Що єПлатинові температурні детектори опору?
Подивіться, якщо ви читаєте це, ви, мабуть, уже знаєте, що температура має значення в батареях. Але ось те, про що більшість людей не говорять: підібрати ПРАВИЛЬНУ температуру набагато важче, ніж здається, і це буде коштувати вам. багато.
Ми зрозуміли це на важкому шляху ще в 2019 році. Один із наших клієнтів парку навантажувачів у Північному Китаї мав 40+ одиниць, які працювали з нашими акумуляторами. Настала зима, температура опустилася до -25 градусів, і раптом нам дзвонять о 2 годині ночі. Вантажівки не платять. BMS постійно видає-попередження про температуру. У мінус двадцять п'ять. так
Виявилося, що термістори NTC, які ми використовували, відхилялися майже на 8 градусів у холодну погоду. BMS вважав, що клітини перегріваються, хоча вони насправді замерзали. Зарядні пристрої вимикаються. Весь автопарк мертвий на складі. Штрафи, витрати на заміну, рейси, щоб вибачитися особисто... скажімо, хтось у нашій компанії досі має цей контракт у рамці на стіні як нагадування. Обійшлося нам понад 2 мільйони юанів.
Саме тоді наш бос буквально вдарив рукою по столу і сказав: «Відтепер платиновий RTD на всьому, і якщо хтось знову запропонує NTC, щоб заощадити гроші, це буде за рахунок його бонусу».
Так так. Ось чому ми це пишемо. Не тому, що платинові резистивні датчики температури є модними. Тому що ми обпеклися (за іронією долі, через погані показники температури) і більше цього не робитимемо.
Основи (але насправді корисні)
Platinum RTD означає Platinum Resistance Temperature Detector. Принцип надзвичайно простий: платиновий дріт стає більш стійким до електрики, коли він нагрівається. Виміряйте опір, ви знаєте температуру. Ось і все.
Промисловий стандарт називається Pt100, що просто означає 100 Ом при 0 градусах. Існує також Pt1000 (1000 Ом при 0 градусах), який дає більший сигнал для роботи, що зручно, коли у вас є довгі дроти або шумне середовище. Зараз ми використовуємо Pt1000 на будь-якому кабелі, довжина якого перевищує 2 метри, тому що ми втомилися від пошуку похибок 0,5 градуса, які виявилися опором свинцевого дроту, який ми забули компенсувати.
Чому саме платина? Насправді ми спочатку спробували нікель і мідь. Дешевше, звичайно. Але нікель стає божевільним при температурі вище 300 градусів, а мідь окислюється, якщо на це дивитися неправильно. Платина просто... працює від . -200 градусів до +850 градусів, не піддається корозії, не дрейфує. Нудний і надійний — саме те, що вам потрібно, коли ваш акумулятор стоїть усередині 3-тонного навантажувача, який переміщує піддони по складу.
Один із наших інженерів любить казати, що «платина дорога, тому що вона лінива» - вона ні на що не реагує, не передумує, просто сидить, будучи точною. Ми візьмемо ледачий.
Три способи їх створення (і які з них насправді працюють)
Існує дріт-намотаний, спіральний елемент і тонка плівка. Ось що ми насправді думаємо про кожного:
Дріт{0}}намотаний
Старий шкільний спосіб. Платиновий дріт, обмотаний навколо керамічного сердечника. Супер точний, супер стабільний. Також дуже дорогий і якийсь крихкий. Ми використовуємо їх для калібрування, і на цьому все. Був один клієнт, який наполягав на дріт-намотуванні для всього свого автопарку, тому що «лише найкраще». Через шість місяців половина з них злетіла, тому що вібрація від грубої підлоги його складу послабила обмотки. Тепер він, як і всі, використовує спіральні елементи.
Тонка плівка
Дешевий, маленький, швидка відповідь. Чудово підходить для споживчих речей або моніторингу низьких ставок-. Ми використовуємо їх у наших невеликих блоках на 12/24 В, де, якщо щось піде не так, ніхто не постраждає та ніщо не загориться. Чи помістимо ми їх у комплект навантажувача на 600 В? Абсолютно ні. Керамічна підкладка та платинова плівка розширюються з різною швидкістю, і після кількох тисяч термічних циклів ви починаєте спостерігати дрейф. Один імпортний бренд, який ми спробували - теж дорогий -, менше ніж за рік змінився на 1,5 градуса. Постачальник звинуватив нашу установку. Ми звинуватили їх контроль якості. У будь-якому випадку ми припинили використовувати їх для чогось критичного.
