E-Zweiräder
Die Batteriekühlung muss sicher funktionieren
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Kosten einsparen, Zuverlässigkeit erhöhen
Motortreiber für Lüfter und Pumpen zur Batteriekühlung sind mit integriertem Controller erhältlich, einschließlich Optionen für eine integrierte Leistungsstufe oder eine Gate-Treiberstufe. Die für den Betrieb bei voller Drehzahl erforderlichen Komponenten können minimiert werden, wie zwei Beispiele von Allegro in Abbildung 1 zeigen:
- Der A89303 ist ein dreiphasiger sensorloser Pumpentreiber für integrierte Motorsteuerungen mit ultraschnellem Anlauf. Auf ihm sind sensorlose Anlauf- und Zweipuls-IPD-Algorithmen implementiert. Wie gezeigt, kann er bei voller Drehzahl mit einem Tastverhältnis von 100 % am PWM-Pin betrieben werden.
- Der A89307 ist ein Motor-Controller mit FOC-Algorithmus für hochleistungsfähige BLDC-Motoren im Automotive-Bereich. Auf ihm sind Code-freie Algorithmen und anwendungsspezifische Parameter wie Nenndrehzahl, Strom, Drehzahlprofil und Widerstand hinterlegt.
Die Abstimmung dieser Motorcontroller ist sehr einfach und schnell, so dass Entwicklungszeit und -kosten reduziert werden.
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Die meisten Allegro-Bausteine enthalten auch den Kondensator des internen Reglers, der das hochfrequente Schaltrauschen der internen digitalen Schaltung umgeht. Eine Spread-Spectrum-Taktfunktion trägt darüber hinaus zur Streuung der Emissionen bei. Diese Eigenschaften ermöglichen es dem Kunden, die Entwicklungszeit zu verkürzen, die erforderlich ist, um mit einem Minimum an zusätzlichen Komponenten die Normen für elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) zu erfüllen.
Zum Schutz des Bausteins und der angeschlossenen Systeme im Fehlerfall bieten die Allegro-Bausteine Schutzfunktionen wie Strombegrenzung, Überstromschutz/Drain-to-Source (VDS)-Messung, programmierbare Schwellwerte für sicheres Bremsen, Unterspannungsabschaltung, Überspannungsschutz, Verriegelungserkennung, Schutz bei offener Phase, Erkennung von Vibrationsverriegelung, Überdrehzahlschutz und thermische Abschaltung.
Motortreiber-Portfolio von Allegro für Pumpen zur Kühlung von Batterien
Allegro bietet eine breite Palette an Komponenten für die unterschiedlichsten Anforderungen, die Kunden haben, um ihre Elektrofahrzeugbatterien zu kühlen. Sie sind in Tabelle 2 gegenübergestellt. Bausteine mit integrierter Leistungsstufe (A5947, A89303, A5931) können eine typische Motorleistung von bis zu ~30 W verarbeiten, während Gate-Treiber (A5932, A89307) zur Ansteuerung externer MOSFETs verwendet werden können, die je nach Gate-Strom eine Leistung von bis zu ~400 W unterstützen. Integrierte Gate-Controller haben den eingebauten FOC-Regelalgorithmus (A89307), der gegenüber der Sinusregelung Vorteile in Bezug auf Effizienz und Rauschverhalten bietet.
Kühlung von Li-Ionen-Batterien
In Anbetracht der steigenden Nachfrage im Markt für elektrische Zweiräder sind Entwickler gezwungen, auf Lithium-Ionen-Batterien zurückzugreifen, da diese eine höhere Energiedichte aufweisen. Doch diese Wahl bringt auch erhebliche Herausforderungen im Bereich der Kühlung mit sich. Die Anforderungen an die Motorantriebe für Pumpen und Lüfter zur Batteriekühlung steigen deutlich an.
Allegro MicroSystems hat dafür proprietäre Algorithmen in seine Komponenten integriert. Diese Algorithmen zeichnen sich durch eine hohe Effizienz, geringe Geräuschentwicklung und hohe Präzision beim Hochfahren aus. Gleichzeitig bieten sie zusätzlichen Schutz für das Gesamtsystem. Ihr Stärken kommen insbesondere bei der Steuerung von Kühlsystemen in Elektrofahrzeugen zum Tragen, denn sie gewährleisten nicht nur eine schnelle und zuverlässige Kühlung, sondern erfüllen auch die spezifischen Anforderungen von Lithium-Ionen-Batterien in elektrischen Zweirädern. Dies ist von entscheidender Bedeutung, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit dieser Fahrzeuge zu gewährleisten.
Autoren:
Vashist Bist und Shashank Wekhande sind Systems Engineers bei Allegro MicroSystems
- Die Batteriekühlung muss sicher funktionieren
- Kosten einsparen, Zuverlässigkeit erhöhen
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