Die neuesten Komponenten für E-Autos, Ladestationen und mehr

EA Elektro-Automatik stellt den EA-BT 20000 Triple Battery Tester vor, ein Batterietestgerät mit drei Kanälen und hohen Spannungs- und Stromausgängen. Die Geräte können bis zu drei Batteriezellen, -module oder -packs mit einer Leistung von 4 kW/Kanal, 6 kW/Kanal und 10 kW/Kanal gleichzeitig prüfen. Zur Prüfung von Batterien mit höherer Kapazität können die Kanäle parallel geschaltet werden, um 12 kW-, 18 kW- und 30 kW-Batteriepacks zu prüfen. Die EA-BT 20000 Triple-Serie besteht aus acht Modellen mit Spannungsausgängen von 10 V bis 920 V und Stromausgängen/Kanälen von 40 A bis 600 A. Das Testerät kann kontinuierlich drei Kanäle mit 600 A oder einen einzelnen Kanal mit 1800 A liefern.

Die Batterieprüfgeräte mit dreifacher Ausgangsleistung eignen sich für den gesamten Lebenszyklus von Batterien, von der Materialforschung über die Batterieentwicklung und -herstellung bis hin zur Eingangskontrolle und dem Recycling von Second-Life-Batterien. Mit dem EA-BT 20000 können einzelne Zellen, Batteriemodule und große Batteriepacks für die Grundlagenforschung und die Industrie, einschließlich der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt-/Verteidigungsindustrie und der erneuerbaren Energiesysteme für Verbraucher getestet werden.

Die Batterietester bieten in einem einzigen Gerät alle Funktionen zum Laden und Entladen von Hochleistungsbatterien für Batterietests, Batteriesimulation und Batterierecycling. Die Tester messen Parameter wie den Zustand der Batterie (SOH) und das Ende der Lebensdauer (EOL). Die Prüfgeräte enthalten auch Steuerungen für externe Schutzschalter und andere Sicherheitsfunktionen zur Überwachung und zum Schutz der zu prüfenden Batterie. Die Softwarepakete EA-Power Control und EA-Battery Simulator ermöglichen eine automatisierte Testersteuerung und erlauben eine Testkonfiguration und -abfolge, ohne dass eine Programmiersprache verwendet werden muss.

Um die Softwareentwicklung in anwendungsspezifischen Systemen zu ermöglichen, bietet der Hersteller eine Treiberunterstützung, die IVI-Treiber und NI LabView-Treiber umfasst. Darüber hinaus kann der EA-BT 20000 entweder mit SCPI-Befehlen an einen PC oder mit ModBus-Befehlen an eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) angeschlossen werden. Alle Modelle der Familie verfügen über eine identische Programmierschnittstelle, um Entwicklungszeit zu sparen, wenn ein System mehrere Modelle erfordert. Zu den Standardschnittstellen gehören USB, Gb/s Ethernet, EtherCAT und CAN FD. Mit CAN FD lässt sich der Batterietester bequem mit Kfz-Prüfständen verbinden.

Die neue Generation der 1200-V-EliteSiC-M3S-Bauelemente auf SiC-Basis von Onsemi umfasst EliteSiC-MOSFETs und -Module, die höhere Schaltgeschwindigkeiten ermöglichen, um die wachsende Zahl von 800-V-Elektrofahrzeug-/EV-On-Board-Ladegeräten (OBC) und Energieinfrastruktur-Anwendungen, wie EV-Lade- , Solar- und Energiespeichersysteme zu unterstützen.

Ebenfalls Teil des Angebots sind die neuen EliteSiC-M3S-Bausteine in integrierten Halbbrücken-Leistungsmodulen (PIMs) mit dem laut Herstellerangaben branchenweit niedrigsten R_DS(on) in einem Standard-F2-Gehäuse. Die Module zielen auf industrielle Anwendungen ab und eignen sich für DC/AC-, AC/DC- und DC/DC-Hochleistungswandler. Sie bieten ein höheres Maß an Integration mit optimierten, direkt gebondeten Kupferdesigns, die eine ausgewogene Strom- und Wärmeverteilung zwischen parallelen Schaltern ermöglichen. Die PIMs sind für hohe Leistungsdichte in Energieinfrastrukturen, DC-Schnellladestationen für EVs und unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) ausgelegt.

