霍尔电流传感器在新能源汽车中的应用综述（上）
引言：
自1879年埃德温·霍尔发现霍尔效应以来，这项技术已从实验室走向了广泛的工业应用。在当今新能源汽车迅猛发展的背景下，霍尔电流传感器凭借其非接触式测量、高隔离特性及优越的动态响应性能，已成为电动汽车电能管理系统中不可或缺的核心元件。新能源汽车的三电系统（电池、电机、电控）对电流检测精度和可靠性提出了前所未有的严苛要求，传统的接触式检测方法难以满足高压、大电流及复杂电磁环境下的应用需求。据统计，一辆高端电动汽车内部需要部署多达20个电流传感器节点，用于实时监控电池充放电、电机驱动和能量回收等关键过程。随着全球电动汽车保有量在2023年突破2000万辆大关，霍尔电流传感器的技术演进和市场拓展已成为推动电动汽车产业发展的关键力量。
本文旨在全面剖析霍尔电流传感器在新能源汽车领域的应用现状、技术挑战及发展趋势。通过系统梳理其在电池管理系统、电机控制、车载充电等核心系统的应用场景，深入分析面临的技术瓶颈与创新解决方案，并基于最新技术动向展望未来发展方向，为相关领域的技术创新提供参考依据。
霍尔电流传感器在新能源汽车中的核心应用领域
1，牵引电机驱动器
牵引电机驱动器是新能源汽车、高铁等电力牵引系统的核心动力控制单元，负责将电池能量高效转化为机械能，并实现精确的转矩、转速控制。驱动器通过逆变器将电池直流电转换为三相交流电，驱动电机运转。800V高压平台成为主流，可提升功率密度并减少能量损耗。
牵引电机驱动器推荐使用大电流的检测方式，例如CC6538和CC6925:
CC6925无磁芯非接触式电流传感器方案，可以给客户带来更小的体积，更好的抗外界磁干扰性，在汽车结构中，各模块的体积都在追求小而不失性能，对比与常规的霍尔传感器模块，CC6925无磁芯方案体积仅为十分之一。为客户节约出更多的空间，同时达到高精度的大电流测量。
2，BCM
在新能源汽车中，车身控制模块（BCM）的电流检测是保障低压电气系统安全运行的关键技术，涉及电池管理、负载监控、故障诊断等多个核心功能。
BCM（Body Control Module）车身控制模块，能够实现控制汽车车身用电器，比如整车灯具、雨刮、洗涤、门锁、电动窗、天窗、电动后视镜、遥控等。该系统还具有电源管理功能，高低电压保护，延时断电，系统休眠等功能。是汽车设计中不可或缺的重要组成部分。
BCM中推荐使用CC6905系列电流传感器
CC6905 是一款高性能霍尔效应电流传感器， 能够更有效的测量直流或交流电流， 并具有精度高、 线性度和温度稳定性好等优点， 广泛应用于工业、 消费类及通信类设备。
测量范围宽， 5A,10A,20A,30A,40A,50A 多种量程可选
3，EPS
EPS（Electric Power Steering，电动助力转向）系统是取代传统液压助力转向（HPS）的电子化解决方案，通过电机直接提供转向助力，具有高效率、低能耗、高可控性等优势，已成为新能源汽车和智能驾驶的核心子系统之一。
EPS中推荐使用CC6927系列等霍尔电流传感器
CC6927 是一款高性能霍尔效应电流传感器， 能够更有效的测量直流或交流电流， 并具有精度高、 线性度和温度稳定性好的优点， 广泛应用于工业、 消费类及通信类设备。
CC6927 由高精度、 低噪声的线性霍尔集成电路和一根低阻抗的主电流导线组成。 0.3mΩ的超低阻抗的导线可最大限度减少功率损耗和热散耗。 内部固有绝缘在原边与副边电路之间提供了 100VRMS 的隔离耐压。传感器采用线性霍尔传感器温度补偿技术， 具有较高的温度稳定特性。
4，OBC
