"Nei veicoli elettrici, la temperatura di tutte le unità del sistema deve essere continuamente monitorata. L'alta corrente causerà perdite e genererà calore corrispondente, specialmente ai contatti. TDK ha ora sviluppato uno specialevoltaggio NTC temperatura sensore per misurare i connettori.
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Nei veicoli elettrici, la temperatura di tutte le unità del sistema deve essere continuamente monitorata. L'alta corrente causerà perdite e genererà calore corrispondente, specialmente ai contatti. TDK ha ora sviluppato uno speciale sensore di temperatura NTC ad alta tensione per misurare i connettori.
Al giorno d'oggi, le batterie ad alta tensione utilizzate nei veicoli elettrici (xEV) hanno una tensione nominale fino a 1000 V, quindi tutti i componenti del sistema devono avere la corrispondente capacità di alta tensione. Quando si raggiunge una potenza di azionamento elevata (in alcuni casi anche superiore a 100 kW) tramite inverter e motori, verranno generati centinaia di A di corrente. Insieme alla resistenza di linea e alla resistenza di contatto, queste correnti elevate causeranno una grande quantità di dissipazione di potenza e relativa perdita di calore, poiché il consumo di potenza è il quadrato della corrente: PV = I2 x R. Ciò mostra chiaramente che anche piccole resistenze nell'ordine dei milliohm gamma produrrà perdite relativamente grandi, quindi la temperatura potrebbe aumentare in modo critico. Se ad esempio la resistenza del punto di contatto è di 10 mΩ e viene applicata una corrente di 100 A, il risultato sarà un consumo energetico di 100 W, che porterà rapidamente al surriscaldamento. Questo è il motivo per cui i punti di contatto chiave dell'xEV, come il connettore tra la batteria e l'inverter del motore, devono essere monitorati termicamente e la corrente deve essere ridotta in tempo quando sta per verificarsi un surriscaldamento. I sensori di temperatura basati su NTC possono essere utilizzati per monitorare la temperatura del punto critico e avviare il declassamento della corrente la tecnologia. La Figura 1 illustra il suo principio di controllo.
Figura 1: Il principio di controllo di un'unità di monitoraggio della temperatura con relativo declassamento di corrente.
Gli elevati requisiti di xEV per i sensori di temperatura NTC
I veicoli elettrici hanno requisiti completamente diversi per lo sviluppo e la progettazione di sensori di temperatura NTC, in particolare la loro integrazione nei sistemi ad alta tensione. Questi includono:
Alta pressione
Tempi di risposta rapidi
Stabilità alle alte temperature
alta precisione
Può essere integrato direttamente nel connettore
Ad alta temperatura e alta pressione, la sfida progettuale si è concentrata sulla ricerca di un materiale con elevate proprietà di isolamento elettrico ed eccellente conduttività termica e sullo sviluppo di un design di componenti NTC integrato. Inoltre, dovrebbe fornire stabilità alle alte temperature. La speciale boccola in ceramica integrata con il chip del sensore può raggiungere queste caratteristiche contemporaneamente. La Figura 2 illustra il sensore di temperatura sviluppato da TDK.
Figura 2: Nuovo sensore di temperatura da integrare nel connettore.
L'uso di boccole in ceramica con componenti NTC integrati può ottenere la resistenza all'alta tensione richiesta e tempi di risposta rapidi.
L'innovativo sensore di temperatura TDK soddisfa tutti i requisiti
I test hanno dimostrato che il sensore di temperatura TDK di nuova concezione può far fronte ai severi requisiti dei veicoli elettrici. Sotto il test ad alta tensione, il sensore ha raggiunto una rigidità dielettrica di 5 kV CC, significativamente superiore alla tensione di sistema di 1 kV CC. Inoltre, ha anche caratteristiche di tempi di risposta rapidi, soprattutto in caso di surriscaldamento improvviso, è particolarmente importante ridurre la corrente nel tempo. Il valore τ (63%) registrato in condizioni di installazione tipiche è molto inferiore a
Anche la precisione del sensore è un aspetto importante. Solo quando è sufficientemente elevato è possibile avviare il declassamento in modo tempestivo e non prematuro. A 25°C, l'errore massimo del sensore è ±0.2 K, la resistenza di R25 è 10 kΩ e la tolleranza è 1%.
La parte superiore con fibbia in plastica del sensore è progettata per soddisfare i diversi requisiti di installazione del cliente, come avvitamento, innesto o innesto.
Nel complesso, i nuovi sensori di TDK hanno migliori proprietà elettriche, termiche e meccaniche, che contribuiscono a rendere i veicoli elettrici più sicuri ed efficienti.
