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TDK開發(fā)出特殊耐高壓溫度傳感器 提高EV安全性
閱讀：1490 發(fā)布時(shí)間：2021-11-19蓋世汽車 劉麗婷
電動(dòng)汽車需要持續(xù)監(jiān)控所有系統(tǒng)單元的溫度。但由于電力較高，與對(duì)應(yīng)發(fā)熱處接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生損耗。據(jù)外媒報(bào)道，日本TDK株式會(huì)社開發(fā)出一種用于連接器的特殊耐高壓溫度傳感器。
（圖片來源：TDK）
電動(dòng)汽車（xEV）的高壓電池標(biāo)稱電壓高達(dá)1000 V，因此需要所有系統(tǒng)組件具有相應(yīng)的耐高壓能力。為通過逆變器和電機(jī)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)功率遠(yuǎn)超100 kW，電流有時(shí)會(huì)接近100amp。這些高電流，連同線路和接觸電阻，會(huì)導(dǎo)致不可忽視的功率損耗，進(jìn)而引起熱損耗。因?yàn)樵赑V = I2 x R計(jì)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(dǎo)致可能出現(xiàn)臨界值的發(fā)熱。
因此，必須對(duì)xEV中的關(guān)鍵接觸點(diǎn)（例如電池和電機(jī)逆變器之間的連接器）進(jìn)行熱監(jiān)控。如果即將發(fā)生過熱，則可以及時(shí)調(diào)節(jié)電流。啟動(dòng)電流降額的基于NTC 的溫度傳感器適用于監(jiān)控關(guān)鍵點(diǎn)的溫度。圖1展示了控制原理。
電動(dòng)汽車對(duì)NTC溫度傳感器的開發(fā)和設(shè)計(jì)提出了全新的要求——尤其是在高壓系統(tǒng)中的集成。具體要求包括：耐高壓；響應(yīng)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(zhàn)是需要找到一種具有高電絕緣性能和高導(dǎo)熱性的材料，從而能夠設(shè)計(jì)集成至NTC元件中。此外，該材料還需要耐高溫。實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)。通過使用集成NTC元件的陶瓷套管，可以實(shí)現(xiàn)所需的高耐壓性，且響應(yīng)時(shí)間較短。
多項(xiàng)測(cè)試證明，新開發(fā)的TDK溫度傳感器滿足要求。高壓測(cè)試表明，傳感頭的介電強(qiáng)度為5 kV DC，顯著超過1 kV DC的系統(tǒng)電壓，實(shí)現(xiàn)所需的短響應(yīng)時(shí)間。這一點(diǎn)對(duì)于在突然過熱的情況下及時(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(dāng)精度足夠高時(shí)，才能及時(shí)且同時(shí)不會(huì)過早地啟動(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(shè)計(jì)可根據(jù)客戶的要求，允許多種安裝選項(xiàng)，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(jī)械值，有助于使電動(dòng)汽車更安全、更高效。