Elektromobilität Potenzialfreie Stromsensoren steigern Wirkungsgrad von Elektro- und Hybridautos

In Fahrzeugen mit elektrischen Antrieben dreht sich alles um den Strom. Und deshalb sind leistungsfähige Stromsensoren gerade in Elektro- und Hybridautos enorm wichtig.

Anbieter zum Thema

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

TDK Electronics AG

Hybridfahrzeuge werden im Straßenbild immer alltäglicher. Unterdessen wird intensiv an voll elektrischen Null-Emissions-Fahrzeugen gearbeitet. Hochleistungs-Stromsensoren für das Batteriemanagement, für die Batterie- und Motorumrichtersteuerung sowie für Bord-Ladesysteme und Systeme zur Rückgewinnung kinetischer Energie. Benötigt werden Hochleistungs-Stromsensoren für das Batteriemanagement ebenso wie für die Batterie- und Motorumrichtersteuerung sowie für Bord-Ladesysteme und Systeme zur Rückgewinnung kinetischer Energie.

Insbesondere der Wirkungsgrad des Motorumrichters – das Herz des elektrischen Antriebsstrangs – hängt unmittelbar von der Genauigkeit seiner Stromsensoren ab.

Potenzialfreie Strommessung in EVs und HEVs

In EVs (Electric Vehicles) und HEVs (Hybrid Electric Vehicles) wird der Motor mit hohen Spannungen und großen Strömen von bis zu mehreren hundert Ampere versorgt. Aus diesem Grund sind die Busbars für die drei Phasen in der Regel als blanke Kupferschienen ausgeführt. Somit müssen Stromsensoren für diese Anwendungen eine hochgenaue, potenzialfreie Messung leisten, abgestimmt auf die Geometrie der Busbars.

Sensoren für Wechsel- und Gleichströme

In Lithium-Ionen-Akkus überlagern sich Wechsel- und Gleichströme von mehreren Hundert Ampere. Stromsensoren für das Batteriemanagement müssen daher sowohl Wechsel- als auch Gleichströme messen können. Verfahren mit Shunt-Widerstand und Stromwandler sind für diese Anforderungen nicht geeignet, da sie mit Verlusten und entsprechender Wärmeentwicklung verbunden sind bzw. sich damit nur Wechselströme messen lassen. Anwendungen in Fahrzeugen erfordern geringe thermische Fehler und kurze Ansprechzeiten, das heißt eine hohe Bandbreite.

Stabile Ausgangssignale über viele Jahre hinweg

Weil die Automobilindustrie von ihren Zulieferern Produkte mit besonders hoher Präzision fordert, müssen Stromsensoren viele Jahre lang auch unter schnell wechselnden Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsbedingungen stabile Ausgangssignale liefern. Da die Batterien von Hybridfahrzeugen mehrere Hundert Volt liefern können, wird von Stromsensoren darüber hinaus eine hohe ESD-Festigkeit gefordert. Um die anspruchsvollen Anforderungen erfüllen zu können, wie sie insbesondere in der Automobil- aber auch in der Energietechnik gestellt werden, bietet TDK-EPC Stromsensoren, die sowohl auf dem Open-Loop- als auch auf dem Closed-Loop-Prinzip basieren.

Open-Loop-Sensoren sind klein und preisgünstig

Bei Open-Loop-Stromsensoren erfasst ein ringförmiger, mit einem Spalt versehener weichmagnetischer Kern die Stärke des magnetischen Felds, das den Primärleiter konzentrisch umgibt. Die magnetische Feldstärke in einem kleinen Spalt des Kerns kann als homogen und proportional zum Primärstrom betrachtet werden. Ein in diesen Spalt eingeführtes Hall-Element liefert ein Ausgangssignal, das zum Primärstrom proportional ist. Open-Loop-Stromsensoren sind klein und kosteneffizient.

(ID:25016570)