Nedir?Platin Dirençli Sıcaklık Dedektörleri?
Bakın, eğer bunu okuyorsanız muhtemelen pillerdeki sıcaklığın önemli olduğunu zaten biliyorsunuzdur. Ancak çoğu insanın size söylemediği şey şu: sıcaklığı DOĞRU şekilde ayarlamak göründüğünden çok daha zordur ve bunu yanlış yapmak size pahalıya mal olur. Çok fazla.
Bunu 2019'da zor yoldan öğrendik. Kuzey Çin'deki forklift filosu müşterilerimizden birinin akü paketlerimizi çalıştıran 40+ ünitesi vardı. Kış geldi, sıcaklıklar -25 dereceye düştü ve aniden gece saat 2'de çağrılar alıyoruz. Kamyonlar ücret almayacak. BMS,-geçici uyarılar vermeye devam ediyor. Eksi yirmi beşte. Evet.
Kullandığımız NTC termistörlerinin soğuk havalarda neredeyse 8 derece sürüklendiği ortaya çıktı. BMS, hücrelerin gerçekte donarken aşırı ısındığını düşünüyordu. Şarj cihazları kapandı. Depodaki tüm filo öldü. Cezalar, yenileme masrafları, şahsen özür dilemek için gidilecek uçuşlar... Diyelim ki şirketimizdeki birileri o sözleşmeyi hatırlatma amaçlı olarak hâlâ duvarlarında çerçeveletiyor. Bize 2 milyon RMB'den fazlaya mal oldu.
İşte o zaman patronumuz kelimenin tam anlamıyla elini masaya vurdu ve şöyle dedi: "Bundan sonra her şeyde platin RTD var ve eğer biri para biriktirmek için tekrar NTC'yi önerirse, bu onların bonuslarından düşecek."
Yani evet. Bu yüzden bunu yazıyoruz. Platin RTD'lerin süslü olması nedeniyle değil. Çünkü yandık (ironik bir şekilde, kötü sıcaklık ölçümleri yüzünden) ve bunu bir daha yapmayacağız.
Temel Bilgiler (Ama Aslında Faydalı)
Platinum RTD, Platin Direnç Sıcaklık Dedektörü anlamına gelir. Prensip son derece basittir: Platin tel ısındıkça elektriğe karşı daha dirençli hale gelir. Direnci ölçün, sıcaklığı bilirsiniz. İşte bu.
Endüstri standardına Pt100 denir, bu da 0 derecede 100 ohm anlamına gelir. Ayrıca, çalışmanız için size daha büyük bir sinyal veren Pt1000 (0 derecede 1000 ohm) da vardır; uzun kablolar veya gürültülü ortamlar söz konusu olduğunda kullanışlıdır. Artık 2 metreden uzun kablolu her şeyde Pt1000 kullanıyoruz çünkü telafi etmeyi unuttuğumuz kurşun tel direnci olduğu ortaya çıkan 0,5 derecelik hataların peşinde koşmaktan yorulduk.
Neden özellikle platin? Aslında nikel ve bakırı erkenden denedik. Daha ucuz elbette. Ancak nikel 300 derecenin üzerinde deliriyor ve yanlış baktığınızda bakır oksitleniyor. Platin sadece.... -200 dereceden +850 dereceye kadar çalışır, paslanmaz, sürüklenmez. Sıkıcı ve güvenilir; akü paketiniz, paletleri bir depoda hareket ettiren 3 tonluk bir forkliftin içinde durduğunda tam olarak istediğiniz şey budur.
Mühendislerimizden biri "platin pahalıdır çünkü tembeldir" demeyi sever - hiçbir şeye tepki vermez, fikrini değiştirmez, sadece doğru olarak orada oturur. Tembellik yapacağız.
