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          基于光纖技術的新能源汽車電池安全監測--FOM2系統

          發布人:意昂神州 發布時間:2020-09-24

          為什么要進行動力電池包的溫度監測?


          新能源電動汽車,動力電池包的工作溫度,不僅會影響電池包性能,而且直接關系到車輛安全。時有發生的新能源汽車電池包起火事件,對電池包、冷卻系統以及電池管理系統(BMS)的設計提出了更高的要求。對動力電池包進行溫度監測,可以用來驗證電池包相關的熱模型,輔助電池包內各功能單體與模塊設計;也可以用于電池管理系統監測,當發現電池包溫度超過安全閾值等變化異常時,發送報警信號進行早期預警,以避免危險發生。

          光纖光柵電池包測溫系統


          當前,常用的電池溫度測量方法包括熱電耦和紅外成像,但在針對電池包的大規模測溫應用中,上述兩種方法卻存在著一些不足。熱電耦使用金屬線,可能引起電池模組內短路,而且金屬材質較硬,給安裝和使用帶來不便;紅外成像使用物體發射的紅外信號進行測量,只能夠粗略測量物體表面的溫度,同時還要針對不同的測量對象作校正。利用光纖材料的光敏特性,在光纖上用紫外光刻寫光柵,形成周期性缺陷結構,形成永久性空間的相位光柵,即光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating, 簡稱FBG)。

          光纖布拉格光柵

          當入射光進入FBG時,在滿足布拉格條件的情況下,會發生選擇性反射。由于光纖光柵的柵距是沿光纖軸向分布的,因此當外界溫度發生變化時,光纖光柵將產生軸向應變與折射率變化,波長也隨之改變。通過對反射光波長的解調,獲得中心波長偏移量,進而通過測量系統軟件計算出相應的溫度變化情況。


          基于上述優點,意昂神州公司開發了一種緊湊型光纖測量和監測系統(Fiber-Optic Measuring and Monitoring,簡稱FOM2),用于實時測量和監測動力電池包的溫度情況。本系統最多可接入2400個FBG傳感器,通過專用的系統軟件,可高精度、穩定的采集被測電池包的溫度數據,進而通過極值、平均值、變化速率等數理統計方式分析被測對象的當前狀態,為電池包的安全設計及驗證提供準確的數據參考。


          FOM2系統特點


          • 多達2400個溫度測量點,適用于大規模測量;


          • 光纖柔軟質輕,絕緣,抗電磁干擾,易于安裝;


          • 支持結構模型導入,測量數據可追溯,數據云圖可視化顯示;


          • 系統含有極值、均值、變化率等統計分析工具,實現災害早期預警;


          • 系統可移植應用于交通、能源等多個領域的結構健康監測;



          光纖光柵電池包測溫系統監測內容


          (1)電池模組溫度測量

          電池模組溫度測量

          FBG傳感器可以多方向嵌入到整個電池模組中,提供模組溫度分布的有用信息。電池模組的溫度場可以圖形化顯示,這將有助于電池模組的優化設計。


          (2)電纜溫度監測

          電纜溫度監測

          在長期工作中,電池包中的電纜容易老化,可能會導致局部過熱和起火。通過將FBG傳感器安裝在電纜的表面和接頭上,可以實時監測不同充放電速率下的電纜溫度。


          (3)冷卻板溫度測量

          冷卻板溫度測量

          通過將FBG傳感器安裝在冷卻板上,FOM2系統可以準確獲得冷卻板的溫度場分布信息。有了這些信息,工程師就可以在氣流、材料和護罩設計上做出正確的權衡,這可以在提高冷卻板性能的同時降低成本費用。


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