之前写过一个类似的突破点。就是对电池电芯智能测温,多点位判断极片应力变化的回答。可能写的比较抽象,本篇我们说几点待突破的,主要集中在电池温度测量和预判电池问题的技术方面。老王相信,在这个层面做技术解读能够引发更多人讨论与关注,最终能更好地为消费者做贡献。
动力电池如何测温的问题
电池包开发过程中,面临准确获取电池可靠温度的难题。电芯都是在恒温箱中做的测试,恒温箱长大概这个样子
不同温度、SOC下测量时,电芯温度是均匀的。但事实上电芯一放到电池包里,温度又会重新打破均匀性。比如有些电池包是底面水冷,夏季会上热下冷,冬季冷启动加热模式会下热上冷。比如这个电池包ILPEA pipes冷却走的是包体下面
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整包使用的温度传感技术是NTC,测得的电池上表面的温度与内部温度有差异,上下面会存在明显温差。目前存在的一个显著问题是NTC测得的温度是否能够代表电芯真实温度?
显然不是真实温度,因为一个电芯不能当作质点看待,作为立方体至少要测试六个面才可以,然后再用加权平均或者某种方式获得电芯的温度肯定是更准确的,但实际上现在电池BMS传感器密度做不到这个级别。于是很多科学家提出光纤密集阵列排布的测温方式,确实这种方式甚至可以以点云的方式呈现电池温度。这是一个很好的方向。
另外,现在NTC往往安装在壳体表面,存在传热热阻,会影响测量精度和温度响应的快慢,非常希望有一个比较好的测量方案,快速准确获得电芯的温度。下图为之前老王讲过的布拉格光栅测试的相关传感器,图片来源:纤传科技
提前预判电池问题
电池的温度采样点大多布置在电芯壳体的顶部,对于大倍率充放电的场景,顶部受焦耳热影响明显,因此采样值也明显偏离电芯的极卷温度。目前常规做法是通过软件算法进行修正。希望有更好的方法给出更加准确的温度信息,从而使得快充时长预测和功率限制更合理。目前,进一步提升电池快充倍率会导致电池需要多面冷却,多面冷却意味着NTC与冷却面可能距离更近了。
因为NTC受壳体表面冷却边界的影响较大,更难反映电池内部温度。对于中高层次的动力电池,都会配置安全专用的传感器。如果电池出现热失控时间,电池内部的压力开关能第一时间发出热失控预警。
而对于使用LFP的一些车型,传感器的成本控制要非常严格,更多的采用电压和温度信号进行热失控预警,温度采样数量有限,不一定能第一时间发现电芯热失控;所以更多的依赖电压进行判断,也存在误报的风险。
期待动力电池能有更便宜可靠性又好的热安全预警传感技术。关注老王,下期见!