הצורך במעבר מכלי רכב מונעים בבנזין ודיזל (דלק מאובנים) לרכבים חשמליים (EV) כדי להפחית את רמות הפחמן הדו חמצני חשף סוגיות רבות שנויות במחלוקת. סוגיות נפוצות כוללות תזמון יישום, תשתית נדרשת (כולל מערכות מרובות רכב בטעינה מהירה), אימוץ חקיקתי ולא מבוסס צרכנים, שיפורי מערכת מתמשכים ומקורות לחומרי גלם קריטיים חדשים.
אחת הבעיות הטכניות הפשוטות יותר, אך עדיין פתוחות עבור מהנדסי תכנון לפתור, היא החישה הנוכחית טֶכנוֹלוֹגִיָה. החלפה בטוחה ויעילה של רמות הזרם הכרוכות בהנעת רכב חשמלי (בקרת מנוע), המרת מתח, ניהול סוללות וטעינה (מטען מובנה (OBC), ביתי ותשתיות מבוססות) כולם דורשים חיישני זרם.
סוללות הן מקור האנרגיה הבלעדי לרכבים חשמליים ואורך החיים שלהן מוגבל. כדי להאריך את חייהם, מערכת ניטור סוללה מעריכה את מצב הבריאות (SOH), מצב הטעינה (SOC) ומצב התפקוד (SOF) באמצעות חיישני זרם וטמפרטורה, הנקראים לרוב חיישני IVT (זרם, מתח וטמפרטורה). על פי Research Reports World, לשוק חיישני הזרם של סוללות הרכב החשמלי לבדו יש גודל שוק המוערך ב-1310.0 מיליון דולר בשנת 2021, עלייה בשיעור צמיחה שנתי מורכב (CAGR) של 12.17% במהלך תקופת התחזית, ומגיע ל-2610.0 מיליון דולר ב-2027. XNUMX.
החדשות הטובות הן שלמעצבי מערכות יש אפשרויות בחירה שאינן מחייבות ממשלות להכתיב כיצד הן חשות עדכניות או מערבות חומרים אקזוטיים. בין האפשרויות ניתן למנות shunt התנגדות (זרם), מגוון עיצובי חיישני אפקט הול עם אפשרויות בחירה של ספקים, שנאי זרם, אפשרויות טכנולוגיות חדשות כגון התנגדות מגנטית ואפילו חיישני קוונטים של יהלום. בעיות תכנון מערכת עבור חיישני זרם כוללות חישת זרם צד גבוה לעומת נמוך צד, מעגלי ממשק, רוחב פס, זמן תגובה, מיגון, עיצוב רכז שטף, יחס אות לרעש (SNR), דיבור צולב, יכולת תכנות ועוד.
shunt נוכחי
shunt זרם סטנדרטי הוא הפתרון הפשוט ביותר לתחושת זרם. זהו נגד דיוק גבוה, בעל ערך נמוך, בעל הספק גבוה. זרם המנותב דרך השאנט מביא לירידת מתח פרופורציונלית לזרם (E=I*R). עם זאת, יש להגביר, לבודד ולמדוד את המתח על פני ה-shunt כדי לקבוע את רמת הזרם. מכיוון שנגד ה-shunt נמצא בסדרה עם העומס, ירידת המתח גורמת לאובדן הספק, ולכן נעשה שימוש בערכי נגדים הולכים וקטנים יותר. המשמעות היא שהקצה הקדמי האנלוגי (AFE) להגברה ופיצוי מפל המתח חייב להיות מדויק מאוד כדי למדוד את הערכים הקטנים מאוד הללו. ה-AFE יכול גם לספק בידוד לשיפור הבטיחות.
חישת אפקט הול
חיישני זרם עם אפקט הול מודדים את גודל השדה המגנטי סביב מוליך נושא זרם. בניגוד ל-shunts שמחוברים ישירות לזרם הגבוה, התקני הול אפקט מבודדים מהעומס. עם הבידוד הגלווני המובנה שלהם, חיישני זרם עם אפקט הול יכולים למדוד זרמי DC ו-AC כאחד, בעלי אובדן הספק נמוך, והם מנותקים תרמית מאלקטרוניקת הכוח.
בחיישן זרם עם אפקט Hall, אלמנט ה-Hall מותקן ברווח של ליבה מגנטית פריט (טבעת שטף או קולט) הממוקמת סביב מוליך הזרם. ה-AFEs בהתקנים זמינים מסחרית כוללים מגברים להגברת והמרת מתח הול לרמה שמישה ומעגלים אחרים. מדידות חיישן זרם דיפרנציאלי באמצעות שני תאי הול מספקות דיוק גבוה אפילו בסביבה רועשת שבה יכול להתרחש דיבור מקביל מקווי זרם סמוכים או משדות תועה מגנטיים.
חלק 2 ידון בטכנולוגיות אחרות עבור חישה נוכחית ברכבי EV.
הפניות
הבנת חישת זרם בסוללות HEV/EV
(34) שוק חיישני זרם סוללות לרכב חשמלי [2023-2027] | אתגרים והזדמנויות | השוק צפוי להגיע ל-2610 מיליון דולר | לינקדאין
מקור תמונה: Isabellenhutte_EV Shunt Resistors_tech article_final (isabellenhuetteusa.com)
מקור תמונה מומלצת: חישת זרם של אפקט הול ביישומי רכב חשמלי היברידי (HEV) | אלגרו מיקרוסיסטמס
חיישני זרם | XENSIV™ - חיישני זרם ללא ליבה ברמת דיוק גבוהה - Infineon Technologies