Скручений елемент
Це те, що ми специфікуємо для високовольтних блоків-. Платинові котушки вільно розміщені в керамічних трубках, наповнених порошком, тому вони можуть розширюватися та стискатися, не напружуючи дріт. Вони справляються з вібрацією, вони справляються з термоциклуванням, вони не скаржаться. Це дорожче тонкої плівки, але ми краще спимо вночі. Будь-який постачальник літієвих акумуляторів, який займається промисловим застосуванням, повинен серйозно придивитися до них.
2-Wire, 3-Wire, 4-Wire: дебати, які ледь не розділили нашу команду
Це викликало серйозні суперечки в нашому офісі. Наш керівник обладнання хотів, щоб усе було 4-дротове. Наш інженер із витрат ледь не зазнав удару, підраховуючи додаткові роз’єми та вартість кабелю. Вони не розмовляли один з одним приблизно тиждень.
Ось угода:
2-провіднийдобре, якщо ваш кабель короткий і вас не хвилює півградуса тут чи там. Опір самого дроту збільшує ваше зчитування. Для 10-метрового кабелю ви можете відхилитися на 1-2 градуси. Недобре, коли ваша BMS приймає рішення на основі цього числа.
3-х провіднийкомпенсує опір свинцю і використовується в більшості промислових установок. Досить добре для 90% застосувань. Зараз це наше значення за умовчанням.
4-х провіднийповністю усуває опір свинцю. Ми використовуємо його для-моніторингу рівня клітин під час досліджень і розробок і перевірки, а також для будь-якого клієнта, який платить за преміальну точність. Також обов’язковий для будь-яких OEM-рішень для літієвих акумуляторів, де клієнт проводить власну сертифікацію безпеки - аудиторам подобається бачити 4-провідний.
Суперечка закінчилася, коли наш апаратник сказав: «Я можу прокласти два додаткові дроти або пояснити клієнту, чому їх захист від перегріву спрацював із запізненням на 3 градуси». Зараз ми використовуємо 4-дроти на всіх високовольтних блоках. Додаткова вартість становить приблизно 0,3% від вартості упаковки. Не варто втрачати сон.
Де їх прикріпити (розміщення насправді має значення)
Ми бачили деякі дивні речі від інших виробників промислових батарей. Датчики застібаються-до випадкових точок. Датчики притиснуті до корпусу шматочком поролону. Один пам’ятний аудит, під час якого ми знайшли датчик, який повністю відпав і просто бовтався всередині корпусу, зчитуючи температуру повітря під час приготування клітин.
Наші правила зараз:
На клітинах
Прямий контакт з корпусом, термопаста або стрічка 3M VHB (нам подобається 9888T), потім залита епоксидною смолою. Так, це дратує переробляти. Ось у чому суть. Якщо комусь доведеться довбати епоксидну смолу, щоб перемістити датчик, вони двічі подумають, чи дійсно це потрібно.
Між клітинами
Вловлює гарячі точки з клітин, які руйнуються швидше, ніж їхні сусіди. Ось як ми знайшли партію клітинок від постачальника з внутрішніми дефектами - одна клітинка працювала на 8 градусів вище, ніж її сусіди. Зловив його до того, як щось погане сталося, замінив модуль, відстежив його назад до виробничої партії, забракував всю партію. За цей день датчик окупив себе приблизно в 10 000 разів.
Шинопроводи та з'єднання
Ослаблені болти нагріваються. багато. У нас була упаковка, у якій клема головного контактора не була закручена належним чином, і під сильним струмом вона досягала 85 градусів, тоді як клітини поблизу були на 35 градусах. Клієнт скаржився на "випадкове" зниження потужності. Зовсім не було випадковим - BMS робив саме те, що мав робити. З’єднання виправлено, проблема зникла. Тепер кожна упаковка має датчик на головному шляху струму, що не-підлягає обговоренню.
Вхід/вихід охолоджуючої рідини
Якщо у вас активне охолодження, вам потрібно знати, чи воно справді працює. Бачили занадто багато систем, де насос загинув, і ніхто не помічав цього, доки клітини не почали набрякати.
Те, що вони не вкладають у таблиці даних
Ось деякі речі, які ми навчилися, облажавшись:
Самонагрівання-це реально
Струм, який ви пропускаєте через RTD для вимірювання, також нагріває його. Стандартом є 1 мА для Pt100. Одного разу у нас був молодший інженер, який накрутив його до 5 мА, тому що "більший сигнал, краща точність, правда?" неправильно. Датчик показував 2 градуси. У пакеті з візком для гольфу на 48 В це означало лише трохи раннє ввімкнення вентилятора-. У промисловій упаковці 400 В це означало б неприємні відключення. Використовуйте 1 мА. Або менше за Pt1000.
