如何用传感技术守护新能源车电池安全

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  近年来，我们国家新能源汽车销量持续突破新高。据中汽协数据，1~10月，国内新能源汽车销量达728万辆，同比增长37.8%，市场占有率达到30.4%。随着第四季度车市传统旺季的到来，新能源消费需求将进一步释放，预计全年销量可突破900万辆，全国新能源车保有量将突破2000万辆。

  有机构分析称，我们国家新能源车市场已迈入第四阶段——新能源车大众消费时代。新能源汽车不断向三四线城市下沉，不仅激发了大量“油换电”需求，还成为慢慢的变多首次购车群体的选择。

  在新能源车不断普及的同时，安全问题日渐凸显，尤其是电池安全。欧盟科学院院士、中国科学技术大学教授孙金华曾在报告中指出：电动汽车着火率约为0.03%，略高于传统燃油车的0.01%~0.02%，起火事故主要发生在车辆行驶阶段和充电阶段。

  电池热失控是新能源车起火的直接原因。如果电池遭受碰撞、挤压、针刺、过度充放电、外部加热，很可能造成短路，累积大量热量，一旦电池温度超过安全阈值，就会引起热失控。

  以主流的三元锂电池为例，其在早期过热或电解液泄漏阶段将逐步释放出微量的可燃气体，如一氧化碳（CO）、磷酸二甲酯与氢气等，电芯爆喷后会释放大量的烟雾，同时伴随着电池包内气体压力的变化。

  因此，对新能源车电池的气体成分、烟雾浓度、气体压力等指标进行实时探测和监控，以对电池热失控发生进行极早期预警，尤为必要。

  《电动汽车安全要求 GB18384-2020》中有明确规定：如果REESS（可充电储能系统）将要发生热失控的安全事件时，应通过一个明显的信号（例如声或光信号）装置向驾驶员提示。此外，《新能源汽车运行安全性能检验规程（征求意见稿）》也有望于今年年底发布，该标准将成为中国首部专对于新能源车的安全检验测试标准，动力蓄电池安全检测将成为必检项目。

  汉威科技集团针对新能源车电池安全推出了成熟的传感器解决方案，其可利用多种高性能传感器对热失控早期产生的气体、烟雾进行探测和监控，进而联动车内声光报警装置，第一时间向驾乘人员发出预警，提醒驾车人员尽早做出应急反应，保障人们的生命财产安全。

  一氧化碳模组搭载燃料电池型的电化学扣式传感器，不仅功耗低，还能有很大成效避免传统电化学传感器漏液风险。在电路方面，采用仪表放大器等，将检测的气体浓度转换成数字信号，并可通过串口、PWM等信号进行数据传输，不仅信号稳定，还可进行多项选择。

  氢气传感器采用MEMS工艺，根据催化燃烧效应的原理工作，由检测元件和补偿元件配对组成电桥的一个臂，遇氢气时检测元件电阻升高，桥路输出电压变化，该电压变量随氢气浓度增大而成正比例增大，补偿元件起参比及温湿度补偿作用。

  烟雾模块使用先进的片式厚膜半导体气敏元件。该传感器对烟雾、丙烷等气体具有极高的灵敏度。模块经过老化、调试、标定、校准，拥有非常良好的一致性以及极高的灵敏度。

  二氧化碳传感器利用非色散红外(NDIR) 原理对空气中存在的CO2进行探测，具有非常好的选择性，无氧气依赖性，寿命长，内置温度补偿，同时具有数字输出与PWM输出，方便使用。该传感器是将成熟的红外吸收气体检测技术与精密光路设计、精良电路设计紧密结合而制作出的高性能传感器。

  MEMS VOC传感器利用MEMS工艺的Si基微热板和在洁净空气中电导率较低的金属氧化物半导体材料组成。当环境空气中有被检测气体存在时，传感器的电导率发生明显的变化。该气体的浓度越高，传感器的电导率就越高。使用简单的电路就可以将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。

  温湿度传感器嵌入了适于回流焊的双列扁平无引脚 SMD 封装，温度和湿度信号可以在不同的引脚读出，配有、 MEMS电容式湿度传感元件和温度传感元件，具有优秀的可靠性和长期稳定性。

  随着新能源车的不断普及，政府、汽车产业链以及消费者将逐渐重视电池安全问题，通过传感技术方法对热失控早期进行监测预警或将成为新能源车标配，汉威科技集团将持续助力新能源车电池安全防护机制的迭代升级，守护驾乘人员的生命财产安全。

  与此同时，汉威科技集团在汽车传感器解决方案（点击蓝字阅读）方面还推出了智能产品线，包括光照雨量复合传感器、光线传感器、生命遗留传感器、防入侵传感器等产品，以及舒适化产品线，包括空气质量多合一传感器、二氧化碳传感器、PM2.5单/双通道激光粉尘传感器等产品，可以为人们提供更好的驾乘体验。