车载充电机（On-Board Charger,简称OBC）是一种将交流电源转换成直流电源的设备。它将充电站的交流电压转换成电池所需的直流电压。OBC 被安装在电动汽车（EV）和插电式混合动力电动汽车（PHEV）中。它利用来自住宅或公共充电站的交流电为这些车辆充电。
CC6922是一款高性能电流传感器，能够有效的测量直流或交流电流，并具有精度高、出色的线性度和温度稳定性的优点，广泛应用于汽车电子、光伏、工业控制、新能源及通信类设备，特别适用于车载充电机中的一些应用，保证充电效率和安全性。
充电控制: 通过感知电流传感器的输出信号，车载充电机可以根据电池电量、电压等因素控制充电效率和功率，以便在最短的时间内完成充电。
保护功能: 电流传感器可以监测电流过载或短路等问题，并及时通知车载充电机，以避免对充电系统和汽车电子设备造成损害。
监测功能:通过电流传感器，车载充电机可以实时显示电量、电压、电流等信息，方便用户随时了解充电进度和状态。
故障检测:电流传感器还可以检测充电系统中的故障和异常，如电缆连接故障、电池内阻过高等问题，并及时报警以便用户及时处理。
参考文章：适用于OBC车载充电机的高性能霍尔电流传感器CC6922介绍
5，DC/DC
直流/直流变换器（DC/DC）是一种将直流基础电源转变为其他电压种类的直流变换装置。在电动汽车的电子系统或设备中，系统中的直流总线不可能满足性能各异、种类繁多的元器件对直流电源的电压等级、稳定性的高要求，因而必须采用各种DC/DC变换器将宽范围变化的直流电压变换为稳定性能良好的直流电，来满足电子系统的各种要求。
DC/DC系统中可以使用大电流的CC6926霍尔电流
芯进电子最新推出超大量程单体芯片级电流传感器CC6926，具有峰值400A量测能力，高达5KV隔离耐压，750V加强隔离工作电压，超低阻抗铜排，设置过流检测保护报警功能。该产品能够有效的测量直流或交流电流，并具有精度高、出色的线性度和温度稳定性的优点，广泛应用于汽车电子、光伏、工业控制、新能源及通信类设备领域。
▲ TO263-7 封装 ▲
车规级产品为-Q1系列，符合 AEC-Q100 grade 1 标准
CC6926应用场景
汽车领域：直流充电桩、充电枪、PDU、BMS等
光伏领域：组串式逆变器，微型逆变器，储能逆变等
工业自动化：工业变频器，通信电源等
6，随车充电枪
随车充电枪（Portable EV Charger）是新能源汽车用户最常用的充电设备之一，用于通过家用插座或公共交流充电桩为车辆补能。其核心特点是便携性、安全性、适配性，适用于家庭、旅行等场景。
充电模式（IEC 61851标准）
Mode 2（随车充主流模式）：
通过控制盒（ICCU）实现基本保护，功率通常≤3.5kW（16A）。
典型应用：家用220V插座充电（8-10小时充满60kWh电池）。
Mode 3（公共交流桩）：
需连接专用充电桩，功率可达7kW/11kW（需三相电支持）。
随车充电枪可以用到这些系列的霍尔电流传感器CC6920、CC6924、CC6939等。
芯进电子CC6924支持±20A电流测量，用于逆变器输出电流检测。CC6924霍尔电流传感器具备5000V隔离耐压和25kA浪涌电流能力，具备20A，30A，40A，50A，65A，75A，80A，100A，125A，150A多档量程可选，芯片内置导线电阻仅为0.3mΩ，具备高带宽，低温漂和强干扰能力。
CC6924采用SOP16W封装，支持-40~125℃工作温度范围，适用于电机控制，负载监测，开关电源，过流保护，光伏发电及储能和新能源应用。
