Stromsensoren Mit integrierter Redundanz für Hochvolt-Akkus in Hybrid- und Elektro-Fahrzeugen

Geringer Platzbedarf, deutliche Kostenersparnis, hochgenaue und redundante Strommessung für permanent effiziente Energiekontrolle – der neue Stromsensor ICB-M der Isabellenhütte erfüllt die wichtigsten Kriterien für das Batteriemanagement eines zukunftsfähigen Automobil-Konzepts.

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ISH Ingenieursozietät GmbH

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Isabellenhütte Heusler GmbH & Co. KG

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Basierend auf ihren langjährigen Erfahrungen im Batteriemanagement für Elektro- und Hybridfahrzeuge hat die Isabellenhütte das Strommesssystem für Lithium-Ionen-Batterien in alternativen Antriebskonzepten entwickelt. Das Besondere an dem neuen ICB-M: Es verfügt über zwei voneinander unabhängige Messkanäle. Sie sind galvanisch voneinander getrennt und haben eine separate Stromversorgung.

Direkte Messung auf Shunt-Basis

Der erste Kanal, ein hochpräziser Stromsensor, sorgt mit direkter Messung auf Shunt-Basis für hohe Messgenauigkeit. Die Messwerte werden nach einer 24-Bit-Range ermittelt. Es wird eine Ausgaberate von 1 kHz. Die Kommunikation basiert auf CAN 2.0 mit einer Datenrate von bis zu 1 MBit/s. Ein CAN-Datenbasis-Container (DBC) unterstützt die schnelle Systemintegration.

Neben dem digitalen Messkanal (Kanal 1) verfügt der ICB auch über einen analogen vom ersten vollständig isolierten Kanal 2, der auf dem magnetischen Messprinzip beruht. Er wertet das Magnetfeld aus, das durch den Stromfluss im Leiter generiert wird und bietet einen Spannungspegel-Ausgang für einen Messbereich von ±300 A.

Redundanz erzeugt Sicherheit und Kosten-Nutzen-Vorteil

Mit dem ICB-M wird die Strommessung noch sicherer, auch bei Fehlfunktion. Durch die zwei Messkanäle erhält das System eine Redundanz – die zu messende Größe lässt sich auf verschiedene Wege berechnen. Bei Ausfall eines Kanals kann der fehlende Messwert noch mit dem alternativen Kanal ermittelt werden. „Mit dem ICB-M ist ein höheres Sicherheitslevel als mit herkömmlichen Strommessmodulen möglich.

Es ist eine nachgeschaltete sicherheitsintegrierte Funktionalität auf ASIL C erreichbar“, bestätigt Jens Hartmann, Sales Director ISAscale bei der Isabellenhütte. Ebenso erlaubt die Redundanz eine On Board Diagnostik (OBD). Die Redundanz hat einen weiteren Vorteil auf der Kostenseite. Damit gängige Sensormodule eine Fehlertoleranz erhalten, müsste ein zweites Messsystem zusätzlich integriert werden. Bei dem insgesamt schon kostengünstigen ICB-M ist dieses inklusive. Die Kosten für ein weiteres, die Redundanz erzeugendes Messsystem, entfallen.

Technische Details des ICB-M:

Shunt-basierter Messkanal:

• Versorgungsspannung: 4,5 bis 26,0 V (typ. 12,0 V)

• Versorgungsstrom: 40 bis 100 mA

• Strommessbereich: –300 bis 300 A

• Genauigkeit Strom: ±0,5%

• Temperaturmessbereich: –40 bis 125 °C

• Auflösung Temperatur: ±0,1 K

• Einsatztemperatur: –40 bis 105 °C

Magnetischer Messkanal:

• Versorgungsspannung: 4,5 bis 5,5 V (typ. 5,0 V)

• Versorgungsstrom: 7,0 bis 12,0 mA (typ. 9,5 mA)

• Strommessbereich: –300 bis 300 A

• Genauigkeit Strom: ±15%

• Messempfindlichkeit Strom: 5,0 mV/A

• Einsatztemperatur: –40 bis 105 °C

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