2012 十二月

用于电动交通设备的NTC温度传感器

电池和驱动器的保镖

温度过高可能会对电动汽车和混合动力汽车的电池和驱动器造成一定的危害。坚固的爱普科斯(EPCOS) NTC温度传感器用于监控这些电池和驱动器的热度,以便增加它们的可靠性和安全性。

汽车电池的环境受制于变化的温度、机械压力、振动、冲击力和环境湿度。电池是电动汽车(EV)和混合动力汽车(HEV)的重要元件,它涉及汽车的可靠性和安全性,因此,电池必须受到持续的监控。尤其是,水分与电场的结合可以导致传感器遭受无可挽回的毁坏,无法提供足够的或无法提供保护(电迁移)。为了确保温度传感器在恶劣环境下也能正常工作,这些传感器就必须具有对它起到保护作用的坚固防潮外壳。

不同的汽车制造商和供应商都对感应器的几何形状、特性、响应性能、介电强度和终端规定了不同的要求。因此,以一种标准模块的方式开发出能符合各种要求的传感器是至关重要的。

可靠监控电池温度
EV和HEV的电池在精确定义的工作温度下提供最佳的能量输出。对电池温度进行可靠地监控和调节可以防止电池产生过热现象,从而最大限度地延长它们的工作寿命。

大多数NTC温度传感器都被用于EV或HEV电池中,以便测量这些电池的温度。最新开发的特殊螺钉式爱普科斯温度传感器(图1a)对高要求参数例如湿度、露水和机械压力进行了最优化,并且经过验证,它能用于系列生产的汽车中。该传感器包括坚固防潮内置NTC元件的外壳。为了获得该传感器的外壳,开发材料和定义工艺是非常重要的。这款传感器容易安装,并受到舌形金属环的保护。

标准版本的螺口式传感器被规定在25°C下阻抗为10千欧时用来测量电池的温度。该阻抗和NTC温度传感器的特性可以很好地满足客户的要求。

图1:爱普科斯(EPCOS) NTC 温度传感器

a)爱普科斯NTC传感器测量电池温度
传感器元件坚固的塑料外壳提供了可靠保护,使传感器元件免受湿度和机械压力的影响。通过使用舌形的金属环,可以确保传感器元件的安全安装。


b)爱普科斯NTC传感器用于测量冷却液温度

安装在管子上的NTC传感器可以迅速和可靠地被安装到各种直径的管子中。


c)爱普科斯(EPCOS) NTC插件式传感器用于测量冷却液温度
特殊耐介质的塑料材料围绕在NTC元件周围,由于它的特定应用的套筒几何形状,该塑料材料能确保完全密闭冷却剂回路。


d)爱普科斯传感器用于定子温度测量

新款传感器的高介电强度防止驱动器和测量电路之间出现飞弧。


监控冷却剂本质
对于汽车制造商来说,电动汽车电池的绝对可靠运行是一个非常重要的标准。充电或放电过程的过载可能损坏电池单元-在最糟糕情况下-可能引起火灾。根据电池的设计,这可能导致严重的风险。在这种情况下,电池冷却剂的温度是非常关键的参数,因为该介质耗散功率的方式就像热交换器交换热量一样。测量冷却剂的温度能可靠地反馈出电池的工作状态。新款爱普科斯(EPCOS)温度传感器(图1b)现在可以可靠地测出冷却剂的温度。该传感器可以直接安装到冷却系统的管子上。

这款最新开发的爱普科斯安装在管子上的传感器的一个特点就是它与自身的固定元件的结合。这就使得该传感器可以安装到管子上,并且同时确保传感器和管子之间的连接是可靠而且能抗振。该传感器可以迅速轻松地安装到冷却系统的管子上和从冷却系统的管子上拆卸。由于传感器的模块设计,它适用于不同直径的管子。

为了确保冷却电路中的传感器具备长期稳定性,我们需要特别关注使用过的材料。这能保证有关用过的金属电极电位的兼容性。与冷却系统金属管接触的小金属套管与装在该套管里的NTC元件的热电性能结合能允许短暂的响应时间。

同时,我们也需要重点关注的是把传感器系统的电阻置于霜冻和同时伴有高湿度的高温环境之中。这些环境影响可引发汽车冷凝现象,因此,当温度下降时,传感器也会发生冷凝现象。已用于其它传感器的塑料涂层为基础的爱普科斯设计的传感器可以轻松解决这个问题。连接器也具有防潮保护作用。该传感器的设计使得安装过程中的操作变得简单可靠。同样地,视需要而定,传感器系统可以随时从管子上拆除和重新安装到管子上,以方便传感器的任何维修工作。

传感器与介质接触
除了在管子上安装的并不直接与冷却剂接触的温度传感器之外,我们还需要一个能直接测量电池冷却剂温度的传感器解决方案。而这个方案所需面临的特殊挑战就是开发出一款能抵抗冷却剂并在机械压力存在的情况下也能保证冷却剂电路具有可靠的密封性的传感器。新款爱普科斯电池冷却剂温度传感器都能满足这些要求(图1c。

该传感器的系统结合了抗介质的塑料材料和坚固的可以进行高精度测量的NTC元件。该款电池冷却剂温度传感器可以轻松可靠地集成在冷却电路中。从中获得的温度数据可以对电池状态进行可靠监控并对系统温度进行调整。

防止定子过热
和电池一样,电动马达也是EV和HEV的另一个基本元件。为了确保马达的长寿命和发挥它的最佳性能,电动马达的温度也需要不断地受到监控。尽可能精确地在温度高于140 °C的范围值中确定定子绕组的温度是至关重要的。这是使马达免受过热风险的情况下充分利用它的全部优势的唯一方法。为了测量定子的温度,这就要求传感器安装简单、保护传感器在安装和操作过程中下免受机械压力以及高介电强度的影响。后者能防止驱动器电流电路到测量电流电路之间产生的飞弧现象。新款的爱普科斯传感器专门用于满足这些甚至更为严格的要求(图1d)。该款新传感器能提供把它直接嵌入定子的线圈架所需的高介电强度。通过使用浇铸的NTC传感器元件,该传感器可以抵抗高达200°C的高温和获得极短的响应时间。该传感器在机械压力下非常坚固耐用,且易于安装。

如几乎所有的TDK和爱普科斯传感器一样,该传感器可以根据传感器的特性、电线长度和连接器变体进行客户定制。

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