CC6939 是一款高性能霍尔效应电流传感器，能够更有效的测量直流或交流电流， 并具有精度高、 出色的线性度和温度稳定性等优点，广泛应用于汽车、工业、 消费类及通信类设备。
CC6939 由高精度、 低噪声的线性霍尔集成电路和一根低阻抗的主电流导线组成。 0.14mΩ的超低阻抗的导线可最大限度减少功率损耗和热散耗， 内部固有绝缘在输入电流路径与副边电路之间提供了5000VRMS 绝缘耐压。 传感器采用线性霍尔传感器温度补偿技术， 具有较高的温度稳定特性。
该芯片最大厚度仅2.8mm，非常适合有效空间的使用，比如充电枪产品。
7，汽车加热器
传统燃油车空调系统利用发动机热量制热，电动汽车电驱系统效率可以高达90% 以上，损耗产生的热量远不足以供给空调系统制热，所以电动汽车空调系统制热使用PTC（正温度系数）加热器产生热量。目前比较普遍的方案是使用继电器控制PTC 加热器电源通断，通过风门开度控制冷热风的风量来控制温度，此类方案能源浪费较大。
采用PWM（脉宽调制）方式控制功率开关器件通断PTC 加热器电源，实现PTC 加热器输出功率的线性控制。
电路中电流检测用到霍尔电流传感器，CC6922-Q1是一种高性能电流传感器，产品符合 AEC-Q100 grade 1 标准，能有效测量直流或交流电流，具有高精度、优良的线性和温度稳定性，广泛应用于汽车电子、光伏、工业控制、新能源和通信设备，特别适用于汽车充电器，确保充电效率和安全。具备20A，30A，40A，50A，65A，75A，80A，100A多档量程可选，芯片内置导线电阻仅为0.3mΩ，具备高带宽，低温漂和强干扰能力。
8，动力电池
动力电池系统即我们常说的车用电池包，一般由电芯（或一小组单体电芯组成的模组），BMS（电源管理系统），结构件（箱体、导线、接插件等）和热管理系统组成。
动力电池中的电流检测可以选用基于CC6836闭环模块：
芯进电子推出国内首颗研发并量产的磁通门高精度闭环电流传感器IC，CC6836。在配合磁通门模组时，CC6836能够以高精确度监测交流和直流电流。内置线圈短路、开路，输出过流等故障检测保护报警功能。该产品可直接驱动补偿线圈，可检测各种大小的电流，广泛应用于汽车电子、光伏、工业控制、新能源等领域。
应用场景
汽车领域：OBC、BMS
光伏领域：系统功耗检测、逆变器
工业自动化：电机控制、发电机检测和控制
9，PDU
高压配电盒即PDU，由于PDU与整车电气布置相关，每个车型的PDU都有差异，所以PDU难以形成标准品。市场上主流方式有两种：一种是针对具体车型定制开发PDU产品；另一种方式是将PDU功能集成到其他零部件中，如针对具体车型定制开发OBC+DC+PDU多合一产品。
简单来说，高压配电盒（PDU）就是电动汽车高压电气系统的“心脏”或“神经中枢”。 它负责将从动力电池包输出的高压直流电安全、可靠、可控地分配到各个需要高压电的用电器。
核心功能
1）高压电能的分配：
-
电机控制器： 驱动电机运行。
车载充电机： 将交流电（AC）转换为直流电（DC）给电池充电。
直流-直流变换器： 将高压直流电降压为12V/24V低压直流电，为车辆低压系统（灯光、音响、仪表、控制器等）供电，并为低压蓄电池充电。
高压电加热器： 如空调PTC加热器、电池加热器等。
其他高压附件： 如电动空调压缩机、电动助力转向泵（部分车型）等。
接收从动力电池包（通过主正、主负连接器）输出的高压直流电。
通过内部设计的电气回路（铜排等），将电能并行分配给多个不同的高压负载。
主要的负载包括：
2）高压回路的通断控制：
主正接触器： 控制电池正极与整个高压系统的通断。
主负接触器： 控制电池负极与整个高压系统的通断。
