芯森AN3V霍爾傳感器：為充電樁安全升級，提供可靠的過流防護(hù)

隨著電動汽車的快速普及，充電樁作為電動汽車的“加油站”隨處可見，小到自家車位上的交流慢充，大到專業(yè)的快充電場。充電樁在給電動汽車長時(shí)間慢充或者快速、高功率充電的過程中，可能面臨過流、短路、接地故障等風(fēng)險(xiǎn)，這些隱患可能導(dǎo)致設(shè)備損壞、火災(zāi)，甚至威脅人身安全。2025年上半年，新能源車充電安全事故同比增長40%（來源：應(yīng)急管理部）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，超過30%的充電樁故障源于電流異常未能及時(shí)切斷，本文將深入探討充電樁的過流風(fēng)險(xiǎn)，對比主流過流保護(hù)方案，讓大家對充電樁的安全保駕護(hù)航有個(gè)參考。

1. 充電樁的工作原理與過流隱患

其核心功能是將電網(wǎng)電能安全高效地輸送至車輛電池。根據(jù)充電方式不同，主要分為兩類：

?交流慢充（AC）

使用220V家用電壓，通過車載充電機(jī)（OBC）轉(zhuǎn)換電能，充電速度較慢（6-8小時(shí)充滿），適合夜間停放時(shí)使用?。

充電過程通過低壓試探確認(rèn)安全后，分恒流、恒壓兩階段完成，類似"先大口吃再小口吃"的智能調(diào)節(jié)?。

?直流快充（DC）?

直接輸出380V高壓直流電，充電樁內(nèi)置功率轉(zhuǎn)換模塊，最快30分鐘可充至80%電量?。

需嚴(yán)格握手協(xié)議驗(yàn)證車輛身份，并實(shí)時(shí)監(jiān)測電池狀態(tài)（電壓、溫度等），防止過充或熱失控?。

不論是交流慢充，還是直流快充，在此過程中，電流可能因以下原因異常升高：

• 電池故障：電池內(nèi)部短路或絕緣老化導(dǎo)致充電電流驟增。
• 線路老化：充電線纜或接頭接觸不良，引發(fā)局部過熱和過流。
• 外部短路：充電槍插頭短路或誤操作導(dǎo)致瞬時(shí)大電流。
• 電網(wǎng)波動：電壓不穩(wěn)定引發(fā)充電電流波動。

一旦過流未被及時(shí)切斷，可能導(dǎo)致：

• 設(shè)備損壞：充電模塊、電纜燒毀。
• 火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)：高溫引燃周圍可燃物。
• 安全事故：觸電或爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

1. 充電樁對過流保護(hù)的要求

理想的過流保護(hù)方案需滿足以下條件：

• 高精度：能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測微小電流變化。
• 快速響應(yīng)：毫秒級切斷異常電流。
• 高可靠性：在極端溫度、濕度、電磁干擾下穩(wěn)定工作。
• 小型化：適應(yīng)充電樁內(nèi)部緊湊的空間布局。
• 高絕緣：滿足高壓環(huán)境下的安全標(biāo)準(zhǔn)。

1. 主流過流保護(hù)方案對比

目前，充電樁常采用以下幾種過流保護(hù)方案，各有優(yōu)缺點(diǎn)：

AN3V vs. 傳統(tǒng)方案：為什么它更適合充電樁？

對比分析

• 保險(xiǎn)絲和熱繼電器雖然成本低，但無法實(shí)時(shí)監(jiān)測電流，且響應(yīng)時(shí)間長，難以滿足高功率充電樁的需求。
• 電磁式繼電器可靠性高，但體積龐大，不適合緊湊型充電樁。
• 分流器+運(yùn)放方案精度高，但需直接接觸高壓回路，絕緣設(shè)計(jì)復(fù)雜，安全風(fēng)險(xiǎn)大。
• 霍爾傳感器憑借非接觸式測量、毫秒級響應(yīng)、高絕緣性能，成為高端充電樁的理想選擇。

1. AN3V在充電樁中的應(yīng)用

1 安裝部署

• AN3V安裝在充電樁的PCB主板上，原邊引腳（5、6、7）連接到母排或?qū)掋~箔，副邊引腳（1、2、3、4）連接到控制芯片。
• 電流方向與傳感器箭頭一致，確保輸出信號正確。

2 過流保護(hù)邏輯

1. 實(shí)時(shí)監(jiān)測：主電流流經(jīng)焊接在PCB上的AN3V原邊引腳，傳感器將其轉(zhuǎn)換為與電流成比例的差分電壓信號（Vout - Vref）。

2. 信號處理：差分信號被傳輸至MCU的ADC進(jìn)行采樣。

3. 智能決策：MCU算法實(shí)時(shí)判斷電流是否正常、是否過載、是否短路。

4. 快速保護(hù)：一旦異常，MCU立即發(fā)出指令，驅(qū)動接觸器斷開，整個(gè)過程可在微秒級內(nèi)完成。

3 實(shí)際應(yīng)用案例

• 某頭部充電樁廠商采用AN3V 100 PB35后，過流故障率下降85%，維護(hù)成本降低40%。
• 在極端高溫環(huán)境下，AN3V仍保持±1%以內(nèi)的測量精度，確保充電安全。

1. AN3V簡介

AN3V系列新品，是芯森電子全面升級的系列開環(huán)霍爾電流傳感器產(chǎn)品，旨在滿足電源、光伏、儲能等領(lǐng)域?qū)﹄娏鳒y量的高可靠性、高一致性需求。該系列新品不僅繼承了前代產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，還在材料、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)等多方面進(jìn)行了升級與優(yōu)化，同時(shí)兼具高性價(jià)比，是國產(chǎn)替代的理想選擇。

AN3V系列新品主要包括AN3V PB35/PB55等多個(gè)型號，覆蓋從80A到200A的額定測量范圍。不僅保證了測量精度，還大幅提升了動態(tài)測量范圍，可靠性提升，線性度優(yōu)異。

產(chǎn)品特性：

• 基于霍爾原理的開環(huán)電流傳感器
• 原邊和副邊之間絕緣
• 原材料符合UL 94-V0
• 沒有插入損耗
• 供電電壓：+3.3V
• 高度h=8.7mm
• 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):

n EC 60664-1:2020

n IEC 61800-5-1:2022

n IEC 62109-1:2010

參數(shù)特點(diǎn)：

• 電壓輸出
• 供電：+5V/3.3V
• 額定量程：±80~200A
• 測量范圍：±80~375A
• 工作范圍：-40~105°C
• 典型精度：1%
• 響應(yīng)時(shí)間：2.5μs
• 絕緣耐壓：3kV
• 帶寬：250kHz
• 線性度：0.5%