汽車電氣化革命：高效電流傳感器與智能控制器解決方案

隨著汽車行業全面擁抱電動汽車（EV）的浪潮，傳統的燃料來源和動力系統正經歷著一場顛覆性的變革。這一轉型不僅推動了充電基礎設施的快速發展，同時也對車輛性能、生產效率及成本控制提出了新的挑戰。在諸多挑戰中，一個不容忽視的關鍵領域便是高性能電流傳感器與控制器的需求。在這一背景下，Melexis（邁來芯）憑借其深厚的技術積累和創新能力，推出了一系列高性能的電流傳感器與控制器解決方案。這些產品不僅滿足了電動汽車行業對電流監測與控制的嚴格要求，而且在可靠性、準確性和成本效益等方面均達到了業界領先水平。

電動汽車的電池運作效率至關重要

電動汽車發展的核心是高壓系統，其電池的工作電壓高達400V，下一代車輛的工作電壓將達到800V，因此確保這些電池安全高效地運行至關重要。其中包括電動機和執行器，以及充電基礎設施、加熱器和電池管理系統（BMS），電流傳感器則是這些系統的基本組成部分。器件需要在正常條件下運行，并提供準確的電流反饋，這對于電動汽車的高效運行相當重要。

BMS對于電池的安全高效運行起著關鍵的作用，這包括解釋確保電池在安全范圍內運行的參數，以及在充電／放電周期期間仔細平衡各個電池。在電動汽車中，BMS用于確定充電狀態（SoC）、健康狀態（SoH）和功能狀態（SoF）等因素，這對于維護安全、估計充電時間和電動汽車續航里程是非常重要的功能。

電流傳感器對于確保電動汽車電池保持在最佳運行條件也是相當關鍵的要素，典型的電動汽車電源組的理想工作溫度范圍為15℃至35℃，溫度過高或過低，都會降低電池的效率，也就是會降低電動汽車的行駛距離。大多數電動汽車會結合使用PTC加熱器、電動壓縮機和風扇來管理熱條件。電流傳感器則為電池控制系統提供必要的反饋，以精確調節熱交換系統。它們還提供診斷功能來識別異常操作條件（例如電流消耗過多）。

電動汽車充電口的功能性也相當關鍵

另一方面，汽車電氣化的變革也催生了對汽車充電口的特殊需求。由于充電口的使用頻率極高，它們不僅需要具備高可靠性，還需要能夠清晰地向駕駛者顯示充電狀態。為了滿足這些需求，越來越多的汽車制造商開始在充電口區域安裝LED燈。

這些燈光不僅用于指示充電狀態，還能通過簡單的光效變化來提示任何可能的故障狀態。這樣的設計使得在充電連接點就可以為用戶提供明確且直觀的指示，使他們能迅速了解電池電量或是否有任何安全風險。

動力總成的電氣化顯著增加了汽車設計的復雜性，從而對最新的充電口設計提出了額外的功能性要求。這包括監測充電口蓋的開閉狀態，以及感知高壓連接器的溫度。

為了滿足汽車電氣化應用的多樣化需求，Melexis精心推出了多款傳感器與驅動器產品。這些產品憑借其卓越的功能特性，為電動汽車行業帶來了前所未有的創新與發展。下面，我們將為您詳細介紹這些產品的獨特之處。

電流傳感器：強化電池運作效率

與安全性的關鍵要素

首先，Melexis推出的MLX91220是一款具有雙重過流檢測（OCD）功能的0-50A隔離式集成霍爾效應電流傳感器IC，僅需5V電源供電。這款傳感器IC實現了小尺寸、低阻抗、高帶寬、隔離等功能的完美融合，同時保持了出色的常規性能，是市場上最簡單的全集成電流傳感器IC之一。

MLX91220能夠直接感測流過封裝引線框架的電流，最大限度地降低了熱損失，使其更適用于多種標準解決方案。它支持兩種測量模式，成比例模式可滿足不同應用對輸出電壓按比例調整的需求，而固定模式（差分）則滿足了使用參考電壓的特定要求。

為了滿足不同應用需求，Melexis還推出了MLX91221版本，該版本采用3.3V電源供電，特別適用于DC快速充電、AC壁掛充電箱/ICCB、車載充電（OBC）、DCDC轉換等場景。

此外，MLX91230/MLX91231作為Melexis第三代電流傳感器家族中的佼佼者，是智能霍爾電流傳感器的代表。它們符合ASIL標準，能在單個芯片上同時測量電流、電壓和溫度三個物理量，并配備專用的32KB閃存，為安全應用提供了理想選擇。其強大的診斷功能大大減輕了集成商在開發安全機制時的負擔，包括內置的片上過流檢測功能。

在精度方面，MLX91230在-40℃至125℃溫度范圍內具有±0.5%的精度，而MLX91231則更勝一籌，其精度高達±0.25%。同時，MCU支持的自動增益控制能夠覆蓋更寬的動態范圍，板載閃存則支持定制軟件部署和系統缺陷的廣泛補償。這兩款傳感器采用SOCI8封裝，可直接連接到12V電池或通過本地互連網絡（LIN）總線或UART進行測量和診斷。

