Sparčiai tobulėjant naujoms energetikos technologijoms, energijos kaupimo akumuliatorių blokai (pvz., ličio jonų akumuliatoriai, natrio jonų akumuliatoriai ir kt.) vis dažniau naudojami energetikos sistemose, elektrinėse transporto priemonėse, duomenų centruose ir kitose srityse. Baterijų saugumas ir tarnavimo laikas yra glaudžiai susiję su jų darbine temperatūra.NTC (neigiamo temperatūros koeficiento) temperatūros jutikliai, dėl savo didelio jautrumo ir ekonomiškumo, tapo vienu iš pagrindinių akumuliatorių temperatūros stebėjimo komponentų. Toliau nagrinėjame jų taikymą, privalumus ir iššūkius iš įvairių perspektyvų.
I. NTC temperatūros jutiklių veikimo principas ir charakteristikos
- Pagrindinis principas
NTC termistorius pasižymi eksponentiniu varžos mažėjimu kylant temperatūrai. Matuojant varžos pokyčius, temperatūros duomenis galima gauti netiesiogiai. Temperatūros ir varžos santykis atitinka formulę:
RT=R0⋅eB(T1−T01)
kurRTyra varža esant temperatūraiT,R0 yra etaloninė varža esant temperatūraiT0 irByra medžiagos konstanta.
- Pagrindiniai privalumai
- Didelis jautrumas:Nedideli temperatūros pokyčiai lemia didelius varžos pokyčius, todėl galima tiksliai stebėti.
- Greitas atsakas:Kompaktiškas dydis ir maža šiluminė masė leidžia realiuoju laiku stebėti temperatūros svyravimus.
- Žema kaina:Subrendę gamybos procesai palaiko didelio masto diegimą.
- Platus temperatūros diapazonas:Įprastas veikimo diapazonas (nuo -40 °C iki 125 °C) apima įprastus energijos kaupimo akumuliatorių veikimo scenarijus.
II. Energijos kaupimo akumuliatorių blokų temperatūros valdymo reikalavimai
Ličio baterijų veikimas ir saugumas labai priklauso nuo temperatūros:
- Aukštos temperatūros rizika:Per didelis įkrovimas, per didelis iškrovimas arba trumpieji jungimai gali sukelti šiluminį išsiveržimą, dėl kurio gali kilti gaisras ar sprogimas.
- Žemos temperatūros poveikis:Padidėjęs elektrolito klampumas žemoje temperatūroje sumažina ličio jonų migracijos greitį, todėl staiga sumažėja talpa.
- Temperatūros vienodumas:Per dideli temperatūros skirtumai akumuliatorių moduliuose pagreitina senėjimą ir sutrumpina bendrą tarnavimo laiką.
Taigi,realaus laiko, kelių taškų temperatūros stebėjimasyra labai svarbi akumuliatorių valdymo sistemų (BMS) funkcija, kur NTC jutikliai atlieka lemiamą vaidmenį.
III. Tipinis NTC jutiklių taikymas energijos kaupimo akumuliatorių blokuose
- Ląstelės paviršiaus temperatūros stebėjimas
- NTC jutikliai yra sumontuoti kiekvieno elemento arba modulio paviršiuje, kad būtų galima tiesiogiai stebėti karštąsias vietas.
- Diegimo būdai:Tvirtinamas terminiais klijais arba metaliniais laikikliais, kad būtų užtikrintas tvirtas kontaktas su ląstelėmis.
- Vidinio modulio temperatūros vienodumo stebėjimas
- Keli NTC jutikliai yra išdėstyti skirtingose vietose (pvz., centre, kraštuose), kad būtų galima aptikti lokalizuotą perkaitimą arba aušinimo disbalansą.
- BMS algoritmai optimizuoja įkrovimo / iškrovimo strategijas, kad būtų išvengta šiluminio išsiveržimo.
- Aušinimo sistemos valdymas
- NTC duomenys suaktyvina / deaktyvuoja aušinimo sistemas (aušinimą oru / skysčiu arba fazę keičiančias medžiagas), kad dinamiškai reguliuotų šilumos išsklaidymą.
- Pavyzdys: skysčiu aušinamo siurblio įjungimas, kai temperatūra viršija 45 °C, ir jo išjungimas, kai temperatūra nukrenta žemiau 30 °C, siekiant taupyti energiją.
- Aplinkos temperatūros stebėjimas
- Išorinės temperatūros stebėjimas (pvz., lauko vasaros karščio ar žiemos šalčio), siekiant sušvelninti aplinkos poveikį akumuliatoriaus veikimui.
IV. Techniniai iššūkiai ir sprendimai NTC taikymuose
- Ilgalaikis stabilumas
- Iššūkis:Aukštos temperatūros / drėgmės aplinkoje gali atsirasti varžos poslinkis, dėl kurio gali atsirasti matavimo paklaidų.
- Sprendimas:Naudokite didelio patikimumo NTC su epoksidine arba stikline kapsule, kartu su periodiniu kalibravimu arba savireguliacijos algoritmais.
- Daugiataškio diegimo sudėtingumas
- Iššūkis:Laidų sudėtingumas didėja, kai dideliuose akumuliatorių blokuose yra dešimtys ar šimtai jutiklių.
- Sprendimas:Supaprastinkite laidus naudodami paskirstytus duomenų rinkimo modulius (pvz., CAN magistralės architektūrą) arba lanksčius, PCB integruotus jutiklius.
- Netiesinės charakteristikos
- Iššūkis:Eksponentinis varžos ir temperatūros ryšys reikalauja tiesinimo.
- Sprendimas:Taikykite programinės įrangos kompensaciją naudodami paieškos lenteles (LUT) arba Steinhart-Hart lygtį, kad padidintumėte BMS tikslumą.
V. Būsimos plėtros tendencijos
- Didelis tikslumas ir skaitmeninimas:NTC su skaitmeninėmis sąsajomis (pvz., I2C) sumažina signalų trukdžius ir supaprastina sistemos projektavimą.
- Daugiaparametris sintezės stebėjimas:Integruokite įtampos / srovės jutiklius, kad galėtumėte taikyti išmanesnes šilumos valdymo strategijas.
- Pažangios medžiagos:NTC su išplėstais temperatūros diapazonais (nuo -50 °C iki 150 °C), kad atitiktų ekstremalius aplinkos reikalavimus.
- Dirbtiniu intelektu pagrįsta nuspėjamoji priežiūra:Naudokite mašininį mokymąsi temperatūros istorijai analizuoti, senėjimo tendencijoms prognozuoti ir ankstyviesiems įspėjimams įjungti.
VI. Išvada
NTC temperatūros jutikliai, pasižymintys ekonomiškumu ir greitu reagavimu, yra būtini temperatūros stebėjimui energijos kaupimo akumuliatorių blokuose. Tobulėjant BMS išmanumui ir atsirandant naujoms medžiagoms, NTC dar labiau padidins energijos kaupimo sistemų saugumą, tarnavimo laiką ir efektyvumą. Projektuotojai turi pasirinkti tinkamas specifikacijas (pvz., B vertę, pakuotę) konkrečioms reikmėms, optimizuoti jutiklių išdėstymą ir integruoti kelių šaltinių duomenis, kad maksimaliai padidintų jų vertę.
Įrašo laikas: 2025 m. balandžio 6 d.