预充接触器 + 预充电阻： 在系统上电时，先通过预充电阻对后端的容性负载（主要是电机控制器里的直流母线电容）进行限流充电，避免主接触器闭合时产生过大浪涌电流而烧蚀触点。预充完成后，主接触器才闭合。
各支路接触器/继电器： 控制通向不同高压负载（如OBC、DCDC、加热器等）支路的通断，实现负载的独立控制。
通过内部的高压接触器实现高压回路的接通与断开。
关键接触器：
3）过流保护：
配备高压熔断器。
当某个支路或主回路发生短路或严重过载时，熔断器会迅速熔断，切断故障回路，保护上游电池、线束和下游设备免受大电流损害。熔断器是不可恢复的，需要更换。
4）状态监测与信号反馈：
通常包含电流传感器（如霍尔传感器），用于监测主回路或关键支路的电流大小。
包含电压采样点，用于监测系统电压。
集成接触器状态反馈触点，向车辆控制器报告接触器是处于闭合还是断开状态。
这些信号通过低压连接器传输给车辆的主控制器（如VCU）或电池管理系统，用于系统监控、诊断和安全策略执行。
5）安全隔离与互锁：
高压互锁回路： PDU是高压互锁回路的重要组成部分。当PDU的高压连接器被意外断开或未插到位时，HVIL回路会断开，车辆控制器会检测到并立即断开高压接触器，确保高压系统处于断电状态，防止触电风险。
壳体与绝缘： 外壳通常为金属材质，可靠接地，内部有严格的爬电距离和电气间隙设计以及绝缘防护，确保高压电不会外泄到壳体或低压部分。
PDU中推荐使用CC6906系列等霍尔电流传感器
CC6906 是一款高性能霍尔效应电流传感器， 能够更有效的测量直流或交流电流， 并具有精度高、 线性度和温度稳定性好的优点， 广泛应用于工业、 消费类及通信类设备。
内部集成了一颗高精度、 低噪声的线性霍尔电路和一根超低阻抗的主电流导线。 30uΩ
的超低阻抗导线可最大限度的减少功率损耗和热散耗。 内部固有绝缘在原边与副边电路之间提供了 200VRMS 的隔离耐压。 传感器采用线性霍尔传感器温度补偿技术， 具有较高的温度稳定特性
10，直流充电桩
根据对电动汽车的充电方式，充电桩可分为交流充电桩和直流充电桩两大类。直流充电桩具备直接给电池充电的能力，以三相四线制的方式连接电网，能够提供充足的电力，输出的电压和电流调整范围大，俗称“快充”。随着欧洲和美国开始计划进一步提高直流快充能力(350kW快速充电站)。安装超级充电桩是电动汽车行业的一大进步，这个新的标准将会进一步打开电动汽车市场，也更加有利于电动汽车的进一步普及。充电技术的提升需要与电池技术共进，相对于更高电压的充电桩技术。
现在不少的快速充电解决方案提供150千瓦、300千瓦和450千瓦不同规格的充电功率。无需单独设立充电站，公交车在停靠终点站时仅需4~6分钟即可通过车顶自动连接装置完成快速充电，在满足线路行驶的用电需求的同时，也使公交车能够安装更小、更轻便的电池组，从而减轻自重，同时提高乘客运输能力。
图示2-大巴的固定直流充电的设施
直流充电桩系统中可以使用大电流的CC6926霍尔电流
超大量程单体芯片级电流传感器CC6926，具有峰值400A量测能力，高达5KV隔离耐压，750V加强隔离工作电压，超低阻抗铜排，设置过流检测保护报警功能。该产品能够有效的测量直流或交流电流，并具有精度高、出色的线性度和温度稳定性的优点，广泛应用于汽车电子、光伏、工业控制、新能源及通信类设备领域。
▲ TO263-7 封装 ▲
车规级产品为-Q1系列，符合 AEC-Q100 grade 1 标准
CC6926应用场景
汽车领域：直流充电桩、充电枪、PDU、BMS等
光伏领域：组串式逆变器，微型逆变器，储能逆变等
工业自动化：工业变频器，通信电源等