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电池温度传感器在电池温度管理(BMS)中的应用

TOPOS 特普生 2021-05-17 26 1307

电池管理系统(BMS)是电池与用户之间的纽带,主要对象是二次电池,主要就是为了能够提高电池的利用率,防止电池出现过度充电和过度放电。电池管理系统有着最基本功能就是测量电池单体的电压,电流、温度、绝缘检测和高压互锁检测,这是所有电池管理系统顶层计算、控制逻辑和动力蓄电池高压安全的基础。

电池本体的温度检测温度传感器
电池本体的温度检测温度传感器

在保证电池系统安全的设计过程中,除了电池单体特性、电池模组设计、电池包的结构和排气设计以外,就要数电池管理系统最有主控性。由于电池组由多个电池串联而成,其有效使用性能基于最薄弱的单个电池。电池的电量存在差异是由于制造过程中的化学失衡,在电池组中的位置(热量变化)以及使用或寿命相关的改变。

温度对电池的参数有着很大的意义,这里也是引起争议的地方。在设计电池和模组的时候,电池内外的温度差异、电池极耳和母线焊接处、模组内电池温度差异和电池包内最大温度差,这些参数在设计整个电池包的时候都是属于已经进行先期控制了。BMS在设计温度传感器的放置点,以及放置多少温度点和最后采集得到的温度点表征整个电池包的运行情况,这里并不是BMS能管理的范畴。温度检测的精度也是颇有讲究的,如在-40度的时候,检测精度不需要特别高,因为使用电池系统本身就需要加热,而在-10度~10度对电池性能有重大影响的区域,还有40度高温临近点,这些都是需要重点关心的区域。在设计的过程中,可以用上拉电阻、滤波电阻和温度传感器的本身的数值进行蒙特卡罗分析。

电池包的往往仅在单体这一层级做并联(最极端的是特斯拉的小电池的75个并联),电池包内的单体串联给整车提供电能,所以一般只需要测量一个电流。电流测量手段主要分两种智能分流器或霍尔电流传感器。由于电池系统需要处理的电流数值,往往瞬时很大,比如车辆加速所需要的放电电流和能量回收时候的充电电流,因此评估测量电池包的输出电流(放电)和输入电流(充电)的量程和精度,这是一件需要仔细检查的工作。电流是引起单体温度变化的主要原因,作用在内阻和化学发热一起构成了电池发热;电流变化的时候也会引起电压的变化,与时间一起,这三项是核算电池状态的必备元素。

电池包温度检测温度传感器
电池包温度检测温度传感器

电池包内一般有多个继电器,电池管理系统至少要完成对继电器的驱动供给和状态检测,继电器控制往往是和整车控制器协调后确认控制器,而安全气囊控制器输出的碰撞信号一般与继电器控制器断开直接挂钩。电池包内继电器一般有主正、主负、预充继电器和充电继电器,在电池包外还有独立的配电盒对整个电流分配做个更细致的保护。对电池包的继电器控制,闭合、断开的状态以及开关的顺序都很重要。

电池接线端子(母排)的温度检测温度传感器
电池接线端子(母排)的温度检测温度传感器

如前所述,为了使电池在规定的工作范围内可实现最佳的能源效率,可靠的监测并控制电池温度过热,有效的延迟电池寿命并增强其安全性,为此必须在多处测量电池温度(电池本体、接线柱、冷却液)防止局部过热。


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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