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Sensoren für die Elektromobilität

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Die Automobilindustrie steht mit dem Umstieg auf die Elektromobilität vor großen Herausforderungen, denn ein Elektrofahrzeug unterscheidet sich deutlich von einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Unter anderem benötigt ein Elektrofahrzeug zusätzliche, in der harschen Fahrzeugumgebung fehlerfrei funktionierende Sensoren.

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Solche Rotorlagesensoren sorgen für eine möglichst hohe Synchronität zwischen den magnetischen Polen des Rotors einer Synchronmaschine und den bestromten Polen des Stators.
Solche Rotorlagesensoren sorgen für eine möglichst hohe Synchronität zwischen den magnetischen Polen des Rotors einer Synchronmaschine und den bestromten Polen des Stators.
(Bild: Swoboda)

Die Reichweite eines Elektrofahrzeugs hängt neben der Speicherkapazität der Batterie maßgeblich von den Stromwandlungsprozessen während des Ladevorgangs (Wechsel- oder Drehstrom in Gleichstrom) und der erneuten Wandlung (Gleichstrom und Drehstrom) zum Betrieb der E-Maschine ab. Zur effizienten Steuerung dieser Wandlungsphasen benötigt es neben effizienten Halbleitern eine hochauflösende Sensorik zur Messung der jeweiligen Ströme.

Swoboda stellt solche Sensoren als Stand-alone-Lösung aber auch integriert in IGBT/MOSFET-Modulen oder in Stromschienen her. Neben rein messenden Sensoren werden diese auch in Verbindung mit Steuerungsfunktionen (Auslösung von Trennschaltern bei Überstrom) angeboten.

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Rotorlagesensoren für Synchronmaschinen

Weiterer Einflussfaktor für die Effizienz und die Fahrsicherheit ist eine möglichst genaue Detektion der Lage der E-Maschinen-Rotorwelle. Bei den in der Vergangenheit häufig eingesetzten Asynchronmaschinen reicht in der Regel eine reine Drehzahlsensierung aus. Bei den zunehmend häufiger verwendeten Synchronmaschinen ist eine möglichst genaue Detektion der Winkellage der Rotorwelle jedoch erforderlich, um, wie der Name der Antriebsart verrät, einen möglichst hohe Synchronität zwischen den magnetischen Polen des Rotors und den bestromten Polen des Stators zu erzeugen. Hierzu gibt es unterschiedliche Lösungsansätze. Neben den bereits seit vielen Jahren eingesetzten Resolvern, oder auch optischen Sensoren, besteht durch primär die Weiterentwicklung von magnetischen und induktiven Sensoren eine neue Möglichkeit, kosteneffiziente und bauraumoptimierte Lösungen anzubieten. Swoboda hat diese beiden Technologien bereits auf den Markt gebracht und verfügt über ein breites Spektrum an Lösungen, um Sensoren bezüglich Funktion und Produktkosten auf den jeweiligen Kundenwunsch auszulegen. Neben der Steigerung der Fahrzeugeffizienz tragen diese Sensoren durch eine gezielte Entwicklung nach funktionalen Sicherheitsaspekten (ISO 26262 ASIL-D) zu einem sicheren Fahrbetrieb der Elektroantriebe bei.

Stromsensoren zur Regelung von Invertern

Swoboda hat auch eine neue Generation von Stromsensoren für einen Serienauftrag entwickelt. Die Stromsensoren dienen zur Regelung von Invertern, also von elektrischen Systemen zur Umwandlung von Gleich- in Wechselspannung, und zur Absicherung des Antriebsstrangs. Hierbei ist es eine zusätzliche Aufgabe der Sensoren die Systeme vor Überströmen zu schützen. Swoboda bietet kundenspezifische Lösungen als Integration in Fahrzeugsystemen (Inverter, On-board-Charger, Batterie-Management usw.) sowie als Stand-alone-Systeme zur Leitungsabsicherung an. Von Beginn an werden die Sensoren nach den Kriterien der funktionalen Sicherheit, in den meisten Fällen mit der höchsten Einstufung ASIL-D, entwickelt und abgesichert.

„Wir sind stolz darauf in einem weiten Feld unterschiedlicher Anwendungen zu den führenden Automotive-Sensorherstellern zu zählen.“ erläutert Sascha Jegle, Leiter Technische Geschäftsfeld-Entwicklung bei Swoboda. „Mit unseren internationalen Kunden entwickeln wir die Sensorik seit vielen Jahren weiter. Unser Knowhow und hoher Qualitätsanspruch sowie die Fähigkeit hohe Stückzahlen produzieren zu können, machen uns zum geeigneten Partner führender Hersteller.“

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