Apa yangDetektor Suhu Perlawanan Platinum?
Begini, jika Anda membaca ini, Anda mungkin sudah mengetahui masalah suhu pada baterai. Namun ada satu hal yang kebanyakan orang tidak beritahukan kepada Anda: mendapatkan suhu yang BENAR jauh lebih sulit daripada kedengarannya, dan jika Anda salah, maka Anda akan rugi. Banyak.
Kami mempelajari hal ini dengan susah payah pada tahun 2019. Salah satu pelanggan armada forklift kami di Tiongkok Utara memiliki 40+ unit yang menjalankan paket baterai kami. Musim dingin tiba, suhu turun hingga -25 derajat , dan tiba-tiba kami mendapat telepon pada jam 2 pagi. Truk tidak akan mengenakan biaya. BMS terus memberikan-peringatan sementara. Dalam minus dua puluh lima. Ya.
Ternyata termistor NTC yang kami gunakan melayang hampir 8 derajat dalam cuaca dingin. BMS mengira sel-sel tersebut terlalu panas padahal sebenarnya sel-sel tersebut membeku. Pengisi daya dimatikan. Seluruh armada mati di gudang. Denda, biaya penggantian, penerbangan yang harus dituju meminta maaf secara langsung... anggap saja seseorang di perusahaan kita masih mencantumkan kontrak tersebut di dindingnya sebagai pengingat. Harganya lebih dari 2 juta RMB.
Saat itulah bos kami benar-benar membanting tangannya ke atas meja dan berkata, "mulai sekarang, platinum RTD dalam segala hal, dan jika ada yang menyarankan NTC lagi untuk menghemat uang, itu sudah menjadi bonus mereka."
Jadi ya. Itu sebabnya kami menulis ini. Bukan karena RTD platinum itu mewah. Karena kita telah terbakar (ironisnya, karena suhu yang buruk) dan kita tidak akan melakukannya lagi.
Dasar-dasarnya (Tapi Sebenarnya Berguna)
Platinum RTD adalah singkatan dari Detektor Suhu Resistensi Platinum. Prinsipnya sangat sederhana: kawat platinum menjadi lebih tahan terhadap listrik saat memanas. Ukur hambatannya, Anda tahu suhunya. Itu saja.
Standar industri disebut Pt100, yang berarti 100 ohm pada 0 derajat. Ada juga Pt1000 (1000 ohm pada 0 derajat) yang memberi Anda sinyal lebih besar untuk digunakan, berguna saat Anda memiliki kabel yang panjang atau lingkungan yang bising. Kami menggunakan Pt1000 pada apa pun yang kabelnya lebih panjang dari 2 meter sekarang karena kami bosan mengejar kesalahan 0,5 derajat yang ternyata merupakan hambatan kabel timah yang lupa kami kompensasikan.
Mengapa khusus platinum? Kami sebenarnya sudah mencoba nikel dan tembaga sejak awal. Lebih murah, tentu saja. Tapi nikel menjadi gila di atas 300 derajat dan tembaga teroksidasi jika Anda salah melihatnya. Platinum hanya... berfungsi. -200 derajat hingga +850 derajat , tidak menimbulkan korosi, tidak melayang. Membosankan dan dapat diandalkan, itulah yang Anda inginkan saat baterai Anda berada di dalam palet forklift seberat 3 ton yang bergerak di sekitar gudang.
Salah satu teknisi kami suka mengatakan "platinum itu mahal karena malas" - ia tidak bereaksi dengan apa pun, tidak berubah pikiran, hanya diam saja dan bersikap akurat. Kami akan malas.
