《電子技術(shù)應(yīng)用》
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汽車(chē)電子感知器件測(cè)試的方向

2018-06-20
關(guān)鍵詞: 汽車(chē)電子 感知器件 ASIC

  這是個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題,如果未來(lái)電動(dòng)車(chē)輛多了,出了各種事故(碰撞、泡水),該如何進(jìn)行有效的監(jiān)控和檢測(cè)?我個(gè)人的想法,是通過(guò)一個(gè)專(zhuān)用的電路塊,大概有這么一個(gè)構(gòu)思雛形:

  1)具備多路的電源輸入,可以在12V電池工作和電池不工作的時(shí)候進(jìn)入外部掛入12V的配置可能性

  備注:這點(diǎn)類(lèi)似48V電池的耗盡強(qiáng)制充電的功能設(shè)計(jì)考慮

  2)工作電流足夠小,能夠維持一個(gè)較為合適工作間隔,通過(guò)低功率低閾值的危險(xiǎn)預(yù)警和高功率靈敏閾值的感知器件

  3)可以形成一個(gè)低功耗的ASIC,然后模塊化接入到BMS里面成為它的一部分

  Deutsche ACCUMOTIVE的一篇《Fast Thermal Runaway Detection for Lithium-Ion Cells in Large Scale Traction Batteries》的內(nèi)容還是有很多有意思的內(nèi)容,我覺(jué)得摘錄下來(lái)可以是我們接下來(lái)做感知器件測(cè)試的方向。

  這里選用了一組傳感器

  傳感器S1,復(fù)用模組內(nèi)的單體電壓采集信號(hào)

  傳感器S2是采用了由二氧化錫(SnO2)做成的氣體傳感器,它對(duì)甲烷(CH4),丙烷(C3H8)或一氧化碳(CO)這些在熱失控過(guò)程中電池所排出的氣體。

  傳感器S3是一種煙霧探測(cè)器,這是根據(jù)紅外LED的原件,原理是通過(guò)光電煙霧探測(cè)器,考慮電芯在熱失控過(guò)程中產(chǎn)生的煙霧和其他氣體會(huì)引起傳感器的閾值變化。

  傳感器S4這里比較巧妙了,想法使用一個(gè)PCB上面設(shè)計(jì)兩個(gè)焊盤(pán),根據(jù)表面清潔度來(lái)評(píng)估這個(gè)里面的環(huán)境變化。輸出的特點(diǎn)是根據(jù)阻抗的變化來(lái)考慮的。

  傳感器S5:采用較高精度的K型(NiCr-Ni)熱電偶測(cè)量空氣和排氣系統(tǒng)的溫度。

  傳感器S6:測(cè)量絕對(duì)壓力在20kPa≤psens≤304kPa范圍內(nèi)的壓力傳感器,這個(gè)原理是幾乎所有的企業(yè)都檢測(cè)到單體熱失控過(guò)程中可以造成電池系統(tǒng)內(nèi)壓力的提升

  傳感器S7:薄膜壓阻式力傳感器,范圍為0 N≤Fsens≤445 N,在模組內(nèi)配置,用于測(cè)量熱失控中的電芯和相鄰電芯之間的膨脹力。

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  配置實(shí)驗(yàn)的過(guò)程:測(cè)試條件是采用了1P和2P的電芯,100%SOC和60°的環(huán)境溫度,我后面在ind4更新以下不同SOC和不同類(lèi)型的配置,對(duì)于整個(gè)熱失控電芯的不同測(cè)試數(shù)據(jù)的匯總。這里是根據(jù)實(shí)際的模組配置來(lái)測(cè)試比較合理

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  測(cè)試構(gòu)建:

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  實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果:

  樣品1

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  樣品2

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  樣品3

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  測(cè)試效果,這里羅列了三個(gè)基本的項(xiàng)目

  A)檢測(cè)速度:檢測(cè)到熱失控有多快

  B)信號(hào)清晰度:傳感器信號(hào)的清晰度,考慮在實(shí)際環(huán)境中有信噪比的問(wèn)題

  C)傳感器實(shí)用可行性:如何容易將傳感器部署在電池系統(tǒng)中

  這是評(píng)估結(jié)果:

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  從反應(yīng)速度來(lái)看:氣體傳感器(S2)、壓力傳感器(S6)和模組壓力(S7)反應(yīng)最快

  從信號(hào)清晰度來(lái)看:電壓(S1)、氣體傳感器(S2)都是可以的;傳S3和S5都是比較差異化大的方案

  集成來(lái)看:S1、S4和S6是比較可行的

  備注:昨天寫(xiě)的有關(guān)于JRC的文章情況是類(lèi)似的,電壓的較長(zhǎng)時(shí)間尺度內(nèi)的跌落是比較靠譜的信號(hào),而整包的壓力傳感器這兩個(gè)確實(shí)成為目前大家工作的方向

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  小結(jié):之前我花了挺多時(shí)間去看氣體傳感器的,其實(shí)氣體傳感器用在這個(gè)應(yīng)用上面還有很大的壽命問(wèn)題,而且容易受其他類(lèi)似漏液和膠水揮發(fā)之類(lèi)的氣體所淹沒(méi),現(xiàn)在核心要考慮一套降采樣頻率,來(lái)構(gòu)建一個(gè)獨(dú)立的MCU核來(lái)構(gòu)建這個(gè)系統(tǒng),需要看能維持多少時(shí)間^_^,在這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的傳感器優(yōu)化配置和算法的開(kāi)發(fā),是很有文章可做的


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