呂海達(dá) 張勇旺

【摘 要】進(jìn)入21世紀(jì)以來，電動車技術(shù)的發(fā)展不斷成熟，但電動汽車檢測方面仍存在諸多問題沒有得到很好地解決，其中最主要的是以汽車的電池檢測系統(tǒng)研發(fā)初始成本高和預(yù)期結(jié)果不好，汽車的電池檢測系統(tǒng)的研發(fā)進(jìn)展對電動汽車的發(fā)展起著積極地推動。由于新型的汽車電池檢測系統(tǒng)的開發(fā)和使用，電動車電池供能得到提前保障，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電能不足時可以及時充電，保持電池持續(xù)有效供電，保證運輸?shù)陌踩涂煽啃浴?/p>

【關(guān)鍵詞】汽車；電池檢測系統(tǒng)；設(shè)計

1電池產(chǎn)品的特殊風(fēng)險

1.1電池產(chǎn)品的分類及所需檢測的項目

聯(lián)合國發(fā)布《關(guān)于危險貨物運輸?shù)慕ㄗh書》當(dāng)中對于危險品的分類有著嚴(yán)格的規(guī)定，電池產(chǎn)品因含有酸性較強(qiáng)或是堿性較強(qiáng)的電解液故其被劃分為第8類危險品，即腐蝕性危險品，而電池當(dāng)中的鏗電池屬第9項危險品.即雜項危險品。電池檢測主要包含以下項目：首先是電池產(chǎn)品在被生產(chǎn)出來之后可能會遇到的使用情況，比如說進(jìn)行高空模擬、溫度循環(huán)、強(qiáng)烈振動、低倍率進(jìn)行充電等項目；其次是根據(jù)有關(guān)經(jīng)驗及實踐而預(yù)見的可能會產(chǎn)生的誤使用，比如說外部短路、重物的沖擊或是擠壓、機(jī)械的沖擊、跌落、強(qiáng)制性放電、充電非正常、熱濫用、安裝錯誤一、放電或充電過度、高倍率充電等等。

1.2電池產(chǎn)品的特殊風(fēng)險

電池內(nèi)含強(qiáng)酸性或是強(qiáng)堿性的電解液，其在運輸?shù)倪^程當(dāng)中可能會存在電解液的潑灑，電池中的鉛酸電池因為充電過度還會產(chǎn)生有氣體，導(dǎo)致電池的壓力上升，鉛酸電池產(chǎn)生的氣體主含氫氣及氧氣，若氣體溢出而周圍環(huán)境存在明火，容易產(chǎn)生爆炸或是火災(zāi)。另外鉛酸電池還會析出一定量的有毒氣體，比如砷化氫或銻化氫，加上鉛本身就存在很大的危害，所以電池產(chǎn)品的危險性較高且特殊。除此之外，電池中的鏗電池也是比較典型的高危險性電池產(chǎn)品，對于鏗電池產(chǎn)品的檢測，其主要包括以下項目：質(zhì)量是否損失；是否有泄漏、泄放、短路、破裂等情況；是否會產(chǎn)生爆炸或火災(zāi)等，只有所有項目都合格鏗電池產(chǎn)品的質(zhì)量才能有保障。

2國內(nèi)外電池標(biāo)準(zhǔn)組織及檢測標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)前，全球各國紛紛開展了電池標(biāo)準(zhǔn)研究工作，建立了國際標(biāo)準(zhǔn)化組織和國際電工委員會等機(jī)構(gòu)，主要是對電池的主要性能要求、檢測方法進(jìn)行深入研究。需要按照國際電工委員會的電池安全性能檢測標(biāo)準(zhǔn)的要求，結(jié)合各自的需求，制定出電池運輸安全標(biāo)準(zhǔn)，取得了良好的應(yīng)用效果。另外，例如，美國和日本等國家，通過電氣及電子工程學(xué)會和國家標(biāo)準(zhǔn)局制定出了電池的安全標(biāo)準(zhǔn)，取得了廣泛的影響和應(yīng)用效果，但是各個國家的測試條件呈現(xiàn)出較大的不同?！堵?lián)合國危險物品運輸試驗和標(biāo)準(zhǔn)手冊》在世界范圍內(nèi)，具有廣泛應(yīng)用和較大影響，在實際的應(yīng)用過程中，主要是對電池在運輸過程中的外部環(huán)境及機(jī)械振動情況進(jìn)行模擬試驗的過程，能夠確保電池包裝的不脫落、無質(zhì)量損失、不變性和不爆炸情況的出現(xiàn)，有利于防止電池在使用過程中出現(xiàn)著火或爆炸情況的產(chǎn)生。

