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BMS温控

2022-02-14 16:07:22

BMS即电池管理系统,连接着电动汽车与锂电池,是主要的沟通桥梁。BMS就是一套监控、管理、使用车载锂电池组的系统,其主要作用为检测锂电池工作情况、提高锂电池利用效率、预防蓄电池过度充(放)电、还能延长锂电池使用时间。在BMS中有大量的传感器的应用,并发挥了不可替代的作用,本文就介绍BMS中有哪些传感器应用。

1、电压传感器

电动汽车供电系统的电池组由几百个串联电芯联通,故而测量电压的通道需求较大。电压传感器是能感受被测电压并转换成可用输出信号的传感器。常用的电压传感器有霍尔电压传感器、电磁感应电压传感器、光电隔离电压传感器、电隔离电压传感器等。其中霍尔电压传感器实际上是一种特殊的原边多匝的霍尔闭环电流传感器。其原理是基于霍尔闭环零磁通原理,如图1所示。工作过程:原边电压Up通过原边电阻R1转换为原边电流Ip,Ip产生的磁通量与霍尔电压经放大产生的副边电流Is通过副边线圈所产生的磁通量相平衡,如图2所示。副边电流Is精确地反映原边电压。其可测量直流电压、交流电压、混合波形电压,因此连同IGBT等器件共同构成电力电子的核心,在电动汽车、光伏、整流、电镀等有着广泛应用。

BMS中的传感器

图2霍尔闭环零磁通原理图

BMS中的传感器

图3 霍尔电压传感器工作电路图

2、电流传感器

传统燃油汽车中应用的电流传感器有霍尔效应(HallEffect)电流传感器、磁通门(FluxGate)电流传感器、穿隧磁阻效应(TMR)电流传感器。当前电动汽车BMS中技术最领先的是联合电子公司研发的基于磁通门原理的一种间接式测量电流传感器,可测量动力电池包Busbar(母线)电流,量程为±500A,全温度全电流精度为0.5%。其安装于电池包内电池系统配电盒内,由CAN总线与BMS通讯,具备自诊断功能,能够为系统提供高精度、高可靠的电流数据.。

BMS中的传感器

表1 常用闭环磁通门电流传感器

3、温度传感器

温度对于BMS性能发挥意义重大,为了进一步提升电池利用率,防止电池过度放(充)电,掌控电池工况,增加电池使用寿命,需对BMS温度精确监控,常用的温度传感器有IC温度传感器、PTC正温度系数热敏电阻传感器、CTR临界温度系数热敏电阻传感器、NTC负温度系数热敏电阻传感器。

BMS中的传感器

图4 不同温度系数的热敏电阻R-T曲线

4、湿度传感器

湿度传感器是一种把环境湿度量转变成能够被电信号标记的设备或者装置,常见的湿度传感器测量量为相对湿度[7]。现在电动汽车BMS常用的湿度传感器有电阻式湿敏元件和电容式湿敏元件。其原理是在基片上涂敷一层感湿材料膜,环境中水蒸气吸附在膜上时,元件电阻率、电阻值会变化,就能测出湿度,其结构如图5所示。

BMS中的传感器

图5湿度传感器结构图

  1. 位置传感器

BMS中的位置传感器是一项《电池温控管理系统及电动汽车》实用新型专利当中提到的,本质上属于液位传感器。其主要是用于检测BMS系统中水冷装置中冷却液面的位置情况。位置传感器被安装在冷却水浮漂上,用于对冷却液相对于膨胀水壶液面位置进行检测,得到膨胀水壶的出液口同所述液体的接触情况。浮球式液位传感器,通过浮球的升降来测量液位的变化,为机械式检测,工作原理如图6所示。通常至少需要三个浮漂并在每个浮漂上安装位置传感器,以便于车辆在经过陡坡等路段或冷却系统中存有大量气泡时,BMS及时调节控制主水泵与副水泵进行切换运行。

BMS中的传感器

图6 位置传感器工作示意图

结语

除了列出的这几种传感器,BMS即电车管理系统还运用了其他传感器技术,为汽车电车管理提供了高效的节能方法,促进汽车电池管理及电子控制技术的繁荣发展,得到各领域的广泛应用。

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