Die Automotive-qualifizierten 1200-V-EliteSiC-MOSFETs sind für Hochleistungs-OBCs bis 22 kW und DC/DC-Wandler für hohe bis niedrige Spannungen geeignet. Die M3S-Technologie wurde speziell für schnelles Schalten entwickelt und weist sehr niedrige Schaltverluste auf.

Der hochintegrierte isolierte Gatetreiber UCC5880-Q1 von Texas Instruments (TI) soll es Entwicklern ermöglichen, effizientere Traktionswechselrichter auf Basis von SiC-Bauelementen und IGBTs zu designen und damit die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen. Kennzeichnend für den neuen Baustein sind eine in Echtzeit variierbare Gate-Treiberstärke, eine SPI-Schnittstelle (Serial Peripheral Interface) sowie fortschrittliche SiC-Überwachungs- und Schutzfunktionen und Diagnosen im Interesse der funktionalen Sicherheit.

Indem die Gate-Treiberstärke in Echtzeit stufenweise zwischen 20 A und 5 A variiert wird, lässt sich der Systemwirkungsgrad mithilfe des UCC5880-Q1 um bis zu zwei Prozentpunkte steigern, da die Schaltverluste in den SiC-Bauelementen kleiner werden. Ein Elektrofahrzeug kann folglich mit einer Ladung um über 11 km weiter fahren, was bei drei Ladevorgängen in der Woche eine zusätzliche jährliche Fahrstrecke von fast 1600 km ergibt.

Die Programmierbarkeit des UCC5880-Q1 über die SPI-Schnittstelle und seine integrierten Überwachungs- und Schutzfunktionen können sowohl die Designkomplexität als auch die Kosten für externe Bauelemente verringern. Mithilfe eines Referenzdesigns (SiC EV Traction Inverter Reference Design) ist es möglich, den Bauteileaufwand weiter zu reduzieren und ein effizienteres Traktionswechselrichter-System zügig als Prototyp zu realisieren. Das individuell anpassbare, geprüfte Design ist neben dem UCC5880-Q1 auch mit einem Power-Modul für die Bias-Versorgung, einem Echtzeitsteuerungs-Mikrocontroller sowie hochpräziser Sensorik ausgestattet.

High-Voltage-Subsysteme in batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen (BEVs) und Hybrid-Elektrofahrzeugen (HEVs) benötigen einen Mechanismus zum Schutz der High-Voltage-Verteilung und der Lasten im Falle einer Überlast. Um den Entwicklern dieser Fahrzeuge eine schnellere und zuverlässigere Lösung für den Schutz von High-Voltage-Schaltkreisen zu bieten, stellt Microchip das E-Fuse-Demonstrator-Board vor, das auf SiC-Technologie basiert und in sechs Varianten für Batteriesysteme von 400 V bis 800 V mit einer Stromstärke bis zu 30 A erhältlich ist.

Der E-Fuse-Demonstrator kann Fehlerströme in Mikrosekunden erkennen und unterbrechen, was aufgrund seines High-Voltage-Halbleiterdesigns 100-500-mal schneller vonstatten geht als mit herkömmlichen mechanischen Ansätzen. Die schnelle Reaktionszeit reduziert die Kurzschlussspitzenströme von mehreren zehn kA auf Hunderte von Ampere, was verhindert, dass ein Fehlerereignis zu einem schweren Ausfall führt.

