При поддержке ТТИ.
Будь то BMS или управление двигателем, вот ключевые характеристики, которые нужно понимать, когда
поиск этих важнейших компонентов электромобиля.
Популярность и доля рынка электромобилей продолжают расти, а электрический ток — это топливо будущего. По словам Аджиболы Фовоу, менеджера по глобальным предложениям компании Honeywell, датчики тока являются важнейшим компонентом современных электромобилей и служат двум основным приложениям.
«Система управления аккумулятором (BMS) использует датчики тока в сочетании с другими датчиками, такими как датчики напряжения и температуры, для мониторинга состояния заряда и общего состояния аккумуляторной батареи. Другое применение датчиков тока — управление двигателем, где они позволяют быстро обнаружить и изолировать неисправность в электроприводе», — сказал Фовове.
Независимо от варианта использования, есть несколько соображений, которые инженеры электромобилей должны учитывать при выборе среди множества доступных датчиков тока. Вот что вам нужно знать.
Типы датчиков тока электромобилей
Существуют различные типы датчиков тока, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки для применения в электромобилях.
Датчики тока с замкнутым контуром
Датчики тока с замкнутым контуром имеют систему обратной связи для повышения точности измерений. Магнитный сердечник концентрирует магнитное поле, создаваемое потоком тока, и обеспечивает напряжение, пропорциональное величине тока, обнаруженного в сердечнике. Это позволяет датчику генерировать точные измерения тока. Благодаря своей высокой точности и стабильности датчики с замкнутым контуром хорошо подходят для использования в BMS.
Honeywell CSNV 500 (на фото выше) представляет собой датчик тока с замкнутым контуром, рассчитанный на диапазон измерения первичного тока ±500 А постоянного тока. CSNV 500 оснащен запатентованным алгоритмом температурной компенсации Honeywell с цифровым выходом CAN, обеспечивающим высокую точность показаний с погрешностью ± 0,5% в диапазоне температур от -40⁰ до 85⁰ C, что обеспечивает стабильную работу и надежность системы.
Датчики тока с разомкнутым контуром
Датчики тока с разомкнутым контуром работают по принципу магнитной индукции. Они состоят из первичной обмотки, по которой протекает ток, и вторичной обмотки, измеряющей наведенное напряжение. Датчики с разомкнутым контуром требуют меньше дополнительной электроники и обработки по сравнению с датчиками с замкнутым контуром, что приводит к более быстрому времени отклика. Однако они требуют дополнительной калибровки, поскольку более подвержены изменениям тепла и магнитного поля. Это означает, что они также менее точны — погрешность первичных показаний достигает примерно 2%.
Быстрое время отклика датчиков тока с разомкнутым контуром делает их идеальными для функций управления двигателем. Приложения управления двигателем не требуют такого же уровня точности, как BMS, поэтому потеря точности по сравнению с датчиками с замкнутым контуром или феррозондовыми датчиками не является критической.
Линейка датчиков с разомкнутым контуром Honeywell CSHV имеет диапазон от 100 до 1500 А, а время отклика составляет всего шесть микросекунд. Они используются для локализации и обнаружения неисправностей, а также для управления скоростью двигателя. Их также можно использовать в системах управления батареями, не требующих очень высокой точности, например, в гибридных электромобилях. В этих датчиках используются интегральные схемы, соответствующие стандарту AEC-Q100, что соответствует высоким требованиям качества и надежности.
Датчик разомкнутого контура серии Honeywell CSHV
Honeywell CSNV 1500 имеет функции как замкнутого, так и разомкнутого контура. Это позволяет датчику соответствовать требованию точности 1% и предназначен для применений, требующих высокой точности. CSNV 1500 используется для тех же электромобилей, что и CSNV 500, а также в стационарных системах хранения энергии и промышленных операциях.