Figura 3: Eccellente isolamento termico e risultati dei test con tempi di risposta rapidi
Nei veicoli elettrici, la temperatura di tutte le unità del sistema deve essere continuamente monitorata. L'alta corrente causerà perdite e genererà calore corrispondente, specialmente ai contatti. TDK ha ora sviluppato uno speciale sensore di temperatura NTC ad alta tensione per misurare i connettori.
Al giorno d'oggi, le batterie ad alta tensione utilizzate nei veicoli elettrici (xEV) hanno una tensione nominale fino a 1000 V, quindi tutti i componenti del sistema devono avere la corrispondente capacità di alta tensione. Quando si ottiene un'elevata potenza di azionamento (alcuni anche più di 100 kW) tramite inverter e motori, verranno generate centinaia di A di corrente. Insieme alla resistenza di linea e alla resistenza di contatto, queste alte correnti causeranno una grande quantità di dissipazione di potenza e relativa perdita di calore, perché il consumo di potenza è il quadrato della corrente: PV = I2 x R. Questo mostra chiaramente che anche piccole resistenze nel milliohm intervallo produrrà perdite relativamente grandi, quindi la temperatura potrebbe aumentare in modo critico. Ad esempio, se la resistenza del punto di contatto è 10 mΩ e viene applicata una corrente di 100 A, il risultato sarà un consumo energetico di 100 W, che porterà rapidamente al surriscaldamento. Ecco perché i punti di contatto chiave nell'xEV, come il connettore tra la batteria e l'inverter del motore, devono essere monitorati termicamente e la corrente deve essere ridotta in tempo quando sta per verificarsi il surriscaldamento. I sensori di temperatura basati su NTC possono essere utilizzati per monitorare la temperatura del punto critico e avviare la tecnologia di declassamento corrente. La figura 1 illustra il suo principio di controllo.
Figura 1: Il principio di controllo di un'unità di monitoraggio della temperatura con relativo declassamento di corrente.
Gli elevati requisiti di xEV per i sensori di temperatura NTC
I veicoli elettrici hanno requisiti completamente diversi per lo sviluppo e la progettazione di sensori di temperatura NTC, in particolare la loro integrazione nei sistemi ad alta tensione. Questi includono:
Alta pressione
Tempi di risposta rapidi
Stabilità alle alte temperature
alta precisione
Può essere integrato direttamente nel connettore
Ad alta temperatura e alta pressione, la sfida progettuale si è concentrata sulla ricerca di un materiale con elevate proprietà di isolamento elettrico ed eccellente conduttività termica e sullo sviluppo di un design di componenti NTC integrato. Inoltre, dovrebbe fornire stabilità alle alte temperature. La speciale boccola in ceramica integrata con il chip del sensore può raggiungere queste caratteristiche contemporaneamente. La Figura 2 illustra il sensore di temperatura sviluppato da TDK.
Figura 2: Nuovo sensore di temperatura da integrare nel connettore.
L'uso di boccole in ceramica con componenti NTC integrati può ottenere la resistenza all'alta tensione richiesta e tempi di risposta rapidi.
L'innovativo sensore di temperatura TDK soddisfa tutti i requisiti
I test hanno dimostrato che il sensore di temperatura TDK di nuova concezione può far fronte ai severi requisiti dei veicoli elettrici. Sotto il test ad alta tensione, il sensore ha raggiunto una rigidità dielettrica di 5 kV CC, significativamente superiore alla tensione di sistema di 1 kV CC. Inoltre, ha anche caratteristiche di tempi di risposta rapidi, soprattutto in caso di surriscaldamento improvviso, è particolarmente importante ridurre la corrente nel tempo. Il valore τ (63%) registrato in condizioni di installazione tipiche è molto inferiore a
Anche la precisione del sensore è un aspetto importante. Solo quando è sufficientemente elevato è possibile avviare il declassamento in modo tempestivo e non prematuro. A 25°C, l'errore massimo del sensore è ±0.2 K, la resistenza di R25 è 10 kΩ e la tolleranza è 1%.
La parte superiore con fibbia in plastica del sensore è progettata per soddisfare i diversi requisiti di installazione del cliente, come avvitamento, innesto o innesto.
Nel complesso, i nuovi sensori di TDK hanno migliori proprietà elettriche, termiche e meccaniche, che contribuiscono a rendere i veicoli elettrici più sicuri ed efficienti.
Figura 3: Eccellente isolamento termico e risultati dei test con tempi di risposta rapidi