中外工业汇聚WENGLOR UC66PA3
中外工业汇聚WENGLOR UC66PA3
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从自动驾驶汽车到飞机再到工厂车间，电气化和自动化的进步正在迅速改变我们的世界。由于性能和可靠性的提高，以及总寿命成本的降低，以前的手动、机械或混合系统正在向全自动化和电气化方向发展。事实上，我们正处于聚焦于自动化和智能监控的第四次工业革命，也称为工业4.0时代。随着电气化革命的全面展开，高压系统在实现更高的效率和性能方面的作用越来越突出。在高压系统中，信号和电源隔离有助于保护人员和关键电路免受高压交流或直流电源和负载的影响。随着系统集成了更多的电气功能，人们目前正在努力进一步缩小这些系统的体积。在缩小体积的同时如何降低系统成本和设计复杂度，并维持系统的高性能，对工程师来讲是一个全新的挑战。
电流检测通常用于高压系统中的过电流保护、监控和诊断以及闭环控制。电流检测通常需要高精度的负载监测和控制，以较大限度地提高效率。例如，功率因数校正电路需要精确地检测交流电流，以提高系统效率并监控能耗。高压电机还需要精确的电机相线电流感测，以便精确控制电机的扭矩。由于每个系统的特性会有许多不同的要求，本文将重点介绍如何为您的高压应用选择合适的电流检测技术。
在高压应用中测量电流的三个主要选择是使用基于分流电阻的隔离放大器、闭环霍尔效应电流传感器或开环霍尔效应电流传感器。隔离式电流传感器和闭环霍尔效应电流传感器具有较高的精度和隔离度，但它们比开环霍尔效应电流传感器更昂贵、体积更大。因此，如果高精度是您的首要考虑因素，那么这两种方法中的任何一种都可以满足您的需求。如果尺寸和成本对您的设计至关重要，则开环霍尔效应电流传感器可能是您的。如表1所述，它们可以在简单、小尺寸的情况下实现高压隔离测量，且不需要外部元件，但是传统的开环霍尔电流传感器随时间和温度漂移很大，这就限制了它们的精度。
TI新的TMCS1100零漂移霍尔效应电流传感器解决了这个问题--这是TI开环霍尔效应电流传感器，很好地实现了精度、体积和成本的平衡。它的零点漂移架构、实时灵敏度补偿和可靠的3-kV隔离，可在高压系统中随时间和温度提供一致、准确的测量结果。TMCS1100提供小于1%的总误差电流测量，其零漂移高精度信号链结构改善了器件温漂，并且不再需要额外的多点校准。此外，这种精度使系统的效率更高，从而实现更精确的控制，同时将需要高精度隔离电流测量的设计复杂性降至较低，如图2所示。此外，TMCS1100在电流路径和电路之间提供600-V基本工作隔离和3-kV介质隔离。
您可以在"高精度霍尔电流传感器助力功率系统的性能和效率提升"中进一步了解更多这种基于磁的电流感测方法的优点，包括更高的精度、更低的漂移和可靠的3-kV隔离随着锂离子电池在无人机、电动汽车(EV)和太阳能储能等领域的应用日益增多，电池制造商也在利用现代技术和化学成分来推动电池测试和制造能力的极限。
如今，每一块电池无论大小，性能和寿命都是在制造过程中决定的，测试设备都是针对特定电池设计的。然而，由于锂离子电池市场涵盖了所有的形状和容量，因此很难创建一种单个、集成的测试仪，可以处理不同的容量、电流和物理形状，并具有所需的准确度和精度。
鉴于对锂离子电池的需求越来越多样化，因此我们迫切需要高性能、灵活的测试解决方案，从而大限度地权衡利弊并实现成本效益。
如今，锂离子电池具有多种尺寸、电压和应用范围，而这项技术刚投入市场时并未实现。锂离子电池初设计用于相对较小的设备，如笔记本电脑、手机和其他便携式电子设备等。现在，它们的外形尺寸大了很多，如电动汽车和太阳能电池存储。这意味着更大的串并联电池组具有更高的电压和更大的容量，物理体积也更大。例如，一些电动汽车的电池组可以配置多达100个串联和超过50个并联配置。堆叠电池并不是什么新事物，普通笔记本电脑中的典型可充电锂离子电池组由多个电池串联，但由于电池组体积更大，测试变得更加复杂，可能会影响整体性能。为了使整个电池组的性能达到佳水平，每块电池必须与其相邻电池几乎相同。电池会相互影响，因此如果某一系列中的一块电池容量较低，电池组中的其他电池都将低于佳状态，因为它们的容量会被电池监测和再平衡系统降级，以匹配性能的电池。正所谓一颗老鼠屎坏了一锅粥。
