【导读】牵引逆变器是电动汽车动力系统的核心部件，其电流测量精度直接影响电机控制效率、续航里程和驾驶平顺性。然而，工程师在设计中长期面临一个两难选择：带磁芯的方案精度高但体积大，无芯方案尺寸小却容易受振动和磁串扰影响。8月26日，德州仪器推出TMCS2100-Q1多轴无芯霍尔效应电流传感器，专为HEV和EV牵引逆变器设计。该器件通过同时测量水平和垂直方向磁场，将位移误差控制在0.25%至1%之间，精度达到单轴无芯方案的20倍，试图在不增加尺寸的前提下，把电流感知的准确性提升到新的水平。

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德州仪器 (TI) 今日推出了全新的多轴无磁芯霍尔效应电流传感器，专为所有混合动力汽车和纯电动汽车 (HEV/EV) 的牵引逆变器应用而设计。TMCS2100-Q1 传感器通过多轴测量和专有算法的结合，提供了一种创新的电流传感方法，有助于缓解牵引逆变器设计中精度和系统尺寸之间的权衡。

现有的无芯解决方案仅限于单轴测量，而 TMCS2100-Q1 传感器可同时测量水平和垂直方向磁场。这种多轴测量的精度是单轴无芯解决方案的 20 倍，在 0.4mm 移动时实现的位移误差小于 1%，在 0.1mm 移动时低至 0.25%。这种精度水平改善了 EV 动力总成扭矩控制回路，在不同的负载和温度条件下最大限度地提高了效率和功率输出。

TI 传感产品副总裁兼总经理 Jason Cole 表示：“工程师们现在拥有了一种突破现有解决方案局限性的霍尔效应电流传感器。随着 800V 架构的发展，牵引逆变器对电流测量的精度提出了更高的要求，这使得这一创新尤为重要。依托 TI Kilby 实验室的先进研究成果——这一先进的研发引擎——TMCS2100-Q1 的开发为汽车制造商打造 HEV 和 EV 提供了新的技术选择。更高精度的电流测量可直接助力实现更长的续航里程、更平稳的驾驶体验和更高效的电机控制。”

为什么重要

汽车制造商一直在寻求使牵引逆变器更轻、更高效，以延长行驶里程并提高车辆性能。传统的测量方法通常需要在精度、尺寸和重量之间进行权衡： 

采用磁芯或 C 芯实现的解决方案可以提供较高的精度，但会增加尺寸和重量。

无芯解决方案尺寸较小，但位移误差和磁串扰会影响其测量精度。

TI 目前的传感技术通过以下方式解决了这一权衡问题：

同时测量两个轴：车辆运行过程中的振动会导致传感器和导体之间产生产生相对位移，从而影响单轴差分无芯传感器的测量精度。TMCS2100-Q1 传感器通过同时测量水平和垂直轴上的磁场，显著减少了振动引起的误差。

提升测量精度：减少误差并保持准确的电流测量精度，可以最大限度地减少磁串扰影响和转矩脉动，从而改善加速不平稳、电机噪音增加和运行效率低下的问题，进而减少对续航里程的影响。

通过在不牺牲精度的情况下采用无芯设计，TMCS2100-Q1 传感器实现了更小、更高功率密度的牵引逆变器设计，帮助汽车制造商制造出更高效、续航里程更长、驾驶更愉快的 EV。该器件是 TI 汽车产品组合中的最新创新，展示了我们在解决整个汽车客户挑战方面的持续投资。

结论

TMCS2100-Q1的价值不只在精度数字上。随着800V架构在电动汽车中加速普及，母线电流的快速变化对传感器响应和抗干扰能力提出了更高要求。TI借助其Kilby实验室的研发能力，将多轴测量与专有算法结合，让无芯方案在紧凑封装内实现了过去只有磁芯方案才能达到的精度水平。这意味着汽车制造商可以在不牺牲逆变器功率密度和重量的前提下，改善扭矩控制、减少转矩脉动，最终反映为更长的实际续航和更安静的电机运行。