Mit der rücksetzbaren Funktion des E-Fuse-Demonstrators können Entwickler eine E-Fuse einfach in das Fahrzeug einbauen, ohne dass sie sich an die Vorgaben zur Wartungsfähigkeit halten müssen. Dies reduziert die Designkomplexität und ermöglicht eine flexible Verpackung von Fahrzeugteilen für die Endmontage, um die Distribution von BEV/HEV-Stromsystemen zu verbessern.

OEMs können die Entwicklung SiC-basierter Zusatzanwendungen mit dem E-Fuse-Demonstrator mithilfe der integrierten LIN-Schnittstelle beschleunigen. Diese ermöglicht die Konfiguration der Überstromauslöse-Charakteristik, ohne dass Hardware-Komponenten geändert werden müssen. Zudem wird der Diagnose-Status übertragen.

Infineon stellt ein neues Automotive-Leistungsmodul vor: Das HybridPACK Drive G2. Es baut auf dem bewährten HybridPACK-Drive-G1-Konzept eines integrierten B6-Gehäuses auf, bietet Skalierbarkeit bei gleichem Platzbedarf und ermöglicht höhere Leistung und einfachere Bedienung. Das Modul wird in verschiedenen Stromstärken und Spannungsklassen (750 V und 1200 V) erhältlich sein und die Chiptechnologien der kommenden Generation EDT3 (Si-IGBT) und CoolSiC-G2-MOSFET von Infineon enthalten.

Mit einem Leistungsbereich bis zu 300 kW in den Klassen 750 V und 1200 V bietet das Leistungsmodul eine hohe Benutzerfreundlichkeit und neue Funktionen. Hierzu gehört die Integrationsmöglichkeit für einen Phasenstromsensor der nächsten Generation sowie eine On-Chip-Temperaturerfassung bei IGBT-Produkten. Beides reduziert die Systemkosten. Das Leistungsmodul erreicht durch verbesserte Montage- und Verbindungstechnologien eine höhere Leistung und Leistungsdichte. Die Einführung einer neuen Verbindungstechnologie (Chip Sintering) und neuer Materialien (schwarzes Kunststoffgehäuse) führt zu einem höher nutzbaren Temperaturbereich und somit zu einer höheren Leistung und einer längeren Lebensdauer des Produkts.

Die Hauptprodukte (FS1150R08, FS01MR08, FS02MR12) des neuen HybridPACK Drive G2 sind ab Mai 2023 verfügbar. Zusätzliche Produktvarianten sollen in den Jahren 2023 und 2024 folgen. Evalkits und Design-In-Support stehen zur Verfügung, um eine schnelle und einfache Evaluierung für Kunden zu ermöglichen. Weitere Informationen sind erhältlich unter www.infineon.com/hybridpackdrive.

Die einpoligen Relais der Serien AZEV116, AZEV132 und AZEV140 von Zettler verfügen über einen speziellen Überwachungskontakt, der im Fehlerfall ein Verschweißen des Lastkontakts signalisieren kann. Dies ist speziell für den Einsatz in Ladekabeln (IC-CPD) entsprechend der IEC 62752 für das Laden von Elektrofahrzeugen der Ladebetriebsart 2 erforderlich. Alle Ausführungen zeichnen sich durch einen großen Kontaktabstand von ≥2,25 mm und einer Spannungsfestigkeit (Spule/Kontakt) von 4000 V_RMS aus. Alle drei Serien sind Relais für die Elektromobilität und erfüllen zusätzlich zu den hohen Kurzschlussanforderung der IEC 62752 die Anforderung der IEC 62955 für den Einsatz in Wallboxen der Ladebetriebsart 3, wie z. B. die elektrische Lebensdauer von mindestens 50.000 Schaltzyklen. Eine TÜV und UL / CUR Approbation liegt für alle Typen vor.

