【導讀】在確保汽車輔助系統中高可用性控制單元的可靠供電方面，電池管理和傳感器技術發揮著至關重要的作用。智能電池傳感器的關鍵在于其中的兩個部件。
在確保汽車輔助系統中高可用性控制單元的可靠供電方面，電池管理和傳感器技術發揮著至關重要的作用。智能電池傳感器的關鍵在于其中的兩個部件。
作者：儒卓力汽車業務部門 (ABU) 產品銷售經理Ralf Hickl
為了監控車內的電池，需要測量電池電流和電壓等參數。電子設備利用這些參數計算電池中儲存的剩余能量以及其他變量，使得控制單元可以決定哪些負載可以開啟或必須關閉，以確保重要的輔助功能仍然可用。
傳感組件是任何電池傳感器測量電流的重要部件，如本文重點討論的分流電阻器。
分流電阻器的優勢是在測量值和輸出信號之間提供了簡單的線性關系。根據歐姆定律，分流器兩端的壓降與其恒定電阻和流過它的電流成正比，這使得分流器適用于測量直流和交流電流以及兩個電流方向。用戶可從數據表中獲知分流器對溫度干擾的靈敏度，可以通過實際溫度值來計算出這一靈敏度。
有別于電流傳感器以導體周圍磁場進行測量，分流電阻器的測量信號處于被測電流的電位上，這是其缺點之一。因此，高壓系統中的電流測量仍然需要對測量信號進行電隔離，這是一項額外的要求。此外，根據公式Ptot = R · I2，分流器會消耗功率，發熱并將熱量傳遞給周圍環境。
分流電阻器類型
分流電阻器有多種設計，取決于功率和電阻值；例如厚膜表面貼裝電阻器 (SMD) 或金屬表面貼裝電阻器，如威世電力金屬帶電阻器。與厚膜電阻器相比，金屬電阻器具有更高的脈沖負載能力。
表面貼裝電阻器尺寸范圍從0603到5931不等。電流越大，設計就越傾向于使用帶有螺釘連接器的金屬支架，尤其是在電流高達幾百安培范圍內的系列。
傳感組件由溫度系數盡可能最小的特殊合金制成，焊接在兩個銅質連接組件上。傳感抽頭的位置非常重要：它們應當盡可能靠近傳感組件，并且在銅材中形成盡可能小的電流通路，以確保溫度系數較高的銅材通路不會使得Wrende組件失效，從而影響測量結果的準確性。
來自威世的串聯分流器
長期以來，威世一直提供符合汽車標準的帶有螺釘連接器的分流器產品，功率損耗不超過36 W的WSBS和WSMS系列分流器。低電感功率金屬帶型款的電阻值和溫度系數分別為50 μΩ和10 ppm。此外，儒卓力可以按需提供其他數值的產品。
WSBE和WSBR系列都是威世的新型產品，前者將電阻范圍擴展至僅15 μΩ，同時保持最高±10 ppm的低溫度系數和不超過1.25 μV/°C的低熱電電壓。由于功率損耗與分流器的電阻成正比，WSBE分流器的電阻值更小，因而可以測量更高的電流。
新型WSBR8518/8536串聯分流器（圖 1）的特別之處在于堅固的設計，具有兩個獨立的測量部分，可確保高度的功能安全性。
可以通過比較兩個獨立測量部分的壓降進行驗證。通過結合適當的評測電子裝置，可實現高達ASIL D等級的應用。
英飛凌汽車級PSoC 4 HVPA
這種分流配置特別適用于具有雙通道模擬前端的產品，例如英飛凌的汽車級 PSoC 4 HVPA（圖 2）。它的兩個差分輸入對可以與WSBR相互連接，從而提供幅度相同但信號相反的測量結果，這為補償偏移提供了優勢.
PSoC 4 HVPA帶有內置穩壓器 (LDO)，可直接連接到 12 V 電池。其模擬前端 (AFE) 配備了高分辨率三角積分型ADC，特別適用于毫伏范圍內的輸入信號，例如分流電阻器上的壓降信號。PSoC 4 HVPA通過LIN接口與上一級控制單元進行通信，LIN 收發器已經集成在芯片上。PSoC 4 HVPA 144K型號是根據ISO 26262標準開發的，符合ASIL B標準的獨立安全組件(SEooC)要求。
可以使用英飛凌提供的評測板 CYHVPA-128K-32-001來測試分流器和PSoC 4 HVPA組合（圖 3）。
設計摘要
設計顯示：威世的串聯分流器WSBR和英飛凌的Automotive PsoC 4 HVPA是實現智能電池傳感器的絕佳搭配。
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