為什么要進(jìn)行動(dòng)力電池包的溫度監(jiān)測(cè)？

新能源電動(dòng)汽車，動(dòng)力電池包的工作溫度，不僅會(huì)影響電池包性能，而且直接關(guān)系到車輛安全。時(shí)有發(fā)生的新能源汽車電池包起火事件，對(duì)電池包、冷卻系統(tǒng)以及電池管理系統(tǒng)（BMS）的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。對(duì)動(dòng)力電池包進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，可以用來(lái)驗(yàn)證電池包相關(guān)的熱模型，輔助電池包內(nèi)各功能單體與模塊設(shè)計(jì)；也可以用于電池管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電池包溫度超過(guò)安全閾值等變化異常時(shí)，發(fā)送報(bào)警信號(hào)進(jìn)行早期預(yù)警，以避免危險(xiǎn)發(fā)生。

當(dāng)前，常用的電池溫度測(cè)量方法包括熱電耦和紅外成像，但在針對(duì)電池包的大規(guī)模測(cè)溫應(yīng)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(nèi)短路，而且金屬材質(zhì)較硬，給安裝和使用帶來(lái)不便；紅外成像使用物體發(fā)射的紅外信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，只能夠粗略測(cè)量物體表面的溫度，同時(shí)還要針對(duì)不同的測(cè)量對(duì)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(xiě)光柵，形成周期性缺陷結(jié)構(gòu)，形成永久性空間的相位光柵，即光纖布拉格光柵（Fiber Bragg Grating， 簡(jiǎn)稱FBG）。

當(dāng)入射光進(jìn)入FBG時(shí)，在滿足布拉格條件的情況下，會(huì)發(fā)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(dāng)外界溫度發(fā)生變化時(shí)，光纖光柵將產(chǎn)生軸向應(yīng)變與折射率變化，波長(zhǎng)也隨之改變。通過(guò)對(duì)反射光波長(zhǎng)的解調(diào)，獲得中心波長(zhǎng)偏移量，進(jìn)而通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)軟件計(jì)算出相應(yīng)的溫度變化情況。

基于上述優(yōu)點(diǎn)，意昂神州公司開(kāi)發(fā)了一種緊湊型光纖測(cè)量和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（Fiber-Optic Measuring and Monitoring，簡(jiǎn)稱FOM2），用于實(shí)時(shí)測(cè)量和監(jiān)測(cè)動(dòng)力電池包的溫度情況。本系統(tǒng)最多可接入2400個(gè)FBG傳感器，通過(guò)專用的系統(tǒng)軟件，可高精度、穩(wěn)定的采集被測(cè)電池包的溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)而通過(guò)極值、平均值、變化速率等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方式分析被測(cè)對(duì)象的當(dāng)前狀態(tài)，為電池包的安全設(shè)計(jì)及驗(yàn)證提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參考。

FOM2系統(tǒng)特點(diǎn)

多達(dá)2400個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)，適用于大規(guī)模測(cè)量；

光纖柔軟質(zhì)輕，絕緣，抗電磁干擾，易于安裝；

支持結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入，測(cè)量數(shù)據(jù)可追溯，數(shù)據(jù)云圖可視化顯示；

系統(tǒng)含有極值、均值、變化率等統(tǒng)計(jì)分析工具，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害早期預(yù)警；

系統(tǒng)可移植應(yīng)用于交通、能源等多個(gè)領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)；

光纖光柵電池包測(cè)溫系統(tǒng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容

（1）電池模組溫度測(cè)量

FBG傳感器可以多方向嵌入到整個(gè)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(chǎng)可以圖形化顯示，這將有助于電池模組的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（2）電纜溫度監(jiān)測(cè)

在長(zhǎng)期工作中，電池包中的電纜容易老化，可能會(huì)導(dǎo)致局部過(guò)熱和起火。通過(guò)將FBG傳感器安裝在電纜的表面和接頭上，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)不同充放電速率下的電纜溫度。

（3）冷卻板溫度測(cè)量

通過(guò)將FBG傳感器安裝在冷卻板上，F(xiàn)OM2系統(tǒng)可以準(zhǔn)確獲得冷卻板的溫度場(chǎng)分布信息。有了這些信息，工程師就可以在氣流、材料和護(hù)罩設(shè)計(jì)上做出正確的權(quán)衡，這可以在提高冷卻板性能的同時(shí)降低成本費(fèi)用。

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