Sensor til nøjagtig SOC-estimering understøtter alle EV-teknologier

LEM's nye SMU sensorfamilie giver designere af batteristyringssystemer til biler en samlet løsning til FHEV, PHEV og BEV teknologierne.

LEM, specialisten indenfor måleteknologi, lancerer den nye SMU-familie. Denne 'Single Monitoring Unit (SMU)' leverer hidtil uset ydelse til alle EV-teknologier – Full Hybrid Electric Vehicles (FHEV), Plug-in Hybrid Electric Vehicles (PHEV) og Battery Electric Vehicles (BEV).

Den nye modulære SMU-familie dækker behovet for batteristyringssystemer (BMS) til elbiler hos de designere der forsøger at maksimere elbilens rækkevidde. SMU’en overvåger kontinuerligt parametre som batteri ydelse og sikkerhedssystemer. Den identificerer også uregelmæssigheder og support diagnosticering, så bilens effektivitet forbedres og forskrifterne efterleves.

Det nye højt ydende sensordesign tager hensyn til at komponenter skal være så små som mulige, så elbiler kan veje mindre og køre længere på en opladning. Den kompakte SMU måler blot 29,1mm (H) x 35,5mm (B) x 49,9mm (L), medens busbar tykkelsen er kompatibel med 2-3 mm. Den integrerede busbar begrænser ikke bare størrelsen og forbedrer nøjagtigheden, den er designet til at tilgodese flere forskellige busbar dimensioner.

Nøglen til maksimering af elbilers rækkevidde er nøjagtig State of Charge (SOC) estimering, altså præcis bestemmelse af den aktuelle batterikapacitet. Nøjagtig SOC-estimering hjælper med at optimere batterilevetiden og forhindrer uventet effektmangel, samtidig med at det styrker brugerens tillid og sikrer effektiv energistyring.

SMU’en er en Hall effekt teknologi sensor i åben loop konfiguration ved hjælp af den nyeste LEM9 Application-Specific Integrated Circuit (ASIC). Designet af LEM til at levere intelligens på Battery Disconnect Unit (BDU) niveau, giver denne ASIC mulighed for at måle miljøfaktorer samtidig med at der sikres nøjagtig sensor ydelse.

Der er indbygget mange nye funktioner i SMU’en for at optimere ydelsen. For eksempel forbedres nøjagtigheden igennem software algoritmer der kan rette eller justere måledata for at tage hensyn til forvrængninger eller fejl pga. mekaniske påvirkninger.

Dermed forbedres præcisionen for sensorlæsninger og gør det muligt at opnå 1% nøjagtighed op til 1300A og <1,7% op til 1500A. Strøm spændet på op til +/-1500A er ideelt til BMS-applikationer.

Andre funktioner inkluderer digital kalibrering der giver end-to-end (E2E) beskyttelse, forbedret kalibrering af offset/sensitivitet, samt diagnostiske advarsler såsom under- og overspænding. En dedikeret safe state tilstand sikrer desuden mod driftsfejl hvis der detekteres sensitivitets- eller offsetdrift, temperaturmålingsfejl eller hukommelsesfejl (RAM, FLASH, EEPROM, ROM).

Sensorens interne mikrokontroller har ligeledes en indbygget algoritme der korrigerer for magnetisk offset, hvorved der opnås mere nøjagtige og pålidelige sensor målinger, idet fejl forårsaget af restmagnetisme elimineres.

Den nye sensors høje isolationsniveauer gør det muligt at modstå spændingsdifferencer på over 800V imellem komponenter eller imellem enheden og dens omgivelser. Hermed forbedres sikkerheden og elektrisk interferens eller skade forhindres.

I modsætning til andre lignende sensorer på markedet er SMU familien desuden kompatibel med funktionelle sikkerhedstilstande. Det betyder at den efterlever de stringente Automotive Safety Integrity Level (ASIL) krav der er indbygget i ISO 26262 standarden for funktionel sikkerhed i biler. Den første version på markedet er ASIL B parat med mulighed for at udvide til ASIL C.

ASIL B balancerer sikkerhed med praktikalitet i bildesign og gælder for systemer med moderate sikkerhedsrisici. Den nye SMU-familie indarbejder alle de nødvendige sikkerhedsmekanismer og design processer for at adressere risici i sikkerhedskritiske bilapplikationer.

Jérémie Piro, Global Product Manager BMS hos LEM forklarer: “De fleste forstår, at EV-industrien hele tiden forsøger at maksimere rækkevidden. BMS-designere vil tage godt imod en ny sensor der ikke bare er kompakt, men også sikrer nøjagtig SOC-estimering, da det er de to primære faktorer. Vi er meget glade for at den nye SMU-familie vil levere hidtil usete ydelsesniveauer til FHEV, PHEV og BEV-brancherne.