電池?zé)崾Э氐臋z測和BMS的發(fā)展方向

在寫完月初銷量系列以后，我們花一些時間來梳理一下未來圍繞汽車電子的技術(shù)發(fā)展。

我最近因為工作關(guān)系看了不少的汽車電子架構(gòu)和芯片的內(nèi)容，從目前這個時間點(diǎn)來看，汽車電子的發(fā)展已經(jīng)不是圍繞單一功能和硬件堆砌的發(fā)展，而是扎扎實實圍繞整個架構(gòu)重組和功能分配來進(jìn)行的。

在三電領(lǐng)域里面，比較新的東西，無非是圍繞電池里面的熱失控預(yù)警和檢測、電驅(qū)動系統(tǒng)里面的集成化（往下一代SiC，甚至是GAN的設(shè)計）。

在這里主要就熱失控檢測技術(shù)和BMS的發(fā)展做一點(diǎn)展開。

Part 1、專門的熱失控檢測傳感器和泄壓閥的集成

從系統(tǒng)性的測試來看，單個電芯熱失控從加熱方法來看，采用溫度（因為本身加熱的原因，實驗本身和現(xiàn)實存在差異性）+電壓（掉的比較慢）的模式還是相對比較慢的。能夠拿來作為指針的，主要包括氣體、煙塵、壓力和電芯膨脹這四個要素。

○氣體：這個是穩(wěn)定的釋放量，有不同的種類氣體釋放。

○煙霧：這個指針其實并不穩(wěn)定，差異性比較大。

○壓力：在密封正常的條件下，整體壓力差異性比較均一。

○電芯膨脹：觸發(fā)方式會有差異性。

備注：在當(dāng)前電池已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)中，不光是動力電池，未來還有儲能、二輪電動自行車的換電柜、電動汽車換電站等等需求，基于預(yù)警的消防其實是一個強(qiáng)要求。

▲圖1.單一電芯熱失控能夠給出的指針信號

因此在這里有兩條路，一條路就是圍繞之前消防的成功經(jīng)驗，把鋰電池的壓力和氣體兩個參量提取出來做傳感器。

1.壓力傳感器：

實際上我們發(fā)現(xiàn)要針對不同的壓力釋放過程，覆蓋圓柱（21700到46800）、軟包和方殼，即使是高精度的壓力傳感器也和整包的設(shè)計息息相關(guān)。我傾向于認(rèn)為，這種方式均一性特別難做，把壓力檢測放到開閥上面可能更好。

在電池系統(tǒng)壓力變化中，其實主要和溫度、沖擊有關(guān)系，如下圖所示。

▲圖2.電池系統(tǒng)里面影響壓力變化的一些事件

2.汽車傳感器

由于燃料電池的原因，過往汽車傳感器廠家其實有一些技術(shù)儲備，主要是基于H2的泄露檢測，把這個借用過來用在鋰電池?zé)崾Э貦z測上是比較好的解決方案。

▲圖3.基于壓力、CO2和H2傳感器對單電池?zé)崾Э氐臋z測

Part 2、電池管理系統(tǒng)的未來

在下面的恩智浦的《Next-Generation Architectures For Battery Management Solution》里面有一張圖比較典型，我們能看到在三電領(lǐng)域，都出現(xiàn)了高低壓分離，硬件和軟件分離的情況發(fā)生，也就是說未來分布式的電池管理軟件，可能會被集成到Domain 控制器甚至是放到集中運(yùn)算平臺里面。

我的理解是，隨著熱失控緩解用到更多的熱管理組件，想要覆蓋上述這么多熱失控檢測和熱失控延緩，必然要形成集中處理的模式，同時對下層的硬件進(jìn)行激活。

備注：這個過程還是比較慢，主要是BMS運(yùn)算相對要求實時。

▲圖4.電池管理系統(tǒng)把自己做成全硬件產(chǎn)品

小結(jié)：我個人覺得，在這個電池檢測和熱失控延緩領(lǐng)域，會衍生出比較多的主動控制措施，需要調(diào)用更多的資源，這也使得電池管理的軟件更快進(jìn)入上層。