采用 Honeywell Sensors 实现电动汽车和电池存储安全第一的方法

开发电气化应用时需要严格遵守安全标准，以确保可靠和人性化体验。毕竟，没有人希望在驾驶电动汽车 (EV) 或在 30,000 英尺高的喷气式飞机上操作移动设备时遇到可能导致冒烟甚至起火的热失控事件。对于电动汽车电池和储能系统的产品设计师来说，这就是为什么要采用非常精确和可靠的传感器，以确保安全运行而不影响性能。

锂离子 (Li-ion) 电池因其高能量密度和高效率而备受人们青睐，这对于电动汽车和一系列其他电子应用至关重要。但是，正如美国国家消防协会指出的那样，“当电池损坏或使用、充电或储存不当时，就会增加电池过热、起火甚至爆炸的可能性。”

考虑到全球道路上有数百万辆电动汽车在行驶、数十亿台采用锂离子电池供电的移动设备在使用，虽然热失控事件相对较少，但并非微不足道——根据美国联邦航空管理局 (FAA) 的数据，美国航班每周会发生约两起此类事件。随着越来越多电气化应用的开发，此类事故的数量肯定会增加，而且其中任何一起事故都可能对供应商的销售产生负面影响。

此外，根据国际能源署 (IEA) 的数据，目前 90% 以上的锂离子电池需求来自于能源领域，这得益于自 2010 年以来更高的能量密度、更长的使用寿命和大幅降低的成本，在电力存储应用方面超越了其他替代品。随着各个国家和地区、各个企业努力实现净零排放目标，公用事业规模的电池储能系统 (BESS) 正在加速得以应用。

设计安全第一的电气化应用

各行各业对锂离子电池的需求都在增长，因此产品设计师在应用中使用锂离子电池时必须采取安全第一的方法。

当电池温度升高产生热量并可能导致火灾甚至爆炸时，就会发生热失控事件。这些事件可能是由于过度充电、可影响内部结构的物理损坏以及制造缺陷导致的短路引起的。

锂离子电池可能会因过度放电、外部短路、极端环境高温和其他因素而造成性能下降。

Honeywell Sensing and Productivity Solutions 提供电流和电池安全传感器，应用设计人员可以利用这些传感器来提高安全性、效率和性能。通过这些传感器可监控、管理电流和电池健康状况。传感器可用于电动汽车和电池储能系统的电池管理系统，提供早期问题检测、精确测量和定制功能，也可集成到各种其他应用中。

该公司的 CSHV 系列开环电流传感器（图 1）采用霍尔效应和 Honeywell 专有技术，在电流检测应用中具有出色的性能和可靠性，可测量 ±100 ADC 至 ±1500 ADC 范围内的直流电 (DC)。该系列提供与电流成比例的模拟电压输出，便于集成到多种电动汽车应用中，例如电池管理系统 (BMS) 中的电流检测、电池断开单元 (BDU)、配电单元 (PDU)、故障检测和隔离。

图 1：Honeywell 的 CSHC 系列传感器采用开环霍尔效应技术。（图片来源：Honeywell）

Honeywell 的 CSNV 系列电流传感器采用闭环霍尔效应技术，可在很宽的温度范围内实现高精度和稳定性。该系列传感器用于测量电池管理系统、电动汽车、储能系统和其他需要高精度和可靠性的应用中的电流。该系列可用于探测传感器和主机系统故障，以及超范围和欠范围的电源电压。该系列分为三种型号：

• CSNV500 装置可测量高达 ±500 A 的电流，总体精确度小于 ±0.5%
• CSNV700 器件（图 2）可测量高达 ±700 A 的电流，总体精确度小于 ±0.5%
• CSNV1500 可测量高达 ±1500 A 的电流，总体精确度小于 ±1%

图 2：Honeywell CSNV700 系列电流传感器。（图片来源：Honeywell）

CSSV 系列先进的磁通门电流传感器（图 3）结合了磁通门和开环霍尔效应技术。 该系列传感器专为安全关键型应用而设计，包含两个独立的检测和数据处理电路，用于检测和诊断功能，以实现精确的电流测量。该系列设计用于电动汽车驱动控制系统内的漏电流检测、故障检测和隔离。

图 3：CSSV 系列先进的磁通门电流传感器。（图片来源：Honeywell）

BAS 系列电池安全传感器（图 4）旨在通过测量如烟雾、液体和碎屑等气溶胶的存在和浓度来检测、报告封闭式锂离子电池组中的热失控事件。该系列器件按照控制器局域网 (CAN) 通信协议进行测量，并报告 200 µg/m³ 至 10000 µg/m³ 之间的气溶胶浓度。该系列具有经过工厂编程的热失控警告阈值 5000 µg/m³，且可以集成到电动汽车和储能系统中。

图 4：Honeywell BAS 系列传感器可用来测量锂离子电池组中的烟雾、液体和其他气溶胶的浓度。（图片来源：Honeywell）

BPS 系列电池安全压力传感器（图 5）用于通过监测电动汽车电池组、储能系统中的压力变化来探测、报告锂离子电池组中热失控事件的早期迹象。该系列传感器可探测 50 kPa 至 300 kPa 绝对压力范围内的电池压力变化，并具有可配置的绝对压力和压力变化率警告阈值。

图 5： Honeywell 的 BPS 系列电池安全传感器可提前探测锂离子热失控事件。（图片来源： Honeywell）

结语

电气化应用的需求在不断扩大，进一步增加了业已广泛的锂离子电池应用。然而，产品设计师需要集成能够提高电动汽车电池组和储能系统安全性、可靠性和效率的传感器，确保它们在指定参数下运行并对任何异常情况及时做出反应。Honeywell 的传感器协同工作，通过提供信息来管理充放电过程、控制热管理系统并在必要时执行安全协议，以确保最佳性能和安全性。