在中國，空調(diào)已經(jīng)成為家庭生活的必需品，幾乎每個(gè)房間都有一臺(tái)空調(diào)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2025年，中國空調(diào)市場規(guī)模突破8000億元。隨著人們生活水平不斷提高，人們對空調(diào)的要求也相應(yīng)提高，既要節(jié)能，又要智能化。

2025年中國家用電器技術(shù)大會(huì)于11月13日在安徽合肥舉行，在空調(diào)論壇上，來自各大空調(diào)品牌廠商和各大院校的專家學(xué)者圍繞動(dòng)態(tài)能效、節(jié)能技術(shù)、智能控制、材料與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新等11個(gè)核心議題展開深度分享，全方位展現(xiàn)了空調(diào)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的最新成果與未來方向。比如，長虹空調(diào)團(tuán)隊(duì)通過AI算法精準(zhǔn)識(shí)別制冷劑含量，突破了傳統(tǒng)檢測方法效率低、誤差大的行業(yè)痛點(diǎn)。技術(shù)升級(jí)成為行業(yè)發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力，空調(diào)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)節(jié)能、智能化、新制冷劑應(yīng)用的過程中，同樣也面臨著嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)。

例如，新國標(biāo)如果要求空調(diào)能效等級(jí)提升至一級(jí)能效，電流監(jiān)測方案精度不足，導(dǎo)致能效比難以達(dá)標(biāo)。智能化方面，空調(diào)系統(tǒng)需實(shí)時(shí)監(jiān)測電流，以便實(shí)現(xiàn)故障預(yù)測和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，傳感器/互感器響應(yīng)慢，無法滿足需求。R32、R290等新制冷劑對壓縮機(jī)電流監(jiān)測精度要求更高。

空調(diào)系統(tǒng)中電流監(jiān)測的技術(shù)需求

在現(xiàn)代空調(diào)系統(tǒng)中，電流監(jiān)測早已超越了簡單的“過載保護(hù)”功能，它已成為實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行、精確控制、智能診斷和適應(yīng)新挑戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)。

1. 壓縮機(jī)電流監(jiān)測：從保護(hù)到狀態(tài)感知

壓縮機(jī)是空調(diào)的“心臟”，其電流監(jiān)測的技術(shù)需求最為嚴(yán)格。

技術(shù)需求：

高精度與動(dòng)態(tài)響應(yīng)：

需求原因：壓縮機(jī)的負(fù)載隨運(yùn)行工況（蒸發(fā)/冷凝溫度）變化，電流值是其負(fù)載最直接的反映。需要高精度監(jiān)測（通常誤差<1%）以準(zhǔn)確計(jì)算功率和能效。同時(shí)，需快速響應(yīng)負(fù)載突變，防止沖擊電流造成誤報(bào)警。

實(shí)現(xiàn)方案：使用閉環(huán)霍爾電流傳感器或高精度采樣電阻+隔離運(yùn)放電路，提供足夠快的響應(yīng)時(shí)間（<1μs）和帶寬（>100kHz）。

可靠的電氣隔離與安全：

需求原因：壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓高（380V/220V），監(jiān)測電路必須與主回路強(qiáng)電進(jìn)行安全、可靠的隔離，保護(hù)低壓控制板和人員安全。

實(shí)現(xiàn)方案：霍爾傳感器和電流互感器天然具有隔離特性。采樣電阻方案需配合隔離運(yùn)放或線性光耦。

寬動(dòng)態(tài)范圍測量能力：

需求原因：變頻壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速范圍寬，其電流可從輕載時(shí)的幾安培變化到滿載或啟動(dòng)時(shí)的數(shù)十安培。傳感器必須在整個(gè)范圍內(nèi)保持良好的線性度。

實(shí)現(xiàn)方案：選擇具有足夠量程（例如，0-50A）且線性度高的傳感器。

2. 變頻控制系統(tǒng)中的電流監(jiān)測：實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制的核心

在變頻空調(diào)（特別是使用永磁同步電機(jī)的直流變頻空調(diào)）中，電流監(jiān)測是矢量控制算法的基石。

技術(shù)需求：

超高實(shí)時(shí)性與多通道同步采樣：

需求原因：矢量控制需要實(shí)時(shí)、精確地獲取壓縮機(jī)三相電流中的兩相（第三相可通過計(jì)算得出），以解耦控制電機(jī)的磁場和轉(zhuǎn)矩。采樣延遲或通道間不同步會(huì)導(dǎo)致控制失真、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、效率下降和噪音。

實(shí)現(xiàn)方案：使用多個(gè)高性能霍爾電流傳感器，配合MCU中具有高采樣率的同步采樣ADC。

極低的相位延遲與高帶寬：

需求原因：控制環(huán)路（電流環(huán)、速度環(huán)）的穩(wěn)定性要求反饋信號(hào)相位延遲極小。特別是在高頻開關(guān)（如20kHz PWM）下，傳感器必須有遠(yuǎn)高于PWM頻率的帶寬，才能真實(shí)還原電流波形。

