Temperaturmessung in Hochspannungsumgebungen

Temperature Measurement in High-Voltage Environments

Bei der Entwicklung von Hybrid- und Elektrofahrzeugen werden an einer Vielzahl von Komponenten Temperaturmessungen durchgeführt. Die Applikationen reichen von der Batterie über Steckverbinder und Leistungselektronik bis hin zu Messungen am Elektromotor. Viele der Messpunkte weisen hohe Spannungspotentiale auf und müssen in Bezug auf EMV und ESD robust sein, so dass sowohl klassische HV-Temperaturmessmodule als auch innovative faseroptische Lösungen erforderlich sind.

Die Temperaturmessung ist entscheidend für die Überwachung und Steuerung der Temperatur verschiedener Komponenten, wie z. B. des Batteriepacks, der Leistungselektronik und des Elektromotors.

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Die größte Herausforderung ist der Zugang zu allen Messpunkten des Prüflings. Oft sind eingebettete Sensoren in der Batterie, in Wandlern oder im Bereich der Flüssigkeitskühlung erforderlich. Viele EV-Komponenten, wie Batteriemanagementsysteme (BMS) und Leistungselektronik, verfügen über eingebaute Temperatursensoren. Diese Sensoren liefern direkte Temperaturmessungen und sind in die Kontrollsysteme zur Überwachung und zum Wärmemanagement integriert. Das Gleiche gilt für den Einsatz von Flüssigkeitskühlsystemen, die die Temperatur der Hochspannungskomponenten regulieren. Diese Systeme enthalten Temperatursensoren, die die Temperatur der Kühlflüssigkeit messen und so für eine präzise Steuerung der Bauteiltemperaturen sorgen.

Die Prognose der Temperatur an bestimmten unzugänglichen Messpunkten ist schwierig und erfordert viel Erfahrung in Bezug auf die Auswahl der Sensoren und das thermische Übergangsverhalten.

Es muss sichergestellt werden, dass die in Elektrofahrzeugen verwendeten Temperatursensoren für den Einsatz in Hochspannungsumgebungen ausgelegt sind und ordnungsgemäß isoliert sind, um elektrische Gefahren zu vermeiden. Eine regelmäßige Kalibrierung und Wartung der Temperaturmessgeräte ist ebenfalls wichtig, um genaue Messwerte und eine optimale Leistung der EV-Komponenten zu gewährleisten.

Temperaturmessungen in Hochspannungsumgebungen sind aufgrund des Vorhandenseins elektrischer Interferenzen und der Gefahr von Stromschlägen eine besondere Herausforderung. Daher ist es wichtig, Sicherheitsprotokolle zu befolgen und geeignete Schutzausrüstung zu verwenden, um das Risiko eines Stromschlags zu minimieren.

3 Methoden der Temperaturmessung in Hochspannungsumgebungen

 

Im Folgenden werden drei Methoden vorgestellt, die üblicherweise zur Temperaturmessung in Elektrofahrzeugen verwendet werden.

  • Thermoelemente werden aufgrund ihrer Langlebigkeit und ihrer Fähigkeit, hohen Temperaturen standzuhalten, häufig als Temperatursensoren in EVs verwendet. Sie können in direkten Kontakt mit den Komponenten gebracht werden, um deren Temperatur genau zu messen.
  • Widerstandstemperaturfühler (RTDs), z. B. PT100 oder PT1000, sind eine weitere Art von Temperatursensoren, die in EVs verwendet werden. Sie bieten eine hohe Genauigkeit und Stabilität und eignen sich daher optimal für Temperaturmessungen in kritischen Komponenten wie dem Akkupack.
  • Faseroptische Temperatursensoren können zur Temperaturmessung in Hochspannungsumgebungen verwendet werden, indem sie Licht durch einen Lichtwellenleiter übertragen. Die Temperaturveränderung beeinflusst die Eigenschaften des Lichts, die gemessen und in Temperaturwerte umgewandelt werden können.
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