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Sensorik Temperatur im PMSM direkt am Rotor messen

Von Stefanie Eckardt 2 min Lesedauer

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Continental Aftermarket GmbH

Continental hat mit dem eRTS eine neue Sensortechnologie entwickelt. Besonderheit: Diese misst die Temperatur in permanenterregten Synchronmotoren direkt am Rotor. Der Zulieferer betont, dass dieser E-Motor-Rotor-Temperatursensor präzisere Messergebnisse als die aktuell gängige Software-basierende Temperatursimulation liefert – mit einem von 15 auf nur noch drei Grad Celsius reduzierten Toleranzbereich.

Continentals eRTS-Sensortechnologie ist eine präzisere Alternative zur Algorithmus-basierten Temperaturerhebung in permanenterregten Synchronmotoren von Elektrofahrzeugen.(Bild: Continental)
Continentals eRTS-Sensortechnologie ist eine präzisere Alternative zur Algorithmus-basierten Temperaturerhebung in permanenterregten Synchronmotoren von Elektrofahrzeugen.
(Bild: Continental)

Mit dem neuen E-Motor-Rotor-Temperatursensor (eRTS) können Fahrzeughersteller die Menge an seltenen Erden verringern, um die Magneten innerhalb der Rotoren hitzebeständiger zu machen und die potenzielle Motorleistung steigern. Das zahlt auf die Nachhaltigkeitsbilanz des Motors ein. Der eRTS ist eine von mehreren Sensortechnologien für Elektrofahrzeuge, die vom Produktcenter E-Mobility Sensors (EMS) entwickelt wurden.

Weniger seltene Erden notwendig

Rotoren in E-Fahrzeugmotoren arbeiten unter extremen Bedingungen: Dort können Temperaturen von bis zu 150 Grad Celsius auftreten. Deshalb ist eine Überwachung der Temperaturentwicklung außerordentlich wichtig. Die aktuell gängigen Lösungen messen sie nicht direkt, sondern berechnen sie auf der Grundlage von Informationen des Stator-Temperatursensors, der Phasenstrommessungen und von Umgebungsvariablen. Die Simulation hat allerdings einen Toleranzbereich von bis zu 15 °C. Um den Magneten vor Entmagnetisierung durch zu hohe Temperaturen zu schützen, kommen seltene Erden zum Einsatz – in einer Menge, die den gesamten Toleranzbereich abdeckt und die Wärmebeständigkeit des Magneten sicherstellt. Die eRTS-Sensortechnologie liefert dank direkter Messung der Temperatur einen deutlich präziseren Temperaturwert: Der Toleranzbereich bei der Messung liegt hier bei drei °C. Automobilhersteller erschließen sich daher beim Bau von permanenterregten Synchronmotoren neue Möglichkeiten und mehr Planungsfreiheit: Ein Teil der seltenen Erden, die normalerweise aus Sicherheitsgründen den höheren Toleranzbereich überschreiten müssten, kann eingespart werden. Reizt man die Grenzen des Toleranzbereichs aus, kann zudem die Motorleistung gesteigert werden.

Funktionsweise

Der eRTS besteht aus zwei Komponenten: der Temperatursensoreinheit „Mote“ und der Sende-Empfangseinheit „Transducer“. Die kabellose Temperatursensoreinheit misst die Temperatur unmittelbar im Zielbereich und so nah am Magneten wie möglich. Sie wird von der kabelgebundenen Sende-Empfangseinheit mit Energie versorgt und übermittelt ihr die Messdaten. Die Sende-Empfangseinheit ist außerhalb des Elektromotors am Chassis befestigt. Sie ist mit der Inverter-Steuerung verbunden und überträgt die Temperaturmessdaten über eine Kommunikationsschnittstelle an diese. Kabellose Energieversorgung und Kommunikation zwischen den beiden Einheiten sind mithilfe von Ultraschall mit Piezo-Komponenten möglich. (se)

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