Senzori noi pentru mașini electrice, dezvoltați la Timișoara

masina electrica
explo 1000x200

Continental își extinde portofoliul larg de senzori prin lansarea a doi noi senzori pentru vehicule electrificate: modulul cu senzori de curent (CSM) și sistemul de detectare a impactului bateriei (BID).

Ambele soluții noi se concentrează pe protejarea bateriei și/sau pe păstrarea parametrilor acesteia. În 2022, compania va începe să producă noul modul cu senzor de curent de înaltă tensiune (CSM). Acest senzor modular compact măsoară curentul și detectează simultan temperatura. Ambele valori sunt foarte relevante ca intrare pentru gestionarea bateriei. Un alt element inovator de protecție a bateriei va fi adus pe piață: soluția Battery Impact Detection (BID) este o alternativă ușoară la „blindarea” grea de sub podea împotriva daunelor.

„Electrificarea vehiculelor aduce noi cazuri de utilizare și, prin urmare, deschide mai multe oportunități pentru activitățile noastre cu senzori, deoarece o mașină electrică are toate toti senzorii de care are nevoie o mașină convențională – și mai mult. Protecția bateriei și menținerea performanței acesteia, de exemplu, sunt două sarcini suplimentare în vehiculele electrificate. Modulul cu senzor de curent și soluțiile de detectare a impactului bateriei servesc ambelor scopuri”, spune Laurent Fabre, șeful Passive Safety and Sensorics din cadrul companiei.

Specialiști din Timișoara lucrează la dezvoltarea și implementarea soluției Battery Impact Detection

Având în vedere că bateria este cea mai scumpă componentă dintr-​o mașină electrică, CSM nu a fost dezvoltat doar pentru a proteja bateria la supracurenți, ci va ajuta și la păstrarea parametrilor bateriei prin limitarea efectelor de îmbătrânire. Integrat fiind în unitatea de deconectare a bateriei, fie în bateria însăși, CSM va furniza cele două informații decisive pentru protecția bateriei, precum și pentru monitorizarea fiabilă a intervalului de rulare. Pentru a susține cerințe stricte de siguranță funcțională, CSM este disponibil ca senzor cu două canale, măsurarea curentului făcându-​se independent prin utilizarea unui shunt și a unui senzor hall, ambele integrate într-​o singură unitate compactă.

BID în combinație cu scutul de protecție realizat dintr-​o structură ușoară detectează impacturile sub șasiu și avertizează șoferul dacă este necesară o oprire la o unitate service/garaj. Acest sistem scutește conducătorul auto de o decizie dificilă dacă bateria a suferit daune ca urmare a unui impact având o viteză mai mare sau la un contact cu solul rulând cu o viteză mai mică. În comparație cu protecția metalică actuală sub podea (scutul de protecție), soluția BID poate economisi până la 50% din greutate.

Monitorizare fiabilă a încărcării: modulul cu senzor de curent menține bateria în siguranță și „sănătoasă”

Bateriile litiu-​ion stochează o cantitate mare de energie pentru a oferi o autonomie atractivă. În special în timpul încărcării, curentul mare trece în baterie. Din cauza efectelor fizice inevitabile, încărcarea (și descărcarea) bateriei va duce la o încălzire – în special încărcarea rapidă de mare putere sau conducerea sportivă. Pentru a preveni suprasolicitarea bateriei mașinii, curentul trebuie controlat pentru a limita gradientul de temperatură.

„O baterie litiu-​ion are o temperatură optimă în care este foarte sigură și îmbătrânește foarte lent. Cu toate acestea, încărcarea rapidă a bateriei este un compromis între menținerea bateriei în siguranță și sănătoasă și limitarea duratei de încărcare. Cel mai bine se face acest lucru pe baza de date exacte”, spune Horst Gering, manager de Program în Segmentul Siguranță Pasivă și Senzorială.

De asemenea, CSM ajută la calcularea intervalului rămas precis prin monitorizarea consumului de curent.