• Das AZEV116 ist für Ströme von max. 20 A spezifiziert (30.000 Schaltzyklen). Sein Schaltvermögen bei 50.000 Schaltzyklen liegt bei 16 A. Die Schaltspannung beträgt max. 400 V_AC und die Schaltleistung max. 6400 VA. Die Kurzschlussstromfestigkeit ist mit ≥1,02 kA; ≥2,5 kA²s (IEC 62752) definiert.
• Das AZEV132 ist für Ströme von max. 40 A spezifiziert (10.000 Schaltzyklen). Sein Schaltvermögen bei 50.000 Schaltzyklen liegt bei 32 A. Die Schaltspannung beträgt max. 400 V_AC und die Schaltleistung max. 12.800 VA. Die Kurzschlussstromfestigkeit ist mit ≥1,5 kA; ≥6,0 kA²s (IEC 62752) definiert.
• Das AZEV140 ist für Ströme von max. 50 A spezifiziert (6000 Schaltzyklen). Sein Schaltvermögen bei 50.000 Schaltzyklen liegt bei 20 A Einschalten / 50 A Führen / 20 A Ausschalten. Die Schaltspannung beträgt max. 440V_AC und die Schaltleistung max. 22.000 VA. Die Kurzschlussstromfestigkeit ist mit ≥1,5 kA; ≥6,0 kA²s (IEC 62752) und ≥1,85 kA; ≥4,5 kA²s (IEC 62955) definiert.

Der Überwachungskontakt (1FormB) ist bei allen Ausführungen mit 10 mA, 12V_DC und 50.000 Schaltzyklen spezifiziert.

Der Distributor Schukat richtet sein Angebot bei Relais auf Elektrofahrzeuge und deren Ladeinfrastruktur aus, begründet durch den steigenden Bedarf im privaten Bereich.

(emt2_2023)

Chargebyte ermöglicht mit der Veröffentlichung der Pionix-Softwareprodukte einen effizienten ISO-15118-20-Layer. Damit ist es möglich, bidirektionale Ladestationen aufzubauen. Die Veröffentlichung von cbEXIGen und cbV2G geschieht im Rahmen des Open-Source-Projektes EVerest der Linux Foundation Energy. Mit dem EXI-De- und Encoder cbEXIGen ist es möglich, das V2G-XML-Schema aus der ISO 15118 bzw. DIN 70121 in kompakten C-Code umzuwandeln. Dieser eignet sich für alle Hardwareplattformen. Die Softwarebibliothek cbV2G bildet alle gängigen Kommunikationsstandards aus ISO 15118-2 und DIN 70121 ab und wird kontinuierlich um weitere Standards (z.B. ISO 15118-20) erweitert. Ziel der Veröffentlichung ist es, die E-Mobilität noch schneller voranzutreiben. Die aktuelle Erweiterung von EVerest ist der neueste Baustein einer langen Kette um neben OCPP, Energiemanagement, Hardware-Abstraktion und Simulation nun auch bi-direktionales Laden in Industriequalität zu ermöglichen.

(emt2_2023)

Der CAB 1500 ist das jüngste Mitglied der CAB-Reihe von LEM-Sensoren in Automotive-Qualität. Mit ihren Eigenschaften als Fluxgate-Wandler liefern sie eine hohe Genauigkeit und einen geringen Offset, was für eine zuverlässige Coulomb-Messung erforderlich ist. Dabei wird der Entladestrom von Li-Ionen-Batterien zur Abschätzung ihres Ladezustands (SoC; State of Charge) gemessen. Die CAB-Serie ist ISO-26262-konform für funktionale Sicherheit (Automotive Safety Integrity Level / ASIL C) sowie für den einfachen Einsatz über eine CAN-Schnittstelle mit 500 Kbit/s.

Der Open-Loop-Fluxgate-Sensor CAB 1500 ist mit Elektronik und Software ausgestattet, um die von BMS geforderte Zuverlässigkeit zu sichern. Er kann auf Sammelschienen oder in Schalttafeln montiert werden und kombiniert eien Auflösung von bis zu 0,1 % mit geringstem Offset und hoher Genauigkeit.