Tiga Cara Membangunnya (Dan Mana yang Benar-Benar Berfungsi)
Terdapat luka-kawat, elemen melingkar, dan film tipis. Inilah yang sebenarnya kami pikirkan tentang masing-masing:
Kawat-luka
Cara sekolah lama. Kawat platinum melilit inti keramik. Sangat akurat, sangat stabil. Juga sangat mahal dan agak rapuh. Kami menggunakan ini untuk referensi kalibrasi dan itu saja. Ada satu pelanggan yang bersikeras untuk memasang kawat-untuk seluruh armadanya karena "hanya yang terbaik". Enam bulan kemudian, separuhnya hanyut karena getaran lantai gudangnya yang kasar membuat belitannya kendor. Sekarang dia menggunakan elemen melingkar seperti orang lain.
Film tipis
Murah, kecil, fast respon. Cocok untuk keperluan konsumen atau-pemantauan dengan risiko rendah. Kami menggunakannya pada paket kecil 12V/24V di mana jika terjadi kesalahan, tidak ada yang terluka dan tidak ada yang terbakar. Apakah kita akan memasukkannya ke dalam paket forklift 600V? Sama sekali tidak. Substrat keramik dan film platinum mengembang dengan kecepatan berbeda, dan setelah beberapa ribu siklus termal Anda mulai melihat penyimpangan. Salah satu merek impor yang kami coba - yang mahal juga - turun 1,5 derajat dalam waktu kurang dari setahun. Pemasok menyalahkan instalasi kami. Kami menyalahkan QC mereka. Apa pun pilihannya, kami berhenti menggunakannya untuk hal-hal penting.
Elemen melingkar
Inilah yang kami spesifikasikan untuk-paket tegangan tinggi. Kumparan platinum diletakkan secara longgar di dalam tabung keramik yang dikemas dengan bubuk, sehingga dapat mengembang dan berkontraksi tanpa memberi tekanan pada kawat. Mereka menangani getaran, menangani siklus termal, dan tidak mengeluh. Lebih mahal dari film tipis tapi kami tidur lebih nyenyak di malam hari. Pemasok paket baterai lithium mana pun yang melakukan aplikasi industri harus mempertimbangkan hal ini dengan serius.
2-Wire, 3-Wire, 4-Wire: Perdebatan yang Hampir Membelah Tim Kami
Hal ini menyebabkan pertengkaran nyata di kantor kami. Pimpinan perangkat keras kami menginginkan 4-kabel dalam segala hal. Teknisi biaya kami hampir mengalami kesulitan menghitung pin konektor tambahan dan biaya kabel. Mereka tidak berbicara satu sama lain selama seminggu.
Inilah kesepakatannya:
2 kawattidak masalah jika kabel Anda pendek dan Anda tidak peduli setengah derajat di sana-sini. Hambatan dari kawat itu sendiri menambah pembacaan Anda. Untuk kabel sepanjang 10 meter, Anda mungkin turun 1-2 derajat. Tidak bagus bila BMS Anda mengambil keputusan berdasarkan angka tersebut.
3 kawatmengkompensasi resistensi timbal dan merupakan apa yang digunakan sebagian besar perusahaan industri. Cukup baik untuk 90% aplikasi. Ini adalah default kami sekarang.
4 kawatmenghilangkan resistensi timbal sepenuhnya. Kami menggunakannya untuk pemantauan tingkat sel selama penelitian dan pengembangan dan validasi, dan untuk setiap pelanggan yang membayar untuk akurasi premium. Juga wajib untuk solusi OEM baterai litium mana pun yang pelanggannya melakukan sertifikasi keselamatannya sendiri - auditor senang melihat 4 kabel.
Argumen tersebut berakhir ketika petugas perangkat keras kami berkata, "Saya dapat memasang dua kabel tambahan atau saya dapat menjelaskan kepada pelanggan mengapa perlindungan termal mereka terlambat terpicu 3 derajat." Kami menjalankan 4-kabel pada semua paket tegangan tinggi sekarang. Biaya tambahannya sekitar 0,3% dari harga paket. Tidak ada gunanya kehilangan waktu tidur.
Tempat Menempelkannya (Penempatan Sebenarnya Penting)
Kami telah melihat beberapa hal liar dari produsen baterai industri lainnya. Sensor zip-diikat ke titik acak. Sensor menempel pada casing dengan sepotong busa. Salah satu audit yang berkesan di mana kami menemukan sebuah sensor telah jatuh seluruhnya dan hanya tergantung di dalam wadah, membaca suhu udara saat sel dimasak.
