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Bei neuen elektrischen Fahrzeugen mit erneuerbarer Energie fungiert das BMS (Battery Management System) als Wächter, der stillschweigend die Sicherheit und Leistung der Batterie schützt. Es überwacht präzise Spannung, Strom und Temperatur, verhindert Überladung und Tiefentladung und verbessert die Reichweite durch intelligente Balancing-Technologie. Drosseln spielen in zentralen Bereichen des BMS-Systems wie Stromumwandlung, Filterung und isolierter Kommunikation eine unverzichtbare Rolle, insbesondere bei der Unterdrückung von Störgeräuschen, der Spannungswandlung und der Signalintegrität. Daher ist die Auswahl der richtigen Drossel entscheidend, um die Sicherheit und Effizienz von Elektrofahrzeugen zu verbessern.
1- Die Hauptanwendungen von Drosseln im BMS
Im Automotive-BMS-System werden Drosseln hauptsächlich in DC-DC-Wandlern, Ausgleichsschaltungen und Filterschaltungen eingesetzt, wobei sich spezifische Anwendungen und Anforderungen wie folgt ergeben.
1.1 DC-DC-Wandler
Der DC-DC-Wandler ist eines der häufigsten Module in einem BMS. Die verschiedenen Module innerhalb des BMS (MCU, AFE-Chip, Temperatursensor, Stromsensor usw.) benötigen typischerweise unterschiedliche, stabile Gleichspannungen mit niedriger Spannung (wie 5 V, 3,3 V, 1,8 V usw.). Diese Spannungen werden vom DC-DC-Wandler aus der Busspannung des Batteriepacks (Hochspannung) oder der Niederspannungs-Hilfsbatterie (12 V) erzeugt. In Buck-/Boost-Schaltungen ist die Drossel die zentrale Komponente für Energiespeicherung und Filterung. Sie speichert Energie, wenn der Schalttransistor eingeschaltet ist, und gibt sie an den Ausgang ab, wenn der Transistor ausgeschaltet ist, wodurch eine Spannungswandlung und -stabilisierung erreicht wird.
Die Auswahl des Induktivitätswerts beeinflusst direkt die Stromwelligkeit, Wirkungsgrad und transiente Antwort. Die Anforderungen an Leistungsinduktivitäten in Buck-/Boost-Wandlern umfassen vor allem: hohe Nennstrombelastbarkeit, geringen Gleichstromwiderstand, gute Temperaturstabilität und miniaturisierte Bauform.
1.2 Aktive Balancierschaltung
Aktive Balancingschaltungen erreichen eine Ladeausgleichung zwischen Batteriezellen durch Energieübertragung, wodurch die Nutzungseffizienz des Batteriepacks verbessert wird. Bei einigen Arten aktiver Balancing-Topologien werden Induktivitäten als Medium für die Energieübertragung verwendet. Induktivitäten speichern innerhalb eines Schaltzyklus abwechselnd Energie und geben sie wieder ab, um eine Energieübertragung zwischen Zellen oder zwischen Zellen und dem Bus zu ermöglichen. Einige zusätzliche DC-DC-Wandler in Balancingschaltungen verwenden ebenfalls Induktivitäten zur Filterung.
Die Leistungsanforderungen an Induktivitäten in aktiven Balancingschaltungen umfassen vor allem Miniaturisierung, geringe Verluste, hohe Effizienz, geeignete Induktivitätswerte und Sättigungsstrom sowie die Erfüllung automobilspezifischer Anforderungen wie breiter Temperaturbereich und Vibrationsbeständigkeit.
1.3 EMI/EMC-Filterkreis
Filterinduktivitäten in BMS werden hauptsächlich zur Filterung von Leistungs-Ein-/Ausgängen oder Kommunikationsleitungen verwendet und befinden sich an den Leistungs-Ein-/Ausgangs-Anschlüssen sowie an den Schnittstellen der Kommunikationsleitungen. Gegentaktspulen dienen zur Unterdrückung von Gleichtaktrauschen auf Stromleitungen, um zu verhindern, dass internes Rauschen im BMS andere Geräte stört oder externes Rauschen in das BMS eingekoppelt wird. Differenzmodus-Induktivitäten werden zur Unterdrückung von Differenzmodus-Rauschen auf Stromleitungen eingesetzt.
EMI/EMV-Filterinduktivitäten (Differenzmodus und Gleichtakt) müssen die folgenden Anforderungen erfüllen:
◾ Impedanzkennlinien: Gute hochfrequente Impedanzeigenschaften.
◾ Nennstrom: Relativ kleiner als Leistungsinduktivitäten, aber größer als der maximale Arbeitsstrom, der durch diese Leitung fließt.
◾ Sättigungsstrom: Muss mögliche transiente Hochströme (wie plötzlichen Lastabfall) aushalten, ohne zu sättigen und auszufallen.
◾ Frequenzbereich: Deckt das Rauschfrequenzband ab, das unterdrückt werden soll.
Anwendung von Codaca induktivitäten in automobilen BMS-Systemen
2- Anforderungen an Induktivitäten in automobilen BMS
Induktivitäten für automobile BMS-Systeme müssen nicht nur grundlegende Leistungsanforderungen wie Induktivität, Strom, Impedanz und Frequenz erfüllen, sondern auch die folgenden Automobil-Qualitätsstandards einhalten:
◾ Betriebstemperatur: -40 °C bis +125 °C oder sogar höher, fähig, sich an alle möglichen Einsatzbedingungen im Automobilbereich anzupassen.
