Введение

Поскольку автомобильная промышленность ускоряет процесс электрификации,Системы управления батареями (БМС)стали основой электромобилей (ЭМ), гибридных электромобилей (ГЭМ) и подключаемых гибридов (ПГЭМ). Среди ключевых компонентов, обеспечивающих безопасность, эффективность и долговечность,датчикиОни играют незаменимую роль. Они контролируют такие важные параметры, какнапряжение, ток, температура и состояние заряда (SoC), что позволяет принимать решения и использовать механизмы защиты в режиме реального времени.

В этой статье рассматриваетсятипы датчиков, используемых в БМС, их функции и их влияние на производительность и безопасность электромобиля.

1. Типы датчиков в автомобильных БМС

(1) Датчики тока

Датчики тока измеряютпоток электричестваВ аккумуляторную батарею и обратно. Они имеют решающее значение для:

• Расчет состояния заряда (SoC)– Интегрируя ток по времени, БМС определяет, сколько заряда осталось.

  
  

• Защита от сверхтоков– Предотвращает повреждения от чрезмерного разряда или зарядного тока.

  
  

• Управление рекуперативным торможением– В электромобилях датчики тока помогают управлять рекуперацией энергии во время торможения.

  
  

Распространенные технологии:

• Датчики Холла(неинтрузивный, подходит для больших токов)

  
  

• Шунтирующие резисторы(высокая точность, используется в слаботочных приложениях)

  
  

• Датчики тока с открытым и закрытым контуром(баланс стоимости и точности)

  
  

(2) Датчики напряжения

Датчики напряжения контролируютэлектрический потенциалВ отдельных ячейках аккумулятора или во всей батарее. Их функции включают:

• Балансировка клеток– Гарантирует, что все элементы работают при одинаковом напряжении, предотвращая перезаряд или глубокую разрядку.

  
  

• Оценка состояния заряда (SoC) и состояния работоспособности (SoH)– Тенденции изменения напряжения помогают прогнозировать старение аккумулятора и оставшуюся емкость.

  
  

• Обнаружение неисправностей– Аномальные скачки или падения напряжения указывают на потенциальные короткие замыкания или неисправности ячеек.

  
  

Основные требования:

• Высокийточность (±10 мВ или лучше)

  
  

• Быстрыйвремя откликадля динамических изменений напряжения

  
  

• Изоляциядля предотвращения электрических помех

  
  

(3) Датчики температуры

Температура — один из важнейших факторов, влияющих на производительность и безопасность аккумулятора. Датчики контролируют:

• Температура ячейки– Предотвращает перегрев (тепловой пробой) и обеспечивает оптимальные химические реакции.

  
  

• Эффективность системы охлаждения– Регулирует вентиляторы, жидкостное охлаждение или радиаторы на основе данных в реальном времени.

  
  

• Контроль скорости зарядки– При высоких температурах может потребоваться снижение тока зарядки во избежание повреждений.

  
  

Распространенные типы:

• Термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (НТК)(экономичная эффективность, высокая чувствительность)

  
  

• Датчики сопротивления температуры (РТД)(более стабильный, но дорогой)

  
  

• Инфракрасные (ИК) датчики(бесконтактный, используется в некоторых современных БМС)

  
  

(4) Датчики давления и газа (Расширенная система управления зданием)

• Датчики давленияобнаружить вздутие ячеек аккумулятора (признак внутренних проблем).

  
  

• Газовые датчикимонитор дляотвод газов(например, СО₂, водород) в случае теплового разгона.

2. Как датчики расширяют функциональность БМС

(1) Безопасность и защита

• Предотвращение перезаряда/переразряда– Датчики напряжения и тока гарантируют работу ячеек в безопасных пределах.

  
  

• Смягчение последствий теплового разгона– Датчики температуры запускают охлаждение или отключение при обнаружении перегрева.

  
  

• Обнаружение короткого замыкания– Быстрые скачки тока активируют защитные схемы.

  
  

(2) Оптимизация производительности

• Точность состояния заряда (SoC)– Точное измерение тока и напряжения улучшает оценку оставшегося запаса хода.

  
  

• Мониторинг состояния здоровья (SoH)– Долгосрочные тенденции напряжения и температуры прогнозируют ухудшение состояния аккумулятора.

  
  

• Динамическое управление питанием– Регулирует подачу мощности на основе данных датчиков в режиме реального времени для повышения эффективности.

  
  

(3) Интеллектуальная зарядка и управление энергией

• Управление быстрой зарядкой– Датчики температуры и тока регулируют скорость зарядки, чтобы предотвратить повреждения.

  
  

• Эффективность рекуперативного торможения– Датчики тока оптимизируют рекуперацию энергии в электромобилях.

  
  

• Балансировка нагрузки– Обеспечивает равномерное распределение мощности в многоячеечных аккумуляторных батареях.

3. Будущие тенденции в технологии датчиков БМС

• Беспроводные сенсорные сети (WSN)– Уменьшение сложности электропроводки в больших аккумуляторных батареях.

  
  

• Прогностическое обслуживание на основе ИИ– Алгоритмы машинного обучения анализируют данные датчиков для раннего обнаружения неисправностей.

  
  

• Интеграция твердотельных аккумуляторов– Новые химические вещества потребуют еще более точного контроля температуры и давления.

  
  

• Миниатюрные и высокоточные датчики– Повышенная точность и долговечность электромобилей следующего поколения.

Заключение

Датчики - это"eглаза и уши" БМС, обеспечивая безопасную, эффективную и надежную работу аккумуляторов электромобилей.контроль тока и напряжения для контроля температуры, эти компоненты позволяютпринятие решений в режиме реального времени, предотвращение сбоев и оптимизация производительности. Поскольку автомобильная промышленность движется в сторонуболее высокая автономность, более быстрая зарядка и более длительный срок службы батареиПередовые сенсорные технологии будут играть еще более важную роль в формировании будущего электромобильности.

Основные выводы:

✅Датчики токаизмерять поток заряда/разряда для SoC и защиты.

✅Датчики напряженияобеспечить балансировку ячеек и обнаружить электрические неисправности.

✅Датчики температурыпредотвращают перегрев и оптимизируют охлаждение.

✅Датчики будущегобудут более умными, беспроводными и точными.

Хотите подробнее узнать о конкретном типе датчика или его применении в электромобилях? Расскажите нам об этом в комментариях или свяжитесь с нашей технической командой, чтобы получить экспертную консультацию.