Датчики тока феррозонда
Датчики тока феррозонда измеряют изменения магнитного потока тока, когда он проходит через магнитную петлю, из которой он может получать измерения тока. Honeywell CSNV 700 предназначен для применений, где требования к силе тока находятся в диапазоне от 500 до 1000 А. Он имеет лучшее смещение нуля и более высокий диапазон срабатывания, чем датчики на 500 А, но также имеет более высокое энергопотребление, чем датчик с замкнутым контуром. CSNV 700 имеет такой же рейтинг точности, как и CSNV 500, — 0,5%, а также использует интегральные схемы, соответствующие стандарту AEC-Q100.
Как и датчики с замкнутым контуром, феррозондовый датчик лучше всего использовать в настройках BMS, требующих высокой точности. Однако при использовании феррозондовых датчиков инженеры должны учитывать более высокие требования к мощности, которые могут потреблять больше энергии батареи.
CSSV 1500 компании Honeywell представляет собой комбинацию датчика с разомкнутым контуром и феррозондового датчика. Он был разработан в соответствии с требованиями уровня C полноты автомобильной безопасности (ASIL-C) для критически важных приложений, где клиенты желают более высокого уровня надежности и производительности. Хотя многие датчики на 1500 А потребляют больше энергии, комбинация технологий разомкнутого контура и феррозондовой технологии потребляет меньше энергии, сохраняя при этом требования точности и функциональной безопасности. Он соответствует требованиям уровня полноты автомобильной безопасности C (ASIL C) для критически важных приложений. Это требование типично для аккумуляторных электромобилей (BEV).
Шунтирующие датчики тока
Шунтирующий датчик тока измеряет падение напряжения на чувствительном резисторе, расположенном на пути проводимости между источником питания и нагрузкой. Это линейный датчик тока, подключаемый непосредственно к шине; Датчики с замкнутым контуром, с разомкнутым контуром и феррозондовые датчики — это бесконтактные датчики, которые не имеют прямого подключения.
Одним из преимуществ шунтирующего датчика является то, что он может обеспечить мгновенное измерение тока. Однако он генерирует больше тепла и способствует потерям мощности в цепи. Это создает паразитную трату энергии. Фовове говорит, что достижения в области шунтирующей технологии повышают ее привлекательность в системах высокого напряжения, и Honeywell активно исследует дополнительные преимущества, которые можно получить от применения шунтирующей технологии, например, потенциальное сочетание измерений тока и напряжения в одном датчике для снижения общей стоимости. БМС.
Другие ключевые аспекты датчиков тока электромобилей
Помимо рассмотрения того, какой датчик использовать в каком приложении, инженерам также необходимо будет учитывать другие переменные. Поскольку датчик должен правильно работать в намагниченной среде, важна его способность справляться с магнитными помехами. Для приложений BMS, которые полагаются на высокий уровень точности, инженерам необходимо учитывать смещение нуля датчика, которое представляет собой величину отклонения выходного сигнала или показаний от нижнего предела диапазона измерения.
Также важно учитывать простоту интеграции. Электромобили могут использовать стандартные или аналоговые выходы сети контроллера (CAN-шина). Связь CAN более распространена в BMS. Скорость связи по CAN-шине ограничена протоколом CAN до 10 миллисекунд, что приемлемо для BMS. Для более оперативных измерений функции управления двигателем используют аналоговые выходы, которые могут реагировать за микросекунды.
Еще один фактор, о котором следует помнить, — это условия вождения электромобиля. Электромобили должны иметь возможность нормально функционировать в любых условиях: от жары в Аризоне до снежной бури в Нью-Йорке. Поэтому необходимо учитывать диапазон рабочих температур датчика. По словам Фовове, датчики Honeywell рассчитаны на сохранение работоспособности при температурах от -40 до 85 градусов Цельсия; Датчики оснащены запатентованным Honeywell алгоритмом многоточечной температурной компенсации, обеспечивающим очень высокую точность и производительность датчиков в любых условиях движения.
Чтобы узнать больше о датчиках тока для электромобилей, посетите Honeywell в TTI.