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特普生:新能源车温度传感器方案

特普生科技 特普生科技 2022-10-08 13 387
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新能源车“三大件”和“三小件”

在纯电动时代,三电系统将会是考察一款纯电车最核心的标准,其中包含了几个最重要的环节——“三大三小”,三大”指电池、电机、电控,“三小”指电空调、电刹车、电助力。

1、燃油车与新能源“三大件”对比

新能源车温度传感器方案

电机vs发动机

内燃机和电机的历史一样悠久,在100年前,欧洲有不少的电动车制造商,甚至保时捷创始人也曾研发过,但由于当时的电池技术落后,这些车都被淘汰了。

内燃机的组成:

气缸、活塞、连杆、火花塞、曲轴、凸轮轴和进排气系统等零部件。

内燃机通过在气缸内燃烧汽油或柴油产生热能,在活塞连杆等部件的作用下,通过4个冲程转化为动能,通过曲轴和变速箱传递至车轮,推动汽车,内燃机就像动物的心脏,也需要呼吸,氧气和冷却系统是内燃机工作的条件。

新能源车温度传感器方案

新能源车温度传感器方案

电机,分为异步交流和永磁同步。

磁同步电机,一般由定子磁极、转子、电刷和外壳等组成,定子磁极采用永磁体;交流异步电动机,由定子、转子、轴承、机壳和端盖等构成。以上零件的作用都是通过产生磁场将电能转化为动能。

电动机将电转化为动能的效率是内燃机转化汽油效率的三倍,目前绝大多数的内燃机热效率在30%-40%,极少突破40%。而电机的效率在80%-97%之间。

新能源车温度传感器方案

高效率对于电动车更适合驾驶吗?

我们继续分析电池和燃油。

新能源车温度传感器方案

电池vs油箱

目前的电池壳体设计都有防爆油箱来保障安全,像FE电动方程式这种高端电动车比赛中也没有起火或者爆炸的事故,但燃油与电池的能量差距依旧非常大,当你停在加油站给车加油时,90秒内会有巨大的能量进入油箱内,化学能以1700万焦耳/秒的速度进入你的油箱,相当于每秒17兆瓦,汽油的能量密度最适合推动车辆。

“电池的能量密度和汽油差多少?”

上世纪70年代初,电池是碳锌电池,其能力密度只有汽油的240分之一,非常低。而现在汽车上最常见的锂离子电池都能量储存密度都是原来的六倍,但相比汽油仍然低40倍。

如果电池和油箱拥有同样的能力,那么电池尺寸需要是油箱的40倍!虽然汽油热能转化为动能的效率不如电,但凭借高能量密度,只需在短时间内加油就可以拥有很长的续航里程,而电池即使在快充模式下也要花费很长的时间,并且受制于能量密度小的因素,电动车续航里程短。

此外,理想状况下,每行驶3万公里,电池的容量就会减少1%,虽然短时间内电费低于油费,作为消耗品,电池的后期更换成本更高。

新能源车温度传感器方案

电控对vs变速箱

电动车的传动系统非常简单,由ECU电控和单速变速箱组成,零部件仅仅在20个左右,而燃油车的零部件数量高达2000多个。但是,复杂的系统也带来了更高效率的传动效率。

一般电动车极速在200km/h以下,同价位燃油车的极速可以轻松突破250km/h,因此对比喜欢驾驶的消费者来说。

新能源车温度传感器方案

新能源车温度传感器方案

2、新能源“三小件”

关于“小三电”的说法有两种:一指“电动空调、电动刹车、电动转向”;另一种是“DC/DC变换器、车载充电机、高压配电盒”。

(1)DC/DC变换器

将某一直流电源电压转换成任意直流电压的变换器。为动力转向系统、空调以及其他辅助设备提供所需的电力;在复合电源系统中与超级电容串联,起到调节电源输出、稳定母线电压的作用。

新能源车温度传感器方案

(2)车载充电机(on-board charger;OBC)

固定安装在新能源汽车上的控制和调整蓄电池充电的电能转换装置,具有为电车电池安全、自动充满电的能力,其依据BMS提供的数据,动态调节充电电流或电压参数,执行相应的动作,完成充电过程。

新能源车温度传感器方案

车载充电机由电源部分和充电机控制主板两大部分组成,其中电源部分主要作用是将220V交流电转化为直流电;充电机控制主板主要是对电源部分进行控制、监测、计算、修正、保护以及与外界网络通信等功能,是车载充电机的“中枢大脑”。

(3)高压配电盒(Power Distribution Unit;PDU)

