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基于光纤技术的新能源汽车电池安全监测--FOM²系统
eontronix | 2020-04-13 16:20:14    阅读:587   发布文章

为什么要进行动力电池包的温度监测?


新能源电动汽车,动力电池包的工作温度,不仅会影响电池包性能,而且直接关系到车辆安全。时有发生的新能源汽车电池包起火事件,对电池包、冷却系统以及电池管理系统(BMS)的设计提出了更高的要求。对动力电池包进行温度监测,可以用来验证电池包相关的热模型,辅助电池包内各功能单体与模块设计;也可以用于电池管理系统监测,当发现电池包温度超过安全阈值等变化异常时,发送报警信号进行早期预警,以避免危险发生。

光纤光栅电池包测温系统


当前,常用的电池温度测量方法包括热电耦和红外成像,但在针对电池包的大规模测温应用中,上述两种方法却存在着一些不足。热电耦使用金属线,可能引起电池模组内短路,而且金属材质较硬,给安装和使用带来不便;红外成像使用物体****的红外信号进行测量,只能够粗略测量物体表面的温度,同时还要针对不同的测量对象作校正。利用光纤材料的光敏特性,在光纤上用紫外光刻写光栅,形成周期性缺陷结构,形成永久性空间的相位光栅,即光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, 简称FBG)。

光纤布拉格光栅

当入射光进入FBG时,在满足布拉格条件的情况下,会发生选择性反射。由于光纤光栅的栅距是沿光纤轴向分布的,因此当外界温度发生变化时,光纤光栅将产生轴向应变与折射率变化,波长也随之改变。通过对反射光波长的解调,获得中心波长偏移量,进而通过测量系统软件计算出相应的温度变化情况。


基于上述优点,意昂神州公司开发了一种紧凑型光纤测量和监测系统(Fiber-Optic Measuring and Monitoring,简称FOM²)http://www.eontronix.cn/news/id/156.html,用于实时测量和监测动力电池包的温度情况。本系统最多可接入2400个FBG传感器,通过专用的系统软件,可高精度、稳定的采集被测电池包的温度数据,进而通过极值、平均值、变化速率等数理统计方式分析被测对象的当前状态,为电池包的安全设计及验证提供准确的数据参考。


FOM²系统特点


  • 多达2400个温度测量点,适用于大规模测量;


  • 光纤柔软质轻,绝缘,抗电磁干扰,易于安装;


  • 支持结构模型导入,测量数据可追溯,数据云图可视化显示;


  • 系统含有极值、均值、变化率等统计分析工具,实现灾害早期预警;


  • 系统可移植应用于交通、能源等多个领域的结构健康监测;



光纤光栅电池包测温系统监测内容


(1)电池模组温度测量

电池模组温度测量

FBG传感器可以多方向嵌入到整个电池模组中,提供模组温度分布的有用信息。电池模组的温度场可以图形化显示,这将有助于电池模组的优化设计。


(2)电缆温度监测

电缆温度监测

在长期工作中,电池包中的电缆容易老化,可能会导致局部过热和起火。通过将FBG传感器安装在电缆的表面和接头上,可以实时监测不同充放电速率下的电缆温度。


(3)冷却板温度测量

冷却板温度测量

通过将FBG传感器安装在冷却板上,FOM²系统可以准确获得冷却板的温度场分布信息。有了这些信息,工程师就可以在气流、材料和护罩设计上做出正确的权衡,这可以在提高冷却板性能的同时降低成本费用。


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