电动汽车和混合动力汽车的安全性高度依赖于电池。主要用于此类车辆的锂离子电池是对乘员的各种潜在危险的来源。复杂的电池管理系统是解决这些危险的必要条件。除其他任务外,它还管理电池的环境条件,并确保正确的电池维护和更换。这大大降低了故障和过热的风险。
在不同环境条件下,电池充电或操作时过热,适当的维护,安全更换,防止故障,以及事故发生时的触电风险,这些都是设计合理的电池管理系统所解决的因素。因此,车载电池已经发展成为配备传感器的诊断系统,用于持续监测电池电压、电流、温度和内部压力。其他传感器检测诸如加速度、车辆地面方向和湿度等因素。当特定传感器检测到监测值超出指定范围时,电池立即与车辆断开连接,以确保安全。
正确使用湿度传感器在绿色汽车中可以增加车辆电池的安全性,降低其功耗并增加其使用寿命。现代湿度和温度传感器基于专有的CMOSens®技术,该技术将传感器元件和信号处理电路结合在单个半导体芯片上。瑞士传感器制造商Sensirion是这一领域的技术市场领导者,生产数以百万计的此类传感器。这些传感器已被汽车制造商广泛采用。CMOSens湿度和温度传感器的优点是直接和经济地集成到电池管理系统中,在CAN总线和传感器网络上提供有效数据传输的数字接口,以及确保可靠运行的通信诊断。
避免短路,节约能源
电池通过空气或水主动冷却,以防止电池在车辆运行过程中过热。如果电动汽车在热带地区的潮湿环境或雨天运行,电池内部会积累相当多的湿度。如果冷却电池内部的空气温度达到露点,潮气就会凝结在电池内部。这种水膜增加了短路的风险,这可能导致电池关闭和电池的潜在损坏。湿度积累可以很容易地防止通风电池外壳与干燥的空气从车辆的空调系统。
为了避免电池不断通风和不必要的能源使用,可以监测电池内部空气的湿度,这样只有当湿度超过指定的临界值时才会启动通风过程,并且有可能发生冷凝。这一策略最大限度地降低了空调系统的功耗,提高了车辆的整体效率,同时提高了电池的安全性。
延长生命周期
过高的湿度会加速电池中各种电触点和连接器的腐蚀。这些部件特别容易腐蚀,因为它们在运行过程中受到大电流负荷的加热。为了降低电气部件腐蚀损坏的风险,可以采用干燥空气的湿度控制通风策略,如前所述。这可以通过避免电池湿度过大而大大减少维护工作和费用。
监测电池老化
电池管理的另一个问题是由于水分渗透而导致的电池老化。汽车电池盒可以装有通风口,以平衡大气压力的变化。这些通风口通常由防水织物制成。虽然这本质上是不透水的,但随着时间的推移,少量的水分会渗入织物并进入电池。由于车辆的使用寿命长,水分的渗透量会导致问题,因为水会与电解质和锂电极发生反应。这种化学作用会导致电池内部产生气体,从而降低电解液的特性。最终的结果是降低电池容量和寿命。
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