Какво саПлатинени съпротивителни температурни детектори?
Вижте, ако четете това, вероятно вече знаете, че температурата има значение в батериите. Но ето нещо, което повечето хора не ви казват: постигането на ПРАВИЛНАТА температура е много по-трудно, отколкото звучи, а погрешното ще ви струва. много.
Научихме това по трудния начин през 2019 г. Един от нашите клиенти на мотокари в Северен Китай имаше 40+ единици, работещи с нашите батерийни пакети. Зимата настъпи, температурите паднаха до -25 градуса и изведнъж получаваме обаждания в 2 сутринта. Камионите няма да таксуват. BMS продължава да изпраща-предупреждения за температура. При минус двайсет и пет. да
Оказа се, че NTC термисторите, които използвахме, се отклониха почти 8 градуса в студено време. BMS смята, че клетките прегряват, когато всъщност замръзват. Зарядните устройства се изключват. Целият флот е мъртъв в склада. Неустойките, разходите за замяна, полетите, за да се извините лично... нека просто кажем, че някой в нашата компания все още има този договор в рамка на стената си като напомняне. Струва ни над 2 милиона RMB.
Тогава нашият шеф буквално удари ръката си по масата и каза "отсега нататък платинен RTD на всичко и ако някой предложи отново NTC, за да спести пари, това идва от неговия бонус."
Така че да. Ето защо пишем това. Не защото платинените RTD са изискани. Защото бяхме изгорени (по ирония на съдбата, от лоши показания на температурата) и няма да правим това отново.
Основите (но всъщност полезни)
Platinum RTD означава Platinum Resistance Temperature Detector. Принципът е много прост: платинената жица става по-устойчива на електричество, докато се нагрява. Измери съпротивлението, знаеш температурата. Това е.
Индустриалният стандарт се нарича Pt100, което просто означава 100 ома при 0 градуса. Има и Pt1000 (1000 ома при 0 градуса), който ви дава по-силен сигнал за работа, удобен, когато имате дълги проводници или шумна среда. Сега използваме Pt1000 за всичко с кабели, по-дълги от 2 метра, защото се уморихме да преследваме грешки от 0,5 градуса, които се оказаха съпротивление на оловния проводник, което сме забравили да компенсираме.
Защо точно платина? Всъщност опитахме никел и мед в началото. По-евтино, разбира се. Но никелът полудява над 300 градуса, а медта се окислява, ако го погледнете погрешно. Платината просто... работи от . -200 степен до +850 степен, не корозира, не се отклонява. Скучен и надежден, което е точно това, което искате, когато батерията ви стои в 3-тонен мотокар, който премества палети из склад.
Един от нашите инженери обича да казва, че „платината е скъпа, защото е мързелива“ - тя не реагира на нищо, не променя решението си, просто си стои и е точна. Ще мързелуваме.
Три начина да ги изградите (и кои от тях действително работят)
Има тел{0}}навит, навит елемент и тънък филм. Ето какво всъщност мислим за всеки от тях:
Тел{0}}навит
Старата школа. Платинена тел, увита около керамично ядро. Супер точен, супер стабилен. Също така супер скъп и някак крехък. Използваме ги за справка за калибриране и това е всичко. Имаше един клиент, който настоя за тел-за целия си автопарк, защото „само най-доброто“. Шест месеца по-късно половината от тях се бяха отклонили, защото вибрациите от грапавия под на склада разхлабиха намотките. Сега той използва навити елементи като всички останали.
Тънък филм
Евтин, малък, бърз отговор. Чудесно за потребителски неща или мониторинг на ниски-залози. Използваме ги на нашите 12V/24V малки пакети, където ако нещо се обърка, никой няма да бъде наранен и нищо не се запалва. Бихме ли ги сложили в комплект мотокари 600V? Категорично не. Керамичният субстрат и платиненият филм се разширяват с различна скорост и след няколко хиляди термични цикъла започвате да виждате дрейф. Една вносна марка, която пробвахме - също скъпа - се отклони с 1,5 градуса за по-малко от година. Доставчикът обвини нашата инсталация. Обвинихме техния QC. Така или иначе, спряхме да ги използваме за нещо критично.
