近日，大陸集團(tuán)廣泛的傳感器產(chǎn)品組合再添新成員，推出了兩款專用于電動(dòng)汽車的新型傳感器——電流傳感器模塊（CSM）和電池碰撞檢測(cè)（BID）系統(tǒng)。這兩項(xiàng)新的解決方案專注于保護(hù)電池和/或保持電池參數(shù)。大陸集團(tuán)將在2022年內(nèi)開(kāi)始制造全新的高壓電池傳感器模塊（CSM）。這種緊湊的模塊傳感器設(shè)計(jì)可以測(cè)量電流，同時(shí)可以檢測(cè)溫度。這兩項(xiàng)數(shù)值均與電池管理操作密切相關(guān)。大陸集團(tuán)向市場(chǎng)推出的另一款創(chuàng)新的電池保護(hù)產(chǎn)品就是電池碰撞檢測(cè)（BID）解決方案，它是一種不同于重型底板“裝甲”的輕型防破損替代方案。
大陸集團(tuán)被動(dòng)安全與傳感器事業(yè)部負(fù)責(zé)人 Laurent Fabre 表示：“汽車電動(dòng)化創(chuàng)造了新的用例，這也為我們的傳感器活動(dòng)帶來(lái)了更多機(jī)會(huì)，因?yàn)殡妱?dòng)汽車有著傳統(tǒng)汽車相同的所有傳感器需求，甚至是更多的需求。例如，保護(hù)電池和維持其性能就是電動(dòng)汽車更需要關(guān)注的兩項(xiàng)任務(wù)。電池傳感器模塊和電池碰撞檢測(cè)解決方案兼具這兩個(gè)方面的用途。”
鑒于電池是電動(dòng)汽車中昂貴的部件之一，CSM的開(kāi)發(fā)不僅旨在保護(hù)電池免受過(guò)載電流的影響，而且還將通過(guò)限制老化效應(yīng)來(lái)幫助保持電池參數(shù)。CSM可在電池包斷路單元或電池本身中集成，將提供兩項(xiàng)決定性的信息，以執(zhí)行電池保護(hù)以及可靠的行駛里程監(jiān)測(cè)。為達(dá)到嚴(yán)格的功能安全要求，CSM可作為一個(gè)雙通道傳感器，在一個(gè)緊湊的單一單元中集成分流技術(shù)和霍爾技術(shù)，從而獨(dú)立測(cè)量電流。
BID結(jié)合了一種輕型結(jié)構(gòu)，能夠檢測(cè)到來(lái)自地面的撞擊，并在必要時(shí)向司機(jī)發(fā)出警報(bào)并前往修理廠。這樣，駕駛員就不必經(jīng)常并親自檢查高速或低速的地面接觸產(chǎn)生的撞擊是否損壞電池。與當(dāng)前的金屬底板保護(hù)相比，BID解決方案能夠節(jié)省多達(dá)50%的重量。
可靠的充電監(jiān)測(cè)：電流傳感器模塊可保持電池的安全和“健康”
鋰離子電池儲(chǔ)存了大量的電能，具有強(qiáng)大的續(xù)航能力。這種電池可在充電過(guò)程中承受大量電流。由于不可避免的物理效應(yīng)，充電（和放電）會(huì)導(dǎo)致電池升溫——在高功率快速充電或運(yùn)動(dòng)駕駛模式下更是如此。為防止汽車電池的電流過(guò)載，系統(tǒng)必須控制電流以限制溫度過(guò)快上升。”被動(dòng)安全與傳感器事業(yè)部的前期戰(zhàn)略經(jīng)理Horst Gering表示：“鋰離子電池具有最佳溫度范圍，它在這種溫度范圍內(nèi)非常安全，老化速度很慢。不過(guò)，快速充電是保持電池安全和‘健康’并控制充電時(shí)長(zhǎng)的一個(gè)兼顧方案。最好是在具有準(zhǔn)確數(shù)據(jù)支持的情況下執(zhí)行這一操作。” CSM還能夠通過(guò)監(jiān)測(cè)消費(fèi)電流幫助計(jì)算更精準(zhǔn)的剩余電量。
