Batterie und Antrieb überwachen NTC-Temperatursensoren für Elektro- und Hybridfahrzeuge

NTC-Sensor zur Batterietemperaturmessung: Das robuste Kunststoffgehäuse bietet dem Sensorelement Schutz gegen Feuchte und mechanische Belastung. Die Montage erfolgt sicher über die Metallringzunge.
NTC-Sensor zur Batterietemperaturmessung: Das robuste Kunststoffgehäuse bietet dem Sensorelement Schutz gegen Feuchte und mechanische Belastung. Die Montage erfolgt sicher über die Metallringzunge.

Zu hohe Temperaturen können den Batterien und dem Antrieb in Elektro- und Hybridfahrzeugen gefährlich werden. Die robusten Epcos-NTC-Temperatursensoren überwachen in diesen Anwendungen die Wärmeentwicklung und sorgen damit für eine höhere Zuverlässigkeit und Sicherheit.

Die Fahrzeugbatterie ist das Herzstück jedes Elektro- und Hybridfahrzeugs. Entsprechend wichtig ist es, sie permanent zu überwachen. Gerade Feuchte kann in Kombination mit einem elektrischen Feld zu einer irreversiblen Zerstörung eines gar nicht oder nur ungenügend geschützten Sensors führen. Abhilfe schafft ein robustes und feuchtebeständiges Sensorgehäuse. Darüber hinaus gilt es, Sensoren zu entwickeln, die modular an die verschiedenen, von Automobilherstellern und Zulieferern spezifizierten Anforderungen bezüglich Sensorgeometrie, Kennlinie, Ansprechverhalten, Spannungsfestigkeit und Steckverbinder anpassbar sind. Bei all diesen Kriterien punkten die neuen Epcos-NTC-Temperatursensoren.

Batterietemperatur überwachen

Batterien von Elektro- und Hybridfahrzeugen bringen die optimale Energieleistung bei genau definierten Arbeitstemperaturen. Zur Bestimmung der Batteriezell-Temperatur kommt eine Vielzahl von NTC-Temperatursensoren zum Einsatz. Nun wurde ein neuer Epcos-Anschraub-Temperatursensor entwickelt, der speziell für die hohen Anforderungen bezüglich Feuchte, Betauung und mechanischem Stress optimiert und für den Einsatz in Serienfahrzeugen validiert ist. Der Sensor besteht aus einem robusten, feuchtebeständigen Gehäuse, in dem das NTC-Element eingebettet ist. »Wichtig für die Realisierung dieses Sensorgehäuses waren die neu entwickelte Materialkombination und die klare Definition der Prozessierung«, erklärt Dr. Thomas Brückerhoff, Product Marketing Sensor Systems von TDK. Der Sensor wird über eine Metallringzunge montiert und befestigt. In der Standardausführung ist der Anschraubsensor mit einem Widerstandswert von 10 kΩ bei 25 °C spezifiziert. Widerstandswert und Kennlinie des Sensors sind kundenspezifisch anpassbar.

Überwachung von Kühlmedien

Überlastungen durch Lade- oder Entladevorgänge können die Batteriezellen beschädigen oder - im schlimmsten Fall - einen Brand auslösen. »Die Temperatur der Batteriekühlflüssigkeit ist hierbei ein kritischer Parameter, denn über dieses Medium wird die Verlustleistung als Wärme über einen Wärmetauscher abgeführt«, erklärt Brückerhoff. Die Temperaturwerte der Kühlflüssigkeit geben also Aufschluss über den Betriebszustand der Batterie. Um die Kühlmitteltemperatur verlässlich zu ermitteln, wurde ein Temperatursensor entwickelt, der direkt an die Rohre des Kühlleitungssystems montiert wird. »Das Besondere an diesem NTC-Rohranlegefühler ist die Kombination des Sensors mit seinem Fixierungselement«, verdeutlicht der Experte. »Der Sensor wird so am Rohr montiert, dass eine sichere und vibrationsbeständige Verbindung von Sensor und Rohr gewährleistet ist. Anbringen und Entfernen des Sensors vom Kühlflüssigkeitsrohr sind mit minimalem Aufwand durchzuführen. Und dank des modularen Aufbaus lässt sich der Sensor auch an unterschiedlichen Rohrdurchmessern montieren.«

Um die Langzeitstabilität des Kühlkreislauf-Sensorsystems zu gewährleisten, haben die Entwickler besonderes Augenmerk auf die Materialien gelegt und die Kompatibilität bezüglich der chemischen Spannungsreihe der verwendeten Metalle sichergestellt. Eine kleine Metallhülse, die am Metallrohr des Kühlkreislaufes anliegt, führt in Kombination mit den thermischen und elektrischen Eigenschaften des darin vergossenen NTC-Elements zu kurzen Ansprechzeiten.

»Ein weiterer kritischer Faktor ist die Widerstandsfähigkeit des Sensorsystems gegenüber Frost und hohen Temperaturen bei gleichzeitig hoher Luftfeuchtigkeit«, fährt Brückerhoff fort. »Diese Umgebungseinflüsse verursachen am Fahrzeug - und damit am Sensor - bei sinkenden Temperaturen eine Kondensation oder Betauung. Hier bewährt sich das Epcos-Design mit Kunststoffumspritzung.« Auch die Steckverbindung ist gegen Feuchte geschützt. Zudem kann der Anwender das Sensorsystem bei Wartungsarbeiten beliebig oft vom Rohr abmontieren und wieder anbringen.