バッテリ管理システム

LEMは世界の主要自動車メーカおよびTier-1サプライヤと協力し、バッテリ管理およびモーター制御アプリケーションの電気パラメータを測定する電気的に絶縁された電流センサを供給します。

LEMは、高電圧(HV)BMSおよび12Vバッテリー管理システム(ICEおよびスタートストップ車)用に設計された幅広い製品をお客様に提供しています。

BMSアプリケーションで車載センサーが重要なのはなぜか?

ネット・ゼロ・エミッションを達成するという野心的な目標により、OEM各社はxEVの開発を加速させ、市場投入までの時間を短縮する戦略をとっている。人口の大部分に電気自動車が広く普及することは、OEMに課題をもたらし、エンジニアはリチウムイオン電池の使用に伴う航続距離不安という差し迫った問題に対処する必要に迫られる。

複雑なアルゴリズムにより、エンジニアは2つの重要なパラメーターを特定しました: SOC(State-of-Charge)SOH(State-of-Health)であり、バッテリーパックの制御装置であるBMS(Battery Management System)によって計算される。

SOCは、ダッシュボードにメーターアイコンとして表示されるためドライバーにはおなじみだが、バッテリーが保持できる最大充電可能量に対する使用可能容量の比率によって決定される。バッテリーに出入りする電流は、最も正確なSOCを得るために最も重要な情報です。

そのため、車載用電流センサは、バッテリーの自律性を推定・延長し、xEVに対する顧客の信頼を徐々に築き、電動化を進める上で重要な役割を果たします。

さらに、自動車には高電圧システムが組み込まれているため、バッテリーパックの火災リスクからドライバーを保護するために、OEMは高い安全レベルを採用する必要があります。検出されない過電流イベントは、このような問題につながる可能性があります。

そこで、電流センサが過電流を検出してBMSに通知し、コンタクターを開くかパイロヒューズを作動させることで迅速に対応できるようにすることで、2つ目の重要な役割を果たします。

アプリケーション

自動車バッテリー管理の主なアプリケーション

自動車バッテリー管理

LEM車載部門は、自動車、バス、トラックにおけるバッテリ管理およびモータ駆動用途の電流変換器の開発・製造を専門としています。エネルギ集約型アプリケーションの電流を制御することで、LEMはエネルギ消費全体を削減する世界的な取り組みに参加しています。

高電圧バッテリー管理(BMS HV)において、CABシリーズはフラックスゲート技術におけるLEMの専門知識を統合し、クラス最高の精度と高レベルの機能安全性(ASIL)を提供します。これにより、冗長センサーの設置が不要になります。

スタート・ストップ車アーキテクチャ向けに、LEMはインテリジェントな自動車用バッテリーセンサーを提供しています。このセンサーは、鉛蓄電池技術における20年以上の経験と、電流センシングにおける当社独自の熟練技術を活用しています。

当社の製品ラインナップには、高い小型性で知られる多様な単相ホールオープンループセンサがあり、費用対効果のためにバスバーが統合されているのが特徴です。

LEMはまた、卓越した精度を維持しながらオフセット性能を大幅に高めるために、専用の低レンジを組み込んだデュアルレンジセンサも設計しています。

自動車用センサの代表的な用途には、以下のようなものがある:

  • 標準バッテリ監視
  • ハイブリッドおよびEVバッテリパック電流検出
  • 燃料電池電流制御
  • DC/DCコンバータおよびAC/DCインバータ
  • ハイブリッドおよびEVモータ・インバータドライブ
  • EPSおよびX-by-wireアプリケーション
  • 空調用電動コンプレッサ

バッテリー管理システムは主にどのような機能を果たしますか?

