如果只出于保证电池安全的目的，电流传感测量并不需要有太高的准确性，但对于可能存在的过流情况，系统设计师们还是谨慎地对其进行了具体分析和系统设计，使得即使当电流传感器严重低估电流的情况发生时，短路保护阀值也能打开。

目前，某些运用领域，尤其是汽车制造领域对于电流传感精确度的要求变得愈发严格。汽车制造商们虽然一直致力于提高电动汽车的性能和产品吸引力，但由于续驶里程等原因，产品总是无法获得顾客的青睐，为了消除司机对于电动汽车电量突然用尽的担忧，电动汽车电量表是否能准确指示剩余电量(SOC)变得至关重要。同时，如果将剩余电量维持在0～80%，精准的剩余电量测量能确保BMS优化电池运作，延长电池使用寿命。

电量表的准确性完全取决于BMS电流传感测量的精确性。本文将讲述精密模拟电路和恰当的架构如何实现超越目前BMS所能实现的最高精确度。

锂离子BMS中使用的电流传感测量

目前，运用于循环使用设备(电池多次充电和放电的设备)的两款常用锂电池包括磷酸铁锂电池(LFP)和钛酸锂电池(LTO)，对于这些电池以及其他高能量密度的锂电池，根据时间进行精确的电量积分被认为是检测电量状况(SOC)最重要的方法。

这是因为在LFP和LTO电池内部，输出电压在放电过程中保持高度稳定，意味着当电池处于休息状态时，开路电压(OCV)测量对于SOC不会给出理想的指示。此外，一些适用于LFP和LTO的设备能确保电池一直处于稳定使用状态，不论电池在SOC状态中(介于完全充电和完全放电之间)进行充电或者放电。作为典型的使用案例，在可循环利用的能量设备如风涡轮机和太阳能电池阵列这类设备的使用中，开路电压的情况几乎没有出现过。

电量积分是一个在电池放电时计算电量输出的库仑数，当电池充电时再计算回电量输入的库仑数。从已知充电容量和完全充电状态开始，库伦计算法通过理论上无限次充电和放电循环对电量状况进行测量。

但是可以明确的是，测量的精确度完全取决于电流测量电路通过完全正极和负极的信号摆幅时的精确度，以及取决于对于零电流点的精密监测。

为了迎合电动汽车或发电设备中的能量缓冲装置标准的运作状况，在中等和低电流状况下保持高的精准度显得尤其重要。这项对于极高精准度的新要求在所有方面都高过了适用于早期BMS的电流传感电路可以提供的性能。

在如今的汽车应用领域，两项电流传感技术都已投入使用。

(1)分流器接口解决方案能够测量置于精密分流电阻器上的电压，然而这些接口并不能够提供一个完美的零点漂移，从而导致了在低中电流情况下出现误差，阻碍零电流点的正确监测。

(2)磁性电流传感器也存在令人棘手的漂移问题以及由温度、滞后现象和受外界磁场影响导致的漂移问题。一系列的缺陷结合在一起使得磁性电流传感器不适合作为电动汽车BMS以及其他需要高精 度的设备。

详尽、复杂，适用于特定应用的软件补偿将可用于修正传统分流器接口解决方案的漂移。更为简便的方法是使用分流器接口，当汽车温度范围在-40 ℃到 +125 ℃时，分流器接口可以达到完全零误差。换言之，对于一个±15位分辨率的传感器界面，最低有效位远小于1，基本上是零个最低有效位漂移。这是艾迈斯半导体应用AS8510分流器接口传感器的出发点。当与零漂移的电阻器一起匹配使用时，这款传感器接口能够提供一个近乎完美的线性输出覆盖整个工作温度范围以及完整的高于地电平和低于地电平信号范围。这款传感器可支持高达8 kHz的采样率。

使用这款设备，LFP和LTO的BMS开发者能够极其容易地实现高精确度，因为惟一需要补偿的是分流器的漂移，从而获得增益级和模拟数字转换器在运行温度和使用寿命中的参考值。这将成功地把误差控制在0.5%以内，许多应用中将不需要补偿。对于具备数字输出的电子电路，在零电流点，即使一个微不足道的错误也会导致模拟数字转换器分辨率到达极限并且带来噪声。

多功能性安全特点

除了准确的电流测量，在汽车应用中的电流传感器接口也同样符合ISO26262安全功能标准的要求。

AS8510是一个双通道的数据采集装置。每个通道都有各自的断路器、可编程放大器、集成的16位转换器、双径断路器及可对单个通道进行配置的独立滤光器。该器件电流测量的数字化表示是通过一组外端接口传输到外部微控制器实现的。通过添加外部断路器及电平转换组件，AS8510也能以相同的零漂移来测量正级功率轨(电池的电流高峰)的电流。双信号通道中的冗余部分可支持自动功能安全需求。其他功能也可以帮助BMS制造商们达到ISO26262的标准，例如可编程电流源可以自由连接到输入引脚(有助于故障测试)，外部可接通到模拟数字转换器的参考电压及每个通道的独立配置。

系统设计师如何实现最高精度

正如上文中所描述的，基于AS8510的电流测量系统，误差主要出现在温度及分流电阻、增益级和参考电压中的持久漂移。

事实上，分流器的温度依存性和模拟数字转换器的参考电压引起的标称值偏差仅仅在-20 ℃～65 ℃区间。在这个温度差内，温度漂移偏差和增益级完全由艾迈斯半导体规定，当达到单点行尾标准时，常见安装中使用AS8510能够在整个运行温度范围内达到0.8%的系统精确度。

但如果要求更低的误差，系统设计师们如何才能达到更高的精确度?

幸运的是，AS8510包含一个内部温度传感器，而且由于它可以在非常低的电流情况下运作，内部自热可忽略不计。这意味着集成的温度传感器能够为内部信号通道及外部装置如分流器进行补偿的使用提供显示数据，只要它们在温度上都耦合到AS8510。

传感器界面最大的误差源是增益级和模拟数字转换器参考值随温度变化产生的漂移。如果我们能够掌握温度漂移的特征，那么这些误差就可以被消除。

这些特征可以通过标准值来确定。在不同的温度下运用参考电流，利用内部温度传感器的指数(即作为温度函数的漂移特征的曲率补偿)使用者可以在软件中消除漂移带来的影响。或者，模拟数字转换器的参考值有一个通用的多项式函数曲率。这一误差源头也可以在内部温度传感器指数的帮助下被软件所消除。

在多点标校测量下，分流传感系统可以达到极高的精准度。当温度漂移被消除后，误差将很大程度上由分流器的持久漂移所决定，误差大致在0.2%左右。

有意思的是，因为金属的温度系数较高(铜和铝的温度系数在4 000 ppm/K左右)，在温度传感器指数的帮助下，温漂会由补偿措施降低，内部温度传感器的有效性也允许在印刷电路板(PCB)上用金属屡带来替换分流器。硬件的进化体现在从金属履带到集成电路的热传导，即使对于大的脉冲电流，足够支持实现2%左右精确度的标准，对小电流来说，准确度可以达到更高。

分流电阻本质上是线性和零偏移的。在把50～100 mΩ区间内的分流器和高线性、零偏移以及高分辨的信号调节设备结合后，在没有能量损耗的情况下，电流感应器系统可以对从毫安到千安不同电量下的信号情况提供高精度的测量。更为引人注目的是，该系统凭借其真正意义上的零漂移和高线性度，能对整个信号范围进行精确测量。