电流采样（分流器与霍尔传感器）

在对于电信号采集的设计中，其中对电流信号的采集是非常常见的，根据电流信号的属性，如信号大小、信号周期等因素，以及采样的需求指标不一样，往往需要选择不同的采样方式进行采样。

下面主要介绍分流器和霍尔元件采样电流。

1、分流器

1.1分流器原理

分流器主要用于测量较大直流电流，常见的分流器都是75mV，常用于直流屏、励磁柜等直流电流的监测使用。

FL-2为型号，精度为0.5，100A 75mV

分流器实际是一个阻值很小的可以通过大电流的电阻，当电流流过分流器时，在它的两端就会产生一个毫伏级的直流电压信号，使并接在该分流器两端的直流电流表指针摆动，该读数就是该直流电路中的电流值。

注意：分流器电阻上可能有不止一个的缺口，这是生产厂为精确校准电阻而故意割掉的，并不是有缺陷的次品。厂家生产分流器时，会将电阻值设计的偏小一点，在用高精度电阻测量仪进行校准时，割一些小缺口，逐步增加电阻，直至逼近标准值。

1.2分流器的接法

接法如下：

如图所示，分流器大端子接主回路，2个小端子接测量仪表。

分流器的测量原理就是压降，比如用万用表直流电压档，测量2个小端子的直流电压，假如测量值为30mV，那么根据Ue/Ie=U/I，即75mV/100A=30mV/I，所以I的实际电流就是40A。此方法可以配合钳形电流表测试分流器精度和好坏。

选型流程：

确定直流负荷→选择合适量程的分流器→选择对应的仪表

分流器与磁电式指针电流表配合使用时，信号连接线应该是与电流表配套的一对定阻值导线；分流器取样电压如果作为数字仪表输入信号，则用普通导线即可，如果数字仪表量程可调，也需要选择与分流器参数一致的。

1.3注意事项

1、分流器一次回路的电缆（或铜排）与分流器连接处不允许有人为的接触电阻，二次电压的取样点不能从非取样点取样。

2、两个小螺丝接入仪表信号输入端，应注意信号的极性，电流流入分流器的那端为正极，接仪表信号输入端的正输入端；电流流出分流器的那端为负极，接仪表信号输入端的负输入端。

3、实际使用的电流（长时间）建议不超过额定电流的80%。

1.4硬件设计

分流器就是采用锰铜材料制作的一个小电阻，该电阻用于电流信号的取样，当通过将电流时，会在两端产生的压降，一般在额定输入时一般标准化为75MV，压降信号就可以作为采样小信号通过放大电路等处理之后送入ADC、计量芯片等器件进行采样。

分流器硬件设计流程：

分流器正确串联接入电流中→放大电路（NSI1200放大8倍）→运算放大器→主控芯片ADC采样

2、霍尔传感器

2.1霍尔简介

霍尔效应：霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。

简单原理如图1所示，半导体薄片两端通以控制电流I，垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，d为半导体材料的厚度，k为霍尔常数，它与半导体材质有关，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压，它们之间的关系为

。

霍尔元件：根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它具有对磁场敏感、结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。

霍尔传感器：霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低，霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称之为霍尔传感器。

2.2实物图

霍尔传感器也称为霍尔集成电路，其外形较小，简单图示如下图2所示，是其中一种型号的外形图：一种是小的元器件（主要包括电源+，电源-（地），输出电压），一种是测量大电流的霍尔，主要也是接入3根线（主要包括电源+，电源-（地），输出电压）。

电流采样，在设计上主要表现在硬件上，但是BMS软件应该做好相应的数据转换、数据保护等等，保证车辆的正常使用。

在我们进行电流传感器相关软件设计时候，首先要分析传感器的datasheet，如下是某款电流传感器的部分参数：

我们需要重点关注的：量程（确定测量电流的范围）、供电电压（供电）、基准电压（确定0电流电压点）、精度（确定电压与电流的对应关系）、计算公式（换算关系）。这些是基本关注的点，但是具体情况，还需要根据具体传感器的要求进行添加相应的计算和控制逻辑。

3、总结

在新能源汽车中，电流采样的器件有分流器和霍尔传感器，分流器虽然成本相对低很多，但是其精度慢慢的无法满足现在相关计算的需求，除非控制成本，不然很少会使用到量产产品中，目前大部分使用霍尔传感器，根据场景使用，选择不同精度标准。霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔传感器的工作基础是霍尔效应，是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。

在新能源汽车当中，电流检测是一项重要的数据输入，是很多计算模块的数据基础，它的准确性一定程度上可以代表这整车电池相关的精度，所以很多厂家都会在设计之初就确定好使用高精度霍尔传感器作为电流采样器件。我们做软件的只要保证在保护和相关转换方面做到位，就可以保证产品正常运行。

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