3汽車的電池檢測系統(tǒng)裝置

3.1汽車的電池檢測系統(tǒng)主要是檢測電動汽車電池的每個工作終端，即工作電壓，電流和溫度的變化。檢測電池狀態(tài)通常是集中式和分布式檢測，使用整體分布的電路，分為幾組電池，每組集中在檢測的測試組中，形成一個完整的端電壓集中/分布式檢測系統(tǒng)。一般測試系統(tǒng)用來測試固定電壓降低是適用于電能低消耗系統(tǒng)，而且還達(dá)不到最佳的測試電壓，也不保證正確的電路測值。新型汽車的電池檢測系統(tǒng)適于自我調(diào)整電壓降低，以求得到安全的數(shù)字檢測系統(tǒng)，保證數(shù)字電路的正確操作，以及電源電壓接近最佳的工作狀態(tài)要求。這種技術(shù)更加靈活，準(zhǔn)確，可靠。汽車電池故障導(dǎo)致的熱失控現(xiàn)象被認(rèn)為是隨著時間的推移電池中發(fā)生缺陷，電池系統(tǒng)的缺陷和由此引起的斷裂極大地增加了汽車故障。檢測汽車電池的安全性的故障以減小造成的損失，用大容量的系統(tǒng)。

3.2由于車輛運行狀態(tài)（啟動，道路均勻，加速，爬坡，停車場）和變化，車輛動力是由電池的電池狀態(tài)決定，這決定即使在電池的電壓隨著變化的負(fù)載而變化。因此，根據(jù)電池的伏安特性，通過對蓄電池的端電壓來判斷，如果電池是好的或壞的判斷更準(zhǔn)確的話，想要做的工作電流參數(shù)，如速度根據(jù)車輛的采集電池，判斷電池的電壓標(biāo)準(zhǔn)值是好還是不好，根據(jù)測得的平均電池放電水平的伏安特性來考慮。這個判斷是正確的嗎？最準(zhǔn)確的，但足以維持電池的有效性。如何提高電動車和舒適性；剩余的電池電量指示燈，電動車空調(diào)系統(tǒng)的安裝，如何對電池進(jìn)行快速充電，充電和放電的平衡，如何有效地使用蓄電池，延長電池壽命和電動車能量回收的問題。這涉及到電池和汽車能量管理。因此，必須考慮的是在耦合器通過使用所屬電池的電壓取樣電路，溫度的影響。所以，系統(tǒng)設(shè)置有溫度補(bǔ)償電路和一種特殊的變化，從而基本上消除了影響的溫度。

