动力锂电池温度传感器在新能源汽车领域的变革

2020-07-07      1542 次浏览

随着锂离子电池的能量密度的提升和安全裕度的降低,核心的问题是要了解锂离子电池单体本身的温度。实际上,我们现在已经了解大部分的电池滥用试验选择都和温度有关系,在不同的温度下做出来的条件并不相同。我们是要通过温度传感器得到电池里面的温度点:


得到冷却开启的条件


得到限制功率的条件(快充尤其是)


得到停止输出(零电流输出)


极端热事件前兆检测


电池模组重要由多片电芯所组成,通过合理的模组设计,可以通过有限的几个采样点来得到整个模组内电芯的温度。正常工作的时候,电芯的温度是均匀的,而在电池出现异常情况下,电芯的温度会出现较大的温差。


这里的温度传感器的阿布置位置包含:


电池表面


电池Busbar


电池盖板表面


在模组内布置要考虑电芯的温度采集和母线排的温度情况,通过若干个采集点来监控整个模组的温度,通过电池管理单元采集温度数据后推算出整个模组的温度情况。这个重要是在不同的工作条件下,要把真实的电池的温度和传感器反馈的进行比较处理。


如下图所示,不看别的,光看由于不同电路引起的温度误差就是变化的,加上表面的传热情况,还有其他的内容,这个值得我们把不同的数据采集出来之后仔细比较。


新能源汽车动力锂电池温度传感器再思考


要全面的考虑温度传感器的成本、精度、温度范围、快速热响应和自加热误差。假如我们在考虑高端车辆的时候,特别是高性能和高倍率充电,由于加速响应带来的发热,也要一个较低的热迟滞的温度传感器予以支持,否则温度的阶梯式变化是无法测出来的。如下图所示:


还有一个比较大的课题,就是之前谈过的温度传感器的工作温度范围,还有检测情况由于温度高于一定范围,超过了一般的85°的时候,原有的电路采集到的分压数值就太大了,使得温度成了无效数值,因此想要在热失控的边沿通过原有的温度传感器获取温度数据,要满足好几个条件:


要有可调节的分压电阻


要选的温度传感器适应较高的工作温度范围


要在软件上有不相同的测试机理


要采取温度联动策略


在真正发生问题的那个时间点之前,电芯周围的温度变化,会引起周边的温度差异,这是一个最为直接的量,这个数据采集和判断是非常值得我们深入考虑的


小结:为了达到较高的置信度,一个是收集更多的数据,一个是考虑比较强健的温度收集方式,以保证最后的底线。我觉得在这个方面,一些较高温度的范围的探测温度的方式,可能可以给电池管理系统所采用。


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