新能源汽车高压配电盒是所有纯电动汽车、插电式混合动力汽车的高压电大电流分配单元PDU。

采用集中配电方案,结构设计紧凑,接线布局方便,检修方便快捷。根据不同客户的系统架构需求,高压配电盒还要集成部分电池管理系统智能控制管理单元,从而更进一步简化整车系统架构配电的复杂度。即高压电源分配单元。

纯电动汽车高压配电盒里面有铜排、断路器、空开、接触器、软启、变频器、变压器、高压继电器、熔断器、浪涌保护器、互感器、电流表、电压表、转换开关等。

在电动汽车上,与高压配电盒相连接的高压部件包括:动力电池、电机控制器、变频器、逆变电源、电动空调、电动除霜、充电座等。



来自特普生公司的“新能源车”
温度传感器知识


“我们对新能源车的温度检测,针对电池温度管理,主要有针对电池本体、电池冷却介质及BMS控制板的温度检测。针对车载温度管理,主要有电动马达、动力电池冷却、刹车系统、空调系统(冷凝器/出风口)的温度检测。”

1、电池温度管理

新能源汽车车主最担心汽车出现事故最重要的原因之一就是电池。因为一旦电池爆燃所带来的威胁和损害结果都是十分严重的。比如,汽车在静止状态时如果出现电池系统管理(BMS)不完善、通讯不兼容、与充电设备通讯障碍等情况,会导致电池的过充、短路、漏液等问题,从而不能提前监控并进行报警,最终引起汽车的热失控、自燃、起火。

电池组端板检测用温度传感器

电池组端板检测用温度传感器

电池管理系统(BMS),在整个安全系统中充当了类似于“大脑”的角色,它能够实时估测电池的荷电状态,检测电池的使用状态,同是能对电池进行直接的管控。对“大脑”而言,收到的反馈信息越多越详细,作出的决策也自然越准确。所以,温度传感器不仅要数量合适,且精密度要高。因为只有这样反馈的数据才能更加全面,BMS对电池的判断才会更加准确。

电池组母线检测温度传感器

电池组母线检测温度传感器

动态的电池充放电的温度变化,电池本身的pack设计非常重要,需保证电池的散热与可靠性,其次电动汽车的电池包恒温热管理技术,将电芯温度更加稳定地控制在高效、安全的温度区间。

恒温热管理技术,在每个电芯模组内布置两个温度传感器,精确监测模组内部的电芯温度,并通过BMS和BTMS精确管理到所有电芯,可以将电芯的温差控制在±2℃,确保电芯温度的均匀性、稳定性。此外还有应急的防爆泄压设计,一旦出现问题就会强制启动液冷装置,对出现问题的电池进行热失控管理,给电池一个强有力的金钟罩。

因为新能源电池只要是在一定的温度范围内工作,是有助于实现最佳的能源效率的,所以要实时甚至提前监测电池的温度,必须在多处测量电池温度(电池本体、冷却液、BMS板)防止局部过热现象,预防工作做好的同时,也有助于延长电池寿命、增加新能源汽车的安全保障。

BMS电池管理系统用温度传感器

BMS电池管理系统用温度传感器

如何落实好该安全保障?

需要在电池本体、接线柱和冷却液等多处安装温度传感器进行测温,上文有相关图片参考。

2、车载温度管理

温度传感器活跃在汽车的各个控制部分。电机是新能源汽车的关键部件,优良的加速性能以及持续的工作使得内部的温度持续攀升。

动力电池通过液冷循环保持温度控制。为了保证零部件的安全及正常稳定的工作,就需安装温度传感器来检测监控温度 防止过热其中车载温度管理系统就包含电动马达的温度检测、动力电池冷却系统、刹车系统以及空调系统(冷凝器/出风口)的温度检测。

汽车刹车线圈温度传感器

车载的温度检测

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特普生

.国内为数不多具有芯片设计能力的源头实业:拥有发明专利5项,实用新型27 项,保留不公开技术2 项

.国内独家拥有0.6mm最小尺寸封装技术

.国内唯一拥有全尺寸全自动单端玻封机、单端热敏电阻测试机

.国内唯一双温度点(B 值)二极管式热敏电阻测试机,实现医用和军用0.3%精度

特普生主营温度传感器NTC热敏电阻传感器模块及一体化解决方案,特普生拥有发明专利5项,实用新型27项,保留不公开技术2项,是国内唯一拥有全尺寸全自动单端玻封机、单端热敏电阻测试机的具有芯片设计能力的源头实业,特普生温度传感器,特别好的温度传感器。

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