Aturan kami sekarang:
Di sel
Kontak langsung dengan casing, pasta termal, atau pita VHB 3M (kami menyukai 9888T), lalu dilapisi dengan epoksi. Ya, itu menjengkelkan untuk dikerjakan ulang. Itulah intinya. Jika seseorang harus memahat epoksi untuk memindahkan sensor, mereka akan berpikir dua kali apakah mereka benar-benar perlu melakukannya.
Antar sel
Menangkap titik panas dari sel yang terdegradasi lebih cepat dibandingkan sel tetangganya. Beginilah cara kami menemukan sekumpulan sel dari pemasok yang memiliki cacat internal - satu sel bekerja 8 derajat lebih panas dibandingkan sel tetangganya. Menangkapnya sebelum sesuatu yang buruk terjadi, menukar modulnya, menelusurinya kembali ke tempat produksi, menolak seluruh batch. Sensor tersebut membayar sendiri sekitar 10.000 kali lipat pada hari itu.
Busbar dan koneksi
Baut yang longgar menjadi panas. Banyak. Kami memiliki paket di mana terminal kontaktor utama tidak dikencangkan dengan benar, dan di bawah arus tinggi suhunya mencapai 85 derajat sementara sel di dekatnya berada pada suhu 35 derajat. Pelanggan mengeluhkan penurunan daya secara "acak". Sama sekali tidak acak - BMS melakukan apa yang seharusnya dilakukan. Memperbaiki koneksi, masalah hilang. Sekarang setiap paket memiliki sensor di jalur utama saat ini, yang tidak-dapat dinegosiasikan.
Cairan pendingin masuk/keluar
Jika Anda memiliki pendingin aktif, Anda perlu mengetahui apakah pendingin tersebut benar-benar berfungsi. Terlihat terlalu banyak sistem dimana pompa mati dan tidak ada yang memperhatikan sampai sel mulai membengkak.
Hal-Hal yang Tidak Mereka Masukkan ke dalam Lembar Data
Berikut beberapa hal yang kami pelajari dengan melakukan kesalahan:
Pemanasan sendiri-itu nyata
Arus yang Anda tekan melalui RTD untuk mengukurnya juga memanaskannya. Standarnya adalah 1mA untuk Pt100. Kami pernah memiliki seorang insinyur junior yang mengubahnya menjadi 5mA karena "sinyal lebih besar, akurasi lebih baik, bukan?" Salah. Sensor membaca setinggi 2 derajat. Dalam paket kereta golf 48V, hal ini hanya berarti menyalakan kipas lebih awal-. Dalam paket industri 400V, hal ini berarti gangguan pemadaman listrik. Gunakan 1mA. Atau kurang untuk Pt1000.
Perutean kabel penting
Jauhkan kabel RTD dari kabel daya, penggerak motor, inverter - apa pun yang mengalihkan arus besar. Kami sekarang menggunakan twisted pair berpelindung setelah menghabiskan tiga hari men-debug "sinyal suhu berisik" yang ternyata adalah EMI dari VFD yang dipasang sejauh 20cm. Distributor grosir baterai lithium memperhatikan: jika Anda menjual kembali paket dan integrator menempatkan BMS tepat di sebelah pengontrol motor, pembacaan suhu akan menjadi sampah.
Kelas toleransi bukanlah akurasi
Kelas B Pt100 dapat dimatikan ±0,8 derajat pada 100 derajat sesuai spesifikasi. Itu kesalahan yang DIIZINKAN. Jika BMS Anda menganggapnya sangat akurat dan menetapkan batas termal pada 60 derajat, Anda mungkin sebenarnya membatasi pada 59,2 derajat atau 60,8 derajat. Rancang batasan Anda dengan mempertimbangkan toleransi. Kami membangun margin 2 derajat pada semua ambang batas perlindungan kami.
