Технологии сенсоров и безопасности для электрификации от Honeywell

Эра электрификации транспорта и энергетики наступила, и вместе с ней возросли требования к безопасности, эффективности и надежности систем. Переход на электромобили (EV), гибриды (HEV), а также развитие систем накопления энергии (BESS) и водородной энергетики требуют передовых компонентов для мониторинга и защиты. Компания Honeywell, являясь одним из лидеров в области сенсорных технологий, предлагает комплексный портфель решений, специально разработанных для задач электрификации. В этой статье мы подробно рассмотрим ключевые продукты Honeywell, их технологии и области применения, основываясь на технической документации компании.

Сенсоры тока: Точность и надежность в управлении энергией

Точное измерение тока является краеугольным камнем эффективного управления аккумуляторными батареями и силовыми установками. Honeywell предлагает несколько серий сенсоров тока, каждая из которых оптимизирована для своих задач.

Ключевые серии и технологии:

• Серия CSHV: Эти сенсоры предназначены в первую очередь для управления двигателем и обнаружения неисправностей.
• Серия CSNV: Специализируется на управлении аккумуляторными батареями (BMS). Модели этой серии, такие как CSNV500 и CSNV700, способны измерять ток до 500 А и 700 А соответственно. Серия CSNV700 также использует компоненты, соответствующие стандарту AEC-Q, что подтверждает их высокую надежность для автомобильного применения.
• Серия CSSV (ASIL-C): Данная серия также ориентирована на менеджмент батарей, но с повышенными требованиями к функциональной безопасности, что подтверждается сертификацией ASIL-C.

Для обеспечения оптимального сочетания производительности и стоимости Honeywell использует два основных метода измерения:

1. Технология с замкнутым контуром (Closed Loop): Обеспечивает наивысший уровень точности, что критически важно для оптимизации работы батарейных систем, продления их срока службы и повышения безопасности.
2. Технология с разомкнутым контуром (Open Loop): Предлагает экономически эффективное решение с быстрым временем отклика, что идеально подходит для приложений, где это является ключевым параметром.

Применение и преимущества: Сенсоры тока Honeywell находят широкое применение в:

• Системах управления батареями в электрифицированных транспортных средствах (EV, HEV, PHEV, BEV).
• Системах зарядки для обнаружения утечек тока и изоляции неисправностей.
• Системах накопления энергии (BESS).
• Тяжелом промышленном оборудовании для обнаружения сбоев.

Ключевым преимуществом для заказчиков является высокая точность измерения состояния батареи, что напрямую влияет на пользовательский опыт и продлевает срок службы аккумулятора. Наличие моделей с двойным чувствительным каналом повышает общую избыточность и надежность системы. Кроме того, высокая устойчивость к магнитным полям упрощает интеграцию сенсоров в сложные электромагнитные окружения.

Сенсоры безопасности батарей: На страже теплового разгона

Тепловой разгон (thermal runaway) — это одна из самых серьезных опасностей, связанных с литий-ионными батареями. Этот процесс самоподдерживающегося перегрева может привести к возгоранию и взрыву. Honeywell разработала линейку сенсоров, способных обнаружить ранние признаки теплового разгона, предоставляя драгоценное время для принятия мер.

Технологии раннего обнаружения:

• Серия BAS (Battery Safety Aerosol Sensor): Этот аэрозольный сенсор использует принцип светорассеяния для обнаружения мельчайших частиц (аэрозолей), которые выделяются при перегреве ячеек еще до начала интенсивной реакции. Он предназначен для использования в легковом и тяжелом транспорте, а также в стационарных системах хранения энергии (BESS).
• Серия BPS (Battery Safety Pressure Sensor): Сенсор давления, построенный на технологиях MEMS (микроэлектромеханические системы) и ASIC (интегральные схемы специального назначения), детектирует кратковременные изменения давления внутри батарейного блока, что также является ранним индикатором проблем.
• Серия BES (Battery Safety Electrolyte Sensor): Этот сенсор обеспечивает наиболее раннее обнаружение теплового разгона. Он чувствителен к парам электролита, которые выделяются на самой первой стадии отказа ячейки — при так называемом "первом выбросе" (first vent), еще до начала необратимого процесса. Это позволяет не просто обнаружить, а предотвратить аварию. Сенсор также реагирует на H₂ и CO, выделяющиеся во время самого теплового разгона. Его разработка позволяет соответствовать строгим международным нормам безопасности, таким как UN GTR 20, China GB38031 и US NHTSA FMVSS 305A.

BES LITE — компактное решение для BESS: Для систем накопления энергии (BESS) Honeywell предлагает BES LITE Series — компактный детектор паров электролита. Его низкопрофильная конструкция позволяет легко устанавливать по одному сенсору в каждый батарейный модуль. Он избирательно реагирует на пары электролита, что минимизирует ложные срабатывания и обеспечивает надежное обнаружение начальной фазы теплового разгона.

Ценность для потребителя: Главное преимущество этих сенсоров — раннее обнаружение события теплового разгона, что позволяет защитить активы и, самое главное, жизни. Наличие режима "ECO mode" обеспечивает постоянный мониторинг системы при низком энергопотреблении.

Решения для водородной эры: Детекторы утечки HLD

Водород (H₂) становится ключевым элементом чистой энергетики. Однако его высокая летучесть и горючесть требуют высочайшего уровня безопасности. Для этих целей Honeywell предлагает детекторы утечки водорода серии HLD (Hydrogen Leak Detector).

Технология и характеристики:

• Сердцем сенсора HLD является технология измерения теплопроводности (TCD - Thermal Conductivity Detection). Этот метод обеспечивает высокую надежность, стабильность и устойчивость к химическому "отравлению" чувствительного элемента.
• Усовершенствованный алгоритм компенсации позволяет точно обнаруживать утечки водорода от 50 ppm и выше в широком диапазоне применений.
• Сенсор отличается быстрым временем отклика (< 2 секунд) и коротким временем запуска (< 1 секунды), что критически важно для систем безопасности.
• Диапазон измерения концентрации водорода составляет от 0% до 4%.
• Сенсор поддерживает интерфейс CAN, а в будущем планируется и выход по напряжению.

Области применения: Детекторы HLD устанавливаются в непосредственной близости от потенциальных мест утечек: рядом с водородными баками, топливными элементами, газопроводами или в кабине транспортного средства. Сферы применения включают:

• Тяжелые грузовики на водородном топливе.
• Водородные автобусы.
• Стационарные генераторы.
• Легковые автомобили.
• Строительная техника и даже авиация.

Заключение

Электрификация — это не просто тренд, а глобальная трансформация, требующая надежной технологической базы. Honeywell вносит весомый вклад в эту революцию, предоставляя широкий спектр сенсорных решений. От высокоточных сенсоров тока, оптимизирующих работу батарей, до многоуровневых систем безопасности, предотвращающих катастрофические сбои, и надежных детекторов для водородной инфраструктуры — продукция компании помогает делать чистую энергию не только эффективной, но и безопасной. Благодаря постоянным инновациям и фокусу на ключевых потребностях отрасли, Honeywell позволяет своим клиентам уверенно двигаться в электрифицированное будущее.