Прокладка проводів має значення
Тримайте дроти термометрів подалі від силових кабелів, приводів двигунів, інверторів - усього, що перемикає великі струми. Зараз ми використовуємо екрановану виту пару, витративши три дні на налагодження «сигналу шумної температури», який виявився електромагнітним перешкодом від VFD, встановленого на відстані 20 см. Оптові дистриб’ютори літієвих батарей беруть до уваги: якщо ви перепродаєте пакети, а інтегратор розміщує BMS поруч із контролером двигуна, показання температури будуть сміттям.
Клас допуску не є точністю
Pt100 класу B може відхилятися на ±0,8 градуса при 100 градусах відповідно до специфікації. Це ДОПУСТИМА помилка. Якщо ваша BMS припускає, що вона абсолютно точна, і встановлює температурні обмеження на рівні 60 градусів, можливо, ви фактично обмежуєте 59,2 градуса або 60,8 градуса. Розробіть свої межі з урахуванням толерантності. Ми встановлюємо запас у 2 градуси для всіх наших порогів захисту.
Дешеві датчики дрейфу. Хороші датчики – ні
Ми відстежували датчики від трьох різних постачальників протягом 2 років роботи в полі. Бюджетні (приблизно $0,80 кожен) дрейфували в середньому на 0,6 градуса. Японські-середні ($2,50) відхилилися на 0,1 градуса. Швейцарські моделі преміум-класу (8 доларів) майже не дрейфували, крім 8 доларів за датчик? Ми використовуємо японські. Найкраще співвідношення для промислових речей.
Чому ми стандартизували Pt100 у всьому
Раніше у нас була суміш: термістори NTC на недорогих-пакетах, Pt100 на преміальних, якісь дивні датчики KTY на застарілих продуктах. Це був кошмар. Різні калібрувальні криві, різні гілки прошивки BMS, різний запас запасних частин.
Тепер всюди Pt100. Той самий датчик, той самий постачальник, однакові процедури поводження. Коли щось піде не так, нам не потрібно запитувати «зачекайте, який тип датчика в цьому наборі?» Інтеграція системи батареї стає набагато простішою, якщо ви не жонглюєте п’ятьма різними типами датчиків.
Різниця у вартості між NTC і Pt100 становить приблизно 1,50 доларів США за датчик. На акумуляторній батареї навантажувача вартістю 3000 доларів це шум. Що стосується надійності та вартості підтримки, це все.
Для тих, хто шукає датчики прямо зараз
Якщо ви інженер-конструктор і читаєте це, ось коротка версія:
Використовуйте Pt100 або Pt1000. Спіральний елемент для всього, що перевищує 100 В або будь-чого, що вібрує. Тонка плівка підходить для стендового тестування та низького{4}}моніторингу. 3-мінімум дріт, 4-дротовий, якщо ви проводите сертифікацію або виконуєте точну роботу.
Купуйте в перевірених виробників датчиків із фактичною можливістю відстеження. Ми бачили підроблені Pt100, які насправді були NTC з підробленим маркуванням. Якщо ціна здається занадто хорошою, щоб бути правдою, це так.
Помістіть свої датчики. Використовуйте термоінтерфейсний матеріал. Розвантажте-кабелі. Задокументуйте розташування датчиків, щоб бідолашний технік через 5 років знав, де шукати.
А для тих, хто купує пакети: запитайте свого постачальника, які датчики вони використовують і чому. Якщо вони не можуть дати вам чітку відповідь, це вам про щось говорить. Якщо вони кажуть: «Ми використовуємо платинові RTD, тому що на практиці дізналися, що відбувається, коли ви цього не робите», це постачальник, який існує достатньо довго, щоб знати, що має значення.
Ми виробляємо літієві акумуляторні батареї вже більше десяти років - для вилкових навантажувачів, візків для гольфу, AGV, підлогомийних машин тощо. Вимірювання температури становить, можливо, 0,5% від вартості BOM і 50% від основних причин несправності, які ми діагностували. Просто не варто здешевлювати.
Якщо ви шукаєте команду, яка справді впорається з такими деталями, ви знаєте, де нас знайти. Ми завжди раді поговорити про керування температурним режимом з усіма, хто серйозно налаштований правильно це зробити.
І якщо хтось із вашої команди запропонує заощадити 1,50 доларів США за пакет, перейшовши на NTC, надішліть йому цю статтю. Або рахунок-фактура з того інциденту 2019 року. Все, що працює.