Навит елемент
Това е спецификацията ни за-пакети с високо напрежение. Платинените намотки стоят свободно в керамични тръби, пълни с прах, така че да могат да се разширяват и свиват, без да натоварват жицата. Справят се с вибрации, справят се с термични цикли, не се оплакват. По-скъпо от тънък филм, но спим по-добре през нощта. Всеки доставчик на литиеви батерии, който извършва индустриални приложения, трябва сериозно да ги разгледа.
2-кабелен, 3-кабелен, 4-кабелен: Дебатът, който почти раздели нашия екип
Това предизвика истински спорове в нашия офис. Нашият водещ хардуер искаше 4-жилни за всичко. Нашият разходен инженер едва не претърпя удар при изчисляването на допълнителните щифтове на съединителя и разходите за кабели. Те не си говореха около седмица.
Ето сделката:
2-жилендобре е, ако кабелът ви е къс и не ви интересува половин градус тук или там. Съпротивлението на самия проводник добавя към вашите показания. За 10-метров кабел може да сте отклонени с 1-2 градуса. Не е страхотно, когато вашият BMS взема решения въз основа на това число.
3-жиленкомпенсира съпротивлението на оловото и е това, което използват повечето индустриални инсталации. Достатъчно добър за 90% от приложенията. Това е нашият стандарт сега.
4-жиленелиминира напълно съпротивлението на оловото. Използваме го за-наблюдение на ниво клетки по време на научноизследователска и развойна дейност и валидиране, както и за всеки клиент, който плаща за първокласна точност. Също така задължително за всички OEM решения за литиева батерия, при които клиентът извършва собствено сертифициране за безопасност - одиторите обичат да виждат 4-жилни.
Спорът приключи, когато нашият хардуер каза: „Мога да прокарам два допълнителни проводника или мога да обясня на клиент защо тяхната термична защита се е задействала с 3 градуса по-късно.“ Сега използваме 4-проводника на всички пакети за високо напрежение. Допълнителната цена е около 0,3% от цената на пакета. Не си струва да губите сън.
Къде да ги залепите (поставянето всъщност има значение)
Виждали сме някои диви неща от други производители на индустриални батерии. Сензорите цип-завързани за произволни точки. Сензори, притиснати към кутията с парче пяна. Един запомнящ се одит, при който открихме сензор, който беше паднал напълно и просто висеше вътре в корпуса, отчитайки температурата на въздуха, докато клетките се готвиха.
Нашите правила сега:
На клетки
Директен контакт с кутията, термична паста или 3M VHB лента (ние харесваме 9888T), след това залята с епоксидна смола. Да, досадно е да се преработва. Това е смисълът. Ако някой трябва да издълбае епоксидна смола, за да премести сензор, той ще помисли два пъти дали наистина трябва.
Между клетките
Улавя горещи точки от клетки, които се разграждат по-бързо от своите съседи. Ето как открихме партида клетки от доставчик, който имаше вътрешни дефекти - една клетка работеше с 8 градуса по-гореща от съседните си. Хванах го, преди да се случи нещо лошо, смених модула, проследих го обратно до производствена партида, отхвърлих цялата партида. Сензорът се изплати около 10 000 пъти през този ден.
Шинопроводи и връзки
Разхлабените болтове се нагряват. много. Имахме пакет, при който терминалът на главния контактор не беше затегнат правилно и при силен ток достигаше 85 градуса, докато клетките наблизо бяха на 35 градуса. Клиент се оплака от "случайно" намаляване на мощността. Изобщо не беше случайно - BMS правеше точно това, което трябваше да прави. Поправи връзката, проблемът изчезна. Сега всеки пакет има сензор на основния път на тока, не-подлежи на обсъждане.
Вход/изход на охлаждащата течност
Ако имате активно охлаждане, трябва да знаете дали наистина работи. Виждал съм твърде много системи, в които помпата умира и никой не забелязва, докато клетките не започнат да набъбват.
Нещата, които не поставят в таблици с данни
Ето някои неща, които научихме, като се прецакахме:
Самоотоплението-е реално
Токът, който прокарвате през RTD, за да го измерите, също го загрява. Стандартът е 1mA за Pt100. Веднъж имахме младши инженер, който го завъртя до 5 mA, защото "по-голям сигнал, по-добра точност, нали?" погрешно Сензорът отчиташе 2 градуса височина. В пакет от 48V количка за голф това просто означаваше малко по-рано включване на вентилатора-. В индустриална опаковка от 400 V това би означавало неприятни изключвания. Използвайте 1mA. Или по-малко за Pt1000.
