A Continental két új, elektromos járművekhez tervezett érzékelővel bővíti széles szenzorportfólióját: az áramérzékelő modullal (Current Sensor Module - CSM) és az akkumulátor ütésérzékelő (Battery Impact Detection - BID) rendszerrel. Mindkét új megoldás az akkumulátor védelmére és/vagy az akkumulátor paramétereinek megőrzésére összpontosít. A Continental a 2022-es év során fogja megkezdeni a vadonatúj nagyfeszültségű áramérzékelő modul (CSM) gyártását. A kompakt moduláris szenzor az áramerősséget méri, és ezzel egyidejűleg érzékeli a hőmérsékletet is. Mindkét érték rendkívül fontos információ az akkumulátorkezelés szempontjából. Az akkumulátorvédelem egy másik innovatív elemét is elhozza a piacra a Continental: az akkumulátor ütésérzékelő (Battery Impact Detection - BID) megoldás egy könnyűsúlyú alternatívája a nehéz padló alatti „páncélzatnak” a sérülések elleni védelemre.
„A járművek villamosítása új felhasználási lehetőségeket hoz, és így több lehetőséget nyit meg a szenzorokkal kapcsolatos tevékenységeink előtt, mivel egy elektromos autónak ugyanazokra az érzékelőkre van szüksége, mint egy hagyományos autónak – és ezután még ennél is többre” – mondja Laurent Fabre, a Continental passzív biztonsági és szenzorikai szegmensének vezetője. „Az akkumulátor védelme és teljesítményének megtartása például két olyan további feladat, amely a villamosított járművek esetében merül fel. Az áramérzékelő modul és az akkumulátor ütésérzékelő megoldásai pedig mindkét célra megoldással szolgálnak.”
Tekintettel arra, hogy az akkumulátor az elektromos autók legdrágább alkatrésze, a CSM-et nem csupán arra fejlesztették ki, hogy megvédje az akkumulátort a túláramtól, hanem hogy segítse megőrizni az akkumulátor paramétereit az öregítő hatások korlátozásával. Az akkumulátor leválasztóegységbe vagy magába az akkumulátorba integrálva a CSM biztosítja azt a két döntő fontosságú információt, amely az akkumulátor védelmére, valamint a hatótávolság megbízható nyomon követésére szolgál. A szigorú funkcionális biztonsági követelmények támogatása érdekében a CSM kétcsatornás érzékelőként áll rendelkezésre, amely önállóan méri az áramot a sönt technológia és a Hall-technológia integrálásával egy kompakt egységben.
A könnyű szerkezettel kombinált BID érzékeli a padló alatti ütéseket, és figyelmezteti az vezetőt, ha emiatt szervizbe kell vinnie az autót. Így lekerül a vezető válláról annak a komplikált döntésnek a felelőssége, hogy egy nagy sebességgel történő ütközés, vagy egy alacsony sebességű talajjal történő érintkezés vajon károsíthatta-e az akkumulátort. A jelenlegi fém padlólemezes védelemhez képest a BID megoldás az ahhoz szükséges súly akár 50 százalékát is képes megtakarítani.
Szenzorfejlesztés Veszprémben
„A CSM alapvető működése hasonló a veszprémi fejlesztésű intelligens akkumulátor szenzoréhoz (IBS) így a termék gyártásához ugyanazt a processzort választottuk, amit az IBS-hez használunk. Az elmúlt években az IBS-hez egy platform szoftvert fejlesztett a veszprémi csapat, amely a processzor működéséhez szükséges operációs rendszer mellett a termék alapvető funkcióit is tartalmazza. A platform fejlesztése során figyelembe vettük, hogy nemcsak további IBS generációk fejlesztéséhez vagy vevői projektekhez használhatjuk majd kiindulási pontként ezt a bázis szoftvert, hanem az akkor már tervezési fázisban lévő CSM-hez is” - mondta el Holzgethan László, a veszprémi Continental szenzor fejlesztési központjának vezetője és az európai piac felelőse.
A CSM szoftverfejlesztésének ez a bázis volt az alapja és a veszprémi fejlesztőcsoport a mai napig nyújt támogatást CSM fejlesztőknek technikai kérdésekben és rendszeresen megosztják egymással tapasztalataikat.
Megbízható töltésfigyelés: az áramérzékelő modul biztonságban és „egészségben” tartja az akkumulátort
A lítium-ion akkumulátorok nagy mennyiségű energiát tárolnak, hogy meggyőző hatótávolságot biztosíthassanak, így különösen töltés közben, az akkumulátorba folyó áram mértéke rendkívül nagy. Az elkerülhetetlen fizikai hatások eredménye, hogy az akkumulátor töltése (vagy merítése) felmelegedést okoz – különösen a nagyteljesítményű gyorstöltés vagy sportos vezetés során. Az autóakkumulátor túlterhelésének elkerülése érdekében az áramot szabályozni kell a hőmérsékleti gradiens korlátozása érdekében. „A lítium-ion akkumulátoroknak van egy optimális hőmérséklettartománya, amely mellett rendkívül biztonságosan működik és nagyon lassan öregszik” – mondja Horst Gering, a passzív biztonság és szenzorika szegmens programvezetője. „Az akkumulátor gyors töltése azonban egy kompromisszum az akkumulátor biztonságának és egészségének megőrzése, valamint a töltés időtartamának korlátozása között. Ezt akkor lehet a legjobban véghezvinni, ha pontos adatok alapján történik.” Ezenkívül a CSM segít a fennmaradó hatótávolság pontos kiszámításában is az áramfogyasztás figyelemmel követésének köszönhetően.