Bunları Oluşturmanın Üç Yolu (Ve Hangileri Gerçekten Çalışıyor)
Tel-sarılmış, sarmal parça ve ince film var. Her biri hakkında aslında ne düşünüyoruz:
Tel{0}yarası
Eski okul yolu. Platin tel seramik bir çekirdeğin etrafına sarılmıştır. Süper doğru, süper kararlı. Ayrıca çok pahalı ve biraz kırılgan. Bunları kalibrasyon referansı için kullanıyoruz ve hepsi bu. "Yalnızca en iyisi" olduğu için filosunun tamamı için tel-sarma konusunda ısrar eden bir müşterimiz vardı. Altı ay sonra yarısı, deponun kaba zeminindeki titreşimin sargıları gevşetmesi nedeniyle sürüklenmişti. Artık herkes gibi sarmal elemanları kullanıyor.
İnce film
Ucuz, küçük, hızlı yanıt. Tüketici işleri veya düşük-riskli izleme için idealdir. Bunları 12V/24V küçük paketlerimizde kullanıyoruz; böylece bir şeyler ters giderse kimse zarar görmez ve hiçbir şey alev almaz. Bunları 600V'luk bir forklift paketine koyabilir miyiz? Kesinlikle hayır. Seramik alt tabaka ve platin film farklı oranlarda genleşir ve birkaç bin termal döngüden sonra kaymayı görmeye başlarsınız. Denediğimiz ithal bir marka - pahalı olanı da - bir yıldan kısa sürede 1,5 derece sürüklendi. Tedarikçi kurulumumuzu suçladı. Kalite kontrollerini suçladık. Her iki durumda da, onları kritik bir şey için kullanmayı bıraktık.
Sarmal eleman
Bu, yüksek-voltaj paketleri için belirttiğimiz özelliktir. Platin bobinler, tozla dolu seramik tüplerin içinde gevşek bir şekilde oturuyor, böylece teli zorlamadan genişleyip büzülebiliyorlar. Titreşimle başa çıkıyorlar, termal döngüyle başa çıkıyorlar, şikayet etmiyorlar. İnce filmden daha pahalı ama geceleri daha iyi uyuyoruz. Endüstriyel uygulamalar yapan herhangi bir lityum pil paketi tedarikçisi bunlara ciddi şekilde bakmalıdır.
2-Telli, 3-Telli, 4-Telli: Ekibimizi Neredeyse Bölünen Tartışma
Bu durum ofisimizde gerçek tartışmalara neden oldu. Donanım liderimiz her şeyin 4 telli olmasını istiyordu. Maliyet mühendisimiz, ekstra konnektör pimlerini ve kablo maliyetlerini hesaplamak üzereydi. Yaklaşık bir hafta boyunca birbirleriyle konuşmadılar.
İşte anlaşma:
2 tellikablonuz kısaysa ve yarım dereceyi burada veya orada umursamıyorsanız sorun yoktur. Telin direnci okumanıza katkıda bulunur. 10 metrelik bir kablo hattında 1-2 derece sapma yaşayabilirsiniz. BMS'nizin bu sayıya göre karar vermesi pek iyi değil.
3 tellikurşun direncini telafi eder ve çoğu endüstriyel kurulumun kullandığı şeydir. Uygulamaların %90'ı için yeterince iyi. Bu artık bizim varsayılanımızdır.
4 tellikurşun direncini tamamen ortadan kaldırır. Bunu, Ar-Ge ve doğrulama sırasında hücre-düzeyinde izleme için ve üstün doğruluk için ödeme yapan tüm müşteriler için kullanıyoruz. Ayrıca müşterinin kendi güvenlik sertifikasyonunu yaptığı tüm lityum pil OEM çözümleri için de zorunludur - denetçiler 4 kablolu görmeyi severler.
Tartışma, donanım elemanımızın "İki ekstra kablo döşeyebilirim veya müşteriye termal kaçma korumasının neden 3 derece geç tetiklendiğini açıklayabilirim" demesiyle sona erdi. Artık tüm yüksek gerilim paketlerinde 4-kablo kullanıyoruz. Ekstra maliyet paket fiyatının %0,3'ü kadardır. Uykuyu kaybetmeye değmez.
Bunları Nereye Yapıştırmalı (Yerleşim Aslında Önemlidir)
Diğer endüstriyel pil üreticilerinden bazı çılgın şeyler gördük. Sensörler rastgele noktalara-bağlanmıştır. Sensörler bir parça köpükle kasaya bastırıldı. Tamamen düşmüş ve mahfazanın içinde sallanan, hücreler pişerken hava sıcaklığını okuyan bir sensör bulduğumuz unutulmaz bir denetim.
