Weniger Platzbedarf, niedrigere Kosten und höchste Sicherheit

LEM, Spezialist für elektrische Messtechnik, stellt einen neuen Stromsensor für das Batteriemanagement in Elektrofahrzeugen (EVs) vor. Erstmals hat LEM Shunt- und Open-Loop-Hall-Effekt-Technik in einem einzigen Bauteil, der Hybrid Supervising Unit (HSU), vereint, um den Anforderungen an weniger Platzbedarf, niedrigere Kosten und höchste Sicherheit in Batteriemanagementsystemen für EVs gerecht zu werden.

Jérémie Piro, Product Manager, Battery Management Systems und Battery Storage, LEM: „Die HSU stellt eine bedeutende Neuerung dar, da sie erstmals Shunt- und Hall-Effekt-Sensorik in einem einzigen Bauteil vereint. Dies vereinfacht die Systemarchitektur, erhöht die Sicherheit und ermöglicht nahtlose Upgrades ohne Änderung des mechanischen Aufbaus. Darüber hinaus reduziert sich die Gesamtstückliste (BOM) und die Zykluszeit beim Kunden.“

Das Hochvolt-BMS in EVs erfüllt drei wichtige Aufgaben: Es verwaltet den Ladezustand und den Allgemeinzustand der Batterie (State Of Health), sorgt für die Sicherheit des Systems und des Anwenders und führt im Rahmen des Batterieoptimierungsprozesses einen Zellenausgleich durch. Für höhere Sicherheitsstandards verwenden Entwickler zwei separate Bauteile: einen Shunt zur Messung von 2000 A und einen vollständig galvanisch getrennten Stromsensor für Messungen bis 2000 A.

LEM hat nun die Funktion und Leistungsfähigkeit beider Technologien in einer einzigen Einheit kombiniert und in die BDU (Battery Disconnect Unit) integriert. Die Signale der einzelnen Bereiche – Shunt und Stromsensor – werden dann vom BMS erfasst.

Auf BDU-Ebene ermöglicht die HSU:

• Wenig Platzbedarf, geringes Gewicht und geringe Kosten (BOM)
• Minimalen Integrationsaufwand für schnelle Einsatzfähigkeit
• Einfache System-Upgrades ohne Beeinträchtigung des mechanischen Layouts bei gleichzeitig erhöhter Sicherheit.

Auf BMS-Ebene ermöglicht die HSU, die für EVs erforderliche ASIL-D-Sicherheitsstufe problemlos zu erreichen.

Der Widerstand des Shunts ist mit 25 µΩ sehr niedrig und der Hall-Teil ist galvanisch getrennt. Die Genauigkeit beträgt 2% bei 500 A und 5% bei 2000 A. Die Signalleitungen sind getrennt (Shunt-Signal und analoger oder digitaler Bus für den Hall-Teil), und es gibt ein NTC-Signal (Negative Temperature Compensation) zur Temperaturkompensation des Shunts.

Der Strommessbereich beträgt für beide Teile bis zu ±2000 A bei 10 s, ebenso wie der breite Betriebstemperaturbereich von -40 °C bis +125 °C.

Die HSU ist das einzige Bauteil am Markt, das zwei Technologien in einem Standard-Shunt-Footprint vereint. Es ist sofort einsatzbereit (Plug-and-Play) und lässt sich einfach montieren. LEM bietet zunächst an HSU00-Teil an; HSU01 folgt im Juni. Beide Bauteile sind für die beiden gängigsten BDU-Sammelschienen ausgelegt: 84 mm × 36 mm × 3 mm (HSU00) und 84 mm × 20 mm × 3 mm (HSU01).

Muster sind ab sofort erhältlich. LEM plant zudem, sein HSU-Angebot durch neue Technologien zu erweitern, z. B. durch die Kombination eines Shunts mit einem kernlosen Hall-Effekt-Bauteil. Ziel ist es, Größe und Kosten der Bauteile weiter zu senken und ihre Leistungsfähigkeit zu verbessern.