【導讀】牽引逆變器是電動汽車動力系統的核心部件，其電流測量精度直接影響電機控制效率、續航里程和駕駛平順性。然而，工程師在設計中長期面臨一個兩難選擇：帶磁芯的方案精度高但體積大，無芯方案尺寸小卻容易受振動和磁串擾影響。8月26日，德州儀器推出TMCS2100-Q1多軸無芯霍爾效應電流傳感器，專為HEV和EV牽引逆變器設計。該器件通過同時測量水平和垂直方向磁場，將位移誤差控制在0.25%至1%之間，精度達到單軸無芯方案的20倍，試圖在不增加尺寸的前提下，把電流感知的準確性提升到新的水平。
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德州儀器 (TI) 今日推出了全新的多軸無磁芯霍爾效應電流傳感器，專為所有混合動力汽車和純電動汽車 (HEV/EV) 的牽引逆變器應用而設計。TMCS2100-Q1 傳感器通過多軸測量和專有算法的結合，提供了一種創新的電流傳感方法，有助于緩解牽引逆變器設計中精度和系統尺寸之間的權衡。
現有的無芯解決方案僅限于單軸測量，而 TMCS2100-Q1 傳感器可同時測量水平和垂直方向磁場。這種多軸測量的精度是單軸無芯解決方案的 20 倍，在 0.4mm 移動時實現的位移誤差小于 1%，在 0.1mm 移動時低至 0.25%。這種精度水平改善了 EV 動力總成扭矩控制回路，在不同的負載和溫度條件下最大限度地提高了效率和功率輸出。
TI 傳感產品副總裁兼總經理 Jason Cole 表示：“工程師們現在擁有了一種突破現有解決方案局限性的霍爾效應電流傳感器。隨著 800V 架構的發展，牽引逆變器對電流測量的精度提出了更高的要求，這使得這一創新尤為重要。依托 TI Kilby 實驗室的先進研究成果——這一先進的研發引擎——TMCS2100-Q1 的開發為汽車制造商打造 HEV 和 EV 提供了新的技術選擇。更高精度的電流測量可直接助力實現更長的續航里程、更平穩的駕駛體驗和更高效的電機控制。”
為什么重要
汽車制造商一直在尋求使牽引逆變器更輕、更高效，以延長行駛里程并提高車輛性能。傳統的測量方法通常需要在精度、尺寸和重量之間進行權衡：
采用磁芯或 C 芯實現的解決方案可以提供較高的精度，但會增加尺寸和重量。
無芯解決方案尺寸較小，但位移誤差和磁串擾會影響其測量精度。
TI 目前的傳感技術通過以下方式解決了這一權衡問題：
同時測量兩個軸：車輛運行過程中的振動會導致傳感器和導體之間產生產生相對位移，從而影響單軸差分無芯傳感器的測量精度。TMCS2100-Q1 傳感器通過同時測量水平和垂直軸上的磁場，顯著減少了振動引起的誤差。
提升測量精度：減少誤差并保持準確的電流測量精度，可以最大限度地減少磁串擾影響和轉矩脈動，從而改善加速不平穩、電機噪音增加和運行效率低下的問題，進而減少對續航里程的影響。
通過在不犧牲精度的情況下采用無芯設計，TMCS2100-Q1 傳感器實現了更小、更高功率密度的牽引逆變器設計，幫助汽車制造商制造出更高效、續航里程更長、駕駛更愉快的 EV。該器件是 TI 汽車產品組合中的最新創新，展示了我們在解決整個汽車客戶挑戰方面的持續投資。
結論
TMCS2100-Q1的價值不只在精度數字上。隨著800V架構在電動汽車中加速普及，母線電流的快速變化對傳感器響應和抗干擾能力提出了更高要求。TI借助其Kilby實驗室的研發能力，將多軸測量與專有算法結合，讓無芯方案在緊湊封裝內實現了過去只有磁芯方案才能達到的精度水平。這意味著汽車制造商可以在不犧牲逆變器功率密度和重量的前提下，改善扭矩控制、減少轉矩脈動，最終反映為更長的實際續航和更安靜的電機運行。