充放电循环进一步说明了单块电池如何降低整个电池组的性能。电池组中容量的电池将以快的速度降低其充电状态，导致电压水平不安全，导致整个电池组无法再放电。等到电池组充电时，容量的电池会先充满电，其余的电池不会进一步充电。在电动汽车中，这会导致有效的整体可用电池组容量减少，从而降低车辆的续航里程。此外，低容量电池的退化也会加速，因为在安全保护措施起效前，它就在充电和放电结束时达到了过高的电压。无论是何种终端设备，电池组中的电池以串联和并联方式堆叠得越多，问题就越严重。显而易见的解决方案是确保每块电池的制造*相同，并将相同的电池组合在同一个电池组中。但是，由于电池阻抗和容量固有的制造工艺差异化，测试变得至关重要--不仅要排除有缺陷的部件，而且要分清哪些电池相同，要放在哪些电池组中。除此之外，电池在制作过程中的充放电曲线对其特性有很大的影响，并且是不断变化的。
为什么现代锂离子电池带来了新的测试挑战？电池测试并非什么新事物，但自从其问世以来，锂离子电池给测试设备的精度、生产量和电路板密度带来了新的压力。锂离子电池十分*，因为它们具有极为密集的储能容量，如果充电和放电不当，可能会引起火灾和爆炸。在制造和测试过程中，这种储能技术要求非常高的精度，而许多新兴应用进一步加剧了这一要求。就形状、尺寸、容量和化学成分而言，锂离子电池的种类更为广泛，反之其也会影响测试设备，因为它们需要确保准确遵循正确的充放电曲线，从而达到大的存储容量、可靠性和质量。由于并没有一种尺寸适合所有的电池，因此为不同的锂离子电池选择合适的测试设备和不同的制造商会增加测试成本。此外，不断的产业创新意味着不断变化的充放电曲线进一步优化，使电池测试仪成为新电池技术的重要发展工具。不管锂离子电池的化学和机械性质如何，在其制造过程中有无数种充放电方法，这使得电池制造商向电池测试仪施加压力，要求它们具备*的测试功能。
精度显然是一项能力，它不仅仅意味着能够将大电流控制精度保持在非常低的水平，还包括在充电和放电模式之间以及在不同电流水平之间非常快速切换的能力。这些要求的产生不仅仅是因为需要大量生产具有一致特性和质量的锂离子电池所驱动，电池制造商还希望将测试过程和设备用作为创新工具，使其在市场上创造竞争优势，例如修改充电算法以提高容量。尽管对不同类型的电池需要进行各种各样的测试，但如今的测试仪针对特定的电池尺寸进行了优化。例如，如果测试的是大型电池，那么就需要较大的电流，这会转化为更大的电感和更粗的电线以及其他特性。所以在创建一个能够处理高电流的测试仪时会涉及许多方面。然而，许多工厂并不只生产一种电池，它们可能会为一个客户生产一整套大型电池，同时满足这些电池所需的所有测试要求，也可能为一个智能手机客户生产一套更小电流的小型电池。这就是测试成本上升的原因--电池测试仪针对电流进行了优化。能够处理更高电流的测试仪通常更大、更昂贵，因为它们不仅需要更大的硅片，还需要磁性元件和布线，以满足电迁移规则并且大限度地降低系统中的寄生压降。工厂需要随时准备各种测试设备，来满足生产与检验各种类型的电池。由于工厂在不同时间生产的电池类型不同，一些测试仪可能与这些特定电池不兼容，并且可能闲置，这进一步增加了成本，因为测试仪是一项大型投资。无论是针对当今常见的和新兴的用于批量生产普通锂离子电池的工厂，还是希望利用测试过程创新和创造新电池产品的电池制造商，都需要使用灵活的测试设备，以适应更广泛的电池容量和物理尺寸，从而降低资金投入，并提高测试设备投资回报率。
在试图适当优化单个集成测试解决方案时，存在许多冲突的需求。目前还没有解决所有种类锂离子电池测试方案的灵丹妙药，但德州仪器（TI）已经提出了一种参考设计，将成本效益和精度之间的权衡降到了。高精度测试解决方案，适用于大电流应用
*的电池测试场景需求总是会存在，而它对应地也需要一个同样*的解决方案。不过对于很多类型的锂电池来讲，无论是小型智能手机电池还是电动汽车的大型电池组，是可以有一个高性价比的测试设备的。为了达到市场上许多锂离子电池所需的精确、满量程充放电电流控制精度，德州仪器的用于50-A、100-A和200-A应用的模块化电池测试仪参考设计使用50-A和100-A电池测试设计的组合，来创建一个能够达到200-A大充放电水平的模块化版本。此解决方案的框图如图2所示。在中国，智能制造，不仅是引导工业变革的国家战略，在发展过程中，演变成了看得见摸得着的事实：数字化生产、信息化生产的“未来"汽车、新基建等已经从电影或小说里的虚幻场景走到人们身边。相应地，制造商的目标也不再仅仅局限于“生产更好的产品"，逐步变革到“用数字化的方式实现产品生产周期";销售模式也从传统的“以产品为中心"，转向了以“交付效果为目标"的新模式。从传统制造业迈向智能制造的进程中，各行业都涌现出的践行者，推进了工业发展的变革。在汽车行业中，威图中国与广州明珞的合作，就是这样的范例。
