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新能源汽車電池管理系統(BMS)中感測器技術應用

2022.2.24 最新消息

Part 3

2.3 電壓感測器

電動汽車供電系統的電池組由幾百個串聯電芯聯通,故而測量電壓的通道需求較大。串聯電池組為累計電壓,但單個電池電動勢並不相同,不能簡單採用單向補償法消去誤差。電池電壓採集需要高精度,達到1mV,而目前採集精度僅有5mV。

 

電壓感測器能夠讓被測電池電壓轉換成可輸出信號的感測器,新能源電動汽車用的電致發光效應電壓感測器是測量發光材料在被測電壓發光強度情況來獲得被測電壓有效數值。同傳統的光學電壓感測器相比,基於電致發光效應的電壓感測器將不再用載波光源,一方面消除載波光源測量的不穩定性,另一方面也對感測器結構進行簡化、降低生產成本。

 

2.4 位置感測器

BMS中的位置感測器是一項《電池溫控管理系統及電動汽車》實用新型專利當中提到的,目前在新能源電動汽車中尚未廣泛應用。

 

位置感測器主要是用於檢測BMS系統中水冷裝置中冷卻液面的位置情況。位置感測器被安裝在冷卻水浮漂上,用於對冷卻液相對於膨脹水壺液面位置進行檢測,得到膨脹水壺的出液口同所述液體的接觸情況。通常至少需要3個浮漂,並在每個浮漂上安裝位置感測器,以便於車輛在經過陡坡等路段或冷卻系統中存有大量氣泡時,BMS及時調節控制主水泵與副水泵進行切換運行。

 

2.5 氣體感測器

新能源汽車動力電池熱失控,電池起火前通常會產生大量異常氣體(一氧化碳/氫氣/氟化氫/TVOC)等,通過CO感測器、氫氣感測器診斷到故障後,發出預警,並要求整車控制器進行有效處理。電池管理系統 (BMS)全面監測電池的健康狀況。不同的感測器各有優劣勢,一般會通過多個不同的感測器檢測動力電池熱失控情況。

 

2.5.1 一氧化碳感測器

為了盡可能減少人員傷亡及損失,及時發現火情,提前預警,顯得非常重要。 動力電池熱失控,電池起火前通常會產生大量CO,因此監控CO的濃度無疑是一種有效的解決方案。一旦超過報警閾值,啟動報警啟,疏散人員及啟動滅火,從而爭取到更多寶貴的時間。

 

2.5.2 氫氣感測器

對於新能源汽車而言,氫氣感測器不僅能用於監測儲氫瓶和燃料電池系統中氫氣的洩露,還能用於檢測排放尾氣中的氫氣濃度。新能源汽車也就能根據這些監測的資訊來即時分析電堆的性能和反應程度,從而及時調整相關輸入指標或資料配置來實現車輛的安全、高效運行。

 

3 電池管理系統感測器技術發展趨勢

3.1 功能集成化趨勢

新能源電動汽車一直在朝向輕量化方向發展,與此同時對於部件的集成化要求更加嚴苛。BMS是一個結構複雜、功能集成的管理系統,其體積較小,因此要求感測器具備多功能一體性,進而能夠用最少數量感測器就能夠全面監控電池系統。在發生異常時,也能夠更快更准的找到故障點。

 

3.2 監測精准化趨勢

未來產品對感測器技術的監測資料精度將越來越精細,對於電流電壓、溫濕度等資料的採集需要更精准的資料,從而提升使用者對電池系統工況的準確掌握。下一步需要從理論模擬、實驗研究兩個方面同時入手,研究探索出新一代監測高效高精度的BMS感測器。

 

3.3 產品安全化趨勢

功能安全是新能源電動汽車的基本要求,也是感測器技術發展的必然趨勢。一方面是需要確保感測器產品自身使用安全性,另一方面則是感測器支撐起來的整個BMS的安全性,這都將直接或間接影響行車安全性,影響用戶的駕駛體驗與人身安全。

 

文章來源Vehicle,轉載需備註【智享新動力】