《电子技术应用》

汽车电子感知器件测试的方向

2018/6/20 21:01:55

  这是个很现实的问题,如果未来电动车辆多了,出了各种事故(碰撞、泡水),该如何进行有效的监控和检测?我个人的想法,是通过一个专用的电路块,大概有这么一个构思雏形:

  1)具备多路的电源输入,可以在12V电池工作和电池不工作的时候进入外部挂入12V的配置可能性

  备注:这点类似48V电池的耗尽强制充电的功能设计考虑

  2)工作电流足够小,能够维持一个较为合适工作间隔,通过低功率低阈值的危险预警和高功率灵敏阈值的感知器件

  3)可以形成一个低功耗的ASIC,然后模块化接入到BMS里面成为它的一部分

  Deutsche ACCUMOTIVE的一篇《Fast Thermal Runaway Detection for Lithium-Ion Cells in Large Scale Traction Batteries》的内容还是有很多有意思的内容,我觉得摘录下来可以是我们接下来做感知器件测试的方向。

  这里选用了一组传感器

  传感器S1,复用模组内的单体电压采集信号

  传感器S2是采用了由二氧化锡(SnO2)做成的气体传感器,它对甲烷(CH4),丙烷(C3H8)或一氧化碳(CO)这些在热失控过程中电池所排出的气体。

  传感器S3是一种烟雾探测器,这是根据红外LED的原件,原理是通过光电烟雾探测器,考虑电芯在热失控过程中产生的烟雾和其他气体会引起传感器的阈值变化。

  传感器S4这里比较巧妙了,想法使用一个PCB上面设计两个焊盘,根据表面清洁度来评估这个里面的环境变化。输出的特点是根据阻抗的变化来考虑的。

  传感器S5:采用较高精度的K型(NiCr-Ni)热电偶测量空气和排气系统的温度。

  传感器S6:测量绝对压力在20kPa≤psens≤304kPa范围内的压力传感器,这个原理是几乎所有的企业都检测到单体热失控过程中可以造成电池系统内压力的提升

  传感器S7:薄膜压阻式力传感器,范围为0 N≤Fsens≤445 N,在模组内配置,用于测量热失控中的电芯和相邻电芯之间的膨胀力。

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  配置实验的过程:测试条件是采用了1P和2P的电芯,100%SOC和60°的环境温度,我后面在ind4更新以下不同SOC和不同类型的配置,对于整个热失控电芯的不同测试数据的汇总。这里是根据实际的模组配置来测试比较合理

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  测试构建:

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  实验的数据结果:

  样品1

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  样品2

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  样品3

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  测试效果,这里罗列了三个基本的项目

  A)检测速度:检测到热失控有多快

  B)信号清晰度:传感器信号的清晰度,考虑在实际环境中有信噪比的问题

  C)传感器实用可行性:如何容易将传感器部署在电池系统中

  这是评估结果:

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  从反应速度来看:气体传感器(S2)、压力传感器(S6)和模组压力(S7)反应最快

  从信号清晰度来看:电压(S1)、气体传感器(S2)都是可以的;传S3和S5都是比较差异化大的方案

  集成来看:S1、S4和S6是比较可行的

  备注:昨天写的有关于JRC的文章情况是类似的,电压的较长时间尺度内的跌落是比较靠谱的信号,而整包的压力传感器这两个确实成为目前大家工作的方向

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  小结:之前我花了挺多时间去看气体传感器的,其实气体传感器用在这个应用上面还有很大的寿命问题,而且容易受其他类似漏液和胶水挥发之类的气体所淹没,现在核心要考虑一套降采样频率,来构建一个独立的MCU核来构建这个系统,需要看能维持多少时间^_^,在这个领域内的传感器优化配置和算法的开发,是很有文章可做的


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