MLX91230/MLX91231適用于直流電流感應，集成了IVT測量功能，內置微控制器并支持安全應用，是電動汽車電池管理和配電系統的理想之選。它們可應用于12V/24V電池傳感器芯片、48V/HV電池管理系統，實現電池SoC、SoH和SoF監測，并適用于智能電池斷開單元、電池接線盒、功率繼電器元器件、激勵保險絲、高壓繼電器或接觸器與域控制器等多種場景。

此外，Melexis還推出了MLX91208，這是一款可編程的電流檢測芯片，采用標準的SO-8封裝。借助Melexis的專利IMC-Hall技術，它實現了極高的靈敏度，能夠檢測由電流產生的平行于芯片表面的磁感應強度，并提供高速模擬信號輸出，響應時間僅為3μs。

MLX91208完全符合汽車級標準，特別適用于高達250KHz的隔離式直流、交流以及交直流的電流檢測。其獨特設計顯著減少了芯片壽命內的漂移，確保了長期穩定的性能。此外，MLX91208的傳輸特性可以完全由客戶進行編程，以補償組裝過程中可能產生的機械/磁路誤差。

最后，MLX91218是另一款高速、高精度的IMC-Hall電流傳感器芯片，具備雙重OCD功能、靈活的3.3V/5V電源電壓以及高信噪比（SNR），有助于簡化模塊設計。它采用IMC-Hall技術，利用靈活的U形屏蔽罩有效抵抗干擾，能夠測量200A至2000A范圍內的電流。其400kHz帶寬和快速響應特性使其成為電機控制、逆變器和轉換器等高速應用的理想選擇。

為了進一步簡化電流感應解決方案的設計和實施，Melexis還推出了電流傳感器模擬器，利用IMC-Hall技術幫助客戶在器件和屏蔽的選擇上做出明智決策。

開關和LED驅動控制器：

靈活性與高性能的完美結合

Melexis推出的MLX92292是一款獨特的霍爾開關，它不僅能夠執行開關和鎖存器功能，更能精確感知側向磁場，突破了市場上只檢測正交磁場的局限。這款控制器支持ASIL B安全完整性等級，符合ISO26262標準，內置的豐富診斷機制進一步增強了其安全性。其靈活的編程選項使得OEM客戶可以根據需要選擇預編程單元或利用行尾（EOL）編程功能，對每個器件進行個性化配置，實現系統優化的最大化。

MLX92292的3線TSOT或TO92封裝模式以及3.3V至18V的寬工作電壓范圍，使其在多種應用環境中都能游刃有余。特別值得一提的是，其極低的功耗設計（通常僅7μA），非常適合電池供電的應用場景，尤其是在車輛發動機無法啟動時，能有效減少電池電量的消耗。休眠時間作為可編程參數，進一步增強了其節能效果。

此外，Melexis還推出了MLX81118，這是一款集成LIN接口的智能24通道LED驅動芯片。它不僅滿足ASIL（ISO 26262）標準，而且系統集成能達到ASIL B級，為電動車充電口提供了堅實的功能安全保障。MLX81118特別適用于氛圍燈照明應用，其LIN接口符合多項國際標準，支持自動尋址，為系統集成提供了極大的便利。

MLX81118內置的智能微控制器單元（MCU）和閃存，不僅提供了系統設計的靈活性，也方便了后續的功能更新。通過16位的PWM（頻率500 Hz），它可以精確控制LED的亮度，實現靜態照明和基本動態LED光效。更值得一提的是，它還能對每個LED進行診斷，通過測量LED閾值電壓來監測其溫度，確保系統的穩定運行。

為了提升用戶體驗，MLX92292與MLX81118的結合使用顯示出巨大的潛力。通過將MLX92292的霍爾傳感器芯片輸出連接到MLX81118的GPIO，充電口蓋的位置狀態可以實時通過LED驅動芯片的LIN接口被車輛車身域控制器（BDC）監測。這種智能集成不僅減少了與車輛BDC的連接數量，還使得充電口蓋位置的變化能夠直接觸發LED的響應。

例如，在夜間或低光環境中，當充電口蓋被打開時，MLX92292能夠迅速檢測到這一狀態變化，并通過MLX81118激活周圍的LED提供照明。這種智能響應確保了駕駛員在任何光照條件下都能清晰地看到充電口的位置，從而大大提升了用戶體驗。

結語

電動汽車的運作正在不斷尋求更高效率，以便加快充電的時間、延長車輛的行駛距離，通過更高精度的電流測量，將有助于優化電流調節控制的系統，并通過更好的電池熱管理來提高效率。Melexis推出的多種電流傳感器與控制器，將可協助提升電動汽車的運行效率，值得電動汽車相關產品制造商進一步深入了解相關的產品信息。