Erfasst genauen Ladezustand

Der Spezialist für elektrische Messtechnik LEM stellt die Serie SMU (Single Monitoring Unit) für alle Arten von Elektrofahrzeugen (EVs) vor – Vollhybrid (FHEV), Plug-in-Hybrid (PHEV) und batteriebetrieben (BEV).

Die modulare SMU-Reihe erfüllt die Anforderungen der Entwickler von Batteriemanagementsystemen (BMS) für E-Fahrzeuge, die die maximale Reichweite erreichen möchten. Die SMU überwacht kontinuierlich Fahrzeugparameter wie die Batterieleistung und Sicherheitssysteme. Die Sensoren erkennen auch Anomalien und unterstützen die Diagnose, was die Fahrzeugeffizienz verbessert und die Einhaltung von Vorschriften gewährleistet.

Das Sensordesign berücksichtigt den Bedarf an möglichst kleinen Komponenten, damit EVs weniger wiegen und mit einer einzigen Ladung weiter fahren können. 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 Abmaßeund erhöht die Genauigkeit, sie kann auch Stromschienen verschiedener Abmessungen aufnehmen.

Entscheidend für eine maximale EV-Reichweite ist die genaue Erfassung des Ladezustands (SOC; State of Charge), d. h. die genaue Bestimmung der verbleibenden Batteriekapazität. Eine präzise SOC-Schätzung optimiert 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 viele 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.

Zu den weiteren Merkmalen 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 ist die neue SMU-Reihe im Gegensatz zu anderen ähnlichen Sensoren am Markt mit den Bestimmungen zur funktionalen Sicherheit konform. Die strengen ASIL-Anforderungen (Automotive Safety Integrity Level) der ISO-Norm 26262 für funktionale Sicherheit in Fahrzeugen werden also erfüllt. 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. Die neue SMU-Reihe umfasst alle Sicherheitsmechanismen und Designprozesse, die erforderlich sind, um die mit sicherheitskritischen Automotive-Anwendungen verbundenen Risiken zu bewältigen.

Jérémie Piro, Global Product Manager BMS bei LEM, dazu: „Die EV-Branche versucht stets, die Reichweite zu maximieren. BMS-Entwickler werden daher einen neuen Sensor begrüßen, der kompakt ist und eine genaue SOC-Schätzung vornimmt, was die beiden Hauptfaktoren sind. Wir freuen uns, dass die neue SMU-Reihe bisher unerreichte Leistungsniveaus in die Bereiche FHEV, PHEV und BEV bringen wird.“