隨著電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的快速發(fā)展，牽引電機(jī)與逆變器已經(jīng)成為整車動(dòng)力系統(tǒng)的核心。而在這套高功率、高動(dòng)態(tài)、高安全要求的系統(tǒng)中，電流傳感器往往是決定電機(jī)控制性能上限的關(guān)鍵器件之一。

作為深耕電流傳感領(lǐng)域多年的廠商，LEM(萊姆) 的電流傳感器在汽車電機(jī)控制、牽引逆變器等應(yīng)用中，已經(jīng)成為許多主流方案的重要組成部分。本文將從應(yīng)用需求出發(fā)，結(jié)合具體產(chǎn)品方案，聊一聊 LEM 電流傳感器在汽車電機(jī)控制中的實(shí)際價(jià)值。

一、為什么電機(jī)控制離不開高性能電流傳感器?

在汽車電機(jī)控制系統(tǒng)中，電流并不僅僅是一個(gè)被監(jiān)測(cè)的參數(shù)，而是直接參與控制閉環(huán)的核心變量。

1. 扭矩控制的基礎(chǔ)

電機(jī)輸出扭矩與繞組電流成正比。在牽引控制、加速、爬坡以及能量回收制動(dòng)等工況下，控制系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)、精確地獲取相電流信息，才能：

· 精確調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)矩

· 降低車輪打滑或失控風(fēng)險(xiǎn)

· 提升整車效率與駕駛平順性

尤其是在濕滑或復(fù)雜路況下，高精度電流測(cè)量對(duì)整車安全性意義重大。

2. 故障與過載的第一道防線

電流的異常變化，往往是電機(jī)或功率器件故障的最早信號(hào)，例如：

· 繞組短路

· 相線斷路

· 逆變器異常過載

通過持續(xù)、快速的電流監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)可以在故障擴(kuò)大之前及時(shí)保護(hù)停機(jī)，這也是汽車功能安全設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)。

二、汽車電機(jī)控制對(duì)電流傳感器有哪些關(guān)鍵要求?

牽引逆變器工況復(fù)雜，對(duì)電流傳感器提出了“全方位”的要求：

1. 寬電流測(cè)量范圍

從低速輕載到大扭矩加速，電流可能從 0A 覆蓋到數(shù)百甚至上千安培，傳感器必須具備足夠的動(dòng)態(tài)范圍。

2. 高精度與抗外磁干擾能力

· 精度直接影響轉(zhuǎn)矩估算準(zhǔn)確性

· 外部磁場(chǎng)(如高電流母線、相鄰功率器件)是不可忽視的誤差來源

因此，傳感器本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)集成方式同樣重要。

3. 高帶寬與快速響應(yīng)

· 帶寬通常需要 ≥40kHz，才能覆蓋電機(jī)基頻及 PWM 調(diào)制

· 快速響應(yīng)(微秒級(jí))有助于短路和異常工況的快速保護(hù)

4. 緊湊集成與高可靠性

在有限的逆變器空間內(nèi)，電流傳感器需要做到：

· 體積小、安裝靈活

· 適應(yīng)高溫、振動(dòng)等汽車嚴(yán)苛環(huán)境

· 滿足整車生命周期內(nèi)的可靠性要求

三、LEM 在汽車牽引逆變器中的整體方案思路

針對(duì)汽車電機(jī)控制應(yīng)用，LEM 提供了基于霍爾效應(yīng)的核心式電流傳感器，覆蓋：

· 電機(jī)相線電流

· 直流母線電流

· 外部勵(lì)磁轉(zhuǎn)子電流(適用于勵(lì)磁同步電機(jī))

多種外形尺寸和安裝方式，使其能夠靈活集成到功率模塊、母線或驅(qū)動(dòng)板中。

四、相位電流檢測(cè)：HAH3 系列的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在電機(jī)控制中，相位電流測(cè)量是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速控制的基礎(chǔ)。

HAH3 系列特點(diǎn)

· 三相開環(huán)汽車級(jí)霍爾電流傳感器

· 電流范圍：800A / 900A / 1000A / 1100A / 1200A

· 全溫度范圍、全壽命周期內(nèi)整體精度約 3%

· 50kHz 帶寬，響應(yīng)時(shí)間僅 2μs

其中，HAH3 S07 / SP42 等型號(hào)非常適合直接安裝在功率模塊附近，既有利于緊湊布局，也有助于提升系統(tǒng)測(cè)量穩(wěn)定性。

五、直流母線電流檢測(cè)：HSTDR 系列的價(jià)值

相比相電流，直流母線電流更多用于：

· 能量管理

· 系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)

· 整體功率評(píng)估

HSTDR 系列優(yōu)勢(shì)

· 測(cè)量范圍高達(dá) ±1500A

· 全溫度、全壽命周期精度 < 3.5%

· 40kHz 帶寬，響應(yīng)時(shí)間約 3μs

· 集成母線條設(shè)計(jì)，安裝更簡(jiǎn)潔

在高功率牽引逆變器中，HSTDR 系列在性能與集成度之間取得了很好的平衡。

六、外部勵(lì)磁轉(zhuǎn)子電流檢測(cè)：HMSR 系列

在外部勵(lì)磁同步電機(jī)方案中，轉(zhuǎn)子電流的精確控制尤為關(guān)鍵。

HMSR 系列適用場(chǎng)景

· SMD 表貼封裝，便于 PCBA 集成

· 電流范圍：6–30A(125°C 連續(xù)工作，峰值可達(dá) 75A)

· 隔離電壓高達(dá) 4,950Vrms

· 精度表現(xiàn)優(yōu)秀(低溫約 0.78%，高溫約 1.4%)

非常適合用于轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的精確檢測(cè)。

從相位電流到直流母線，再到勵(lì)磁轉(zhuǎn)子，汽車電機(jī)控制系統(tǒng)中的每一處電流測(cè)量點(diǎn)，都直接影響著整車的性能、安全與可靠性。LEM(萊姆) 在汽車級(jí)電流傳感器領(lǐng)域長(zhǎng)期積累的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，使其產(chǎn)品在精度、帶寬、響應(yīng)速度和可靠性之間實(shí)現(xiàn)了良好平衡。