CSM測(cè)量的電流可校準(zhǔn)至2000安培，分流通道精度優(yōu)于±1%，霍爾通道精度優(yōu)于±3%，溫度測(cè)量范圍介于-40℃至125℃。目前這兩項(xiàng)監(jiān)測(cè)技術(shù)均可支持完整的電流阻斷。之后傳感器會(huì)通過(guò)CAN接口，向電池管理系統(tǒng)提供這一輸入信息。除了優(yōu)化充電效率并保護(hù)電池，CSM還將有助于檢測(cè)機(jī)械故障，以免發(fā)生不檢測(cè)所導(dǎo)致的失火現(xiàn)象。CSM完全符合系統(tǒng)ASIL D的要求。CSM將在2022年內(nèi)在一家全球汽車制造商的先進(jìn)電動(dòng)汽車項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。其首個(gè)產(chǎn)品是模塊化傳感平臺(tái)的一部分，該平臺(tái)可針對(duì)其他功能（例如電壓測(cè)量和測(cè)量通道數(shù)量）進(jìn)行擴(kuò)展。
電池碰撞檢測(cè)——智能底板保護(hù)
通常情況下，電動(dòng)汽車的鋰離子電池集成在汽車的底板位置，使車輛的重心降低并讓它獲得車輛結(jié)構(gòu)的保護(hù)——但有兩個(gè)潛在的異常情況：在高速狀態(tài)下，捆綁帶等物品可能會(huì)卷起并損壞底板。在停車過(guò)程中，汽車低速接觸地面時(shí)也可能給電池底板造成損壞。因此，電動(dòng)汽車通常會(huì)配備一個(gè)巨大且沉重的罩子，從底部保護(hù)電池盒。不過(guò)，如果發(fā)生了撞擊，駕駛員就要判斷是否應(yīng)將汽車送往修車廠進(jìn)行檢查。位于Alzenau的大陸集團(tuán)安全工程總經(jīng)理Johannes Clemm表示：“這種情況并不太令人滿意，因?yàn)檐嚨椎哪芤?jiàn)度很差，另外也只有經(jīng)驗(yàn)豐富的駕駛員才能夠評(píng)估車底的真實(shí)受損程度。”為解決這個(gè)問(wèn)題和創(chuàng)造可行的輕型底板保護(hù)系統(tǒng)，大陸集團(tuán)研發(fā)了基于壓力傳感器的電池碰撞檢測(cè)解決方案。
這個(gè)系統(tǒng)能夠檢測(cè)和區(qū)分汽車底板撞擊事件，以便在電池受損的時(shí)候向駕駛員發(fā)出警報(bào)。這樣車主就可以在受損的電池著火之前采取預(yù)防措施。Clemm補(bǔ)充表示：“此外，BID還能夠識(shí)別受損的區(qū)域，以告知電池管理系統(tǒng)對(duì)該區(qū)域的電池做斷電處理，從而防止發(fā)生火災(zāi)。”
BID可應(yīng)對(duì)兩種典型的撞擊風(fēng)險(xiǎn)：其中之一是低速地面接觸，例如在停車時(shí)，汽車緩慢地滾過(guò)路邊并撞到地面。在這類情況下，BID信號(hào)可觸發(fā)主動(dòng)懸架系統(tǒng)，臨時(shí)增加底板間隙以減輕損害。另一個(gè)用例是高速入侵，它是由于路面上的石頭或綁帶等重物卷起造成的。在特定的速度和沖擊力之下，這類物體可能損壞底板，甚至有可能戳破電池結(jié)構(gòu)。
與現(xiàn)有解決方案相比，基于傳感器的汽車底板保護(hù)與當(dāng)前的電池防護(hù)方案節(jié)省多達(dá)50%的重量。BID中使用的壓力傳感器衛(wèi)星源于經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的行人保護(hù)系統(tǒng)（PPS pSAT），該系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，并在數(shù)百萬(wàn)輛汽車中應(yīng)用了十多年。任何撞擊都是由一個(gè)充氣硅膠管的壓力信號(hào)檢測(cè)到的，這種硅膠管集成在電池盒底部的S形傳動(dòng)帶中。信號(hào)到達(dá)管道兩端的兩個(gè)壓力衛(wèi)星的時(shí)間差有助于計(jì)算撞擊面積。撞擊的嚴(yán)重度可以通過(guò)信號(hào)閾值進(jìn)行區(qū)分，從而觸發(fā)對(duì)駕駛員的級(jí)聯(lián)警報(bào)。
