问:一辆比亚迪元纯电动汽车,因山区道路不平,车轮突陷深坑,造成车辆转向系统变形损坏,花了三天时间才修复。期间,因车辆停驶时间较长,放电过多,维修技师利用修理厂内挂壁式充电器给车辆充电,在屏幕上发现充电功率达8.4kW(图1),比额定的7kW充电功率高出很多。该状况引起大家的关注,有的维修技师说,这可能是挂壁式充电器损坏的迹象,也有的维修技师分析是车上霍尔电流传感器失准造成的。请问老师,霍尔电流传感器失准会影响到充电功率吗?
答:与元车配套的挂壁式充电器,可在家里很方便地充电,有较多的维修厂也配有此设备给车辆充电。但这种充电属于慢充方式,只能提供最多7kW的充电功率,将动力电池充满电需约7~8h。为证实是否是此充电器损坏,使用该充电器为其他电动车充电,反映的充电功率在7kW之内,说明该充电器性能是正常的。
为什么给故障车充电,功率会高达8.4kW,超过额定功率达20%呢?询问车主,此车在没出现转向故障前,车辆的续航里程情况,车主称续航里程完全够用,说明该车动力电池的性能是正常的。分析真实的充电功率仍是7kW,超功率充电可能只是假象,推测原因是霍尔电流传感器失准造成的。
霍尔电流传感器是采用半导体材料制成的磁电转换器件,是按照霍尔效应原理制成的,有开环式和闭环式两种,精度高的电流传感器属闭环磁平衡式。如图2所示,有主电流}主穿过环状磁芯时,在磁环上会形成主磁通。在磁环上绕有细补偿线圈,通有小电流,也会形成补偿磁场,所谓“磁平衡式”是指使磁环上的磁通为零,即主磁通与补偿磁通方向相反互相抵销。利用霍尔元件通过运算放大器,可测量出补偿线圈的电流及霍尔电压UH的大小,就可以间接检测主电流I主的大小。霍尔电压具有良好的线性比例关系,即有UH0 ∝B|主,据此原理可制成非接触的电流传感器。
霍尔传感器具有很强的抗外磁场干扰能力,根据UH的形成原理,霍尔电流传感器可检测直流、交流和脉冲等电流的数值。而动力电池的充电功率,可按功率计算公式P=UI计算,其中电流|由霍尔式电流传感器检测。若霍尔式电流传感器元件老化、磁环退化或检测放大电路损坏,均会造成电流检测不准确,显然会使充电功率误差变大,分析这是造成本车充电功率变大的根本原因。
怀疑霍尔传感器异常,应先检测供电电源的电压。比亚迪元车的霍尔电流传感器与动力电池管理器BMS经接插件KL45(A)连接(图3)。涉及的电路仅4条,KL45(A)插头第27脚为霍尔电流传感器的正电源,压力应为15V,第18脚为负电源,压力应为-15V,第26脚为霍尔电压UH信号输出,电压应为1V,以此进行判断。另外,还有一个第19脚,为信号屏蔽线,是搭铁的。检测结果均是符合要求的,说明传感器外部接线并无异常,故障应出在霍尔传感器本身。
该元车的霍尔电流传感器装于动力电池包内部,一般维修厂在检修时从安全角度考虑,若涉及电池包内部的检修,多采取更换电池包总成的办法,但车主需花费很高的维修费用。实际上,在严格遵守安全操作程序,保证安全的前提下,仍是可单独对霍尔传感器进行拆解更换的。