◾ Hohe Zuverlässigkeit: Produktlebensdauer (10–15 Jahre oder länger), konform mit AEC-Q200-Standards, hohe Beständigkeit gegen Vibrationen und Stöße.
◾ Umweltstandards: Konform mit RoHS, REACH, halogenfrei und weiteren Umweltstandards.
◾ Rückverfolgbarkeit: Zertifiziert nach IATF16949, erfüllt die strengen Anforderungen der Automobilindustrie an das Lieferkettenmanagement und die Qualitäts-Rückverfolgbarkeit.
Unterschiedliche Schaltkreise in automobilen BMS haben deutlich unterschiedliche Anforderungen an die zentralen Leistungsparameter von Drosseln (Sättigungsstrom, DCR, Hochfrequenzimpedanz, Filterbandbreite), aber alle Anwendungen müssen strenge Automotive-taugliche Standards hinsichtlich Temperatur, Zuverlässigkeit, mechanischer und Umgebungsanforderungen erfüllen (konform mit AEC-Q200). Bei der Auswahl von Drosseln ist es unerlässlich, diese Schlüsselparameter anhand der spezifischen Anwendung sorgfältig zu bewerten und umfassende Tests sowie Verifizierungen durchzuführen, um die Leistung, Zuverlässigkeit und Sicherheit des gesamten BMS-Systems sicherzustellen.
3- Codaca bietet leistungsstarke Automotive-taugliche Drosseln für automobile BMS
Codaca widmet sich seit über 24 Jahren der Forschung und Entwicklung von Induktivitäten und bietet der Automobilindustrie eine Vielzahl leistungsstarker Induktivitäten in mehreren Serien an. Codaca hat eigenständig mehrere Serien entwickelt, darunter automotivtaugliche geschaltete Leistungsinduktivitäten, automotivtaugliche Hochstrom-Leistungsinduktivitäten und automotivtaugliche Gleichtakt-Drosseln, um die Anforderungen an Miniaturisierung, Integration, geringe Verluste und hohe Effizienz in der Automobelektronik zu erfüllen.
[Klicken Sie auf das Bild, um mehr über Codacas Automotive-Induktivitäten zu erfahren ]
3.1 Automotivtaugliche Hochstrom-Leistungsinduktivitäten
Die von Codaca eigenständig entwickelten Automotive-tauglichen Leistungsinduktivitäten für hohe Ströme verwenden magnetische Kernmaterialien mit geringen Verlusten und ein Flachdrahtspulen-Design. Sie zeichnen sich durch äußerst geringe Kernverluste und hervorragende weiche Sättigungseigenschaften aus, wodurch sie höhere transiente Spitzenströme verkraften können. Der maximale Sättigungsstrom der Induktivität kann 350 A erreichen, bei einem Arbeitstemperaturbereich von -55 °C bis +155 °C, was den hohen Anforderungen an elektronische Fahrzeugsysteme in Bezug auf hohe Ströme und Betriebstemperaturen gerecht wird. Die Bauteile können über längere Zeiträume hinweg hohe Ströme bewältigen, während gleichzeitig eine geringe Temperaturerhöhung an der Oberfläche der Induktivität erhalten bleibt. Daher finden sie breite Anwendung in verschiedenen topologischen Lösungen für BMS-Systeme im Automobilbereich.
Empfohlene Produkte: VSRU / VSBX / VPRX und andere Serien.
3.2 Automotive-taugliche formgepresste Leistungsinduktivitäten
Die von Codaca unabhängig entwickelten Automotive-Grade-geformten Leistungsinduktivitäten nutzen innovative Technologien und Verfahren, darunter verlustarme Kernmaterialien und ein neuartiges Elektroden-Design. Dies reduziert die Größe und Verluste der Induktivitäten erheblich und verbessert gleichzeitig die Zuverlässigkeit. Dadurch werden technische Herausforderungen wie Spulenverformung und Rissbildung während des Formgebungsprozesses gelöst. Die gesamten Verluste bei Automotive-Grade-geformten Leistungsinduktivitäten werden um über 30 % gesenkt, eine Betriebstemperatur von bis zu 165 °C ermöglicht und ein Wirkungsgrad von bis zu 98 % erreicht, wodurch die Zuverlässigkeit des BMS-Systems und die Effizienz der Gleichstrom-Wandlung effektiv verbessert werden.
Empfohlen Produkte : VSAB / VSEB / VSEB-H / VPAB und andere Serien.
3.3 Automotive-Grade-Speicheldrosseln
Der Automotive-Common-Mode-Drossel von Codaca zeichnet sich durch hohe Impedanz-Eigenschaften aus und unterdrückt effizient Störungen durch Gleichtaktstörungen. Dank ihrer kompakten Bauform und niedrigen Bauhöhe eignet sie sich hervorragend für die Oberflächenmontage (SMT) und erfüllt die Anforderungen an Miniaturisierung in der Fahrzeugelektronik; hohe Zuverlässigkeit, Betriebstemperatur: -40 °C bis +125 °C / -55 °C bis +150 °C, wirksame Unterdrückung von Gleichtaktstörungen in Gleichstromleitungen, insbesondere in Schaltungen wie DC-DC-Wandlern in Fahrzeugen mit alternativen Antrieben und BMS-Batteriemanagementsystemen, wodurch die Auswirkungen elektromagnetischer Störungen auf die Systemstabilität effektiv reduziert werden.
Empfohlene Produkte: VSTCB / VCRHC / VSTP , und andere Serien.
