電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)正處于轉型階段。隨著(zhù)公共和私營(yíng)部門(mén)越來(lái)越重視電動(dòng)汽車(chē)，eMobility行業(yè)中的每個(gè)參與者都在不懈地努力，以更高的效率，更大的容量和更小的尺寸來(lái)提高電動(dòng)汽車(chē)的性能。所有這些研究和開(kāi)發(fā)的唯一目標是以更低的成本制造與IC發(fā)動(dòng)機同等甚至更好的電動(dòng)汽車(chē)。

作為電動(dòng)汽車(chē)最關(guān)鍵的組件，高壓EV電池最關(guān)注的是容量提高，性能優(yōu)化和成本/尺寸減小。電動(dòng)汽車(chē)電池，電池，模塊和電池組的整個(gè)價(jià)值鏈中的研究人員一直在致力于快速充電和容量增強項目。

介紹：

電池熱管理是用于快速充電和容量增強項目的EV電池設計和開(kāi)發(fā)中最關(guān)鍵的方面之一。電池熱管理中的關(guān)鍵步驟是：首先確定發(fā)熱源，其次確定設計中的薄弱環(huán)節，然后通過(guò)設計變更或更好的冷卻機制最終解決熱問(wèn)題。本文主要關(guān)注光纖傳感器在圓柱形電池芯溫度監測中的優(yōu)勢。

為什么要進(jìn)行溫度監控：

在快速充電（3C，4C和更高）和放電（6C，8C或更高）的循環(huán)下，圓柱形電池面臨巨大的電化學(xué)和機械應力。這些連續應力的結果是，細胞內部發(fā)熱，熱量沿徑向和軸向傳遞到外表面。了解不同工作條件下電池的應力處理能力變得至關(guān)重要。EV電池必須針對廣泛的環(huán)境和汽車(chē)運行條件進(jìn)行設計。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段準確識別熱問(wèn)題并有效緩解它們是避免產(chǎn)品召回巨額成本的關(guān)鍵。 ?

光纖溫度傳感器的優(yōu)點(diǎn)：

工程師一直在使用非常小的熱電偶來(lái)測量圓柱形電池芯的熱輪廓。為了避免由于熱電偶細胞化學(xué)損傷，傳感器涂覆有一個(gè)復雜的和昂貴的化學(xué)隔離。隔離過(guò)程很復雜，仍然不是用于安全，準確地測量電池核心溫度的完整解決方案。因此，由于光纖傳感器的以下特性，光纖溫度傳感器是熱電偶的最合適替代品：?

1. 超小?尺寸（0.4毫米）以適合Cell Core。這將確保對圓柱形電池的機械結構的損壞最小。
2. 安全：光纖傳感器由二氧化硅，聚酰亞胺，砷化鎵（GaAs）晶體和很小的環(huán)氧樹(shù)脂制成。完整傳感器的任何成分都不會(huì )對細胞化學(xué)物質(zhì)造成任何風(fēng)險。
3. 準確且無(wú)噪音的?讀數–傳感器的精度為±0.2?C（相對），重復性為100％。而且此精度不受電池內部應變/壓力的影響。
4. 寬的測量范圍：測量范圍?為-269?C至+300?C。
5. 更高的響應時(shí)間：?傳感器能夠以5Hz至30Hz的采樣率進(jìn)行測量。
6. 傳感器穩定性：?這些傳感器在高電場(chǎng)，磁場(chǎng)和化學(xué)領(lǐng)域中非常穩定。
7. 降低安裝成本??–傳感器不需要任何昂貴的隔離/涂層。傳感器也可調節以適合電池芯內部的不同位置。

如何在圓柱形電池芯中安裝光纖溫度傳感器？

光纖溫度傳感器可以在單元形成階段或之后安裝。與在制造的電池芯上安裝傳感器相比，在電池形成階段安裝傳感器很簡(jiǎn)單。下面的圖1顯示了如何將光纖溫度傳感器安裝到圓柱形電池芯中的詳細視圖。

1. 裸光纖傳感器b）帶有一次性吸頭的光纖傳感器

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?數字。EV電池內部安裝了1個(gè)光纖傳感器

在細胞形成階段：

這是一種簡(jiǎn)單的方法，在組裝過(guò)程中，在成型階段之前，可以將光纖溫度傳感器放置在圓柱型電池的核心。這將需要在電池的陰極蓋上鉆一個(gè)孔。形成過(guò)程后，必須用硅酮密封膠，環(huán)氧樹(shù)脂或Kapton膠帶密封陰極蓋的開(kāi)口。

進(jìn)入制成的電池：

要在現成的電池上安裝光纖溫度傳感器，需要使用電鉆和手套箱。首先，將需要拆卸大約8到10個(gè)電池以找出電池類(lèi)型的內部結構。確定電池的內部結構后，可以將新的電池放在手套箱上鉆孔。手套箱用于防止電池內部暴露于氧氣（O?₂）和濕氣（H?₂?O）中。尖銳且高精度的鉆頭用于在電池芯上鉆一個(gè)小孔?？妆仨毐M可能小，以免影響電池的電化學(xué)行為。鉆孔時(shí)必須小心，以免發(fā)生短路并保護電極膠卷。

最簡(jiǎn)單的鉆孔方法是，打開(kāi)塑料保護罩上的陰極和鉆孔，然后將光纖傳感器插入芯內。開(kāi)口必須用特殊的膠水和膠帶密封，以使其密封而不損壞光纖溫度傳感器。

一次性蓋（由聚酰亞胺材料制成）也可用于先插入孔中，然后再插入光纖溫度傳感器，。

然后可以將光纖溫度傳感器連接到監視器以進(jìn)行溫度測量和趨勢顯示。該監視器可以靈活地記錄溫度數據，顯示時(shí)間戳趨勢以及將數據導出到第三方系統。該監視器支持行業(yè)標準協(xié)議，例如高速CANBUS，Modbus，DNP3.0，并帶有用于主要開(kāi)發(fā)環(huán)境（例如Matlab，LabView和python）的驅動(dòng)程序。傳感器和監視器的安裝。

結論：

光纖溫度傳感器是最適合在電池內部用于電池芯溫度監控的傳感器。光纖溫度傳感器的安裝過(guò)程比傳統傳感器更容易，因為光纖溫度傳感器不需要任何隔離。憑借光纖溫度傳感器的更高的準確性，可重復性和響應能力，可以更好地了解內部的化學(xué)過(guò)程并確定溫度升高的真正原因。從多個(gè)實(shí)驗中發(fā)現，電池芯溫度大多高于電池體溫度，并且差異不是恒定的，而是隨充電和放電速率而變化。在充電和放電結束時(shí)，核心溫度最高。

核心電池的溫度監控對于快速充電應用變得至關(guān)重要。溫度監控的結果用于電池建模，電池管理系統以及電池，模塊和整個(gè)電池組的熱保護。準確的核心電池溫度可確保正確設置熱安全極限，以避免出現熱失控問(wèn)題。