Mitä erikoista sähköajoneuvojen latausportissa on verrattuna perinteisten ajoneuvojen polttoainesuuttimeen? Ensi silmäyksellä ei paljoa, ja siksi latauspistoke sijoitettiin yksinkertaisesti tankin korkin taakse ensimmäisissä sähköautomalleissa. Tämä ei kuitenkaan ole ihanteellinen paikka latausportille, etenkään turvallisuusnäkökohtien osalta.
|
Artikkelin ovat kirjoittaneet Rutronikin Thomas Kepcija, sekä TDK-Micronasin Jens Schubert ja Berko Kletzander. Kepcija toimii analogia- ja anturituotteiden tuotepäällikkönä. Schubert ja Kletzander ovat TDM-Micronasin tuotelinjapäälliköitä. |
Suurin ero polttoainesäiliön luukun ja latausluukun välillä on niiden käyttötiheys ja -aika. Vaikka polttoainesäiliön luukku avataan ja suljetaan keskimäärin kerran tai kahdesti viikossa, niin latausluukun kanssa se tehdään päivittäin. Laturi irrotetaan pistorasiasta matkan alussa ja liitetään takaisin pistorasiaan päivän päätteeksi. Jos on paljon tien päällä tai tekee pidempiä matkoja, on avattava läppä jossain matkan varrella latausta varten.
Ensivaikutelma on tärkeä
Tässä yhteydessä kannattaa kiinnittää huomiota toiseen tärkeään näkökulmaan. Polttomoottoriautossa ensimmäinen kosketus on aina oven avaaminen ja kuljettajan istuimelle nouseminen. Tästä syystä autonvalmistajat tekevät paljon vaivaa tehdäkseen siitä positiivisen kokemuksen – loppujen lopuksi hyvälle ensivaikutelmalle ei ole toista mahdollisuutta!
Sähköautoissa tämä on toisin. Kuljettajan tulee ensin irrottaa latauskaapeli ennen kuin hän astuu autoon. Muuten matka jää melko lyhyeksi. Tämä luonnollisesti muuttaa latausluukun eräänlaiseksi ajoneuvon ”käyntikortiksi”. Autonvalmistajat ovat tunnustaneet tämän tosiasian ja yrittävät tehdä latauskokemuksesta mahdollisimman positiivisen, erityisesti premium-luokan ajoneuvoissa.
Ensiksi pitää varmistaa, että latausportti täyttää ajoneuvon turvallisuusvaatimukset. Käyttäjien suojaamiseksi sähköiskulta portin on oltava vesitiivis.
Vakaa liitäntä ratkaisee
Pistokkeen on lisäksi oltava kytkettynä latauksen aikana. Mikään ei liene sähköauton kuljettajalle ärsyttävämpää, kun havaita latauksen lähestyessä ”täyttä”, että pistoke on löystynyt tai joku muu on irrottanut sen pistorasiasta ja auto on vain osittain latautunut. Tämä tekee latauspistokkeen lukituksesta yhden latausportin tärkeimmistä osista. Toimilaitteeseen integroitu elektroniikka ohjaa tätä prosessia ja mahdollistaa tilan kyselyn.
Latauspistokkeen lukitus takaa turvallisen latauksen ja auttaa suojaamaan elektroniikkaa. Se näyttää melkein polttoainesäiliön luukulta, mutta siinä on muutamia merkittäviä eroja.
Pistokkeen irrottaminen latausprosessin aikana ei kuitenkaan ole vain ärsyttävää kuljettajalle. Se voi myös vahingoittaa latauselektroniikkaa ja aiheuttaa valokaaren, joka tuhoaa liittimen pistokkeen tai aiheuttaa ihon palovammoja. Siksi laturia koskee ASIL-toimintaturvallisuusluokitus. Sovelluksen vaatimukset voivat vaihdella QM-tuotteen ja sellaisen tuotteen välillä, jonka ennakkoehtona on ASIL B -valmius.
Avainkomponentit
Kaikki latausportit vaativat vähintään kaksi elektronista komponenttia, joita ei tarvita polttomoottorilla varustetuissa ajoneuvoissa: toimilaitteen lukitusta varten ja pistokeanturin.
Latauspistoke lukittuu varmasti sähköisen toimilaitteen kautta latauspistorasian sisällä olevan metallitapin liikkeellä. Tällaisia nastoja liikuttavien moottoreiden ohjaamiseksi TDK tarjoaa erilaisia integroituja Arm Cortex M3 -moottoriohjainpiirejä HVC-4x-perheensä kautta. Ne pystyvät ohjaamaan DC-, BLDC- ja askelmoottoreita ollessaan kytkettynä LIN-väylään. Kuusi moottorilähtöä mahdollistaa jopa kolmen erillisen tasavirtamoottorin ohjauksen, esimerkiksi pistokkeen ja latausluukun lukitsemiseen tai latausluukun sähköiseen avaamiseen. Seitsemää yleiskäyttöistä IO-nastaa voidaan käyttää varoitus- ja latausta ilmaisevan ledivalojen ohjaamiseen ja liitäntään eri antureiden kanssa. Tällainen on esimerkiksi anturi, joka varmistaa, että lukitustappi on todella työnnetty pistokkeeseen.
Tämä turvatarkastus voidaan toteuttaa myös Hall-magneettianturin avulla. Tätä varten TDK:n valikoimassa on useita 3D-sijaintiantureita, kuten Micronasin HAC 373x tai HAC 3930. Ne voivat mitata joko vaihteen pyörimistä (yhdessä solenoidin kanssa) tai lukitustapin lineaarista liikettä (yhdessä kiinnitetyn solenoidin kanssa). Molemmat ovat ASIL B -valmiita ISO 26262 -standardin mukaisesti ja sopivat siksi sovelluksiin, joiden on täytettävä ASIL B -vaatimukset.
Lisäksi molemmat anturit tukevat PWM- ja SENT-liitäntöjä, joilla voidaan kommunikoida integroidun elektroniikan kanssa. Ne on pakattu pieneen TO92UF-koteloon, jossa on integroitu suojakondensaattori. Tämä mahdollistaa kustannustehokkaan kokoamisen ja siten kompaktimpien toimilaitteiden toteuttamisen.