广州明珞汽车装备有限公司(明珞)深耕汽车行业多年，是国内汽车行业自动化制造装备领域，为国内及海外主流汽车品牌提供生产线解决方案、自动化设备的开发与制造、生产线集成等优质服务。为了进一步实现数字化生产、提升效率、保持自身核心竞争力，明珞积极探索面向未来的工业 4.0 新模式，以自动化与数字化作为新的增长引擎——这和威图中国的控制柜与开关柜制造 4.0 的发展理念不谋而合。 更快的新车型上市的速度、更强的安全性，多变的产品细节……消费者日新月异的个性化需求，使得汽车制造商的生产制造方式发生了的挑战。作为汽车生产线解决方案和线体集成提供者——明珞必须打造汽车装备的智能化之路，以应对一系列新的挑战，包括更高的生产线效率、更好的质量、更大程度的生产柔性，以及保障生产过程更加环保，实现可持续的未来。从软件需求来看，如需满足汽车制造商更短的项目交付周期要求，须采用基于标准化和数字化理念的电气设计软件。从硬件来看，明珞的汽车线体交付需要应用大量的控制柜、开关柜和工厂温控系统。如何在满足客户定制化需求的同时，实现快速的机柜系统的加工定制、调试和交付
在向工业4.0过渡阶段，寻求系统升级的制造商往往要求工程师在提高设备性能的同时减少升级成本。在这种情况下，“局部优化"是一个可行的策略，即利用新技术来局部替代旧方案，从而在突破瓶颈、提高效率的同时控制成本。在自动化控制领域，PAC是升级控制系统可选的一种“局部优化方案“，它可以将PC的处理能力、数据收集速度和通讯功能与PLC的可靠性和小型化结合在一起，包括PLC的主要功能和扩大的控制能力，以及基于PC控制中基于对象的开放数据数据格式和网络连接功能。从某种意义上来说，PAC是控制引擎的集中，使用PAC作为主控制器的设备可集成更多功能，如运动、视觉、高速I/O及企业级通讯等。
FISA是一家在超声波清洗领域的公司，40年来，FISA集团致力于提供高附加值和*进的超声波清洗机和完整并可立即使用的解决方案。为了在满足客户需求的同时控制运营成本，FISA希望能够找到一种新的自动化控制方案，来替代使用PLC(控制自动化部分)+IPC面板(控制人机界面部分)的传统做法。后，FISA选择了虹科ASEM PAC解决方案，这一方案基于独立而紧凑的PAC系统，能够将逻辑控制、处理器管理、人机界面和其他功能整合到一个系统中。
首先，对于FISA来说，可视化是一个基本的要求，因为FISA自主研发了用和WPF技术开发的MCU (Machine Controller Unit)人机界面，并在所有机器上投入使用。MCU人机界面可以轻松配置每台机器，管理一般或特定的设置，并保证主要生产参数的实时可追溯性。MCU还允许将机器连接到客户的企业服务器，创建用户，管理数据库和进行远程维护，并生成电子邮件警报。 其次，FISA自主研发了机器人来协助制造产品，这些机器人的控制板*由FISA的技术人员设计，并作为控制机器人的专有通信协议。机器人具有复杂的运动学特征，需要轴插值算法和反运动学计算来精确控制其运动。因此，一个高性能的PAC是的，它可以在一个紧凑的解决方案中管理*进的人机界面，如MCU和控制逻辑，整合专有库并管理机器人的复杂运动。
在所有照明条件下均可轻松看到TTB系列互感器接线端子的开关状态。可以手动或用标准螺丝刀操作手柄，并且这种设计还有助于实现多极驱动。另外紧凑型的设计内包含了各种功能，以便使此类要求严苛的测量应用获得高度的安全性、操作简便性和便利性。所有功能和安全相关组件均可牢固地联接到接线端子。
开关锁将操作手柄锁定在相应位置，从而防止意外断开和闭合电路。断开点上游和下游的交叉联接通道可确保高度的灵活性。这意味着即使更复杂的电路要求也可使用标准化配件(例如短接条，手柄连锁器器和测试插座)实现。作为补充，魏德米勒还提供具有相同轮廓的PE端子，可用于快速轻松地安装星形接点。而宽阔的标记区域以及用于编码端子和颜色丰富的附件可在安装和维护工作期间提供清晰的概览。TTB系列互感器接线端子还可灵活地适应不同的客户规格。集成的组合支脚允许其安装在两种通用类型的32和35安装导轨上。此外，接线端子还提供了直插式或螺钉式联接。透明的防护罩系统可用于特别敏感的应用。只有当所有联接组件均处于其初始位置时才能固定防护罩。这样，可以在不影响直观检查的情况下为组件提供全面的保护，以防止错误操作、未经授权的访问和污染。数据支持的产品配置和附件选择在设备和系统的规划阶段，数字化的商品数据和相互联接的工程工具之间的智能交互至关重要。魏德米勒WMC软件提供完整的数据集，以便在规划阶段进行轻松的准备和物品选择。即使用户不知道产品名称和产品编号，其简单的辅助功能也可确保对设备进行可靠配置。WMC的另外一个特点是特别合理的产品配置以及简单的安全关键附件项目选择。 WMC中集成了TTB系列互感器接线端子的广泛数据库
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