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    • Part 1、專門的熱失控檢測(cè)傳感器和泄壓閥的集成
    • Part 2、電池管理系統(tǒng)的未來
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電池?zé)崾Э氐臋z測(cè)和BMS的發(fā)展方向

2021/12/15
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在寫完月初銷量系列以后,我們花一些時(shí)間來梳理一下未來圍繞汽車電子的技術(shù)發(fā)展。

我最近因?yàn)楣ぷ麝P(guān)系看了不少的汽車電子架構(gòu)和芯片的內(nèi)容,從目前這個(gè)時(shí)間點(diǎn)來看,汽車電子的發(fā)展已經(jīng)不是圍繞單一功能和硬件堆砌的發(fā)展,而是扎扎實(shí)實(shí)圍繞整個(gè)架構(gòu)重組和功能分配來進(jìn)行的。

在三電領(lǐng)域里面,比較新的東西,無非是圍繞電池里面的熱失控預(yù)警和檢測(cè)、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)里面的集成化(往下一代SiC,甚至是GAN的設(shè)計(jì))。

在這里主要就熱失控檢測(cè)技術(shù)和BMS的發(fā)展做一點(diǎn)展開。

Part 1、專門的熱失控檢測(cè)傳感器和泄壓閥的集成

從系統(tǒng)性的測(cè)試來看,單個(gè)電芯熱失控從加熱方法來看,采用溫度(因?yàn)楸旧砑訜岬脑?,?shí)驗(yàn)本身和現(xiàn)實(shí)存在差異性)+電壓(掉的比較慢)的模式還是相對(duì)比較慢的。能夠拿來作為指針的,主要包括氣體、煙塵、壓力和電芯膨脹這四個(gè)要素。

○氣體:這個(gè)是穩(wěn)定的釋放量,有不同的種類氣體釋放。

○煙霧:這個(gè)指針其實(shí)并不穩(wěn)定,差異性比較大。

○壓力:在密封正常的條件下,整體壓力差異性比較均一。

○電芯膨脹:觸發(fā)方式會(huì)有差異性。

備注:在當(dāng)前電池已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)中,不光是動(dòng)力電池,未來還有儲(chǔ)能、二輪電動(dòng)自行車的換電柜、電動(dòng)汽車換電站等等需求,基于預(yù)警的消防其實(shí)是一個(gè)強(qiáng)要求。

▲圖1.單一電芯熱失控能夠給出的指針信號(hào)

因此在這里有兩條路,一條路就是圍繞之前消防的成功經(jīng)驗(yàn),把鋰電池的壓力和氣體兩個(gè)參量提取出來做傳感器。

1.壓力傳感器

實(shí)際上我們發(fā)現(xiàn)要針對(duì)不同的壓力釋放過程,覆蓋圓柱(21700到46800)、軟包和方殼,即使是高精度的壓力傳感器也和整包的設(shè)計(jì)息息相關(guān)。我傾向于認(rèn)為,這種方式均一性特別難做,把壓力檢測(cè)放到開閥上面可能更好。

電池系統(tǒng)壓力變化中,其實(shí)主要和溫度、沖擊有關(guān)系,如下圖所示。

▲圖2.電池系統(tǒng)里面影響壓力變化的一些事件

2.汽車傳感器

由于燃料電池的原因,過往汽車傳感器廠家其實(shí)有一些技術(shù)儲(chǔ)備,主要是基于H2的泄露檢測(cè),把這個(gè)借用過來用在鋰電池?zé)崾Э貦z測(cè)上是比較好的解決方案。

▲圖3.基于壓力、CO2和H2傳感器對(duì)單電池?zé)崾Э氐臋z測(cè)

Part 2、電池管理系統(tǒng)的未來

在下面的恩智浦的《Next-Generation Architectures For Battery Management Solution》里面有一張圖比較典型,我們能看到在三電領(lǐng)域,都出現(xiàn)了高低壓分離,硬件和軟件分離的情況發(fā)生,也就是說未來分布式的電池管理軟件,可能會(huì)被集成到Domain 控制器甚至是放到集中運(yùn)算平臺(tái)里面。

我的理解是,隨著熱失控緩解用到更多的熱管理組件,想要覆蓋上述這么多熱失控檢測(cè)和熱失控延緩,必然要形成集中處理的模式,同時(shí)對(duì)下層的硬件進(jìn)行激活。

備注:這個(gè)過程還是比較慢,主要是BMS運(yùn)算相對(duì)要求實(shí)時(shí)。

▲圖4.電池管理系統(tǒng)把自己做成全硬件產(chǎn)品

小結(jié):我個(gè)人覺得,在這個(gè)電池檢測(cè)和熱失控延緩領(lǐng)域,會(huì)衍生出比較多的主動(dòng)控制措施,需要調(diào)用更多的資源,這也使得電池管理的軟件更快進(jìn)入上層。

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電子產(chǎn)業(yè)圖譜

筆者 朱玉龍,一名汽車行業(yè)的工程師,2008年入行,做的是讓人看不透的新能源汽車行業(yè)。我學(xué)的是測(cè)試和電路,從汽車電子硬件開始起步,現(xiàn)在在做子系統(tǒng)和產(chǎn)品方面的工作。汽車產(chǎn)業(yè)雖然已經(jīng)被人視為夕陽產(chǎn)業(yè),不過我相信未來衣食住行中的行,汽車仍是實(shí)現(xiàn)個(gè)人自由的不二工具,愿在汽車電子電氣的工程方面耕耘和努力,更愿與同行和感興趣的朋友分享見解。