溫漂和感性因素對分流器精度的影響

2021-01-20 動力電池技術

前面寫了一篇霍爾電流傳感器,霍爾是當前電動汽車上主迴路電流測量的主要傳感器類型。在電流不太大的電動汽車電池包內,也有選擇另外一種電流傳感器的情形,分流器。

1 分流器工作原理

分流器測量電流的原理很簡單,它本身是一個高精度電阻,利用歐姆定律,電阻兩端的電壓與阻值成正比。測量分流器端電壓,即可得知迴路電流值。原理簡單,信息傳遞的鏈條短,因而分流器具有反應靈敏,反饋時間短的特點。分流器,是不要求檢測電路與被測電路之間電氣隔離場合的尚好選擇。

傳感器檢測電路參數的基本思路就是將高壓信號如何轉換成低壓信號。分流器檢測電流的具體工作過程如下。

分流器本身,阻值很小,精度很高,可以長期通過大電流。當迴路接通時,分流器兩端可以測量到毫伏級別的電壓,用高精度電壓表檢測後,由系統折算成電流值。

為什麼分流器還需要根據電路情況做選型?簡單說是為了有效使用電壓表的量程。比如一種滿刻度為75mv的電壓表,要測量的對象是20A左右的電流,你選擇分流器阻值R,R*20A最好落在75mV量程的中段偏上,比如3mΩ到3.5mΩ算比較合適。一個離譜的例子,如果分流器內阻0.001mΩ,20A通過時,端電壓只有0.02mV,電路所有電流變化的測量結果都擠在千分之一的量程裡,而表的精度只有1%量程,誤差都比你的測量值大的多,那麼你的測量結果就是沒有意義的。

2 檢測精度的影響因素

在實際應用中發現,一般結構的分流器,在測量小功率迴路電流時,準確性非常好,但應用到大電流迴路準確性就大打折扣。應用於高頻變換的迴路中,同樣會出現測量值不準確的問題,這是為什麼呢?

大電流檢測

在以往的經驗中,人們發現,大直流電檢測場合,影響準確性的主要因素是溫度。這裡的溫度即包含環境溫度,也包含分流器自身,在通過大電流時,電阻歐姆熱帶來的溫升對阻值產生的影響。

電阻與溫度相關,到底有多大的相關性?是否值得採取方法去處理?有人引入相關係數,對溫度與分流器阻值之間的關係進行定量研究,相關係數公式如下:

其中相關係數r,xi為第i個樣本的溫度數值,yi是第i個樣本的電阻數值,這個公式用來評估兩個參數是否具有相關性。r的絕對值越大,相關性越強。一般可按三級劃分相關性:|r|<0.4為低度線性相關;0.4≤|r|<0.7為顯著性相關;0.7≤|r|<1為高度線性相關;r符號為正,稱為正相關,符號為負,稱為負相關。

通過相關係數,可以把「感覺」有關係的兩個變量,找到定量的相關性。但相關係數也存在一些局限性,當採樣樣本數量過小時,計算的結果會受到偶然因素的影響。暫且作為一個思考方法了解一下吧。

有人對一種分流器的電阻與溫度的關係進行了採樣計算,結果是0.941,有非常強的相關性。需要說明,這裡的相關性跟材料類型有很大關係,不是每個分流器的相關係數都是0.941。

這種接近線性的相關度,溫度必然會對電阻產生非常大的的影響。但只要有明確的對應關係,影響就可以在計算過程中得到補償。

在動力電池系統中,我們看到分流器都是由BMS廠家配套供應的,並且一般都會要求分流器與指定的BMS配合使用,即使是同一批,也不能隨便調換。這裡就是BMS廠家對分流器測量結果進行了補償,不同分流器,具體補償值可能不同。

3電感對分流器的影響

分流器的導體一般是圓形截面的金屬條或者薄金屬片。在測量直流電流時,基本可以認為分流器純阻性元件。但當迴路中存在脈衝或者高頻交流電時,分流器的感性分量就不能再忽視。

分流器的感性分量哪裡來的?分流器導體是一個三維實體,在高頻電流作用下,導體內電流的分布明顯出現肌膚效應,大部分電流都集中在導體表面流動。表面電流的高頻變換,在導體內外產生交變磁場,磁場方向與導體流通的電流方向垂直。變化磁場在導體電流方向上生成感應電流。存在感應電流的情況下,分流器兩端的電壓除了分流器內阻佔壓以外,還要包含一部分感生電壓。

