為什么要進(jìn)行動(dòng)力電池包的溫度監測？

新能源電動(dòng)汽車(chē)，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(chē)輛安全。時(shí)有發(fā)生的新能源汽車(chē)電池包起火事件，對電池包、冷卻系統以及電池管理系統（BMS）的設計提出了更高的要求。對動(dòng)力電池包進(jìn)行溫度監測，可以用來(lái)驗證電池包相關(guān)的熱模型，輔助電池包內各功能單體與模塊設計；也可以用于電池管理系統監測，當發(fā)現電池包溫度超過(guò)安全閾值等變化異常時(shí)，發(fā)送報警信號進(jìn)行早期預警，以避免危險發(fā)生。

當前，常用的電池溫度測量方法包括熱電耦和紅外成像，但在針對電池包的大規模測溫應用中，上述兩種方法卻存在著(zhù)一些不足。熱電耦使用金屬線(xiàn)，可能引起電池模組內短路，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)射的紅外信號進(jìn)行測量，只能夠粗略測量物體表面的溫度，同時(shí)還要針對不同的測量對象作校正。利用光纖材料的光敏特性，在光纖上用紫外光刻寫(xiě)光柵，形成周期性缺陷結構，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(chēng)FBG）。

當入射光進(jìn)入FBG時(shí)，在滿(mǎn)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，因此當外界溫度發(fā)生變化時(shí)，光纖光柵將產(chǎn)生軸向應變與折射率變化，波長(cháng)也隨之改變。通過(guò)對反射光波長(cháng)的解調，獲得中心波長(cháng)偏移量，進(jìn)而通過(guò)測量系統軟件計算出相應的溫度變化情況。

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量和監測系統（Fiber-Optic Measuring and Monitoring，簡(jiǎn)稱(chēng)FOM2），用于實(shí)時(shí)測量和監測動(dòng)力電池包的溫度情況。本系統最多可接入2400個(gè)FBG傳感器，通過(guò)專(zhuān)用的系統軟件，可高精度、穩定的采集被測電池包的溫度數據，進(jìn)而通過(guò)極值、平均值、變化速率等數理統計方式分析被測對象的當前狀態(tài)，為電池包的安全設計及驗證提供準確的數據參考。

FOM2系統特點(diǎn)

• 多達2400個(gè)溫度測量點(diǎn)，適用于大規模測量；

• 光纖柔軟質(zhì)輕，絕緣，抗電磁干擾，易于安裝；

• 支持結構模型導入，測量數據可追溯，數據云圖可視化顯示；

• 系統含有極值、均值、變化率等統計分析工具，實(shí)現災害早期預警；

• 系統可移植應用于交通、能源等多個(gè)領(lǐng)域的結構健康監測；

  
  

光纖光柵電池包測溫系統監測內容

（1）電池模組溫度測量

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)化設計。

（2）電纜溫度監測

在長(cháng)期工作中，電池包中的電纜容易老化，可能會(huì )導致局部過(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)監測不同充放電速率下的電纜溫度。

（3）冷卻板溫度測量

通過(guò)將FBG傳感器安裝在冷卻板上，FOM2系統可以準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、材料和護罩設計上做出正確的權衡，這可以在提高冷卻板性能的同時(shí)降低成本費用。