Şimdi kurallarımız:
Hücrelerde
Kasayla, termal macunla veya 3M VHB bantla (biz 9888T'yi seviyoruz) doğrudan temas ettirin, ardından üzerini epoksi ile kaplayın. Evet, yeniden çalışmak can sıkıcıdır. Önemli olan bu. Birisinin bir sensörü hareket ettirmek için epoksiyi kesmesi gerekiyorsa, gerçekten buna ihtiyacı olup olmadığını iki kez düşünecektir.
Hücreler arasında
Komşularından daha hızlı parçalanan hücrelerin sıcak noktalarını yakalar. Bir tedarikçiden gelen, dahili kusurları olan bir grup hücreyi bu şekilde bulduk - bir hücre, komşularından 8 derece daha sıcak çalışıyordu. Kötü bir şey olmadan önce yakaladım, modülü değiştirdim, izini sürerek üretim tesisine kadar takip ettim ve tüm partiyi reddettim. Sensör o gün içinde yaklaşık 10.000 kez kendi masrafını çıkardı.
Baralar ve bağlantılar
Gevşek cıvatalar ısınır. Çok fazla. Ana kontaktör terminalinin düzgün şekilde torklanmadığı bir paketimiz vardı ve yüksek akım altında yakındaki hücreler 35 derecedeyken 85 dereceye çarpıyordu. Müşteri "rastgele" güç azalmasından şikayetçiydi. Hiç de rastgele değildi - BMS tam olarak yapması gerekeni yapıyordu. Bağlantı düzeltildi, sorun çözüldü. Artık her paketin ana akım yolunda,-pazarlık konusu olmayan bir sensörü var.
Soğutma sıvısı girişi/çıkışı
Aktif soğutmanız varsa, gerçekten çalışıp çalışmadığını bilmeniz gerekir. Pompanın öldüğü çok fazla sistem görüldü ve hücreler şişmeye başlayana kadar kimse bunu fark etmedi.
Veri Sayfalarına Koymadıkları Şeyler
İşte batırarak öğrendiğimiz bazı şeyler:
Kendi kendine-ısınma gerçektir
Ölçmek için RTD'den geçirdiğiniz akım da onu ısıtır. Pt100 için standart 1mA'dır. Bir zamanlar "daha büyük sinyal, daha iyi doğruluk, değil mi?" diye onu 5mA'ya çıkaran bir asistan mühendisimiz vardı. Yanlış. Sensör 2 derece yüksek okuyordu. 48V golf arabası paketinde bu, fanın biraz erken-açılması anlamına geliyordu. 400V'luk bir endüstriyel pakette bu, rahatsız edici kapanmalar anlamına gelirdi. 1mA kullanın. Veya Pt1000 için daha az.
Kablo yönlendirme önemlidir
RTD kablolarını güç kablolarından, motor sürücülerinden, invertörlerden - büyük akımları değiştiren her şeyden uzak tutun. 20 cm uzağa monte edilmiş bir VFD'den gelen EMI olduğu ortaya çıkan bir "gürültülü sıcaklık sinyalinde" hata ayıklamak için üç gün harcadıktan sonra artık korumalı bükümlü çift kullanıyoruz. Lityum pil toptancıları şunu dikkate almalıdır: Eğer paketleri yeniden satıyorsanız ve entegratör BMS'yi motor kontrol cihazının hemen yanına koyarsa, sıcaklık okumaları çöp olacaktır.
Tolerans sınıfı doğruluk değildir
A Sınıfı B Pt100, spesifikasyona göre 100 derecede ±0,8 derece kapalı olabilir. Bu, İZİN VERİLEN hatadır. BMS'niz tamamen doğru olduğunu varsayıyorsa ve termal limitleri 60 dereceye ayarlıyorsa, aslında 59,2 derece veya 60,8 derece ile sınırlandırıyor olabilirsiniz. Sınırlarınızı hoşgörüyü göz önünde bulundurarak tasarlayın. Tüm koruma eşiklerimizde 2 derecelik bir marj oluşturuyoruz.
