Keperluan untuk beralih daripada kenderaan berkuasa petrol dan diesel (bahan api fosil) kepada kenderaan elektrik (EV) untuk mengurangkan tahap karbon dioksida telah mendedahkan banyak isu kontroversi. Isu biasa termasuk masa pelaksanaan, infrastruktur yang diperlukan (termasuk sistem berbilang kenderaan mengecas pantas), penggunaan undang-undang dan bukannya berasaskan pengguna, peningkatan sistem yang berterusan dan sumber bahan mentah kritikal baharu.
Salah satu isu teknikal yang lebih lurus ke hadapan, namun masih terbuka untuk diselesaikan oleh jurutera reka bentuk ialah penderiaan semasa teknologi. Dengan selamat dan berkesan menukar tahap semasa yang terlibat dalam pendorongan kenderaan elektrik (kawalan motor), penukaran voltan, pengurusan bateri dan sistem pengecasan (pengecas onboard (OBC), rumah dan berasaskan infrastruktur) semuanya memerlukan penderia semasa.
Bateri adalah satu-satunya sumber tenaga untuk kenderaan elektrik dan mempunyai jangka hayat yang terhad. Untuk memanjangkan hayat mereka, sistem pemantauan bateri menganggarkan keadaan kesihatan (SOH), keadaan cas (SOC) dan keadaan fungsi (SOF) menggunakan penderia arus dan suhu, yang sering dipanggil penderia IVT (semasa, voltan dan suhu). Menurut Research Reports World, pasaran penderia arus bateri kenderaan elektrik sahaja mempunyai saiz pasaran bernilai USD 1310.0 juta pada 2021, meningkat pada kadar pertumbuhan tahunan kompaun (CAGR) sebanyak 12.17% semasa tempoh ramalan, dan mencecah USD 2610.0 juta menjelang 2027.
Berita baiknya ialah pereka sistem mempunyai pilihan yang tidak memerlukan kerajaan menentukan cara mereka merasakan semasa atau melibatkan bahan eksotik. Antara pilihannya ialah shunt rintangan (semasa), pelbagai reka bentuk sensor Hall-effect dengan pilihan pembekal, transformer semasa, pilihan teknologi baharu seperti rintangan magnet dan juga sensor kuantum berlian. Isu reka bentuk sistem untuk penderia semasa termasuk penderiaan arus sisi tinggi vs sisi rendah, litar antara muka, lebar jalur, masa tindak balas, perisai, reka bentuk penumpu fluks, nisbah isyarat kepada hingar (SNR), crosstalk, kebolehprograman dan banyak lagi.
Shunt semasa
Pisau arus piawai ialah penyelesaian paling mudah untuk mengesan arus. Ia adalah perintang berketepatan tinggi, nilai rendah, berkuasa tinggi. Arus yang disalurkan melalui shunt menghasilkan kejatuhan voltan yang berkadar dengan arus (E=I*R). Walau bagaimanapun, voltan merentasi shunt perlu dikuatkan, diasingkan dan diukur untuk menentukan tahap semasa. Oleh kerana perintang shunt adalah dalam siri dengan beban, penurunan voltan mengakibatkan kehilangan kuasa, jadi nilai perintang yang semakin kecil digunakan. Ini bermakna hujung hadapan analog (AFE) untuk menguatkan dan mengimbangi penurunan voltan mestilah sangat tepat untuk mengukur nilai yang sangat kecil ini. AFE juga boleh menyediakan pengasingan untuk keselamatan yang lebih baik.
Pengesanan Hall Effect
Penderia arus kesan dewan mengukur magnitud medan magnet di sekeliling konduktor pembawa arus. Tidak seperti shunt yang disambungkan terus kepada arus tinggi, peranti Hall-effect diasingkan daripada beban. Dengan penebat galvanik yang wujud, penderia arus kesan Hall boleh mengukur kedua-dua arus DC dan AC, mempunyai kehilangan kuasa yang rendah, dan dipisahkan secara terma daripada elektronik kuasa.
Dalam penderia arus kesan Hall, elemen Hall dipasang pada celah teras magnet ferit (gelang fluks atau pengumpul) yang diletakkan di sekeliling konduktor semasa. AFE dalam peranti yang tersedia secara komersial termasuk penguat untuk meningkatkan dan menukar voltan Hall kepada tahap yang boleh digunakan dan litar lain. Pengukuran sensor arus pembezaan menggunakan dua sel Hall memberikan ketepatan yang tinggi walaupun dalam persekitaran yang bising di mana crosstalk boleh berlaku daripada garis arus bersebelahan atau medan sesat magnet.
Bahagian 2 akan membincangkan teknologi lain untuk penderiaan semasa dalam EV.
Rujukan
Memahami Pengesan Arus dalam Bateri HEV/EV
(34) Pasaran Penderia Arus Bateri Kenderaan Elektrik Global [2023-2027] | Cabaran dan Peluang | Pasaran Dijangka Mencapai Nilai USD 2610 Juta | LinkedIn
Sumber imej: Isabellenhutte_EV Shunt Resistors_tech article_final (isabellenhuetteusa.com)
Sumber Imej Pilihan: Hall Effect Penderiaan Arus dalam Aplikasi Kenderaan Elektrik Hibrid (HEV) | Allegro MicroSystems
Penderia semasa | XENSIV™ – penderia arus tanpa teras berketepatan tinggi – Infineon Technologies