電動汽車上需要檢測電流的地方很多，比如BMS, MCU, PDU，車載充電器，DC-DC等目前行業(yè)內對電流的檢測和監(jiān)控，除了一些高端車型會采用精度更高、響應速度更快的HALL閉環(huán)電流傳感器，普遍用的都是HALL開環(huán)方案。

HALL電流傳感器雖然HALL開環(huán)電流傳感器的精度、線性度、響應速度、溫漂特性等性能方面均不如HALL閉環(huán)方案，但是汽車電氣工程師普遍更在乎其能滿足一般工作要求情況的經濟性（4-10美金），當下國產的HALL開環(huán)方案市場價更是有朝3美金方向走的趨勢。
 

HALL 開環(huán)方案

HALL 閉環(huán)方案

 HALL開環(huán)電流傳感器的確有一定的經濟性，但是其較肥大的體積，要占用很大空間也越來越受到工程師的詬病。尤其是在電動汽車行業(yè)，動力模塊的小型化是各家車廠都競相研究的方向。

本文介紹一種電動汽車芯片級的檢測方案----TMR（穿隧磁阻效應），這種方案可實現(xiàn)級小體積的芯片來精確檢測銅排或者導線上電流，其精度、線性度、響應速度和溫漂特性可以媲美HALL閉環(huán)方案，而且該方案的成本甚至比HALL開環(huán)方案還有優(yōu)勢。

之前網上資料都反應說TMR（穿隧磁阻效應）技術很高端很強大，但是成本高，大家用不起。然而隨著技術的突破， TMR技術用在電流傳感器芯片在2016年就市場化了，而且價格相當的親咱們工程師。

首先簡單介紹一下TMR概念穿隧磁阻效應(Tunnel Magnetoresistance,TMR)穿隧磁阻效應是指在鐵磁-絕緣體薄膜(約1納米)-鐵磁材料中，其穿隧電阻大小隨兩邊鐵磁材料相對方向變化的效應。此效應首先于1975年由MichelJulliere在鐵磁材料(Fe)與絕緣體材料(Ge)發(fā)現(xiàn)；室溫穿隧磁阻效應則于1995年，由TerunobuMiyazaki與Moodera分別發(fā)現(xiàn)。此效應更是磁性隨機存取內存

(magneticrandomaccessmemory,MRAM)與硬盤中的磁性讀寫頭(readsensors)的科學基礎。 TMR技術最初是用在硬盤中磁性讀寫頭上的，因此其對磁場檢測的精度、準確度以及壽命可靠性在硬盤中經過了幾十年的市場檢驗。在檢測汽車動力電流時是通過檢測銅排和導線上電流所產生的磁場，再通過芯片一定的運算來得到電流大小的。

 

1）檢測母排上電流，TMR芯片方案是沒有電流限制的

2）檢測導電銅柱上的電流，TMR芯片方案可到KA級別

3）檢測PCB板級的電流時，TMR芯片方案量程在100A以內

4）檢測銅柱/導線上采用TMR芯片陣列方案，量程無限制，只需套在銅柱或者導線上，無需固定

TMR芯片方案是不需要磁芯輔助聚磁的，這個是與HALL電流傳感器的本質區(qū)別。省去了磁芯的成本，封裝磁芯的成本，其價格自然就比HALL電流傳感器有優(yōu)勢。工程師只需要在廠家指導下設計放大電路就可以，非常簡單。因為不用磁芯了，其體積比HALL電流傳感器方案要大大減小，為工程師省下大量空間，這才是TMR最大的優(yōu)勢。

另外TMR芯片電流檢測方案還有一個非常大優(yōu)勢就是帶寬高，響應時間快。

電動汽車電氣工程師都知道電驅動功率模塊（IGBT/MOSFET）的趨勢很快會從硅基芯片朝SiC （碳化硅）或者GaN(氮化鎵)轉化。為什么呢？因為SiC/GaN 功率模塊更適合高壓大電流、功率損耗極低（發(fā)熱量小、對冷卻要去低）、外圍電路更簡單，功率總成的體積比IGBT/MOSFET要小30%以上，吸引力巨大呀。但是SiC/GaN 功率模塊工作帶寬比傳統(tǒng)IGBT要高10倍以上，可達1MHZ。相應的對電流傳感器的響應速度要求就非常高，要達到0.01微秒級別。這個時候HALL電流傳感器是達不到的了，只能采用TMR電流檢測方案才能跟上。作為優(yōu)秀的汽車電氣工程師做相應的技術儲備，多了解TMR電流檢測方案，才能輕松應對技術升級。

那么TMR芯片電流傳感器是如何保證全溫區(qū)電流檢測精度的呢？

1 TMR 電流傳感器沒有磁芯，磁芯所帶來的磁滯效應、溫漂等影響就避免了

目前國外各大電流傳感器廠家都在競相研發(fā)基于TMR技術的芯片，但是這方面最成熟，而且能市場化量產的無疑就是XXXX公司，我們眾所周知的LEM, MELEXIS,ALLEGRO, INFINEON, HONEYWELL的TMR芯片技術都是他們家支持的呢，畢竟要市場化量產TMR芯片是有門檻的。我們知道硬盤界兩大巨頭希捷和西部數據是掌握了TMR技術的，但是人家硬盤界的巨頭看不上電流傳感器的市場，也就沒往這方面發(fā)展。

 國內已經有比亞迪和陽光電源采用了TMR芯片電流檢測方案，畢竟新技術只有行業(yè)龍頭才有實力驗證其可靠性，然而這種新技術也給這些龍頭在提高性能的同時節(jié)約了大量成本，嘗到了甜頭。可以預計未來電動汽車電流檢測技術一定是TMR的天下了。