Melexis erhöht die Genauigkeit der Hall-Effekt-Gleichstrommessung

Überlegene Alternative zur bestehenden Technik

Ein wiederkehrendes Problem bei der Entwicklung von Elektrofahrzeugen ist, dass sich die Konstrukteure aufgrund ihrer Einfachheit auf Shunts verlassen, aber Schwierigkeiten haben, das Wärmebudget aufrechtzuerhalten. Steigt der durch den Sensor fließende Strom an, muss der Widerstand sinken, um die gleichen Wärmeverluste (aufgrund des Systemungleichgewichts) beizubehalten. Auch Entwickler, die Fluxgate einsetzen, um von galvanischer Trennung und hoher Genauigkeit zu profitieren, können die Kostenziele nicht erreichen und verbrauchen zu viel Strom und Platz im Fahrzeug. Diese beiden Hauptprobleme haben Melexis dazu veranlasst, den MLX91230 zu entwickeln.

Der Sensor eignet sich für zahlreiche Anwendungen. Für OEMs und Tier-1-Zulieferer, die ihre Produktionskosten durch Insourcing des DC-Stromsensors senken wollen, bietet dieser digitale Baustein eine genaue und zuverlässige Überwachungslösung. Gleichzeitig erfüllt er die höchsten Anforderungen an die funktionale Sicherheit. Für Batterie-Installationen unterstützt er den Ladezustand (SoC), den Zustand der Batterie (SoH) und den Funktionszustand (SoF) in Low- und High-Voltage-Systemen. Er eignet sich auch für Batteriemanagementsysteme (BMS), Batterietrenneinheiten (BDU) und Batterieanschlusskästen (BJB).

Der MLX91230 bietet Herstellern von Stromverteilungskomponenten, Schützen und Relais eine sichere und einfache Methode, ihr System durch intelligente Funktionen, die über den programmierbaren Flash-Mikrocontroller bereitgestellt werden, zu erweitern. Zu den weiteren Funktionen zählen intelligente Pyro-Sicherungen, bei denen der MLX91230 zur lokalen Entscheidungsfindung eingesetzt werden kann, genauso wie in Energiespeichersystemen für den Hausgebrauch, z. B. in Solarstrombatterien.

Genauigkeit des MLX91230 und integrierte MCU

Durch seinen digitalen Aufbau und die fortschrittliche Signalverarbeitung ist der MLX91230 in der Lage, eine bisher unerreichte Genauigkeit von 1% über der Temperatur und Lebensdauer zu liefern. Während dieses Leistungsmerkmal bereits von anderen Sensoren bedient wird, garantiert der MLX91230 diese Genauigkeit nicht nur für die thermische Drift, sondern auch für die Drift über der gesamten Lebensdauer und für Linearitätsfehler. Dies stellt eine erhebliche Verbesserung gegenüber bestehenden Lösungen dar.

Die MCU mit integriertem Flash-Speicher unterstützt kundenspezifische Software und kompensiert Systemmängel. Beispiele sind das Auftreten ferromagnetischer Sättigung, Nichtlinearitäten und Hysterese-Kompensation. Die MCU unterstützt auch die Rahmenanpassung.

Der MLX91230 ist AEC-Q100- und ASIL-konform. Er unterstützt die Systemintegration bis zu ASIL D gemäß den Anforderungen der funktionalen Sicherheit nach ISO 26262. Der digitale Aufbau und die flexible MCU ermöglichen eine einfache Integration in zahlreiche batteriebezogene und DC-Spannungs-/Stromanwendungen.

Umfassende Leistungsmerkmale

Die Zunahme bei Elektrofahrzeugen und fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (ADAS) erhöht den Druck auf das Design der Fahrzeugelektronik – sei es, um die neuesten Anforderungen an die funktionale Sicherheit zu erfüllen, oder um Design-Effizienz oder Kostenziele zu erreichen. Der MLX91230 bietet zahlreiche Vorteile, um die neuesten Anforderungen im Automotive-Bereich zu erfüllen:

• Hall-Effekt-basierte Gleichstrommessung – Galvanische Trennung von der Strommessung; 0,5% Genauigkeit über der Temperatur (-40 bis 125 °C) bei einer Drift über der gesamten Lebensdauer von 1%.
• IVT-Funktion – Misst drei physikalische Größen: Strom, Spannung und Temperatur.
• Flexible Versorgungsspannung – 5 V (±10%) oder 12V-Boardnetzanschluss (LV124-konform).
• Diagnostizierbare On-Chip-Überstromerkennung (OCD) – Ermöglicht die direkte Eingabe in den Pyro-Fuse-Treiber.
• Funktionale Sicherheit (SEooC)– Entlastet den Entwickler von der Aufgabe, alle Sicherheitsmechanismen zu entwickeln.
• Digitale MCU mit programmierbarem Flash-Speicher – Ermöglicht fortschrittliche Kompensationen, Anpassung von Nachrichten und die Entwicklung intelligenter Systeme.
• Zusätzlicher Spannungskanal – Ermöglicht Messungen mit internem (12/24/48 V) Teiler oder externem Teiler (High-Voltage- oder Plausibilitätseingang). Erleichtert Batteriewiderstandsmessungen, Spannungssicherheits-/Plausibilitätsprüfung oder zusätzlichen Signaleingang.
• Integrierte Messung der Sperrschichttemperatur – Bietet Einblick in die lokalen Temperaturen.
• Wählbarer LIN- oder UART-Ausgang – Ermöglicht die Integration mit 12V-Batterieanwendungen und Stromverteilungsmodulen sowie die direkte Kommunikation mit BMS oder UART-over-CAN für kabelbaumübergreifende Kommunikation.
• Kompaktes IC-Design – 8-poliges SOIC-Gehäuse.

Fazit

Bislang waren Hall-Effekt-Sensoren für viele High-Voltage-Designs ungeeignet. Durch den MLX91230 wird diese kostengünstige, genaue und berührungslose Technik nun nicht nur praktikabel, sondern ist in vielen Fällen sogar den Fluxgate- und Shunt-Sensoren vorzuziehen. Für Low-Voltage-Designs ergibt sich ein ähnliches Bild. Die oben genannten Faktoren, kombiniert mit der einfachen Integration, funktionaler Sicherheit und intelligenten Funktionen, die durch die MCU ermöglicht werden, machen den MLX91230 zu einer offensichtlichen Wahl für Entwickler.

Bruno Boury, Product Line Manager Current Sensors bei Melexis, dazu: „Unsere dritte Generation von Stromsensoren für Batterieplattformen stellt die neuesten Entwicklungen unseres Know-hows im Automotive- und Sensorbereich dar. Mit diesem Angebot haben wir drei Grundpfeiler definiert: einen zuverlässigen digitalen Core, hohe Genauigkeit und die Einhaltung funktionaler Sicherheit. Der MLX91230 zeigt, wie unsere Technik die neuen Anforderungen der Branche erfüllt und beispiellose Genauigkeit bietet. Dabei bleibt er kosteneffizient und lässt sich einfach in zahlreiche Anwendungen integrieren.“

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