2021年04月21日 | 霍尔效应电流传感器CC6920应用于电动汽车充电装置，线性度可达0.1%

随着电动车逐步的发展和普及，用充电装置为电动车充电是必不可少的环节，充电快慢影响着电动汽车用户出行的规律。根据电动车电池组的技术特性和使用性质，存在着不同的充电设施，不同的充电模式，不同的充电方法。目前电动汽车充电主要有以下三种方法比较常用：一是公共的交、直流充电桩；二是私用的交流充电桩；三是便携式充电装置。       

现阶段使用公共充电桩充电，车主需要面对寻找充电桩麻烦、找到充电桩却无法充电等问题，便携式充电器在现阶段让该问题从一定程度上得到缓解，只要能找到符合要求的家用插座的地方就可以用它给电动汽车充电。满足这种需求的便携式充电器就是电动汽车模式2的充电装置。

1，电动汽车充电模式分类       

电动汽车充电设备或设备组件，以充电为目的提供专用功能将电能补充给电动汽车的充电模式，分为以下4种：

(1) 充电模式1：将电动汽车连接到交流电网时，所使用的单相简易充电装置，如图1所示。它不具有任何保护功能，已禁止使用模式1对电动汽车进行直接充电。

(2) 充电模式2：将电动汽车连接到交流电网时，所使用的单相专用充电装置，如图2所示，该装置同时具备了控制导引、剩余电流保护、过流保护和开关功能。

图2 缆上控制与保护装置（IC-CPD）

(3) 充电模式3：将电动汽车连接到交流电网时，所使用的专用供电设备，如图3所示，它在设备上安装了控制导引装置，并具备剩余电流保护功能。

图3 壁挂式交流充电桩

(4) 充电模式4：将电动汽车连接到交流或直流电网时，所使用的带控制导引功能的直流专用供电设备，如图4所示。

图4 双枪一体式直流充电桩

2，缆上控制与保护装置（IC-CPD）缆上控制与保护装置（IC-CPD）定义为：在充电模式2下为电动车辆供电的一组部件或元件，包括了功能盒、电缆、供电插头和车辆连接器，并且能够执行控制功能和安全功能，如图5所示。

图5 IC-CPD 的各个部分和功能

IC-CPD 一般包括以下部件或元件：与固定插座连接的供电插头；包含控制和保护特性的功能盒；插头和功能盒之间的电缆；功能盒与车辆连接器之间的电缆；连接电动汽车的车辆连接器。

独立的功能盒应包含三个主要功能模块：剩余电流保护功能模块在基本保护和/或故障保护失效时，确保至少提供有In≤30mA的A 型RCD；控制导引功能模块满足GB/T18487.1-2015附录A电动汽车模式2 的控制导引功能要求；开关功能模块能可靠接通或分断一个或几个电气回路电流。

IC-CPD 适用在单相交流电路电压不超250V，最大充电电流不超16A 的环境下使用，额定频率优选值为50Hz、60Hz或50/60Hz。

尽管充电模式2 的IC-CPD属于一种慢充的充电方式，充电时间较长，但其对充电基础设施的要求并不高，且建设成本低；还可以充分利用电力低谷时段进行充电，降低充电成本；更为重要的优点是可对电池深度充电，提升电池充放电效率，延长电池寿命。

 目前，IC-CPD大多是电动汽车购买时随车配送的充电装置。在专业标准NB/T 42077-2016发布实施之前，市场上的IC-CPD基本是按车企的要求并参考相关的标准进行部分项目的试验，或者只是简单的进行出厂检验便流向市场，而完全没有从全方面的安全性考虑，进行完整的检测。这样，IC-CPD在使用过程中，很可能就会引发人身伤害、火灾等事故，存在很大的安全隐患。因此，对IC-CPD产品按专业标准开展严格的检测刻不容缓。      

IC-CPD 中电流传感器如何选择呢？由于IC-CPD适用在单相交流电路电压不超过250V，最大充电电流不超过16A的环境下使用，额定频率优选值为50Hz、60Hz或50/60Hz。需要使用工作电压大于250V，额定电流大于1.5倍充电电流的电流传感器来检测电路中的电流，由于充电模式2整体结构较小，就需要结构更加紧凑的霍尔电流传感器来实现这个功能。

目前成都芯进电子新推出的霍尔效应电流传感器可以满足充电模式2的使用要求，CC6920是一款高性能霍尔效应电流传感器，可以更为有效的为交流（AC）或者直流（DC）电流检测方案，广泛应用于工业，消费类及通信类设备。该产品属于芯进电子第二代单芯片霍尔电流传感器IC，在诸多方面性能有较大幅度的提升。

                              CC6920功能框图

在电源电压5V条件下，OUT可以在0.2~4.8V之间随磁场线性变化，线性度可达0.1%。CC6920内部集成的差分共模抑制电路可以让芯片输出不受外部干扰磁信号影响，集成的动态失调消除电路使IC的灵敏度不受外界压力和IC封装应力的影响。CC6920提供小尺寸SOP8封装，工作温度范围-40~125°C，符合RoHS 相关指令规范。该器件的主要特性为：

测量精度高，采用无磁框架，无磁滞；

抗干扰能力好，内部采用差分霍尔结构，可以抵抗外部电磁干扰；

损耗低，导通电阻0.9mΩ，目前可提供30A、40A产品，很快会推出5A、10A、20A、25A、50A等量程；

隔离耐压高，采用创新结构及材料，可实现4000VRMS电气隔离；

 带宽高，可达250KHz，阶跃响应时间1.2us；

 常温输出误差0.5%，全温度范围误差3%；

 线性度优于0.2%，测量精确

l提供0.5VCC 零电流基准输出，提供更加灵活的应用模式；

下图为单芯片电流传感器的结构

先进的封装工艺，实现了高低压侧之间的高绝缘性能，产品验证过程中通过电压高达4000VRMS时间60S测试，产品批量生产过程中以4000V电压测试高低压侧之间的绝缘特性，测试时间为3S，满足相关UL规范。

结束语      

本文从充电模式分类的介绍出发，引入模式2的充电装置IC-CPD，并展开了包括IC-CPD的分类、标准及认证规则等方面的详细介绍，最后提供了目前市场上的IC-CPD现状及电流传感器的选型。