A CSM által mért áram 2000 amperig kalibrálható jobb, mint ±1 százalékos pontossággal a sönt csatornán, és ±3 százalékos pontossággal a Hall csatornán, a hőmérséklet pedig -40° Celsius és 125° Celsius között tartományban detektálható. Mindkét árammérési technológia teljes galvanikus leválasztást biztosít. Ez az információ ezután a CAN interfészen keresztül kerül továbbításra az akkumulátorkezelő rendszerhez. Amellett, hogy optimalizálja a töltés hatékonyságát, miközben védi az akkumulátort, a CSM segít a mechanikai hibák észlelésében is, amelyek tüzet okozhatnak, ha nem észlelik őket. A CSM rendszerszinten teljes mértékben támogatja az ASIL D-t. A CSM gyártása 2022-ben kezdődik meg egy globális autógyártó legmodernebb elektromos járműve számára. Az első termék egy moduláris érzékelőplatform részét képezi, amely skálázható további funkciókhoz, mint például a feszültségméréshez, vagy a mérési csatornák számának növeléséhez.
Akkumulátor ütésérzékelő – intelligens padló alatti védelem
Az elektromos autók lítium-ion akkumulátorait jellemzően a padló alá építik be, ahol súlyuk hozzájárul az alacsony súlyponthoz, és ahol a jármű szerkezete megfelelő védelmet tud biztosítani – azonban két lehetséges kivétel állhat fenn: az egyik, hogy nagy sebességnél az autó tárgyakat, például rögzítő hevedereket kaphat fel, amelyek károsíthatják a padlót, a másik pedig alacsony sebességnél fordulhat elő, amikor egy parkolási manőver során a talajjal való érintkezés okoz károkat. Ezért az elektromos járműveket nagy és gyakran nehéz burkolattal látják el, hogy alulról is védelmet biztosítsanak az akkumulátortérnek. Ha azonban ütközés történik, a sofőrnek kell eldöntenie, hogy el kell-e vinni az autót szerelőhöz egy átnézésre. „Ez a helyzet nem kielégítő, mivel az autó alatt rosszak a látási viszonyok, ráadásul szakértelemre is szükség van ahhoz, hogy fel lehessen mérni a valódi károkat” – mondja Johannes Clemm, a Continental alzenaui nemzetközi biztonságtechnikai intézetének ügyvezető igazgatója. A helyzet javítása és a könnyűsúlyú padló alatti védelem megvalósíthatósága érdekében fejlesztette ki a Continental a nyomásérzékelő-alapú akkumulátor ütésérzékelő megoldást.
A rendszer észleli és értékeli a padló alatt történő ütéseket, hogy figyelmeztesse a vezetőt, ha esély van arra, hogy az akkumulátor épsége veszélybe került. Így az autó tulajdonosa elővigyázatossági lépéseket tehet meg mielőtt egy sérült akkumulátor egy későbbi időpontban kigyulladna. „Továbbá a BID azonosítja a károsult területet, így az akkumulátorkezelő kiürítheti az adott területen lévő cellákat a tűzveszély elkerülése érdekében” – teszi hozzá Johannes Clemm.
A BID két általános ütközésikockázat-típust fed le: az egyik a kis sebességű, talajjal való érintkezés, amely például parkolási manőverek során fordul elő, amikor a jármű lassan átgurul a járdaszegélyen és nekiütközik a talajnak. Ilyenkor a BID által adott jel arra is használható, hogy elindítson egy gyors működésű aktív felfüggesztési rendszert is, amely ideiglenesen növeli a padló és a talaj közti távolságot a kár mérséklése érdekében. A rendszer másik alkalmazási területe a nagy sebességen történő behatolás, amelyet felpattanó nehéz tárgyak, például az úton heverő kövek vagy rögzítő hevederek okozhatnak. A sebességtől és az érintkezéstől függően az ilyen típusú tárgyak károsíthatják a padlólemezt, és akár az akkumulátor szerkezetébe is behatolhatnak.
A jelenlegi megoldásokhoz képest a szenzoralapú padlólemez-védelem a jelenlegi akkumulátorvédő megoldás tömegének akár 50 százalékát is képes megtakarítani járművenként. A BID-ben alkalmazott nyomásérzékelők a már bizonyított gyalogosvédelmi rendszerből (PPS pSAT) származnak, amely már több mint tíz éve sorozatgyártás alatt áll, és több millió jármű alkalmazza. A rendszer egy nyomásjellel érzékeli az ütéseket egy, az akkumulátortér alján található szerpentinekbe épített, levegővel töltött szilikon cső segítségével. A jelnek a cső mindkét végén lévő két nyomásérzékelőhöz való megérkezése közötti időkülönbség teszi lehetővé az ütés által ért terület meghatározását. Az ütés súlyossága a jel küszöbértékei alapján osztályozható, amelyek arra szolgálnak, hogy különböző fokozatú riasztásokat indítsanak az autóvezető felé.
