Überwachung des Akku-Ladezustands bei Hybridfahrzeugen
Tankanzeige für Elektroantrieb
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Tankanzeige für Elektroantrieb
In einem herkömmlichen Fahrzeug muss man lediglich die niedrigen Lade- und Entladeströme überwachen, um sicherzustellen, dass der Akku in einem ausreichenden Ladezustand bleibt. Bei Hybridfahrzeugen dagegen muss man nicht nur niedrige, sondern auch hohe Ströme überwachen. Für eine umfassende Ermittlung des Batteriezustands muss das Messsystem sowohl den Entlade- als auch den Ladestrom messen und bei niedrigen wie auch hohen Strömen eine hohe Genauigkeit bieten.
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Die DHAB-Halleffekt-Sensorfamilie von LEM ist für den Einsatz in Automobilen zertifiziert und wird auf das Akku-Kabel des Fahrzeugs montiert. Die Sensoren sind für eine Messung der Differenz zwischen den aufgenommenen und abgegebenen Strömen optimiert. Um die erforderliche Genauigkeit über den sehr weiten Strombereich bei einem Hybridfahrzeug bieten zu können, kann jeder Sensor in zwei getrennten Strombereichen messen: zwischen ±20 A und ±80 A und zwischen ±50 A und ±600 A. So lassen sich neben Strommessungen über den vollen Messbereich auch hochgenaue Messungen bei niedrigeren Strömen und eine gute Auflösung in beiden Bereichen erzielen.
Die 25 Modelle der DHAB-Serie bieten erstmals in dieser Branche eine nicht-intrusive, galvanisch getrennte Strommessung für diesen Einsatzbereich. Dank der verkapselten Sensorgehäuse ist kein Vergießen erforderlich; Gehäuseversionen zum Anschrauben auf einer Platte und für die Kabelmontage bieten Einbau-Flexibilität. Die Sensoren erfüllen alle relevanten Normen und Vorschriften wie ISO-TS und RoHS.
Eine Optimierung der Sensoren ist wichtig, und zwar nicht nur mit Blick auf Verstärkung und Offset, sondern auch in Bezug auf die Häufigkeit der Ladung/Entladung (Coulometrie). Diese Parameter lassen sich nicht so einfach aus dem Datenblatt ableiten. Um die Anwendungsanforderungen erfüllen zu können, hat LEM eine Technik zur Simulation der Ergebnisse in coulometrischer Sicht entwickelt.
Was hineingeflossen ist, muss auch wieder herausfließen
Eine Möglichkeit zur Ermittlung des Akku-Ladezustandes aus einer Messung des aufgenommenen und abgegebenen Stroms ist das Zählen der elektrischen Ladung. Dabei nutzt man die Zellen-Daten als Basis zur Berechnung der verbleibenden Ladung. Die Ladung, die in die Zelle hinein oder aus ihr heraus transportiert wurde, entspricht dem Integral des fließenden Stroms über der Zeit. Wie bei vielen elektrischen Messungen sind Korrekturen für eine Reihe von Fehlerquellen erforderlich. Diese Fehlerquellen beziehen sich auf den gesamten, typischen Betriebszyklus beim normalen Betrieb des Akkumulators.
Mit der neuen, von LEM entwickelten Technik lässt sich der Integrationsfehler des Stromsensors anhand von wenigen Messungen charakterisieren, so dass keine Fehleruntersuchung über einen ganzen Ladezyklus mehr erforderlich ist. Ein solcher Ladezyklus kann typischerweise eine Stunde dauern.
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