霍爾電流傳感器在蓄電池在線監(jiān)測中的應用

　　(江蘇安科瑞電器制造有限公司，江蘇 江陰 214405)

　　摘要：本文分析了霍爾電流傳感器的工作原理以及行業(yè)內(nèi)的產(chǎn)品特點及選型，淺談其在蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)中的應用

　　關鍵詞：霍爾電流傳感器 工作原理 充放電電流 蓄電池

　　1 引言

　　蓄電池作為直流系統(tǒng)的電源是系統(tǒng)中十分關鍵的設備，必須對其進行規(guī)范合理、真實有效的日常維護。蓄電池在線監(jiān)測裝置主要應用于發(fā)電廠、供電局等電力直流系統(tǒng)通信機房和基站、鐵路供電變電站金融、化工、企事業(yè)單位的UPS機房等后備電源使用場合。用于監(jiān)測大容量蓄電池組的剩余電量、基本參數(shù)等，為蓄電池組的日常維護提供重要的依據(jù)、保證蓄電池組的可靠運行。

　　蓄電池在充放電時，對充放電電流大小有嚴格要求，本文詳細介紹了霍爾電流傳感器對蓄電池充放電電流監(jiān)測的實現(xiàn)。

　　2 工作原理

　　霍爾電流傳感器是根據(jù)霍爾效應制作的一種磁場傳感器，具有對磁場敏感、結構簡單、體積小、響應速度快能特點，按原理可分為開環(huán)(直放式)和閉環(huán)(磁平衡式)，基于實際應用中開環(huán)(直放式)原理傳感器結構相對緊湊、功耗小且成本較低，普遍采用開環(huán)(直放式)原理霍爾電流傳感器應用于蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)。

　　霍爾電流傳感器開環(huán)(直放式)原理：當原邊電流IP流過一根長導線時，在導線周圍將產(chǎn)生磁場，磁場的大小與流過導線的電流成正比，產(chǎn)生的磁場聚集在磁環(huán)內(nèi)，通過磁環(huán)氣隙中霍爾元件進行測量并放大輸出，其輸出電壓Vs精確的反映原邊電流IP。一般的額定輸出標定為5V。

　　3 選型

　　3.1 產(chǎn)品介紹

　　霍爾電流傳感器結合了電流互感器和分流器的所有優(yōu)點，克服了互感器和分流器的不足(如：互感器只適用于50Hz工頻測量;分流器無法進行隔離檢測)，同時還具有響應時間快(≤10us)、絕緣性強(耐壓3.5kV)、頻帶寬(≤20kHz)、體積小易于安裝等特點。

　　在傳感器行業(yè)內(nèi)，江蘇安科瑞嚴格按照JB/T 7490-2007《霍爾電流傳感器》規(guī)定的各項要求，相對于同行采用插針式接線不同，一律采用綠色可插拔端子現(xiàn)場接線方便、可靠。同時針對不同現(xiàn)場應用設計出閉口式外形霍爾、開口式外形霍爾。一般情況下，可以根據(jù)輸入信號、外形、內(nèi)控尺寸來選擇霍爾電流傳感器。

　　3.2 產(chǎn)品外形

　　3.3 技術指標

　　響應時間：≤10us

　　頻寬：20kHz

　　失調(diào)電壓：±15mV

　　工作溫度：-25～70℃

　    存儲溫度：-40～80℃

　　輸出負載：根據(jù)不同輔助電源、輸入信號、輸出信號而定

　　輸入過載能力：輸入量程最大值2倍可恢復正常工作

　　耐壓：3.5kV/50Hz/1min

　　4 應用

　　常規(guī)測試蓄電池電流的方法是分流器(標準電阻)和霍爾感應式技術。一般而言，基于分流器技術的電流測試器的成本比霍爾式的低，但是其能耗較高，容易引起發(fā)熱及靜態(tài)放電現(xiàn)象，難以滿足某些苛刻的節(jié)能使用條件。此外，分流器技術是把測試設備串連在電池電路中，可能會引起電路噪聲和信息失真?；魻柤夹g的原理是霍爾元件感應在導流排或線束周圍的磁場，從而標定電流強度，因此在測試蓄電池組充放電電流時更穩(wěn)定、可靠。

　　在某裝備的研制過程中，為保障裝備效能的正常發(fā)揮，需要實時掌握其內(nèi)部集成的鉛酸蓄電池組的工作狀態(tài)，主要狀態(tài)參數(shù)包括電池組電壓和充放電電流。采用AHKC-E霍爾電流傳感器對充放電電流進行實時檢測，該傳感器是利用霍爾原理的開環(huán)電流傳感器，原邊回路和副邊回路之間絕緣，可用于測量直交流脈沖和混合型電流，供電電壓±15 V，系統(tǒng)中采用輸入50A對應5V輸出，即原邊回路的充放電±50 A電流對應副邊回路的額定電壓±5V。在實際工作中，放電時輸出最大電流對應為+5V，而充電時，輸出最大電流為-5V。通過觀察充放電過程中直流電流的變化特性，結合系統(tǒng)所測直流電壓、單節(jié)蓄電池內(nèi)阻值等其他參數(shù)可判斷出蓄電池組的健康狀態(tài)。

　　5 結束語

　　霍爾電流傳感器通過監(jiān)測蓄電池充放電電流狀態(tài)解決了蓄電池組容量在線監(jiān)測和單體電池故障早期診斷的難題，為蓄電池日常維護提供重要的依據(jù)，保證蓄電池組的可靠運行，在蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)中起到了必不可少的作用。

　　參考文獻：

　　(1)江蘇安科瑞電器制造有限公司.電量傳感器選型手冊,201407版

　　(2)謝文和.傳感器及其應用[M].北京：高等教育出版社，2003.

　　作者簡介：戴金花，女，本科，江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要研究方向為電量傳感器設計，Email: 2880157871@qq.com 手機：18860995103 QQ:2880157871