TDK開(kāi)發(fā)出特殊耐高壓溫度傳感器 提高EV安全性

蓋世汽車(chē) 劉麗婷

 電動(dòng)汽車(chē)需要持續監控所有系統單元的溫度。但由于電力較高，與對應發(fā)熱處接觸時(shí)會(huì )產(chǎn)生損耗。據外媒報道，日本TDK株式會(huì )社開(kāi)發(fā)出一種用于連接器的特殊耐高壓溫度傳感器。

（圖片來(lái)源：TDK）

電動(dòng)汽車(chē)（xEV）的高壓電池標稱(chēng)電壓高達1000 V，因此需要所有系統組件具有相應的耐高壓能力。為通過(guò)逆變器和電機實(shí)現驅動(dòng)功率遠超100 kW，電流有時(shí)會(huì )接近100amp。這些高電流，連同線(xiàn)路和接觸電阻，會(huì )導致不可忽視的功率損耗，進(jìn)而引起熱損耗。因為在PV = I2 x R計算中，電流是二次方，因此即使電阻很小，也會(huì )引起較大損耗，從而導致可能出現臨界值的發(fā)熱。

因此，必須對xEV中的關(guān)鍵接觸點(diǎn)（例如電池和電機逆變器之間的連接器）進(jìn)行熱監控。如果即將發(fā)生過(guò)熱，則可以及時(shí)調節電流。啟動(dòng)電流降額的基于NTC 的溫度傳感器適用于監控關(guān)鍵點(diǎn)的溫度。圖1展示了控制原理。

電動(dòng)汽車(chē)對NTC溫度傳感器的開(kāi)發(fā)和設計提出了全新的要求——尤其是在高壓系統中的集成。具體要求包括：耐高壓；響應時(shí)間短；耐高溫；高精確度；可以直接集成到連接器中。

目前的挑戰是需要找到一種具有高電絕緣性能和高導熱性的材料，從而能夠設計集成至NTC元件中。此外，該材料還需要耐高溫。實(shí)驗證明，由特殊陶瓷制成的套管非常合適，并集成了傳感器元件。圖2所示為使用上述方式開(kāi)發(fā)的溫度傳感器。

用于集成到連接器中的新型溫度傳感器的設計。通過(guò)使用集成NTC元件的陶瓷套管，可以實(shí)現所需的高耐壓性，且響應時(shí)間較短。

多項測試證明，新開(kāi)發(fā)的TDK溫度傳感器滿(mǎn)足要求。高壓測試表明，傳感頭的介電強度為5 kV DC，顯著(zhù)超過(guò)1 kV DC的系統電壓，實(shí)現所需的短響應時(shí)間。這一點(diǎn)對于在突然過(guò)熱的情況下及時(shí)啟動(dòng)降額特別重要。在此，在典型安裝情況下確定的τ值（63%）明顯小于10秒。允許的溫度范圍為-40 °C至+150 °C，允許短期暴露于180 °C環(huán)境下。

傳感器的精度也是非常重要，只有當精度足夠高時(shí)，才能及時(shí)且同時(shí)不會(huì )過(guò)早地啟動(dòng)降額。使用新傳感器時(shí)，25 °C下的最大偏差為±0.2 K，電阻值R25為10 kΩ，容差為1%。傳感器的上部塑料部分的設計可根據客戶(hù)的要求，允許多種安裝選項，例如熱縮或夾住。

總而言之，新型傳感器具有良好的電、熱和機械值，有助于使電動(dòng)汽車(chē)更安全、更高效。