高精度溫濕度傳感器在電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

在保證電池系統(tǒng)安全的設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了電池單體特性、電池模組設(shè)計(jì)、電池包的結(jié)構(gòu)和排氣設(shè)計(jì)以外，就要數(shù)電池管理系統(tǒng)最有主控性。由于電池組由多個(gè)電池串聯(lián)而成，其有效使用性能基于最薄弱的單個(gè)電池。電池的電量存在差異是由于制造過(guò)程中的化學(xué)失衡，在電池組中的位置（熱量變化）以及使用或壽命相關(guān)的改變。

電池電壓之間的差異指示系統(tǒng)層面電池的失衡。造成這種差異的原因至今仍在研究之中。充分了解這一點(diǎn)是非常重要的，因?yàn)樗绊懼姵亟M在電力輸出方面的持續(xù)時(shí)間，以及每個(gè)單體電池的可用壽命和電池組的使用壽命。

從鎳氫電池開(kāi)始，電池由于其本身的特性，需要電池管理系統(tǒng)來(lái)管理，它也是新能源汽車整體架構(gòu)中的要素之一。從總體來(lái)看，電池管理系統(tǒng)的主要目的是測(cè)量電池狀態(tài)、延長(zhǎng)電池的使用壽命。電池管理系統(tǒng)的常見(jiàn)功能模塊根據(jù)初步劃分，也可以分為測(cè)量功能、狀態(tài)計(jì)算功能、系統(tǒng)輔助功能和通信與診斷。

溫度對(duì)電池的參數(shù)有著很大的意義，這里也是引起爭(zhēng)議的地方。在設(shè)計(jì)電池和模組的時(shí)候，電池內(nèi)外的溫度差異、電池極耳和母線焊接處、模組內(nèi)電池溫度差異和電池包內(nèi)最大溫度差，這些參數(shù)在設(shè)計(jì)整個(gè)電池包的時(shí)候都是屬于已經(jīng)進(jìn)行先期控制了。BMS在設(shè)計(jì)溫度傳感器的放置點(diǎn)，以及放置多少溫度點(diǎn)和最后采集得到的溫度點(diǎn)表征整個(gè)電池包的運(yùn)行情況，這里并不是BMS能管理的范疇。溫度檢測(cè)的精度也是頗有講究的，如在-40度的時(shí)候，檢測(cè)精度不需要特別高，因?yàn)槭褂秒姵叵到y(tǒng)本身就需要加熱，而在-10度～10度對(duì)電池性能有重大影響的區(qū)域，還有40度高溫臨近點(diǎn)，這些都是需要重點(diǎn)關(guān)心的區(qū)域。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以用上拉電阻、濾波電阻和溫度傳感器的本身的數(shù)值進(jìn)行蒙特卡羅分析。

電池包的往往僅在單體這一層級(jí)做并聯(lián)(最極端的是特斯拉的小電池的75個(gè)并聯(lián))，電池包內(nèi)的單體串聯(lián)給整車提供電能，所以一般只需要測(cè)量一個(gè)電流。電流測(cè)量手段主要分兩種智能分流器或霍爾電流傳感器。由于電池系統(tǒng)需要處理的電流數(shù)值，往往瞬時(shí)很大，比如車輛加速所需要的放電電流和能量回收時(shí)候的充電電流，因此評(píng)估測(cè)量電池包的輸出電流(放電)和輸入電流(充電)的量程和精度，這是一件需要仔細(xì)檢查的工作。電流是引起單體溫度變化的主要原因，作用在內(nèi)阻和化學(xué)發(fā)熱一起構(gòu)成了電池發(fā)熱；電流變化的時(shí)候也會(huì)引起電壓的變化，與時(shí)間一起，這三項(xiàng)是核算電池狀態(tài)的必備元素。

電池包內(nèi)一般有多個(gè)繼電器，電池管理系統(tǒng)至少要完成對(duì)繼電器的驅(qū)動(dòng)供給和狀態(tài)檢測(cè)，繼電器控制往往是和整車控制器協(xié)調(diào)后確認(rèn)控制器，而安全氣囊控制器輸出的碰撞信號(hào)一般與繼電器控制器斷開(kāi)直接掛鉤。電池包內(nèi)繼電器一般有主正、主負(fù)、預(yù)充繼電器和充電繼電器，在電池包外還有獨(dú)立的配電盒對(duì)整個(gè)電流分配做個(gè)更細(xì)致的保護(hù)。對(duì)電池包的繼電器控制，閉合、斷開(kāi)的狀態(tài)以及開(kāi)關(guān)的順序都很重要。

如前所述，電池的化學(xué)性能受環(huán)境的溫度影響非常大，為了保證電池的使用壽命必須讓電池工作在合理的溫度范圍之內(nèi)，并根據(jù)不同的溫度給整車控制器得出其所能輸出和輸入的最大功率。對(duì)于電池系統(tǒng)的溫度控制主要用到CFD仿真分析，如前所述的溫度傳感器這一單元，如何使用最少的傳感器來(lái)有效的監(jiān)測(cè)整個(gè)電池包的溫度分布，并將監(jiān)測(cè)信息反饋給電池管理系統(tǒng)和整個(gè)電池溫度管理系統(tǒng)。

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