Sensor murah melayang. Sensor yang bagus tidak
Kami melacak sensor dari tiga pemasok berbeda selama 2 tahun beroperasi di lapangan. Anggaran (misalnya $0,80 masing-masing) turun rata-rata 0,6 derajat . Ponsel Jepang kelas menengah ($2,50) turun 0,1 derajat . Yang premium dari Swiss ($8) pada dasarnya tidak menghasilkan apa-apa selain ayolah, $8 per sensor? Kami menggunakan yang Jepang. Nilai terbaik untuk barang-barang industri.
Mengapa Kami Melakukan Standarisasi pada Pt100 di Segala Sesuatu
Kami dulu punya campuran: termistor NTC pada-paket berbiaya rendah, Pt100 pada paket premium, beberapa sensor KTY yang aneh pada produk lama. Itu adalah mimpi buruk. Kurva kalibrasi berbeda, cabang firmware BMS berbeda, inventaris suku cadang berbeda.
Sekarang Pt100 dimana-mana. Sensor yang sama, pemasok yang sama, prosedur penanganan yang sama. Ketika terjadi kesalahan, kita tidak perlu bertanya "tunggu, sensor jenis apa yang ada di paket ini?" Integrasi sistem baterai menjadi lebih sederhana ketika Anda tidak harus mengatur lima jenis sensor yang berbeda.
Perbedaan biaya antara NTC dan Pt100 seperti $1,50 per sensor. Pada paket baterai forklift seharga $3000, itu menimbulkan kebisingan. Mengenai keandalan dan biaya dukungan, itu adalah segalanya.
Untuk Siapapun yang Menentukan Sensor Saat Ini
Jika Anda seorang insinyur desain yang membaca ini, inilah versi singkatnya:
Gunakan Pt100 atau Pt1000. Elemen melingkar untuk apa pun yang berkekuatan lebih dari 100V atau apa pun yang bergetar. Film tipis cocok untuk pengujian bangku dan-pemantauan dengan risiko rendah. 3-minimum kabel, 4 kabel jika Anda melakukan sertifikasi atau pekerjaan presisi.
Beli dari pembuat sensor mapan dengan kemampuan penelusuran aktual. Kami telah melihat Pt100 palsu yang sebenarnya adalah NTC dengan tanda palsu. Jika harganya tampak terlalu bagus untuk menjadi kenyataan, itu memang benar.
Pasang sensor Anda. Gunakan bahan antarmuka termal. Saring-lepaskan kabel Anda. Dokumentasikan lokasi sensor Anda sehingga teknisi malang 5 tahun dari sekarang tahu di mana mencarinya.
Dan bagi siapa pun yang mencari paket: tanyakan kepada pemasok Anda sensor apa yang mereka gunakan dan alasannya. Jika mereka tidak bisa memberikan jawaban langsung, itu memberi tahu Anda sesuatu. Jika mereka mengatakan "kami menggunakan RTD platinum karena kami belajar dari pengalaman pahit apa yang terjadi jika Anda tidak menggunakannya", itu adalah pemasok yang sudah ada cukup lama untuk mengetahui apa yang penting.
Kami telah membuat paket baterai litium selama lebih dari satu dekade sekarang - forklift, kereta golf, AGV, pembersih lantai, apa saja. Penginderaan suhu mungkin 0,5% dari biaya BOM dan 50% dari akar penyebab kegagalan lapangan yang telah kami diagnosa. Itu tidak layak untuk dimurahkan.
Jika Anda mencari tim yang benar-benar memikirkan detail tentang hal-hal seperti ini, Anda tahu di mana menemukan kami. Kami selalu senang membicarakan manajemen termal dengan siapa pun yang serius ingin memperbaikinya.
Dan jika seseorang di tim Anda menyarankan untuk menghemat $1,50 per paket dengan beralih ke NTC, silakan kirimkan artikel ini kepada mereka. Atau invoice dari kejadian tahun 2019 itu. Apapun yang berhasil.
