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大陆集团推出可保护电动车电池的新型传感器

作者:www.cechina.cn2022.05.31阅读 886

  2022 年 5 月 30 日 ,科技公司大陆集团广泛的传感器产品组合再添新成员,推出了两款专用于电动汽车新型传感器——电流传感器模块(CSM)和电池碰撞检测(BID)系统。这两项新的解决方案专注于保护电池和/或保持电池参数。大陆集将在 2022 年内开始制造全新的高压电池传感器模块(CSM)。这种紧凑的模块传感器设计可以测量电流,同时可以检测温度。这两项数值均与电池管理操作密切相关。大陆集团向市场推出的另一款创新的电池保护产品就是电池碰撞检测(BID)解决方案,它是一种不同于重型底板“装甲”的轻型防破损替代方案。
  大陆集团被动安全与传感器事业部负责人 Laurent Fabre 表示:“汽车电动化创造了新的用例,这也为我们的传感器活动带来了更多机会,因为电动汽车有着传统汽车相同的所有传感器需求,甚至是更多的需求。例如,保护电池和维持其性能就是电动汽车更需要关注的两项任务。电池传感器模块和电池碰撞检测解决方案兼具这两个方面的用途。”
  鉴于电池是电动汽车中最昂贵的部件,CSM 的开发不仅旨在保护电池免受过载电流的影响,而且还将通过限制老化效应来帮助保持电池参数。CSM 可在电池包断路单元或电池本身中集成控制工程网版权所有,将提供两项决定性的信息,以执行电池保护以及可靠的行驶里程监测。为达到严格的功能安全要求,CSM 可作为一个双通道传感器,在一个紧凑的单一单元中集成分流技术和霍尔技术www.cechina.cn,从而独立测量电流。
  BID 结合了一种轻型结构,能够检测到来自地面的撞击,并在必要时向司机发出警报并前往修理厂。这样,驾驶员就不必经常并亲自检查高速或低速的地面接触产生的撞击是否损坏电池。与当前的金属底板保护相比,BID 解决方案能够节省多达 50% 的重量。
  可靠的充电监测:电流传感器模块可保持电池的安全和“健康”
  锂离子电池储存了大量的电能,具有强大的续航能力。这种电池可在充电过程中承受大量电流。由于不可避免的物理效应,充电(和放电)会导致电池升温——在高功率快速充电或运动驾驶模式下更是如此。为防止汽车电池的电流过载,系统必须控制电流以限制温度过快上升。”被动安全与传感器事业部的前期战略经理 Horst Gering 表示:“锂离子电池具有最佳温度范围,它在这种温度范围内非常安全,老化速度很慢。不过控制工程网版权所有,快速充电是保持电池安全和‘健康’并控制充电时长的一个兼顾方案。最好是在具有准确数据支持的情况下执行这一操作。” CSM还能够通过监测消费电流帮助计算更精准的剩余电量。
  CSM 测量的电流可校准至 2000 安培,分流通道精度优于 ±1%,霍尔通道精度优于 ±3%,温度测量范围介于 -40°c 至 125°c。目前这两项监测技术均可支持完整的电流阻断。之后传感器会通过 CAN 接口,向电池管理系统提供这一输入信息。除了优化充电效率并保护电池,CSM 还将有助于检测机械故障,以免发生不检测所导致的失火现象。CSM 完全符合系统ASIL D的要求。CSM 将在 2022 年内在一家全球汽车制造商的先进电动汽车项目中实现量产。其首个产品是模块化传感平台的一部分,该平台可针对其他功能(例如电压测量和测量通道数量)进行扩展。

  电池碰撞检测——智能底板保护
  通常情况下控制工程网版权所有,电动汽车的锂离子电池集成在汽车的底板位置,使车辆的重心降低并让它获得车辆结构的保护——但有两个潜在的异常情况:在高速状态下,捆绑带等物品可能会卷起并损坏底板。在停车过程中,汽车低速接触地面时也可能给电池底板造成损坏。因此,电动汽车通常会配备一个巨大且沉重的罩子,从底部保护电池盒。不过控制工程网版权所有,如果发生了撞击,驾驶员就要判断是否应将汽车送往修车厂进行检查。位于Alzenau的大陆集团安全工程总经理 Johannes Clemm 表示:“这种情况并不太令人满意,因为车底的能见度很差,另外也只有经验丰富的驾驶员才能够评估车底的真实受损程度。”为解决这个问题和创造可行的轻型底板保护系统,大陆集团研发了基于压力传感器的电池碰撞检测解决方案。
  这个系统能够检测和区分汽车底板撞击事件,以便在电池受损的时候向驾驶员发出警报。这样车主就可以在受损的电池着火之前采取预防措施。Clemm 补充表示:“此外,BID 还能够识别受损的区域CONTROL ENGINEERING China版权所有,以告知电池管理系统对该区域的电池做断电处理,从而防止发生火灾。”
  BID 可应对两种典型的撞击风险:其中之一是低速地面接触,例如在停车时,汽车缓慢地滚过路边并撞到地面。在这类情况下,BID 信号可触发主动悬架系统,临时增加底板间隙以减轻损害。另一个用例是高速入侵,它是由于路面上的石头或绑带等重物卷起造成的。在特定的速度和冲击力之下,这类物体可能损坏底板,甚至有可能戳破电池结构。
  与现有解决方案相比,基于传感器的汽车底板保护与当前的电池防护方案节省多达 50% 的重量。BID 中使用的压力传感器卫星源于经过验证的行人保护系统(PPS pSAT),该系统已实现批量生产,并在数百万辆汽车中应用了十多年。任何撞击都是由一个充气硅胶管的压力信号检测到的,这种硅胶管集成在电池盒底部的 S 形传动带中。信号到达管道两端的两个压力卫星的时间差有助于计算撞击面积。撞击的严重度可以通过信号阈值进行区分,从而触发对驾驶员的级联警报。
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