Der neue Sensor bietet einen erweiterten Strombereich bis ±1500 A und ist gemäß IEC 60664-1 kompatibel mit 800-V-Anwendungen. Er sorgt für eine kontaktlose Messung mit vollständiger galvanischer Isolierung bis 2,5 kV. Weitere Vorteile gegenüber Shunt-basierenden Lösungen ist die Vermeidung von Verlustleistung sowie ein Gesamtfehler von 0,5 % bei Temperaturen von -40 bis +85°C.

(emt2_2023)

Solvay gibt die Einführung eines neuen hochwärmebeständigen und flammwidrigen Materials im XydarLCP-Portfolio bekannt. Das LCP G330 HH greift kritische Sicherheitsanforderungen an Batteriekomponenten für Elektrofahrzeuge (EV) auf. Es kommt hohen Ansprüchen an die thermische Stabilität und Isolierfähigkeit entgegen und ist vor allem für Batterien von Elektrofahrzeugen gedacht, deren Systeme mit hohen Spannungen betrieben werden.

Mit neuen Vorschriften und dem Umstieg auf 800-V-Systeme steigen die Anforderungen an die Fähigkeit von Batteriekomponenten, Temperaturen von 300 °C bis 1000 °C über einen erweiterten Zeitraum von bis zu 15 Minuten standzuhalten. Entsprechende Kunststoffe müssen einen elektrischen Isolationsschutz sicherstellen, der den Fahrzeuginsassen im Fall einer unkontrollierbaren thermischen Belastung im Bereich der Batterien ausreichend Zeit gibt, um das Fahrzeug zu verlassen.

Xydar LCP G-330 HH ist ein glasfaserverstärktes LCP für Spritzgussanwendungen und ist in der Lage, seine elektrische Isolierfähigkeit unter der Einwirkung von 400 °C über 30 Minuten lang aufrecht zu erhalten. Als inhärent flammwidriges Polymer bietet es hohe Brandschutzeigenschaften ohne den Einsatz von halogen- oder bromhaltigen Additiven. Darüber hinaus bietet es eine gute Fließfähigkeit und ermöglicht Wanddickenreduzierungen, wie sie mit anderen Materialien für Batteriemodulisolierungen, einschließlich solchen aus Polycarbonat und Aerogelen, kaum erreichbar wären. Der neue Materialtyp wurde erfolgreich für das Spritzgießen von Platten mit typischen Abmessungen von 100 x 150 x 0,5 mm³ getestet.

Die Xydar-LCPs kommen in elektronischen Komponenten, aber auch als Beschichtung zum Einsatz, z.B. bei Beleuchtungsteilen, Sensoren, Magnetventilen, Steckverbindern oder dünnwandigen Nutisolierungen von Elektroantriebsmotoren.

(emt2_2023)

Continental erweitert sein Sensorangebot für die Elektromobilität um einen induktiven Hochgeschwindigkeits-E-Motor-Rotationspositionssensor (eRPS). Dieser erfasst die genaue Position des Rotors in einem elektrischen Synchronmotor. Dies trägt zu einer Steigerung der Effizienz bei und ermöglicht einen reibungsloseren Betrieb. Der eRPS ist ein standardisiertes Bauteil, welches unabhängig von der Anzahl der Polpaare für jeden Motor geeignet ist. Dieser neue Sensor lässt sich leicht von einem Motor auf einen anderen übertragen, was ihn zu einer attraktiven Option für Elektrofahrzeuge macht. Im Vergleich zu bestehenden Resolversensoren ist der eRPS kompakter, um 40 Prozent leichter und robuster. Der Produktionsstart ist für Ende 2025 geplant.