4汽車的電池檢測系統(tǒng)設(shè)計

4.1系統(tǒng)軟件的設(shè)計思想是：首先，通過一定的算法可用于電池的狀態(tài)（無負(fù)載和負(fù)載）的分析和判斷。當(dāng)處于空閑狀態(tài)時，如果被發(fā)現(xiàn)單個電池的電壓過低（小于11伏），電池管理系統(tǒng)故障的燈籠一般明亮的展覽，提示維修人員，維修人員（或驅(qū)動程序）可以是一個短的時間內(nèi)（小于3秒）的讀取故障代碼鍵后立即釋放，故障指示燈開始閃爍，閃爍的數(shù)字的時候，告訴電池問題，提示工作人員進(jìn)行處理，如果有多個電池有問題連續(xù)展出的彩燈閃爍不斷，5S暫停失敗，直到一次閃爍不停閃爍的光，每次暫停時報“報道，電池的問題。單個電池電壓太低（小于8伏）時，故障電流主要由導(dǎo)電車系列分支的電池管理系統(tǒng)，提示維護(hù)人員，維護(hù)人員（或驅(qū)動）根據(jù)故障代碼讀取根據(jù)相同的原理的鍵讀取故障代碼。發(fā)現(xiàn)故障后處理，時間長了，根據(jù)閱讀的關(guān)鍵（10秒），可以清除故障代碼的麻煩。HCNR200非線性度0.01%，工作溫度范圍寬（-55℃至125℃），但受溫度變化的影響是非常小的，最大輸入電流為40 mA，平均輸入電流為25 mA，絕緣電阻大于超過1000歐姆，工作電壓可達(dá)1414V，瞬間電壓高達(dá)8000V。電動汽車電池組的工作電壓一般在200多伏以下，HCNR200的選擇是完全符合現(xiàn)場條件。

離子電池（LIB）由于其大功率和能量密度是電力驅(qū)動汽車最有希望的儲電裝置，然而，店里系統(tǒng)問題和隨之而來的安全問題是其主要障礙。高溫可以LIB中組件材料觸發(fā)而分解，溫度進(jìn)一步上升導(dǎo)致災(zāi)難性故障系統(tǒng)，這是被稱為熱失控。包括過電的單個單元格或充電系統(tǒng)；導(dǎo)致單元格由于內(nèi)部的異物缺陷，分離器磨損，枝晶生長和內(nèi)部短路（ISC），或壓碎成一個細(xì)胞的滲透模塊或電池包。因此，新型汽車的電池檢測系統(tǒng)里的小容量LIB系統(tǒng)中一般有，正溫度系數(shù)媒介物，電流中斷裝置，具有多種冗余層，陽離子確保安全，這些安全技術(shù)都是以小容量融入到整個系統(tǒng)中的。

4.2電力驅(qū)動汽車的libs顯容量和物理尺寸比較大，大容量的LIB系統(tǒng)里含有多個單獨的模塊。體積較大的電池，高容量和高電壓組合改變其的故障響應(yīng)，造成意想不到的后續(xù)故障，嚴(yán)重影響電池組的集成架構(gòu)癱瘓。在小容量的電池組中，整個媒介是由一個低電阻高導(dǎo)熱率的電阻組成，當(dāng)溫度升高后，電池檢測系統(tǒng)溫度傳感器可以檢測到溫度變化并發(fā)送信號到LIB控制器，一個可視的信號故障反應(yīng)到信號數(shù)據(jù)系統(tǒng)上，就可以檢測到正在使用的電池系統(tǒng)的故障和電壓以及電流。信號數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不一定是一個輸出電流的功能模塊。提出了適合電池供電的便攜式系統(tǒng)的虛擬原型的鋰離子電池是一個完整的塊。該模塊考慮了非線性平衡電位，速度和溫度的依賴關(guān)系，熱效應(yīng)和響應(yīng)的瞬時功率需求。索尼US18650被用來作為一個例子，該模塊的輸出制造商的數(shù)據(jù)，并與實驗結(jié)果一致，該模塊可以很容易地修改，以適應(yīng)數(shù)據(jù)從不同的電池，并可以擴(kuò)展為寬的動態(tài)范圍，不同的溫度和當(dāng)前的利率，一組數(shù)據(jù)收集從一個模塊用于檢測故障到發(fā)生和顯示在另一個模塊中，可以輸出在正負(fù)電路端的故障信號仿真器械中。

5結(jié)語

隨著新型電池技術(shù)的發(fā)展被應(yīng)用到很多制造業(yè)領(lǐng)域，汽車的電池檢測系統(tǒng)作為新型制造業(yè)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)目前在世界多國興起研發(fā)熱潮，其中很多產(chǎn)品已經(jīng)下線，尤其是電動汽車的逐漸普及使用，檢測汽車電池終端電路的工作狀態(tài)就顯得尤為重要。

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（作者單位：長城汽車股份有限公司）