這是個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問題,如果未來電動(dòng)車輛多了,出了各種事故(碰撞、泡水),該如何進(jìn)行有效的監(jiān)控和檢測?我個(gè)人的想法,是通過一個(gè)專用的電路塊,大概有這么一個(gè)構(gòu)思雛形:
1)具備多路的電源輸入,可以在12V電池工作和電池不工作的時(shí)候進(jìn)入外部掛入12V的配置可能性
備注:這點(diǎn)類似48V電池的耗盡強(qiáng)制充電的功能設(shè)計(jì)考慮
2)工作電流足夠小,能夠維持一個(gè)較為合適工作間隔,通過低功率低閾值的危險(xiǎn)預(yù)警和高功率靈敏閾值的感知器件
3)可以形成一個(gè)低功耗的ASIC,然后模塊化接入到BMS里面成為它的一部分
Deutsche ACCUMOTIVE的一篇《Fast Thermal Runaway Detection for Lithium-Ion Cells in Large Scale Traction Batteries》的內(nèi)容還是有很多有意思的內(nèi)容,我覺得摘錄下來可以是我們接下來做感知器件測試的方向。
這里選用了一組傳感器
傳感器S1,復(fù)用模組內(nèi)的單體電壓采集信號(hào)
傳感器S2是采用了由二氧化錫(SnO2)做成的氣體傳感器,它對(duì)甲烷(CH4),丙烷(C3H8)或一氧化碳(CO)這些在熱失控過程中電池所排出的氣體。
傳感器S3是一種煙霧探測器,這是根據(jù)紅外LED的原件,原理是通過光電煙霧探測器,考慮電芯在熱失控過程中產(chǎn)生的煙霧和其他氣體會(huì)引起傳感器的閾值變化。
傳感器S4這里比較巧妙了,想法使用一個(gè)PCB上面設(shè)計(jì)兩個(gè)焊盤,根據(jù)表面清潔度來評(píng)估這個(gè)里面的環(huán)境變化。輸出的特點(diǎn)是根據(jù)阻抗的變化來考慮的。
傳感器S5:采用較高精度的K型(NiCr-Ni)熱電偶測量空氣和排氣系統(tǒng)的溫度。
傳感器S6:測量絕對(duì)壓力在20kPa≤psens≤304kPa范圍內(nèi)的壓力傳感器,這個(gè)原理是幾乎所有的企業(yè)都檢測到單體熱失控過程中可以造成電池系統(tǒng)內(nèi)壓力的提升
傳感器S7:薄膜壓阻式力傳感器,范圍為0 N≤Fsens≤445 N,在模組內(nèi)配置,用于測量熱失控中的電芯和相鄰電芯之間的膨脹力。
電池?zé)崾Э氐臋z測和監(jiān)控
配置實(shí)驗(yàn)的過程:測試條件是采用了1P和2P的電芯,100%SOC和60°的環(huán)境溫度,我后面在ind4更新以下不同SOC和不同類型的配置,對(duì)于整個(gè)熱失控電芯的不同測試數(shù)據(jù)的匯總。這里是根據(jù)實(shí)際的模組配置來測試比較合理
電池?zé)崾Э氐臋z測和監(jiān)控
測試構(gòu)建:
電池?zé)崾Э氐臋z測和監(jiān)控
實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果:
樣品1
電池?zé)崾Э氐臋z測和監(jiān)控
樣品2
電池?zé)崾Э氐臋z測和監(jiān)控
樣品3
電池?zé)崾Э氐臋z測和監(jiān)控
測試效果,這里羅列了三個(gè)基本的項(xiàng)目
A)檢測速度:檢測到熱失控有多快
B)信號(hào)清晰度:傳感器信號(hào)的清晰度,考慮在實(shí)際環(huán)境中有信噪比的問題
C)傳感器實(shí)用可行性:如何容易將傳感器部署在電池系統(tǒng)中
這是評(píng)估結(jié)果:
電池?zé)崾Э氐臋z測和監(jiān)控
從反應(yīng)速度來看:氣體傳感器(S2)、壓力傳感器(S6)和模組壓力(S7)反應(yīng)最快
從信號(hào)清晰度來看:電壓(S1)、氣體傳感器(S2)都是可以的;傳S3和S5都是比較差異化大的方案
集成來看:S1、S4和S6是比較可行的
備注:昨天寫的有關(guān)于JRC的文章情況是類似的,電壓的較長時(shí)間尺度內(nèi)的跌落是比較靠譜的信號(hào),而整包的壓力傳感器這兩個(gè)確實(shí)成為目前大家工作的方向
電池?zé)崾Э氐臋z測和監(jiān)控電池?zé)崾Э氐臋z測和監(jiān)控
小結(jié):之前我花了挺多時(shí)間去看氣體傳感器的,其實(shí)氣體傳感器用在這個(gè)應(yīng)用上面還有很大的壽命問題,而且容易受其他類似漏液和膠水揮發(fā)之類的氣體所淹沒,現(xiàn)在核心要考慮一套降采樣頻率,來構(gòu)建一個(gè)獨(dú)立的MCU核來構(gòu)建這個(gè)系統(tǒng),需要看能維持多少時(shí)間,在這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的傳感器優(yōu)化配置和算法的開發(fā),是很有文章可做的
2021-10-26 08:46
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