本文介紹了除 MOSFET 和處理器之外的無源組件，這些組件對高級電機控制至關(guān)重要。它描述了傳感電流以及選擇電機連接器的一些基本注意事項。
    本文介紹了除 MOSFET 和處理器之外的無源組件，這些組件對高級電機控制至關(guān)重要。它描述了傳感電流以及選擇電機連接器的一些基本注意事項。
    內(nèi)燃機汽車歷史上只有一個大電流電動機：起動機。這個 12 V/100 A（典型）裝置不需要復(fù)雜的控制，因為它只是一個開/關(guān)“給它完整的 12 V DC，讓它撕裂”電機。其他少數(shù)電機體積小且易于控制，例如用于擋風(fēng)玻璃雨刷器的電機。
        帶有高壓連接器的電動機。
    然而，電機控制不僅僅是為這些電機切換電源的明顯 MOSFET，以及執(zhí)行嵌入式電機控制算法和為 MOSFET 通電/斷電的處理器。雖然有源元件顯然很重要，但它們只是整體的一小部分。為這些數(shù)量眾多、分布廣泛的電機（從中功率到高功率裝置）提供動力和控制的需求，對兩組無源元件提出了嚴峻的要求：
    用于運動控制環(huán)路的檢測電阻器，使電機控制器能夠準確地了解電機正在做什么以及做得如何。隨著電流和電壓的增加，這樣做的挑戰(zhàn)也會增加。
    連接器可以處理電壓和功率，并且結(jié)構(gòu)緊湊、經(jīng)濟高效、使用安全、易于斷開/重新連接以進行工廠測試和現(xiàn)場維修，并且在惡劣環(huán)境下仍然可靠。
    感測電流
    當(dāng)需要了解電機正在做什么時，以便能夠與命令的電機動作（位置、速度）進行比較，就需要某種反饋。這可以通過使用軸編碼器（霍爾效應(yīng)、光學(xué)、磁性）或感測流經(jīng)電機繞組的電流來獲得。一般來說，設(shè)計人員喜歡單獨使用電流傳感方法，因為它比軸編碼器更便宜并且物理上更容易實現(xiàn)。
       從概念上講，測量電機電流的最簡單方法是簡單地測量與電機串聯(lián)的適當(dāng)尺寸的檢測電阻器（有時稱為“分流”電阻器）上的壓降。
    對于電流感測，拓撲結(jié)構(gòu)乍一看很簡單：與每個電機繞組串聯(lián)放置一個電阻器，并由電機控制器感測和監(jiān)控電阻器兩端的電壓（圖 2）。該電阻器通常被稱為“分流器”，但這是用詞不當(dāng)，因為它與繞組串聯(lián)并且不分流電流。 （請注意，還有其他感應(yīng)方法，包括非接觸式方法，例如霍爾效應(yīng)器件或電機引線上的感應(yīng)線圈，但這些超出了本文的范圍。）
    檢測電流：走高（側(cè)）還是走低？
    即使解決了上述所有問題，設(shè)計人員仍然必須解決一個大問題：是否使用串聯(lián)電阻的高側(cè)或低側(cè)感測。兩者本質(zhì)上都不是更好，但每一種都帶來了權(quán)衡，并且具有必須在應(yīng)用程序上下文中考慮的影響。
    在低側(cè)感測中（圖 3），電阻器連接在作為“負載”的電機和系統(tǒng)公共端（通常稱為“接地”，即使它沒有真正連接到真正的接地）。因此，檢測電阻兩端電壓的電路也可以接地。這簡化了傳感電路設(shè)計的設(shè)計和實現(xiàn)，以及它與反饋子系統(tǒng)下一階段的連接。
        低側(cè)檢測將電阻器放置在負載和接地之間。
    然而，低側(cè)檢測也意味著負載本身不再接地。這對負載的物理連接和用戶安全具有嚴重影響。由于負載的低壓側(cè)高于地面，因此負載的任何部分都不能接地，例如汽車底盤或接地外殼；相反，它必須與地電隔離。此外，由于負載的低側(cè)不再處于地電位，因此負載的驅(qū)動電路和負載兩端的任何電壓測量（與傳感電阻器兩端的讀數(shù)不同）必須采用差分方式或通過電路與地隔離。
    另一種方法是高側(cè)感應(yīng)，其中感應(yīng)電阻器位于電源軌和負載之間，而負載本身保持接地（圖 4）。從負載安裝和整體安全角度來看，這要好得多，但這意味著傳感電阻器的電路不能直接接地。相反，它必須使用基于儀表放大器的差分放大器，甚至使用隔離組件進行電流隔離。這比可以接地的電路更復(fù)雜、更昂貴。此外，傳感電路必須設(shè)計為在系統(tǒng)共模電壓下工作，并具有高 CMRR（共模抑制比），以在存在數(shù)十甚至數(shù)百個電壓的情況下感測和提取相當(dāng)小的電壓變化（毫伏范圍）。伏特。
      高側(cè)檢測將電阻器置于電源軌和負載之間。低側(cè)和高側(cè)傳感均提供明確的電氣、安全和安裝屬性。
    雖然每個應(yīng)用程序都不同，但大多數(shù)設(shè)計人員現(xiàn)在都選擇高側(cè)方法。這是因為它解決或避免了一些具有挑戰(zhàn)性的電氣、安全和安裝問題，這些問題對于不接地負載來說是不可避免的。此外，通過小電壓（使用差分放大器和隔離組件）進行高端電流感測的電路成本適中且尺寸較小。
    無論使用高側(cè)還是低側(cè)感測，電阻器決策都必須平衡許多因素：正確的歐姆值（當(dāng)然）、足夠的額定功率以及與應(yīng)用匹配的物理封裝。
    連接器也不容忽視
    選擇汽車電機連接器的設(shè)計人員必須記住兩個基本事實。無論車輛是內(nèi)燃設(shè)計（汽油、柴油，甚至氫動力）還是具有更高電流和電壓的 HEV/EV，這些都適用：
    更高的電流需要更大的觸點來承載電流，最大限度地減少 IR 損耗，并減少 I2R 自發(fā)熱；這些觸點又需要更堅固的連接器本體
    更高的電壓，即使在低電流下，也需要觸點之間有更大的間隔，以滿足爬電距離和間隙安全要求，因此觸點之間不會產(chǎn)生火花或閃絡(luò)。 （注：爬電距離是電弧在表面上測量時可能傳播的距離，例如印刷線路板上的兩條跡線之間或連接器 IC 表面上的距離。間隙是電弧在空氣中傳播的最短距離，例如例如連接器或 IC 的引腳到引腳）。