EFFEKTELEKTRONIK BMS og sensorens rolle i elbilers drift og sikkerhed De nyeste sensorer hjælper ikke kun til at forhindre brande ombord i elbilernes BMS (Batteri Management Systemer). De bidrager også til at møde de udfordringer, som dominerer elbilmarkedet, og tendensen går i retning af, at sensorerne fremover vil løse langt flere opgaver Af Jérémie Piro, global product manager BMS, LEM og BMS opfylder to vitale be- hov for køreren. For det første evaluerer BMS løbende lade- tilstanden (state-of-charge eller SoC), som er opladnings- Så snart man taler om elbiler, niveau for et elbilbatteri i for- er et varmt emne rækkevid- hold til batteriets kapacitet, den på en opladning. Det be- hvilket dikterer den rækkevid- kymrer sjældent købere af bi- de, elbilen har. For det andet ler med fossile brændstofmo- moniterer BMS batteripak- torer, men for købere af elbiler kens helbredstilstand (State of er det en topprioritet. Det Health, SoH) med en on-board kan egentlig undre, da den sikkerhedsfunktion designet gennemsnitlige bilrejse kun til at forhindre lækager eller er på 15 til 20 kilometer. Alli- brand. Jo mere præcise evalu- gevel ønsker de fleste kunder eringer – og de skal tydeligvis ifølge en nylig undersøgelse være meget præcise – jo gla- en rækkevidde på op mod dere bliver elbilisterne både 600 kilometer pr. opladning. i forhold til bilernes række- Realiteten er på nuværende vidde og med hensyn til den Fluxhead-teknologien fra LEM er løbende blevet udviklet, så de non-invasive strømsensorer med en meget høj præcision kan måle op til 1.500A og også tidspunkt, at kun de færreste funktionelle sikkerhed. levere data for batteripakkens SoC og SoH i den nyeste generation af elbiler. kørere vil komme i nærheden Hvis et BMS skal levere alle af den distance på et fuldt op- disse vitale funktioner, er strømmåling til ±1.500A. Hvad sensor et non-invasivt måle- Med en kombination af eks- enestående, men det giver ladet Li-Ion-batteri. pålidelige sensorelementer angår funktionssikkerheden princip med en fuldstændig pertise og erfaring i at hjælpe en meget konkurrencedygtig Men dilemmaet er ikke desto afgørende. Strømsensoren opfylder denne ASIL (Auto- galvanisk isolation og kompa- BMS-udviklere med at løse løsning, der har fordel af en mindre klart. Den teknologi, er ikke overraskende en vital motive Safety Integrity Level) tibilitet med 800V-applikatio- de multiple udfordringer, kombination af virksomhe- der bruges i elbiler, er radikalt komponent i ethvert BMS, og C-certificerede komponent ner. CAB 1500 inkluderer des- de står overfor, kan LEM ved dens 50 års erfaring inden for anderledes fra, hvad marke- disse sensorer har gennem- ISO26262 og gør måling af uden muligheden for mon- at anvende de mest avan- open-loop sensorteknologi det er vant til, og sammen- gået betydelige forandringer redundante strømme mulig tage på busbar eller panel og cerede strømsensorer i de og en frisk, ny ASIC, der gør ligningerne med de tidligere i takt med de øgede behov i med blot én strømsensor i et kræver kun en single-ended nyeste produktdesigns sikre hidtil uset høj præcision mu- forbrændingsmotorbaserede elbilsektoren. BMS frem for et par. Det skyl- +12V strømforsyning. de fremtidige markeder. Sen- lig i den redundante sti. Et biler giver ingen mening. Sik- Fluxgate-målehovedet er ud- sorerne bliver smartere, så sådant koncept leveret i for- kerhed er et andet problem, ført som en induktionsspole, designerne bliver i stand til skellige versioner kan enten der kendetegner folks valg af elbiler. Det er et emne, som i nær fremtid kommer til at spil- le en endnu større rolle. Men hvorfor er sikkerheden Hvis et BMS skal levere alle disse vitale funktioner, er pålidelige sensorelementer afgørende. der kombinerer en meget høj permeabilitet med en lav remanens (Hc), som sikrer en hurtig overgang mellem li- neær- og mættet status. Flux- at integrere mere avanceret software, der igen gør det let- tere at opsamle og behandle større mængder af data fra én enkelt komponent. Samtidig bruges som et stand alone- modul eller sammen med et multipunkt sensormodul, som dermed giver et optimeret og robust sensorhoved, der let blevet så stor en faktor? Det gate er en ideel teknologi til kan designerne hjælpe kun- bliver kompatibelt med de skyldes, at moderne elbiler en højtydende BMS, da det derne til at flytte elbilerne højeste sikkerhedsniveauer i er designet til langt hurtigere For at hjælpe bilisterne videre des to interne, uafhængige ka- sikrer klassens bedste opløs- længere frem i forbrugernes ASIL D. opladning end tidligere for på turen har LEM for nylig ud- naler. De elektriske funktioner, ning ned til 0,1 procent, bed- bevidsthed og på markedet at opfylde kundekravene, og bilens on-board systemer viklet en tredjegenerations CAB-transducerserie, der leve- der er bygget ind i CAB 1500 for sikkerheds-management ste præcision for Ip(max) og (-offset), samt den non-inva- med hensyn til ydelse, pris og sikkerhed. Et kvantespring For at samle