實(shí)現(xiàn)方案：閉環(huán)霍爾電流傳感器是首選，其帶寬通?？蛇_(dá)200kHz以上，相位延遲極小。

直流母線電流監(jiān)測：

需求原因：用于重構(gòu)三相電流（在特定調(diào)制算法下）、進(jìn)行過流保護(hù)和計(jì)算系統(tǒng)總輸入功率。

實(shí)現(xiàn)方案：在直流母線負(fù)端串聯(lián)一個(gè)霍爾電流傳感器或使用專用的分流器+隔離放大器方案。

上圖為霍爾電流傳感器在空調(diào)變頻器中的應(yīng)用框架圖

3. 智能故障診斷：從數(shù)據(jù)到洞察

電流信號(hào)是設(shè)備健康狀況的“心電圖”，智能診斷是電流監(jiān)測的高級(jí)應(yīng)用。

技術(shù)需求：

高頻采樣與波形分析能力：

需求原因：許多早期故障（如軸承輕微磨損、轉(zhuǎn)子條斷裂、冷媒泄漏）會(huì)先在電流波形中引入微小的畸變或特定的諧波成分，這些特征無法通過簡單的有效值監(jiān)測發(fā)現(xiàn)。

實(shí)現(xiàn)方案：系統(tǒng)需具備高頻采樣和存儲(chǔ)能力，能夠進(jìn)行快速傅里葉變換分析電流諧波，或分析電流的時(shí)域特征。

趨勢記錄與學(xué)習(xí)能力：

需求原因：智能診斷依賴于長期的數(shù)據(jù)。通過記錄歷史電流數(shù)據(jù)（如啟動(dòng)電流峰值、平均運(yùn)行電流），建立正常運(yùn)行基線。當(dāng)電流趨勢發(fā)生緩慢但持續(xù)的變化時(shí)（如運(yùn)行電流緩慢上升），可預(yù)警系統(tǒng)效率下降或機(jī)械磨損。

實(shí)現(xiàn)方案：嵌入式系統(tǒng)或云平臺(tái)需具備長期數(shù)據(jù)記錄和趨勢分析算法（如基于閾值的報(bào)警、機(jī)器學(xué)習(xí)模型）。

多參數(shù)關(guān)聯(lián)分析：

需求原因：單一的電流值可能無法確定故障根源。需將電流與壓力、溫度、振動(dòng)等參數(shù)關(guān)聯(lián)分析。例如，電流偏高同時(shí)排氣壓力也高，可能是冷凝器臟堵；而電流偏高但排氣壓力正常，則可能是機(jī)械卡澀。

實(shí)現(xiàn)方案：在監(jiān)控系統(tǒng)或云平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)多傳感器數(shù)據(jù)融合分析。

4. 新制冷劑應(yīng)用：應(yīng)對新挑戰(zhàn)

為應(yīng)對環(huán)保要求，新制冷劑（如R32、R454B、R290等）的應(yīng)用對電流監(jiān)測提出了新需求。

技術(shù)需求：

應(yīng)對更高排氣壓力與溫度：

需求原因：一些新制冷劑（如R32）運(yùn)行壓力更高，導(dǎo)致壓縮機(jī)負(fù)載更大，峰值電流可能更高。系統(tǒng)需要更精確的電流監(jiān)測來確保壓縮機(jī)在安全區(qū)內(nèi)運(yùn)行，避免過載。

實(shí)現(xiàn)方案：校準(zhǔn)電流保護(hù)閾值，確保傳感器在可能更高的電流范圍內(nèi)仍保持精度。

可燃性制冷劑（如R290）的安全監(jiān)控：

需求原因：R290（丙烷）具有可燃性。防止任何可能導(dǎo)致壓縮機(jī)堵轉(zhuǎn)、過熱的情況至關(guān)重要。電流監(jiān)測是防止電機(jī)過載、過熱的第一道防線，其可靠性和響應(yīng)速度要求極高。

實(shí)現(xiàn)方案：采用冗余或更高安全等級(jí)的電流監(jiān)測方案，確保在極端情況下也能快速切斷電源。

系統(tǒng)優(yōu)化與效率提升：

需求原因：新制冷劑系統(tǒng)的特性曲線與舊制冷劑不同。通過精確的電流和功率監(jiān)測，可以優(yōu)化變頻控制算法，找到新制冷劑系統(tǒng)的最佳能效點(diǎn)。

實(shí)現(xiàn)方案：利用高精度的電流和功率數(shù)據(jù)，在開發(fā)階段和運(yùn)行階段不斷校準(zhǔn)和優(yōu)化控制模型。

CR1V閉環(huán)霍爾電流傳感器

CR1V PB00系列是芯森電子自主研發(fā)的基于霍爾原理的閉環(huán)（補(bǔ)償）電流傳感器，可用于測量直流、交流和脈沖電流。原材料符合UL94-V0，具有優(yōu)異的線性度和出色的精度，以及極低的溫漂，沒有插入損耗，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)有：IEC 60664-1: 2020、IEC 61800-5-1: 2022、 IEC 62109-1: 2010。

產(chǎn)品參數(shù)（以25A為例）

基于以上空調(diào)系統(tǒng)電流監(jiān)測選型建議

選型關(guān)鍵參數(shù)：

請根據(jù)系統(tǒng)中測量的最大持續(xù)電流和峰值電流來選擇具體型號(hào)（CR1V 6/15/25 PB00）。例如，一臺(tái)額定電流約10A的壓縮機(jī)，其峰值電流可能達(dá)到20-30A，選擇CR1V 25 PB00（額定±25A，峰值±75A）會(huì)比較合適。

其典型應(yīng)用圖：

總結(jié)

綜上所述，空調(diào)系統(tǒng)中的電流監(jiān)測技術(shù)需求正朝著更高精度、更快速度、更智能分析、更高可靠性的方向發(fā)展。它已經(jīng)從一種被動(dòng)的保護(hù)手段，演變?yōu)橹鲃?dòng)的控制核心和預(yù)測性維護(hù)的關(guān)鍵使能技術(shù)，對于空調(diào)系統(tǒng)適應(yīng)高效、環(huán)保、智能化的發(fā)展趨勢至關(guān)重要。