Hochstromanwendungen im Fahrzeug LEM und Danfoss entwickeln einen Stromsensor bis 1.000 Ampere

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Einen kernbasierten Stromsensor haben LEM und Danfoss entwickelt: Das Nano-Konzept vereint einen Stromsensor von LEM mit der DCM-Halbbrücken-Leistungsmodulplattform von Semikron Danfoss. Dieser ist 60 Prozent kleiner als bisher verfügbare Sensoren.

Nach mehrjähriger Zusammenarbeit haben LEM und Semikron Danfoss das Nano-Konzept entwickelt, das die Funktionen der Stromsensoren von LEM mit der DCM-Halbbrücken-Leistungsmodulplattform von Semikron Danfoss für Hochleistungsanwendungen in Fahrzeugen kombiniert. Das Ergebnis ist ein kernbasierter Sensor, der 60 Prozent kleiner ist als alle bisher verfügbaren Sensoren, ohne Kompromisse bei der Leistung einzugehen.

Der Sensor ermöglicht die vollständige Integration der Sensorfunktion in das Leistungsmodul, was den Bauraum minimiert, die Montage vereinfacht und die Kosten senkt. Er eignet sich für den Einsatz in EV-Traktionsumrichtern mit der DCM-Plattform, ist aber auch mit anderen Leistungsmodulplattformen von Semikron Danfoss kompatibel. Die Idee hinter dem Nano-Konzept war die Entwicklung eines kernbasierten Stromsensors, der in den bisher ungenutzten Raum zwischen der Oberseite des Leistungsmoduls und der Gate-Treiberplatine passt. Dadurch überlappt die Grundfläche des Stromsensors mit der Grundfläche des Leistungsmoduls.

Kernbasierter Stromsensor mit einen Nennstrom von 200 bis 1.000 A

Der Nano-Stromsensor benötigt somit keinen zusätzlichen Platz im Wechselrichter. Darüber hinaus sind keine zusätzlichen Bauteile zur mechanischen Befestigung des Sensors und zur Verbindung mit der Treiberplatine erforderlich. Das bietet einen hohen Integrationsgrad, den ein kernbasierter Stromsensor erreichen kann. Der Nano-Stromsensor ist auf dem DCM-Leistungsmodul montiert, das die neueste Generation von SiC-MOSFETs mit Spannungen von 750 und 1.200 V verwendet und einen Nennstrom von 200 bis 1.000 A aufweist.

Dank der Eigenschaften der DCM-Plattform erfüllt die aktuelle Entwicklung die Isolationsanforderungen für Batterien mit 800 V gemäß der Norm IEC 60664-1. Gleichzeitig sorgen die mechanische Robustheit, die hohe Temperaturstabilität und der Schutz vor Feuchtigkeit und Vibrationen dafür, dass die Wechselrichter in vielen Umgebungen stabil und zuverlässig arbeiten.

Thomas Zöls, Senior Electrical Engineer bei Semikron Danfoss: „Durch die enge Zusammenarbeit mit LEM konnten wir einen Stromsensor entwickeln, der unser Know-how in der Leistungselektronik mit dem von LEM in der Strommessung und Messtechnik verbindet. Das Ergebnis ist ein Plug-and-play-Modul, bei dem man sich keine Gedanken mehr über den Platzbedarf des Stromsensors, die Montage, die Validierung, das Testen oder auch die Leistung machen muss“.

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