TDK開發出特殊耐高壓溫度傳感器 提高EV安全性

蓋世汽車 劉麗婷

 電動汽車需要持續監控所有系統單元的溫度。但由于電力較高，與對應發熱處接觸時會產生損耗。據外媒報道，日本TDK株式會社開發出一種用于連接器的特殊耐高壓溫度傳感器。

（圖片來源：TDK）

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

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

電動汽車對NTC溫度傳感器的開發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發的溫度傳感器。

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

多項測試證明，新開發的TDK溫度傳感器滿足要求。高壓測試表明，傳感頭的介電強度為5 kV DC，顯著超過1 kV DC的系統電壓，實現所需的短響應時間。這一點對于在突然過熱的情況下及時啟動降額特別重要。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環境下。

傳感器的精度也是非常重要，只有當精度足夠高時，才能及時且同時不會過早地啟動降額。使用新傳感器時，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，有助于使電動汽車更安全、更高效。