Batterie-Überwachung mit LEM-Sensor
Exakte Ladezustandserfassung im Elektroauto
Die Serie SMU (Single Monitoring Unit) von LEM erfasst den genauen Ladezustand verschiedener Batteriesysteme von Elektrofahrzeugen. Sie überwacht kontinuierlich Fahrzeugparameter wie die Batterieleistung und Sicherheitssysteme. Die Sensoren erkennen auch Anomalien und unterstützen die Diagnose.
Entscheidend für die Maximierung der EV-Reichweite ist die genaue Erfassung des Ladezustands (SOC; State of Charge), das heißt die exakte Bestimmung der verbleibenden Batteriekapazität. Eine präzise SOC-Schätzung erhöht die Batterielebensdauer und vermeidet unerwartete Leistungsverluste. Gleichzeitig wird das Vertrauen der Nutzer gestärkt und ein effizientes Energiemanagement sichergestellt.
Die SMU ist ein direktabbildender Hall-Effekt-Sensor (Open-Loop) mit dem neuesten, von LEM entwickelten ASIC LEM9. Dieser erhöht die Intelligenz der Batterietrenneinheit (BDU; Battery Disconnect Unit), misst Umgebungsfaktoren und gewährleistet eine präzise Sensorleistung.
Zur Leistungsoptimierung wurden diverse neue Funktionen in die SMU integriert. So wird die Genauigkeit durch Softwarealgorithmen verbessert, die Messdaten korrigieren oder anpassen, um Verzerrungen oder Fehler aufgrund mechanischer Belastungen zu berücksichtigen. Dies sorgt für präzisere Sensormesswerte und eine Genauigkeit von 1 % bis 1300 A und <1,7 % bis 1500 A. Der Strombereich von bis zu ±1500 A ist ideal für BMS-Anwendungen.
Das Sensordesign der modularen SMU-Reihe berücksichtigt die Nachfrage nach möglichst kleinen Komponenten: Die kompakte SMU misst nur 29,1 mm (H) × 35,5 mm (B) × 49,9 mm (L), während die Dicke der Stromschiene 2 bis 3 mm beträgt. Die integrierte Stromschiene reduziert nicht nur die Abmessungen und erhöht die Genauigkeit, sie kann auch Stromschienen verschiedener Abmessungen aufnehmen.
Zu den weiteren Merkmalen des Sensors gehören die digitale Kalibrierung, die einen End-to-End-Schutz (E2E) bietet, eine verbesserte Offset-/Empfindlichkeitskalibrierung und Diagnosewarnungen wie Unter- oder Überspannung. Darüber hinaus werden Fehlfunktionen durch einen speziellen Sicherheitsmodus vermieden, falls Probleme wie Empfindlichkeits- und Offset-Drift, Temperaturmessfehler oder Speicherfehler (RAM, Flash, EEPROM, ROM) erkannt werden. Außerdem verfügt der Mikrocontroller des Sensors über einen Algorithmus zur Korrektur magnetischer Offsets. Dieser sorgt für genauere und zuverlässigere Sensormesswerte, indem Fehler durch Restmagnetismus vermieden werden.
Die hohen Isolationswerte des neuen Sensors ermöglichen es, Spannungsunterschiede von mehr als 800 V zwischen Komponenten oder zwischen dem Baustein und seiner Umgebung zu bewältigen. Dies verbessert die Sicherheit und verhindert elektrische Störungen oder Schäden.
Schließlich erfüllt die neue SMU-Reihe die ASIL-Anforderungen (Automotive Safety Integrity Level) der ISO-Norm 26262 für funktionale Sicherheit in Fahrzeugen. Die erste Version, die auf den Markt kommt, ist ASIL-B-fähig und kann auf ASIL C erweitert werden. ASIL B gilt für Systeme mit moderaten Sicherheitsrisiken, bei denen Sicherheit und Praktikabilität im Fahrzeugdesign in Einklang gebracht werden.