圓柱形導體分流器,如果分流器導體直徑比長度尺寸小得多,則集膚效應帶來的感生電壓影響不大,反之,則會對測量結果產生影響。

片狀導體的分流器,同樣存在類似的現象,主要集中在寬度方向上,被稱為邊緣效應。如果寬度足夠小,也會削弱邊緣效應的影響。

分流器也被製作成其他形狀,用以減弱集膚效應,比如把導體製作成筒形,或者一個大筒形套著一個小筒形,這些構造都可以一定程度上減輕集膚效應帶來的分流器電感對測量結果的影響。但複雜的截面構造會帶來成本的明顯上升。

怎樣考慮分流器感性的影響?電氣元件本質上都是存在感性成分的,只是不同場景下,表現出來的主要特性不同,我們才說哪個是阻性元件,哪個包含感性成分,主要考慮兩個方面的因素。一個是迴路頻率,迴路電流頻率越高,磁場變化率越大,則感生電動勢越大。另一個因素,分流器自身阻值的大小。從分流器測量電流的過程可以知道,主要是測量分流器端電壓,當內阻很大的時候,少量的感生電動勢疊加在端電壓上,對精度不構成明顯影響,自然也就不用考慮感性問題了。

分流器選用的材質一般是錳銅、康銅或者鎳鉻合金,一方面考慮溫度係數問題,另一方面是在允許範圍內提高自身阻值,覆蓋感性的影響。內阻不能太小,但為了避免大量發熱又不能太大,這個進退兩難的問題,是影響分流器在大電流迴路應用的重要因素。

電動汽車的電源,雖然被稱作高壓直流,但行車過程中出現的功率波動,其電流的變化率也非常大,分流器的測量也可能在一些時刻出現失真。

往高端走的電動汽車,對動力性能的要求越來越高,百公裡幾秒都會出現在首秀文案裡。分流器恐怕不太適合他們的要求。在低速,小功率車型中,分流器應該依然還有用武之地。沒有太多定量數據,就先定性討論一下。

參考文獻

1 鄭錦秀,一元線性回歸方程在大電流分流器測量中的應用

2 張建永,一種測量脈衝大電流的改進分流器設計

3 楊瑩冰,用分流器取代霍爾傳感器進行電流測量

4 林飛鵬,一種新型大電流分流器檢測儀原理和特點

(圖片來自網際網路公開資料)