バッテリー保護

  • バッテリーパックの安全性と完全性を確保するため、安全動作領域外での操作を防止。
  • 過充電、過放電、過熱を避けるため、温度、電圧、電流などのパラメーターを監視、制御します。

バッテリーモニタリング

  • 充放電中のバッテリーパックの充電状態(SoC)と健全性状態(SoH)を推定します。
  • バッテリーの性能と全体的な状態に関する情報をリアルタイムで提供します。

バッテリーの最適化

  • バッテリーパック内の個々のセル間の充電を均等にするセルバランシングを実施します。
  • バッテリーの寿命と容量を向上させ、ハイブリッド車(HEV)、プラグインハイブリッド車(PHEV)、バッテリー電気自動車(BEV)など、さまざまなタイプの電気自動車の走行距離を最適化します。
  • これらの機能は総体的に電気自動車用バッテリーの安全で効率的な運用に貢献し、寿命、性能、信頼性を保証します。
車載バッテリー管理アプリケーション

高電圧バッテリー管理システム (HV BMS)

ハイブリッド車・電気自動車(EV)市場向けバッテリー管理

 電気自動車やハイブリッド車の生産が増加している。

どちらのタイプの車両も、50kW以上のモーターを動かすために大電流容量のバッテリーを必要とし、これらには高電圧システムが使用されます。

この用途では、シャント、フラックスゲート、ホール効果が選択される技術である。 シャントは、使用が簡単で直線性に優れているため好まれる技術ですが、フラックスゲートは、特にオフセットにおいてより優れた精度をもたらします。一方、オープンループのホール効果センサは、冗長機能のための費用対効果の高いソリューションという利点をもたらします。

自動車用シャントバッテリーセンサ

シャントBMSセンサは、シャントを横切る電圧降下がシャントを流れる電流に正比例するというオームの法則の原理に基づいて動作し、交流(AC)と直流(DC)の両方を測定することができます。

これらの低抵抗で費用対効果の高いシャント・センサは、その高い信頼性により、車載バッテリ管理システムの電流測定に好ましい選択肢です。

シャント・テクノロジーは、複数のバッテリーを使用するライト・デューティからヘビー・デューティまでのアプリケーションに適した機械的・電気的設計を提供します。

ハイブリッド車と電気自動車用のフラックスゲートBMSセンサ

LEMはフラックスゲート技術において独自の専門知識を有しており、非接触ソリューションを提供する高性能バッテリー管理の主要ソリューションとして認められています。

この技術におけるLEMのCABシリーズの主な特徴は以下の通りです:

CABシリーズ

  • クラス最高の精度、耐久試験後の全T°C範囲で最高0.5%を達成。
  • 正確な電流センシングのための50mA測定時のオフセット。
  • ASIL対応により、冗長センサが不要: ASIL B(CAB-SF 500)、ASIL C(CAB-SF 1500)。
  • 電動パワートレイン(xEV)搭載車のバッテリーディスコネクションユニット(BDU)またはバッテリーパック内に統合。800Vシステムに対応。

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これはLEMの先進技術へのコミットメントを示すもので、電動化車両における正確で信頼性の高いバッテリー管理を保証します。

ハイブリッド車・電気自動車用ホールオープンループ・バッテリー管理センサ

LEMの広範なシングルレンジ・センサは次のような特徴があります:

  • 高いコンパクト性: センサーはコンパクトなフォームファクターで設計されています。
  • 統合バスバー設計: 一体型バスバーによるコスト効率の良い統合。

さらに、LEMは専用の低レンジを含む高精度のデュアルレンジセンサを開発しました。この革新的な設計により、オフセット性能が大幅に向上し、正確な電流測定が保証されます。

LEMのホール・ベース製品は、高電力、低電圧のアプリケーションにおける電子電流測定に適しています。
に適しています。これらの製品の主な特徴は以下の通りです:

  • ガルバニック分離: 一次回路(高電力)と二次回路(電子回路)間の絶縁を保証します。
  • 範囲の柔軟性: LEMは同じ筐体内で様々な電流測定オプションを提供しており、ユーザーは特定の要件に基づいて選択することができます。
  • 優れた精度と直線性: センサーは高精度と優れた直線性を提供し、信頼性の高い正確な電流測定に貢献します。
  • 低い温度オフセットと感度ドリフト: LEMのセンサーは、温度オフセットと感度ドリフトを最小限に抑えるよう設計されており、温度条件が変化しても精度を維持します。

高電圧バッテリー管理システム製品(HV BMS)

 

