為何準確且可靠的高電壓感測是未來電氣化的關鍵所在

可量測溫度、電流和電壓的技術,有助於加快從化石燃料轉換至再生能源的速度

10月 12, 2023

現今的高電壓系統,例如電動車 (EV)、儲能系統和分散式太陽能應用等,均配備許多現代感測器。這些感測器可更準確、快速且可靠地感測其周遭環境,在協助加速採用再生能源上,扮演了重要角色。

在我們日常生活中之所以存在更高的電壓,是由於電氣化趨勢所致,並且也是其先決條件。若要在低電壓系統中提供更高功率,需要更高的電流。但相較於增加電壓,增加電流時會以廢熱形式損失較多功率,因此其效率也比較低。

本公司感測器業務部門經理 Jason Cole 表示:「在任何需要較高功率的系統中,我們都會採用較高的電壓,以減少整體損耗。」

簡化準確感測

準確的電流感測技術有助於讓高電壓系統發揮最大效率,這對電動車充電和太陽能逆變器應用而言十分重要。但是,直到最近,最準確的感測器若不是要價高昂,就是需要進行廣泛的校準,迫使工程師需在增加系統成本或勉強接受較不準確的讀數之間做出取捨,因此可能導致系統性能不彰。

例如,電動車可能必須以比其電池組處理速度更慢的速度充電,讓駕駛需耗時等待。在家用太陽能系統中,犧牲準確度可能導致儲能降低,或是無法將能源賣回電網,進而減少再生能源投資的成本優勢。

負責管理本公司溫度與濕度感測器產品群的 Kumar Parthasarathy 表示:「若缺乏快速且準確的量測能力,常用的策略是向下調降水準以增加裕度,不讓系統以最佳性能運作。」

另一方面,對高電壓系統而言,可直接在高電壓電路上運作且準確易用的感測器格外重要,如本公司的 TMCS1123 霍爾效應電流感測器,因為這類感測器可更快速提供準確讀數。這讓太陽能面板或電動車設計人員可加速創新,協助以更具效率的方式生產、傳輸、儲存和使用能源。

感測器可確保高電壓系統安全無虞

在電氣系統中,不必要的熱量可能會減少元件的使用壽命和可靠性。在高電壓下,熱量可能對人員和財產造成危險。若能了解累積熱量的位置,有助於找出潛在的危險情況,以免隨後成為問題,例如在電動車充電裝置和充電埠上的正常磨損期間,不斷累積因生鏽所產生的過多熱量。

若設計人員在高電壓系統中使用傳統的低電壓感測器,即必須將這類感測器放置在遠離熱源之處,且必須推斷實際溫度,而非直接量測實際溫度。這種方法並不理想。當輻射的熱量抵達距離數公分遠的感測器時,熱源的實際溫度可能會高出許多。延遲 10 秒以上是常見的情況。在這關鍵的數秒中,過熱就可能會對元件造成損害,或是導致人員受傷。

為了向工程師提供更準確且可靠的資料,本公司持續創新感測器技術。我們最新的溫度感測器 ISOTMP35B 可直接在高電壓電路上運作,讓設計人員可將其安置在較靠近熱源的位置,並更快速取得準確讀數。

透過電池感測,實現更佳的電池管理

在潔淨能源未來中,電動車是不可或缺的要素,而在提升電池管理系統的效益上,全新的高電壓感測器則扮演重要角色。提升電動車電池組的充電效率,代表在完整充電的情況下可能實現達數十英里的差異。

Jason 表示:「這確實是現代的每加侖行駛里程對話。電力會從充電裝置傳送至電池,再從電池傳出至馬達。如果在試圖將電力傳輸至馬達時就會損失電力,那將會是一大問題。」

電動車電池可能具有數百個甚或數千個個別電池芯,可支援最高 800 伏特,但是對單一電池芯充電過多或過少所造成的損害,都可能會影響整體電池性能和可靠性。例如我們的電池監控器等現代產品,可針對電池組內每個個別電池芯的電壓位準,提供更佳的數據,進而協助電池管理系統縮小尖峰性能下的差距。

本公司電池管理系統解決方案業務的行銷經理 Taylor Vogt 表示:「避免過度充電或充電不足,即可讓電池芯維持在更佳的健康狀態下,而這意味著可增加電池組使用壽命期間的週期數量。向使用者精確顯示電池中剩餘的充電量,即可實現更佳的性能、減少行駛距離焦慮,並實現整體更出色的消費者體驗。」

為了讓電氣化可實現更高效率與更負責之資源使用方式的完整優勢,高電壓產品必須在產生、轉換、提供和儲存能源的同時,也能可靠、安全地以尖峰效率運作。利用更佳的感測技術以解決設計的讓步之處,並提升實際的性能,只是本公司為高電壓設計人員所提供的其中數種方式而已,藉此協助他們在追求更能永續發展的未來之際,更妥善滿足消費者需求,並且提供可符合對尖峰性能、效率與最短充電時間期望的系統。