相關焦點

  • 乾貨| 影響3D列印精度的因素?
    很多新手在進行3D列印時,總是被列印的精度所困擾。列印出來的成品,表面粗糙,十分影響美觀,今天就來探討一下影響產品精度的幾大因素。 在3D列印過程中,影響產品精度的因素很多,如印表機本身的精度、列印過程中的工藝參數設定等。
  • 有何因素會影響迫擊炮射擊精度?
    問 網友提問: 有何因素會影響迫擊炮射擊精度?它的結構主要有三個部分:座鈑、炮架和身管。現在迫擊炮射擊時,炮手是通過查詢射表,確定迫擊炮射擊諸元,而射表上的數據是由產家通過試射得出的經驗數據。了解了這三個因素,我們就來談談影響迫擊炮射擊精度的三個方面的主要因素。
  • 擺脫進口依賴,國產車規分流器強勢來襲
    一般情況下,電流值大小的檢測是通過插入某種類型的傳感器來完成,在電流檢測方案的選擇上通常要考慮的因素較多,但最重要的因素有以下幾個方面:除以上因素外,被測電流是交流或直流、電流的複雜性、對噪聲的敏感性、隔離要求、穩定性、可靠性、帶寬、瞬態響應、成本和功耗損失等也要做綜合考慮。
  • 電纜使用需要用到的工具——導線分流器和電纜分線盒
    如果我們對電氣行業足夠了解的話,電線電纜在實際的使用過程中,會用到導線分流器和電纜分線盒。那麼,你們對於這兩種產品了解多少?下面,遠洋線纜就來跟大家簡單介紹一下導線分流器和電纜分線盒的相關知識,以便大家了解。要想了解導線分流器和電纜分線盒,就得先了解導線分流器是什麼。
  • 分流器怎麼用_分流器的使用方法
    打開APP 分流器怎麼用_分流器的使用方法 網絡整理 發表於 2019-12-10 09:28:50   分流器使用方法   1
  • 樓宇分流器,雨汙分流器
    隨著經濟社會的快速發展和城市化進程的加快,汙染物排放量迅速增加,汙染問題隨之加重,廢水排放量逐年增長;城鎮生活垃圾也逐年的增加。雨汙不分、未經處理的汙水直接下河,是造成河水不淨、汙染嚴重的根源之一;暴雨天氣,管網內水量陡增,排水受阻,在低洼處就容易造成積水。
  • 濟南柔性風琴防護罩生產廠家產品影響導向精度的因素
    濟南柔性風琴防護罩生產廠家產品影響導向精度的因素   濟南柔性風琴防護罩生產廠家產品影響導向精度的因素    工具機導軌鋼板防護罩生產廠鋼板伸縮防護罩是一種具有極高生產工藝的產品。
  • 分流器原理
    導讀:本文主要介紹的是分流器原理,感興趣的盆友們快來學習一下吧~~~很漲姿勢的哦~~~本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/276585.htm1.分流器原理--簡介  分流器是用來測量直流電流用的,
  • 直流分流器是否會影響網絡速度,它和交換機有什麼不同
    打開APP 直流分流器是否會影響網絡速度,它和交換機有什麼不同 sscm 發表於 2020-12-20 10:58:48 直流分流器價格對網絡速度有影響的。
  • 網絡數據分流器和交換機有什麼不同
    業界分流技術對比傳統的分流系統有分光器、分路器、HUB,以及交換機SPAN技術,和最近幾年流行的專業數據分流器幾種形態。從網絡分流最普遍的在數據的出口區域或核心區部署實現採集、複製和分發應用的案例,我們分別簡述一下各類分流器的區別和優劣點。
  • 10G POS 分流器
    對網絡流量進行分流是網絡不可缺少的應用之一,目前市場上流行的作法是通過網絡分流設備(統稱網絡分流器)進行分流。10GPOS已經成為我國電信骨幹網和城域網的技術標準。然而,IP數據分析處理設備的處理能力卻低於千兆速度。
  • 戎騰網絡:10G分流器 傳統產品與新挑戰
    目前已有的分流器包括千兆、10G(POS、WAN、LAN)、40G(POS、LAN)、100G乙太網、PON(EPON、GPON)、WIFI、3G和LTE等。  分流器有時候又稱為流量採集器(Traffic Collector)或者網絡探針(Network Probe)。  1.引言  10G骨幹鏈路從2003年開始在運營商部署應用,到現在已經有十多年了。
  • 心房分流器為心衰患者帶來「生機」—新聞—科學網
    而房間隔分流裝置給心力衰竭患者帶來了希望。」中國醫學科學院阜外醫院教授徐波說。 研究初步結果良好 據華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院教授董念國介紹,心房分流器的作用原理即通過經皮介入微創的方式在房間隔植入一枚分流裝置,在不明顯減少左心排量和明顯增加右心負荷的基礎上降低左心房壓力,緩解肺淤血及呼吸困難,從而改善心衰症狀及預後。
  • 影響切削加工表面質量的因素
    影響切削加T表面質量的因素很8,概括為影響加工表面粗糙度和表面波度的因素,因表面波度的影響因素為工藝系統的振動,下面主要討論影響表面粗精度的因素。(1)工件材料工件材料的力學性能中塑性是影響表面粗糙度的最大因素。塑性較大的材料,加工後表面粗精度值大,而脆性材料加工後表面粗糙度值比較接近理論值。對於同樣的材料,晶粒組織越粗大,加工後的表面粗糙度也越大。
  • 我國D-shant心房分流器FIM研究最新成果發布
    隨後中國醫學科學院阜外醫院教授吳永健和宋光遠團隊連續完成了數例心衰患者的分流手術,術後血流動力學效果顯著。        「心力衰竭猶如心血疾病當中的一座『高峰』,想要攀越這座『險峰』,需要更多的創新手段和技術模式的支持。房間隔分流裝置的誕生給我們帶來了意想不到的效果,D-shant心房分流器的研發以及FIM研究,可謂是我國創新領域的又一裡程碑事件。」
  • 我國D-shant心房分流器FIM研究成果喜人
    隨後中國醫學科學院阜外醫院吳永健教授和宋光遠教授團隊連續完成了數例心衰患者的分流手術,術後血流動力學效果顯著。 「心力衰竭猶如心血疾病當中的一座『高峰』,想要攀越這座『險峰』,需要更多的創新手段和技術模式的支持。
  • 板球組裝和精度淺談
    裝配精度是一切精度的前提。軸向橫向,有時候鏡橋上一個毛刺別住了管子,都有可能影響到精度。然後用2.1g的尖頭重彈,初速調整到260同樣的,精度喜人。同樣的管和蛋蛋,換上兔子,精度又不行了,這個問題到現在我都沒找出原因。也沒有那麼高的熱情去試驗了,禿子畢竟不玩了。
  • 用於快遞分揀的高速分流器是如何運行的?
    路輝物流設備研發生產的分流器分揀設備主要由轉盤、驅動電機、轉向伺服電機和控制櫃等部件組成。系統核心器件為轉盤,其安裝膠輥,不同規格的轉盤通過矩陣排布形成整機工作平面。高速分流器適用於電商、快遞、物流、倉儲等行業,可實現全品類、全規格的物品分揀,尤其對PE軟包、集包編制等疑難雜件有著更強的分揀優勢,模塊化設計組裝可適用於大中小不同的應用場地,在分揀物品包裝類型複雜的場地更具有突出的分揀優勢。