センサーファミリー HSW HAH1BVW HSNBV DHAB CAB
テクノロジー Open loop Open loop Open loop dual range Open loop dual range Fluxgate
最大電流範囲 +/- 1000 A +/- 1200A +/- x00A
+/-1000A
+/- x00A
+/-1000A
+/- 500A
+/-1500A
ASIL対応 - - - - ASIL B, ASIL C
出力 Voltage single Voltage single/dual Voltage single/dual Voltage dual CAN/LIN
グローバルエラー @25°C 0,5% 0,8% 0,5% (single) 0,8% (single) 0,1%
総合精度(T℃以上) 2,0% 2,0% 2,0% 2,8% 0,5%
帯域幅(プログラム可能) 1,1 kHz 1,1 kHz 1,1 kHz 1,1 kHz 100 Hz
実装タイプ Busbar Busbar Integrated busbar Cable/Busbar Cable/Busbar
入力電圧 +5V +5V +5V +5V +12V
消費電力 7 mA 8/16 mA Single 7 mA
Dual 14 mA
16 mA 40 mA (OA)
130 mA – 500 mA
(@500A – 1500A)

 

すべてのバッテリー管理製品

車載バッテリー管理アプリケーション

バッテリ管理向け車載アプリケーション

LEMは、12Vバッテリ管理用に調整された電気的に絶縁された電流センサの開発において豊富な専門知識を有しています。これらのセンサーは、標準的な内燃エンジン(ICE)と、スタート-ストップパワートレイン用に設計されたインテリジェントなバッテリー管理システム(BMS)の両方に対応しています。

  • ICE車両: 鉛蓄電池用12Vバッテリー管理システム(BMS)で20年以上の経験を持つLEMは、標準的なICEパワートレイン用に設計された包括的な製品ポートフォリオを提供しています。
  • スタートストップ車: LEMは、特にスタートストップ車用に設計されたさまざまなインテリジェントなバッテリー電流センサーを提供しています。これらのセンサーは、長年培ってきた鉛蓄電池技術の豊富な経験と相まって、電流センシング技術におけるLEM独自の専門知識を活用しています。
12V-battery-current-sensor-in-vehicles

自動車の12Vバッテリー電流センサー

従来型バッテリ管理

自動車メーカは数年前から燃料消費量の削減に注目している。現在の主な焦点は、メインバッテリの充電を管理することで燃料使用量を削減することである。エネルギ管理における初期の進歩は、現在では焦点を移しパワー管理に大きく関わっている。これには、バッテリの管理、バッテリの健康状態の追加機能の組み合わせ、自動切断などの安全機能が含まれる。

2次的な機能は削減され、オルタネータのサイズも最適化されているため、世界的な電力消費が削減される

スタート・ストップ車の例では、電流センサーによって、バッテリー・マネージメント・システム(BMS)が、エンジン停止中にアクセサリー(エアコン、ヘッドライト、ラジオなど)を作動させるのに十分なエネルギーがバッテリーにあるかどうかを判断し、エンジンを再始動させるのに十分な充電量が残っているかどうかを判断する。

「エンジン・コントロール・ユニット」は、必要に応じて「スタータ・ジェネレータ」にエンジンの再始動またはバッテリーの再充電を指示し、整流モジュールの出力に使用される電流センサにより、スムーズな作動を可能にし、環境に貢献しながら運転手の体感を向上させます。

発電機電流監視

自動車の高エネルギー化の必要性が高まっている。ジェネレータは、車両負荷とバッテリにより多くの電流を供給する必要がありますが、より効率的に電流を制御する必要があります。

HAB電流センサファミリは、BMS(バッテリー管理システム)に適切な電流情報を提供するのに最適です。車のサイズにも依存し、60A(従来型車)から240A(サービスカーやトラック)までを通電します。 

証明書と共同作業

品質

LEM社の製品は、自動車業界のすべての品質要件を満たし、RoHS仕様に準拠しています。当社の生産および開発機関はすべてISO TS 16949(スイスと中国)の認証を受けています。アプリケーションと電流検出技術に関する深い知識に基づき、LEM社はカタログ製品とカスム製品の両方を開発しており、性能、スペース要件、コストの面でお客様のニーズにお応えすることができます。

製品資料

LEMの自動車用先端技術をご覧ください。当社の自動車に関する専門知識はバッテリー管理システムだけではありません。LEMはモーター制御や電気自動車供給装置(EVSE)にも革新的なソリューションを提供しています。 当社のパンフレットをダウンロードして詳細をご覧ください:

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