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2021年11月15日 | TDK开发出适用于电动汽车的耐高压NTC温度传感器
2021-11-15 来源：EEWORLD
在电动汽车中，需要持续监控所有系统单元的温度。高电流会导致损耗，并产生相应的热量，特别是在触点处，TDK 现已开发出一种用于测量连接器的专用耐高压的NTC温度传感器。
如今，用于电动汽车 (xEV) 的高压电池的额定电压高达 1000 V，因此所有系统组件都必须具有相应的耐高压能力。在通过逆变器和电机实现高驱动功率（有些甚至超过 100 kW）时，会产生数百A的电流。连同线路电阻和接触电阻，这些高电流会导致大量的功率耗散和相关的热损耗，由于功耗是电流的平方的：PV = I2 x R。这清楚地表明，即使是毫欧范围内的微小电阻也会产生相对较大的损耗，因此温度可能会出现临界上升。例如，如果接触点的电阻为 10 mΩ 并施加 100 A 的电流，结果会产生 100 W 的功耗，这会很快导致过热。这就是为什么在 xEV 中的关键接触点——例如电池和电机逆变器之间的连接器——必须进行热监控，并在即将出现过热的情况下及时降低电流。基于 NTC 的温度传感器可适用于监控临界点的温度并启动电流降额技术。图 1 说明了其控制原理。
图 1：具有相应电流降额的温度监测单元的控制原理。
xEV 对 NTC 温度传感器的高要求
电动汽车对开发和设计 NTC 温度传感器提出了完全不同的要求，尤其是将它们集成到高压系统中。这些包括：
耐高压
快速响应时间
高温稳定性
高精度
可直接集成到连接器中
高温高压下，设计挑战集中在找到一种既具有高电绝缘性能又具有出色导热性的材料，并开发一种集成 NTC 元件设计。此外，还应提供高温稳定性。集成了传感器芯片的专用陶瓷套管可以同时实现这些特性。图 2 说明了TDK所开发的温度传感器。
图 2：用于集成在连接器中的新型温度传感器。使用集成了 NTC 元件的陶瓷套管可以实现所需的耐高压性和快速响应时间。
创新的 TDK 温度传感器满足所有要求
测试证明，新开发的TDK温度传感器可以应对电动汽车的严苛要求。高压测试下，传感器达到 5 kV DC 介电强度 - 明显远高于 1 kV DC 系统电压。此外还拥有快速的响应时间特性，尤其是突发过热的情况下，及时降低电流尤为重要。在典型安装情况下记录的 τ 值 (63%) 远低于 <10 秒。允许的温度范围为 -40°C 至 +150°C，并支持瞬间 180°C 应用。
传感器精度也是一个重要方面。只有当它足够高时，才能适时而且不能过早地开始降额。在 25°C 时，传感器的最大误差为 ±0.2 K，R25 电阻为 10 kΩ，公差为 1%。
传感器的上部塑料卡扣部分经过设计，可以满足不同的客户安装要求，例如旋入式、夹入式或夹入式。
总而言之，TDK新推出的传感器具有更好的电、热和机械性能，有助于使电动汽车更安全、更高效。
图3：优秀的隔热性和快速的响应时间测试结果
史海拾趣