Прокарването на проводниците има значение
Дръжте проводниците на RTD далеч от захранващи кабели, моторни задвижвания, инвертори - всичко, което превключва големи токове. Сега използваме екранирана усукана двойка, след като прекарахме три дни в отстраняване на грешки на „сигнал за шумна температура“, който се оказа EMI от VFD, монтиран на 20 cm разстояние. Дистрибуторите на едро на литиеви батерии вземат под внимание: ако препродавате пакети и интеграторът постави BMS точно до контролера на двигателя, показанията на температурата ще бъдат боклук.
Класът на толерантност не е точност
Клас B Pt100 може да бъде отклонен с ±0,8 градуса при 100 градуса според спецификацията. Това е ДОПУСТИМАТА грешка. Ако вашият BMS приеме, че е изключително точен и задава топлинни граници на 60 градуса, може всъщност да ограничавате на 59,2 градуса или 60,8 градуса. Създайте своите граници, като имате предвид толерантността. Вграждаме марж от 2 градуса на всички наши защитни прагове.
Евтини сензори дрейф. Добрите сензори не го правят
Проследихме сензори от трима различни доставчици в продължение на 2 години работа на място. Бюджетните (като $0,80 всеки) се отклониха средно с 0,6 градуса. Японските от среден-обхват ($2,50) се отклониха с 0,1 градуса. Премиум швейцарските ($8) не се отклониха основно нищо, освен хайде, $8 на сензор? Ползваме японските. Най-добра стойност за промишлени неща.
Защо стандартизирахме Pt100 във всичко
Преди имахме смесица: NTC термистори на евтини-опаковки, Pt100 на първокласни, някои странни KTY сензори на наследени продукти. Беше кошмар. Различни криви на калибриране, различни клонове на фърмуера на BMS, различен инвентар на резервни части.
Сега навсякъде е Pt100. Същият сензор, същият доставчик, същите процедури за работа. Когато нещо се обърка, не е нужно да питаме "чакайте, кой тип сензор е в този пакет?" Интегрирането на системата на батерията става много по-лесно, когато не жонглирате с пет различни типа сензори.
Разликата в цената между NTC и Pt100 е около $1,50 на сензор. На батерия за мотокар за $3000, това е шум. По отношение на надеждността и разходите за поддръжка, това е всичко.
За всеки, който търси сензори точно сега
Ако сте инженер по дизайн и четете това, ето кратката версия:
Използвайте Pt100 или Pt1000. Навит елемент за всичко над 100V или нещо, което вибрира. Тънкият филм е подходящ за стендови тестове и ниско{4}}наблюдение. 3-кабел най-малко, 4-жилен, ако извършвате сертификационна или прецизна работа.
Купувайте от утвърдени производители на сензори с действителна възможност за проследяване. Виждали сме фалшиви Pt100, които всъщност са били NTC с фалшиви маркировки. Ако цената изглежда твърде добра, за да е истина, това е така.
Поставете сензорите си. Използвайте термичен интерфейсен материал. Облекчете-опъна на вашите кабели. Документирайте местоположението на вашите сензори, така че бедният техник след 5 години да знае къде да търси.
И за всеки, който се снабдява с пакети: попитайте вашия доставчик какви сензори използва и защо. Ако не могат да ви дадат точен отговор, това ви говори нещо. Ако кажат „използваме платинени RTD, защото научихме по трудния начин какво се случва, когато не го правите“, това е доставчик, който съществува достатъчно дълго, за да знае какво има значение.
Ние произвеждаме пакети с литиеви батерии повече от десетилетие - мотокари, колички за голф, AGV, машини за почистване на подове, каквото и да е. Отчитането на температурата е може би 0,5% от разходите за BOM и 50% от основните причини за повреда, които сме диагностицирали. Просто не си струва да евтините.
Ако търсите екип, който наистина се занимава с подробностите по подобни неща, знаете къде да ни намерите. Винаги се радваме да говорим за термично управление с всеки, който сериозно иска да го направи правилно.
И ако някой от вашия екип предложи да спестите $1,50 на пакет, като преминете към NTC, не се колебайте да му изпратите тази статия. Или фактурата от онзи инцидент от 2019 г. Каквото работи.
