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了解电池管理系统传感器 小型传感器在 EV 效率和性能方面发挥着重要作用
2022年06月07日    阅读量:6908    新闻来源:行业资讯在线  |  投稿

了解电池管理系统传感器 小型传感器在 EV 效率和性能方面发挥着重要作用 行业资讯在线

无论是滚动、漂浮还是飞行,每辆电动汽车都需要传感器来监测电流、温度和电压。电池管理系统 (BMS) 是负责锂离子电池效率、安全性和使用寿命的“大脑”。BMS 的主要作用是通过持续监控其当前状态并实时记录性能数据,确保电池在其安全工作区域内运行中国机械网okmao.com


电池管理现在是汽车开发的前沿和中心,因为它是电动汽车必须提供的一切的核心。续航里程、性能和充电时间都取决于强大而稳定的电池管理设置。


需要传感器来监控电池和动力传动系统,并确保能够在持续的一段时间内满足驾驶员的需求。处于 BMS 技术前沿的公司之一是 TE Connectivity,这是一家美国-瑞士公司,设计和制造各种连接器、传感器和其他设备


TE Connectivity 总部位于瑞士沙夫豪森,与世界各地的众多 OEM 合作,因为他们希望从天然气传动系统过渡到电力传动系统。其无源、有源和霍尔电流传感器系列是电动汽车的组成部分,负责监测电池的健康和状态。


TE 的传感器管理电池单元和电力电子设备(例如逆变器)内部的电流。此外,该公司的紧凑型传感器支持可靠的温度传感。


TE Connectivity 交通传感器产品管理总监 Monika Kuklok 说:“如果我们真的想在全球范围内实现排放目标,就没有办法改进电动汽车。虽然我曾经认为大约 40% 的汽车会到 2033 年实现电动化,我现在认为 [门槛] 将在此之前达到。”


当然,要做到这一点,需要改进充电时间和车辆续航里程,这就是 TE 等公司的用武之地。用于电池管理系统的电流传感器做了很多工作,但还有很多研发工作正在进行.


“今天使用了不同的架构和技术,市场也在不断变化,”Kuklok 声称。“目前,我们介于三种传感器技术之间:基于分流的、基于磁的和磁通门。


在这些选择中,分流是我们最相信的一种。这并不是说其他人没有提供可行的解决方案,但基于分流的技术具有优势。


“其中之一就是准确性,”Kuklok 解释道。“它让您最好地了解进出 BMS 的情况。在监控最大过电流和降低的精度测量方面也有优势,而且基于分流的技术对磁场具有很强的抵抗力。”


“另一个优点是分流器是一种非常简单且具有成本效益的解决方案,”Kuklok 补充道。“当您考虑如何将技术集成到更大的系统中时,所有这些因素都会产生影响。成本是电动汽车的一个重要因素。[它] 将 [确定] 最终使用的技术。”


TE Connectivity 已将负温度系数 (NTC) 测量集成到设置中。“当你有大电流运行时,你会得到热量,这绝不是好事,”Kuklok 说。“NTC 的集成是我们持有的专利,我们相信 [将为] 客户提供一些额外的好处,例如在温度达到临界状态时发出更快的信号。”


目前,TE 提供基于无源分流器的产品,但该公司的下一个发展阶段将是有源分流器。“这种演变不再是模拟信号,而是在数字输出上运行信息,”Kuklok 解释道。“然而,目前有很多不同的架构,每个 OEM 都在试图弄清楚是应该使用独立的电流传感器还是将其集成到系统中的某个位置。


“[工程师] 还可能会质疑他们是否需要有源分流器——如果需要,需要多少个——并考虑将传感器放置在哪里,”Kuklok 补充道。“我不相信只有一种解决方案。我们将在相当长的一段时间内看到不同的选择并存。”


Kuklok 表示,TE 正在研究替代方案。“我们没有磁通门,但我们确实提供了分流和磁之间的混合,”她说。“这也与处理更高电流的能力有关,因此该组合可以提供高达 3,000A 甚至 4,000A 的电流。这就是混合动力提供优势的地方,也是我们将其作为一种可能的解决方案进行研究的原因。”


电池管理传感器还将在下一代充电系统中发挥关键作用。“谈到电流传感器——以及它们对充电的贡献——这实际上是关于传达充电状态的准确性水平,”Kuklok 说。


“如果你看一下今天的 [选项],就会发现准确性并不高,”Kuklok 声称。“你并不确切知道电池已经充电了多少,还有多少还需要充电。因此,这确实是电流传感器发挥作用的地方。


Kuklok 指出:“获得的精度越高,可以 [用来] 测量充电状态的电流就越多。” “而且,计算出你实际需要多少分钟的充电时间就越容易。”


Kuklok 认为,目前正在开发的一些产品将突破可能性的界限,难以实现的 8 分钟充电时间目标(相当于通常为汽油动力汽车加油所需的时间)将可以通过改进的传感器技术的帮助。


“[就在几年前],人们试图证明实际上可以运行电动汽车,”库克洛克说。“今天,它们无处不在,行驶里程更长。如果你想想[最近]取得的技术进步,那是巨大的。因此,现在我们要尽我们所能,利用传感器达到最高的精度状态。”


模块化系统旨在测试电池管理系统

dSPACE GmbH 开发了一个模块化系统,使工程师能够测试电池管理系统。其核心部件是高精度电池电压仿真板。


“电池管理系统对于锂离子电池的平稳运行至关重要,因为它们可以有效利用可用容量,确保最佳温度,并避免过度充电以及深度放电,”电动汽车产品经理 Stefan Walter 说。 dSPACE 的电力驱动器。“高性能储能系统对于电动汽车应用越来越重要,在这些应用中,对性能的要求越来越高,需要更高电压的电池系统。


“凭借新的电池电压仿真板和可扩展的系统概念,我们 [提供] 一个强大的 [系统] 用于在满足最苛刻的测试要求的高压水平下测试电池管理系统,”Walter 声称。“[工程师] 将能够有效地验证和优化他们的 BMS,从而受益于更短的上市时间。”


该系统支持对高达 1,500 伏特的电池管理系统进行验证。通过 IOCNET 将电池电压仿真低延迟、实时集成到 SCALEXIO 系统,可以快速更新单个仿真电池电压,而不受电池数量和电池大小的影响。


据 Walter 介绍,模块化概念使系统具有可扩展性和灵活性。此外,他说,安全隔间的概念使连接电池通道变得容易,减少了测试系统的导线长度,并允许轻松校准单个电池。集成故障模拟让工程师可以模拟电气故障,例如短路或电缆断裂,以及有缺陷的电池。


“还可以集成 FPGA 应用程序以更快地与被测 BMS 交互,”Walter 说。“这开辟了以高精度模拟在线电化学阻抗谱等尖端技术的新方法。新的电池电压仿真板可确保以低至 300 µV 的高精度生成电池电压。”


标签:今日头条机械应用人工智能技术中心汽车及配件设备与仪器新能源汽车 配件与设备 工业设备
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