Curentul măsurat CSM poate fi calibrat până la 2.000 de amperi cu o precizie mai bună de ±1% pe canalul de derivație și o precizie de ±3% pe canalul hală, plus o temperatură în intervalul cuprins între -40° Celsius și 125° Celsius. Ambele tehnologii de măsurare actuale asigură separarea completă galvanică. Această intrare este apoi furnizată prin interfața CAN către sistemul de gestionare a bateriei. Pe lângă optimizarea eficienței încărcării în timp ce protejează bateria, CSM va ajuta și la detectarea defecțiunilor mecanice, care ar putea duce la un incendiu dacă nu sunt detectate. CSM acceptă pe deplin ASIL D la nivel de sistem. Producția CSM va începe în 2022 pentru un vehicul electric de ultimă generație al unui producător auto mondial. Primul produs face parte dintr-​o platformă de detectare modulară care este scalabilă pentru caracteristici suplimentare, cum ar fi măsurarea tensiunii și numărul de canale de măsurare.

continental senzori

Detectarea impactului bateriei – protecție inteligentă sub podea

În mod obișnuit, bateria litiu-​ion a unei mașini electrice este integrată într-​o poziție de sub podea, unde greutatea sa contribuie la un centru de greutate scăzut și unde este bine protejată de structura vehiculului. Există două potențiale excepții: la viteze ridicate, obiecte de o dimensiune mai mare pot fi mișcate în sus și pot deteriora podeaua. La viteze mici, contactul cu solul în timpul unei manevre de parcare poate provoca, de asemenea, daune. Prin urmare, vehiculele electrice sunt echipate cu un capac mare și adesea greu pentru a proteja compartimentul bateriei de dedesubt. Astfel, dacă are loc un impact, șoferul va decide dacă mașina trebuie verificată la un service.

„Aceasta nu este o situație satisfăcătoare, deoarece există o vizibilitate slabă sub o mașină, în plus este nevoie de un ochi instruit pentru a evalua daunele reale”, spune Johannes Clemm, managing director Continental Safety Engineering International în Alzenau.

Pentru a face posibilă o protecție ușoară a podelei, Continental a dezvoltat soluția de detectare a impactului bateriei bazată pe senzori de presiune.

Acest sistem detectează și clasifică evenimentele de impact sub podea pentru a alerta șoferul dacă integritatea bateriei ar fi fost încălcată. În acest fel, proprietarul mașinii poate lua măsuri de precauție înainte ca o baterie perforată să se poată aprinde ulterior.

„În plus, BID identifică zona avariei, astfel încât managementul bateriei poate goli celulele din acea zonă pentru a preveni orice risc de incendiu”, adaugă Clemm.

BID acoperă două riscuri tipice de impact: unul este contactul cu solul la viteză mică, de exemplu, în timpul manevrelor de parcare când vehiculul se deplasează încet peste o bordură și lovește solul. În timpul acestui tip de eveniment, semnalul BID ar putea fi folosit și pentru a declanșa un sistem de suspensie activă cu acțiune rapidă pentru a crește temporar spațiul liber de sub podea, astfel atenuând deteriorarea. Celălalt caz de utilizare este intruziunea de mare viteză, care poate fi cauzată de obiecte grele învârtite, cum ar fi pietre sau curele de fixare pe drum. Având în vedere viteza și impactul, aceste tipuri de obiecte pot deteriora podeaua și pot pătrunde chiar în structura bateriei.

În comparație cu soluțiile actuale, protecția de sub podea bazată pe senzori poate economisi până la 50% din greutatea soluției actuale de protecție a bateriei per vehicul. Sateliții senzori de presiune utilizați în BID derivă din Sistemul de protecție a pietonilor (PPS pSAT), care este în producție în serie și aplicat în milioane de vehicule de mai bine de zece ani. Orice impact este detectat printr-​un semnal de presiune rezultat într-​un tub de silicon umplut cu aer care este integrat în serpentine în partea de jos a compartimentului bateriei. Diferența de timp dintre sosirea semnalului la cei doi sateliți de presiune de la ambele capete ale tubului face posibilă calcularea zonei impactului. Severitatea impactului poate fi clasificată prin praguri de semnal care servesc la declanșarea alarmelor în cascadă către șofer.