为什么准确可靠的高压检测对于电气化的未来至关重要

当今的高压系统(例如电动汽车、储能系统和分布式太阳能应用)搭载了许多现代化传感器。这些传感器能够更准确、更快速、更可靠地检测周围的环境,在助力加速使用可再生能源方面发挥着至关重要的作用。高电压既是电气化趋势的结果,也是电气化趋势的前提。要在低压系统中实现更高的功率,则需要更高的电流。然而,增加电流的过程中,更多电能会转化为热能耗散,不如增加电压有效。

德州仪器传感器部门经理 Jason Cole 表示:“在任何需要更高功率的系统中,我们会选择增加电压,以降低总体损耗。”

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简化精确检测

精确的电流检测技术有助于充分发挥高压系统效率的潜能,这在电动汽车充电和光伏逆变器应用中至关重要。然而,截至目前,高精度传感器要么价格昂贵,要么需要执行大量的校准工作,这使得工程师必须在增加系统成本和接受不太准确的读数之间做出权衡,而后者会导致系统效率低下。

例如,电动汽车可能必须以慢于电池包可处理的速度充电,而驾驶员只能被迫等待。在家用太阳能系统中,精度不准确可能会导致储能衰减,或无法将电能回销给电网,从而削弱可再生能源投资的成本优势。

德州仪器温度和湿度传感器产品部负责人 Kumar Parthasarathy 表示:“如果不具备快速且准确的测量能力,常见策略是通过增加裕度,在非理想性能下运行系统。”

另一方面,可直接在高压电路上运行的准确且易用的传感器(比如德州仪器的 TMCS1123 霍尔效应电流传感器)对于高压系统来说至关重要,因为它们可以更快提供精确读数,助力太阳能电池板或电动汽车设计人员加快创新,从而更高效地生产、传输、储存和消耗能源。

传感器为高压系统保驾护航

在电气系统中,废热会缩短元件的寿命并降低其可靠性。在高压环境下,过热还会对人体和财产造成危害。了解产生过多热量的根源有助于在发生问题之前揭示潜在的危险情况,例如电动汽车充电器和充电端口正常磨损造成的铁锈所产生的过剩热量。

设计人员在高压系统中使用传统低压传感器时,无法直接测量,而是必须将这些传感器放置在远离热源的位置,并推测实时温度。这种方法的效果并不理想。当辐射热到达几厘米之外的传感器时,热源的实际温度可能会更高,容易造成 10 秒以上的延迟。在这关键的几秒钟内,过热可能就会损坏元件或造成人员伤害。

为了向工程师提供更加准确和可靠的数据,德州仪器在传感器技术方面不断创新。我们的全新温度传感器 ISOTMP35B 可以直接在高压电路上运行,允许设计人员将其放置在接近热源的位置,并更快速地获取准确读数。

通过更好的检测实现更优的电池管理

电动汽车是清洁能源未来不可或缺的一部分,全新的高压传感器在提升电池管理系统效率方面发挥着重要作用。提升电动汽车电池包的充电效率意味着,汽车可以在满电状态下多行驶几十公里。

Jason 说道:“这无疑是现代汽车续航能力的体现。电能从充电器传输到电池,然后输出到电机。如果只是简单地将电能传输到电机,就会造成电能流失,进而出现问题。”

电动汽车电池配备成百上千个电芯,可承受高达 800V 的电压,但即使是一个电芯出现过充或亏电问题,由此导致的损害也足以影响整体电池性能和可靠性。我们的电池监测器等器件可提供关于电池包中每个电芯的电压电平的更准确数据,帮助电池管理系统弥补峰值性能的不足之处。

德州仪器电池管理系统解决方案部营销经理 Taylor Vogt 说:“避免过充和亏电可以让电池电芯更加健康,还可以延长电池包寿命。向用户准确展示电池电量,实现更好的性能、减少行驶里程焦虑、提供更好的整体消费者体验。”

要通过电气化发挥出更高效率以及更可靠资源使用所带来的全部优势,高压器件必须安全可靠,并能在生产、转化、传输和存储能源时以峰值效率运行。利用更好的检测技术来避免设计妥协和提升实际性能只是冰山一角,我们会持续帮助高压设计人员更好地满足消费者需求和实现符合峰值性能、效率和充电时间期望的系统,从而打造更可持续的未来。

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