Der neue eRPS ist ein induktiver Rotationspositionssensor, der mehrere Integrationskonfigurationen abdeckt. Der Sensor kann durch die Rotorwelle hindurch oder am Ende der Welle montiert werden, in diesem Fall sogar mit Dichtungsfunktion. Das Modul enthält Erreger- und Empfangsspulen, in die ein oder zwei integrierte Schaltkreise eingebettet sind, welche direkt die elektrische Winkelposition des metallischen Encoders auf der Rotorwelle erfassen. Diese unkomplizierte, robuste und gewichtssparende Lösung stellt ein Signal zur Verfügung, welches nur eine minimale Signalnachbearbeitung erfordert. Die elektrischen Winkelpositionsdaten werden für eine effiziente Drehmomentsteuerung der E-Maschine und zum Erreichen einer möglichst langen Lebensdauer des Motors benötigt.

Mit einer maximalen Stromaufnahme von 15 mA bietet der eRPS eine elektrische Genauigkeit von ±0,5° für einen Motor mit vier Polpaaren. Er ist so konzipiert, dass er die für künftige Elektrofahrzeugplattformen erforderlichen Drehzahlen (~24.000 U/min) abdeckt. Der Betriebstemperaturbereich des Sensors ist sehr breit und reicht von −40 °C bis +140 °C mit Spitzenwerten von bis zu 155 °C.

Der eRPS wurde speziell für die Steuerung von Synchronmotoren entwickelt, bei denen sich der Rotor mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Drehfeld in der Maschine dreht. Um einen maximalen Wirkungsgrad des Motors zu erreichen, muss die Motorsteuerung die genaue Position des Rotors kennen, was diese Sensorausführung zu einem wesentlichen Bestandteil von Synchronmotoranwendungen macht. Während der Resolver ein vergleichsweise massiver Sensor ist, fällt der eRPS sehr flach aus und unterstützt kompakte Motordesigns mit geringer Baulänge. Die Sensorbauweise basiert auf dem Wirbelstromprinzip und ist daraufhin optimiert, die Robustheit gegenüber mechanischen Toleranzen zu erhöhen. Für die Signalverarbeitung kommen aktuelle integrierte Schaltkreise zum Einsatz. Diese wurden gemäß der Norm ISO 26262 für funktionale Sicherheit im Automobilbereich entwickelt, um ASIL C zu erreichen. Optional können zwei integrierte Schaltkreise in den eRPS eingebettet werden, um Redundanz zu gewährleisten, welche ein wesentlicher Bestandteil der funktionalen Sicherheit des Gesamtsystems darstellt.

(emt2_2023)

Strom und Überstrom zu messen und zu melden – diese Schlüsselfunktion erledigt ein Hochvolt-Sensor innerhalb des Batteriemanagementsystems (BMS). Der von Marquardt entwickelte Sensor misst präzise und dabei auch sehr schnell. So kann das BMS sofort reagieren. Misst der Sensor einen Überstrom, meldet er es sofort dem Pyroswitch. Dieser funktioniert wie ein Schalter und trennt die Fahrzeugelektronik innerhalb von nur 5 ms von der Hochvoltbatterie. Der Spannungssensor misst außerdem den Isolationswiderstand und überwacht dadurch kontinuierlich, ob der Widerstand von der Karosserie zur Batterie im gewünschten Bereich ist. Dies ist besonders bei dynamischen Systemen wie einem in Bewegung befindlichen Elektrofahrzeug eine Herausforderung. Für die Isolationsmessung hat Marquardt einen Algorithmus entwickelt und liefert den Sensor mit einer eigenen Software.

Der HV-Sensor kann in vollelektrische Autos, in Fahrzeuge mit Hybridmotoren oder Brennstoffzellen-Antrieben, sowie in stationären Betriebssystemen verbaut werden. Wie bei E-Autos deckt der HV-Sensor auch in Brennstoffzellenfahrzeugen die jeweils erforderlichen Sicherheitsfunktionen von ASIL A bis ASIL D ab. Ein Vorteil des HV-Sensors ist das skalierbare Design, das es ermöglicht, unterschiedliche Funktionen zu kombinieren.

(emt2_2023)