解决方案的 20 倍，在 0.4mm 移动时实现的位移误差小于 1%，在 0.1mm 移动时低至 0.25%。这种精度水平改善了 EV 动力总成扭矩控制回路，在不同的负载和温度条件下最大限度地提高了效率和功率输出。
TI 传感产品副总裁兼总经理 Jason Cole 表示：“工程师们现在拥有了一种突破现有解决方案局限性的霍尔效应电流传感器。随着 800V 架构的发展，牵引逆变器对电流测量的精度提出了更高的要求，这使得这一创新尤为重要。依托 TI Kilby 实验室的先进研究成果——这一先进的研发引擎——TMCS2100-Q1 的开发为汽车制造商打造 HEV 和 EV 提供了新的技术选择。更高精度的电流测量可直接助力实现更长的续航里程、更平稳的驾驶体验和更高效的电机控制。”
为什么重要
汽车制造商一直在寻求使牵引逆变器更轻、更高效，以延长行驶里程并提高车辆性能。传统的测量方法通常需要在精度、尺寸和重量之间进行权衡：
- 采用磁芯或 C 芯实现的解决方案可以提供较高的精度，但会增加尺寸和重量。
- 无芯解决方案尺寸较小，但位移误差和磁串扰会影响其测量精度。
TI 目前的传感技术通过以下方式解决了这一权衡问题：
- 同时测量两个轴：车辆运行过程中的振动会导致传感器和导体之间产生产生相对位移，从而影响单轴差分无芯传感器的测量精度。TMCS2100-Q1 传感器通过同时测量水平和垂直轴上的磁场，显著减少了振动引起的误差。
- 提升测量精度：减少误差并保持准确的电流测量精度，可以最大限度地减少磁串扰影响和转矩脉动，从而改善加速不平稳、电机噪音增加和运行效率低下的问题，进而减少对续航里程的影响。
通过在不牺牲精度的情况下采用无芯设计，TMCS2100-Q1 传感器实现了更小、更高功率密度的牵引逆变器设计，帮助汽车制造商制造出更高效、续航里程更长、驾驶更愉快的 EV。该器件是 TI 汽车产品组合中的最新创新，展示了我们在解决整个汽车客户挑战方面的持续投资。
有关更多信息，请阅读技术文章“平稳操作：多轴霍尔效应电流传感器如何实现精确的扭矩控制。”
更多详情
- 霍尔效应电流传感器通过检测电流流经母线时产生的磁场来测量电流，母线通常将牵引逆变器连接到电机。
- 现有的差分无芯传感器需要对母线进行改造，如凹口、切片或孔，这可能会使热管理复杂化。
- TI 的 TMCS2100-Q1 传感器采用相对于母线进行定位的多轴传感器，提供了一种无需额外改造母线的创新方法。这种多传感器架构使设计人员能够更容易地适应机械配置并优化电路板空间，从而减小整体牵引逆变器的尺寸。
供货情况
TMCS2100-Q1 霍尔效应电流传感器现在已经量产，可通过 TI.com 按需申请获取。也可使用以下资源：
主要规格
规格 |
值 |
精度与单轴替代方案 |
精度提高至 20倍 |
在 0.4mm 移动时位移误差 |
< 1% |
在 0.1mm 移动时位移误差 |
0.25% |
关于德州仪器
德州仪器（TI）（纳斯达克股票代码：TXN）是一家全球性的半导体公司，从事设计、制造和销售模拟和嵌入式处理芯片，用于工业、汽车、数据中心、个人电子产品和通信设备等市场。我们致力于通过半导体技术让电子产品更经济实用，让世界更美好。如今，每一代创新都建立在上一代创新的基础上，使我们的技术变得更可靠、更经济、更节能，从而实现半导体在电子产品领域的广泛应用。访问 TI.com.cn 了解更多详情。
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常见问题解答
什么是多轴无芯霍尔效应传感？
- TI 的 TMCS2100-Q1 是一款用于 EV 和混合动力牵引逆变器应用的多轴无芯霍尔效应电流传感器。通过同时测量水平和垂直方向的磁场，它在 0.4mm 移动时实现了小于 1% 的位移误差。这种精度水平及其无芯架构提高了扭矩控制，最大限度地提高了效率，并延长续航里程。这一点尤其重要，因为 800V 架构的发展对下一代牵引逆变器的测量精度提出了更高要求。
TI 的多轴无芯霍尔效应传感器解决了什么问题？
- 牵引逆变器设计历来需要在精度和尺寸之间进行权衡。传统的 C 型磁芯方案虽然精确，但体积庞大；现有的无芯解决方案结构紧凑，但容易因振动和磁串扰而产生位移误差，位移误差在某些情况下可能超过 20%。这些测量误差会导致转矩脉动、电机噪音增加，并缩短续航里程。TMCS2100-Q1 有助于缓解这种权衡，在实现紧凑无芯设计的同时提供较高的测量精度。
多轴无芯霍尔效应传感与现有的无芯电流传感解决方案有何不同？
- 现有的单轴无芯解决方案仅测量沿单个轴的磁场，需要对母线进行修改，如凹口、切片或孔。TMCS2100-Q1 无需额外的母线修改即可同时测量水平和垂直磁场分量，使其比现有的无芯解决方案精确 20 倍，同时提高了设计灵活性。
该方案：
o 在 0.4mm 移动时实现小于 1% 的位移误差，在 0.1mm 移动时实现低至 0.25% 的位移误差。
o 最大限度地减少电机相位之间的磁串扰，以实现更清洁、更准确的电流测量。
使用多轴无芯霍尔效应传感有什么好处？
- 汽车制造商可以在不牺牲精度的情况下构建更轻、更紧凑的牵引逆变器系统，从而延长 EV 续航里程并提高效率。
- 工程师可以优化电路板空间，因为传感器无需额外改造母线，简化了热设计。
- 通过更精确的电机扭矩控制，驾驶员可以体验到更平稳的加速、更低的电机噪音和更长的行驶里程。