Ucuz sensörler sürükleniyor. İyi sensörler bunu yapmaz
2 yıllık saha operasyonu boyunca üç farklı tedarikçiden gelen sensörleri takip ettik. Bütçe olanlar (her biri 0,80 dolar gibi) ortalama 0,6 derecelik bir sapma gösterdi. Orta-aralıktaki Japonlar (2,50$) 0,1 derece sürüklendi. Birinci sınıf İsviçreli olanlar (8 $) temelde hiçbir şey kaybetmedi ama hadi, sensör başına 8 $ mı? Japonları kullanıyoruz. Endüstriyel malzemeler için en iyi değer.
Neden Her Şeyde Pt100'ü Standartlaştırdık?
Eskiden bir karışımımız vardı: Düşük-maliyetli paketlerde NTC termistörleri, premium paketlerde Pt100, eski ürünlerde bazı tuhaf KTY sensörleri. Bu bir kabustu. Farklı kalibrasyon eğrileri, farklı BMS ürün yazılımı dalları, farklı yedek parça envanteri.
Artık her yerde Pt100 var. Aynı sensör, aynı tedarikçi, aynı işleme prosedürleri. Bir şeyler ters gittiğinde "bekle, bu pakette hangi tür sensör var?" diye sormamıza gerek yok. Beş farklı sensör tipiyle hokkabazlık yapmadığınızda pil sistemi entegrasyonu çok daha basit hale gelir.
NTC ile Pt100 arasındaki maliyet farkı sensör başına 1,50 dolar gibi. 3000 dolarlık bir forklift aküsünde bu gürültü demektir. Güvenilirlik ve destek maliyetleri açısından her şey önemlidir.
Şu Anda Sensörleri Bilen Herkes İçin
Bunu okuyan bir tasarım mühendisiyseniz işte kısa versiyon:
Pt100 veya Pt1000'i kullanın. 100V üzerindeki herhangi bir şey veya titreşen herhangi bir şey için sarmal eleman. İnce film, deneme testleri ve düşük-riskli izleme. 3-minimum kablo için uygundur; sertifikasyon veya hassas çalışma yapıyorsanız 4 telli.
Gerçek izlenebilirliğe sahip köklü sensör üreticilerinden satın alın. Aslında sahte işaretlere sahip NTC'ler olan sahte Pt100'ler gördük. Fiyat gerçek olamayacak kadar iyi görünüyorsa, öyle.
Sensörlerinizi yerleştirin. Termal arayüz malzemesi kullanın. Kablolarınızı-gerginlikten kurtarın. Sensör konumlarınızı belgeleyin, böylece zavallı teknisyen bundan 5 yıl sonra nereye bakacağını bilecektir.
Paket tedarik eden herkes için: Tedarikçinize hangi sensörleri kullandıklarını ve nedenini sorun. Size net bir cevap veremezlerse, bu size bir şeyler anlatır. "Platin RTD'leri kullanıyoruz çünkü kullanmadığınızda ne olacağını zor yoldan öğrendik" derlerse bu, neyin önemli olduğunu bilecek kadar uzun süredir piyasada olan bir tedarikçidir.
On yılı aşkın bir süredir lityum pil paketleri üretiyoruz - forkliftler, golf arabaları, AGV'ler, yer temizleme makineleri, aklınıza ne gelirse. Sıcaklık algılama, BOM maliyetinin belki %0,5'ini ve teşhis ettiğimiz saha arızasının temel nedenlerinin %50'sini oluşturur. Ucuza kaçmaya değmez.
Eğer bu gibi işlerin detaylarıyla uğraşan bir ekip arıyorsanız bizi nerede bulacağınızı biliyorsunuz. Doğru şekilde yapılması konusunda ciddi olan herkesle termal yönetim hakkında konuşmaktan her zaman mutluluk duyarız.
Ekibinizden biri NTC'lere geçerek paket başına 1,50$ tasarruf etmeyi önerirse, bu makaleyi ona göndermekten çekinmeyin. Veya 2019'daki o olayın faturası. Ne işe yararsa.
