BMS系列-电流采集方案

一、电流采集

主流的电流采集方案有两种：一种是基于串联电阻的电流监测，采用最基本的电压电流关系来进行测量；另一种是基于电流传感器的电流监测，而传感器还分为普通的开环式霍尔传感器和磁通门电流传感器。

1.1 基于SHUNT的电流测量

原理：电压量是最直接能够被测量到的，因此将电流信号转换成电压信号进行测量，目前使用的一种方式就是在电池的工作回路中串联一个分流电阻（shunt电阻）

缺点：散热问题，SHUNT热损耗非常高；隔离问题，由于放大、采集、信号处理的电路直接跟高压总线连接，因此低压供电和CAN信号的传输都需要通过隔离器件进行隔离。

1.2 基于霍尔传感器的电流监测

原理：霍尔传感器一般有3个引脚，分别连接电源的正极和负极以及一个电压输出管脚。

霍尔传感器的输出往往跟输入呈线性关系，所以只要电压能够采集准确，电流也能够计算出来。但是在实际应用中，输入输出并不是严格的线性比例关系，并且在电流0点可能也会存在有电压的情况。因此实际工程应用中，都需要对传感器进行标定。

缺点：霍尔传感器价格不便宜，目前的主流霍尔传感器精度上面来进行对比，其电流采样精度目前远低于采用分流电阻的方案要低。尤其是在低电流的情况下，霍尔传感器的误差凸显非常明显。

1.3 磁通门电流传感器

磁通门传感器相较于前两种方式，其电流上限可以做到很大，且受温度影响小，发热小，精度高。

原理：磁通门中的磁环是一个高磁导率的器件，大致的工作原理如下：（先温习一下基本概念，B是磁感应强度，单位是特斯拉T；H是磁场强度，单位A/M；μ是磁导率，μ=B/H；H=（N*I）/L（其中N是线圈的匝数；I为励磁电流；Le为测试样品的有效磁路长度））

（1）在电压为正的区间，电流刚开始增加，由于电感线圈以及磁环的作用，在电路中会产生阻碍电流增加的力，极限的理解就是直至线圈中的磁感应强度饱和之前，电流一直为0。

（2）当线圈中的磁感应强度饱和之后，线圈等效为一个电阻，电流会迅速的增加，因此，如下图所示，检测口的电流会是一个脉冲状。

（3）当原边没有电流的时候，检测口理想的电流波形会像下图右上角的坐标系那样来体现。

（4）当原边有电流的时候，电流会在线圈包裹的磁环中产生磁场，而副边的激励源依然按照先前的频率工作，在磁环中磁感应强度饱和之前，为了抵消掉原边已经在磁环中产生的磁场强度，使得磁感应强度增加，副边的电流会产生一个偏置。

在磁感应强度变化但还没有饱和的过程中，磁场强度H=0，而这个H=Hp+Hn。根据上述的公式就可以得到Ip=-N*Is。而Is是副边电流可以通过电路测量出来，这样我们就能得到原边的电流。

缺点：磁通门的算法复杂，并且内部电路相对来说也更容易受到外部磁场的干扰