op så er det kra- skal arbejde med langt hø- rer meget præcise tal for SoC. inkluderer overstrømsdetek- sive måling og isolation op til LEM forventer løbende større vene fra den automotive sek- jere strømme og spændinger, Den højtydende CAB-serie tion med et internt error-flag 2,5kV – foruden et langt lavere krav til sikkerheden, så virk- tor, der skubber de teknolo- hvilket igen kræver endnu blev oprindeligt udviklet til sat til 1, hvis strømmen er over forbrug sammenlignet med somheden arbejder nu ak- giske fremskridt foran sig, og højere grad af isolation. Der BMS for 12 år siden, men er lø- 1.600A. Andre funktioner om- shunt-målemetoder. tivt med to nye koncepter, industrien har bare at følge er en reel bekymring i den bende blevet optimeret i for- fatter et såkaldt ”safety goal der tager udgangspunkt i trop. Den skræmmende virke- automotive sektor – hvad en- ten det er producenter af biler, ladesystemer eller ladestan- hold til de dynamiske kunde- behov. Første model i serien var en gennembrudstekno- violation flag”, der bliver sat til 1 (afhængigt af plausibilitets check-resultater mellem de State-of-the-art batteri management-sensorer Med sin lange historik inden intense diskussioner med OEM’erne, og bruger disses dybe kendskab til markedet. lighed er dog, at kravene bare bliver større og stadig mere udfordrende, så OEM’er og dere – at det er vitalt at kunne logi, som gjorde mere præcise analoge og digitale kanaler), for BMS-strømmåling har Det første koncept inkluderer leverandører til elbilmarkedet levere alle de ydelser, kun- målinger mulige gennem eli- en sekvenstæller samt et CRC- LEM arbejdet på at levere en primært de funktioner, som må prøve at forblive på for- derne kræver, men med en minering af magnetisk offset, check for end-to-end (E2E) række løsninger, der er tek- gør sensorerne multifunktio- kant af udviklingen. Den ene- samtidig absolut prioritet om ligesom kontaktløs strøm- kommunikationsbeskyttelse. nisk og økonomisk optimale. nelle, og som giver mulighed ste måde, de kan gøre dét på, at undgå nogen form for læk måling også gav nogle klare Trods sin størrelse, der ikke Virksomheden flytter løben- for opsamling af forskellige er ved at bruge teknologier, eller brand inden i køretøjer. fordele. Næste model kunne overstiger tidligere genera- de grænserne, så OEM’er og faktorer inden for batteri- som vil sikre de nødvendige Trade-offs i fremtiden handler måle langt højere strømme tioners footprint, giver den leverandører til elbilsektoren ets afbryderfunktion. Hvor kvantespring på markedet. om ydelsen, præcisionen, CO 2 - udledningen – og ikke mindst (300A til 500A), hvilket gav hø- jere sikkerhedsniveauer. plug-and-play-kompatible CAB 1500 klassens bedste kan udvikle produkter, der ikke bare opfylder de nutidige en strømsensor traditionelt kun ville føle på batteripak- Selve kernen i fremskridtene på elbilmarkedet ligger i de sikkerheden. præcision på 0,5 procent over behov, men som også kigger ken, skal den nu også kunne strømsensorer, der vil blive en Et centralt punkt er derfor det BMS (Battery Management System), som findes i enhver elbil. Det er hovedkomponen- CAB 1500 – LEM CAB-familiens nyeste medlem Dagens nye high-end CAB et temperaturområde mellem -40°C og +85°C. Sammen med en ekstremt lav offset, der til- lader præcis coulomb-tælling ud i fremtiden for elbilister og baner vejen for en global ac- cept af køretøjer, som vil gøre mindst mulig skade på mil- monitere pakkespændingen på forskellige steder og også detektere hotspots. Yderli- gere funktioner som at trigge del af fremtidige avancerede batteri management-syste- mer, som også vil løfte elbi- lerne til nye niveauer. ten i køretøjets batteripakke, 1500 udvider den nominelle til SoC-estimater, har den nye jøet – nu og fremover. en pyrosikring i tilfælde af Fremover vil strømsensoren overstrøm eller monitering af derfor blive en vital del af ”in- højspændingsisolationen for telligensen” i BMS, hvor data i at garantere isolationen mel- samlet mængde vil blive kom- lem batteripakken og bilens munikeret op til BMS. Pris og chassis er også blevet popu- mekanisk integration er også lære tilbud. Disse trends gør nøglefaktorer, da BMS trods de facto strømsensoren til de større datamængder fort- en egentlig sensor-hub i BMS sat skal blive mindre og let- serviceudbuddet. tere. LEM er klar til at trække Det andet koncept, som LEM’s sin omfattende ekspertise og ingeniører arbejder på, tager knowhow fra sensorverdenen udgangspunkt i to forskellige ind i udviklingen af brugbare teknologier til strømmåling. løsninger, som vil maksimere At samle ”shunt + Hall” i én ydelsen i BMS til det hastigt Diagram over de forskellige kvaliteter ved tre dominerende strømmålemetoder, henholdsvis Hall-, shunt- og fluxgate. fælles pakke er ikke i sig selv voksende elbilmarked. 12 nr. 9 | september 2023 -
Del
Download PDF fil
Cookiepolitik
Se arkivet med udgivelser af Aktuel Elektronik her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her
