Co jsouPlatinové odporové teplotní detektory?
Podívejte, pokud to čtete, pravděpodobně už víte, že v bateriích záleží na teplotě. Ale tady je věc, kterou vám většina lidí neřekne: dostat SPRÁVNOU teplotu je mnohem těžší, než to zní, a špatné nastavení vás bude stát. Mnoho.
To jsme se tvrdě naučili v roce 2019. Jeden ze zákazníků naší flotily vysokozdvižných vozíků v severní Číně měl jednotky s bateriemi v počtu 40+. Přišla zima, teploty klesly na -25 stupňů a najednou nám volají ve 2:00. Kamiony se nebudou nabíjet. BMS neustále hází upozornění na-temp. V minus pětadvaceti. Jo.
Ukázalo se, že termistory NTC, které jsme používali, se v chladném počasí pohybovaly téměř o 8 stupňů. BMS si myslel, že se buňky přehřívají, když ve skutečnosti mrzly. Nabíječky se vypnuly. Celá flotila mrtvá ve skladišti. Pokuty, náklady na výměnu, lety do odletu se omluvte osobně... řekněme, že někdo z naší společnosti má tu smlouvu stále zarámovanou na zdi jako připomínku. Stálo nás to přes 2 miliony RMB.
Tehdy náš šéf doslova praštil rukou do stolu a řekl „od nynějška platinové RTD na všechno, a pokud někdo znovu navrhne NTC, aby ušetřil peníze, jde to z jejich bonusu“.
Takže ano. Proto to píšeme. Ne proto, že by platinové RTD byly luxusní. Protože jsme se spálili (ironicky, špatnými údaji o teplotě) a už to neděláme.
Základy (ale ve skutečnosti užitečné)
Platinum RTD je zkratka pro Platinum Resistance Temperature Detector. Princip je naprosto jednoduchý: platinový drát se stává odolnějším vůči elektřině, když se zahřívá. Změřte odpor, znáte teplotu. To je vše.
Průmyslový standard se nazývá Pt100, což znamená pouze 100 ohmů při 0 stupních. K dispozici je také Pt1000 (1000 ohmů při 0 stupních), který vám dává větší signál pro práci, což je užitečné, když máte dlouhé kabely nebo hlučné prostředí. Nyní používáme Pt1000 na cokoli s kabely delšími než 2 metry, protože nás unavilo pronásledovat chyby o 0,5 stupně, které se ukázaly jako odpor přívodního vodiče, který jsme zapomněli kompenzovat.
Proč konkrétně platina? Zkoušeli jsme nikl a měď na začátku. Levnější, jistě. Ale nikl se zblázní nad 300 stupňů a měď oxiduje, když se na to podíváte špatně. Platina prostě... funguje od . -200 do +850 stupňů, nekoroduje, neunáší se. Nudné a spolehlivé, což je přesně to, co chcete, když vaše baterie sedí ve 3tunovém vysokozdvižném vozíku, který přemisťuje palety po skladu.
Jeden z našich inženýrů rád říká „platina je drahá, protože je líná“ - na nic nereaguje, nemění názor, jen sedí a je přesná. Budeme lenošit.
Tři způsoby, jak je postavit (a které ve skutečnosti fungují)
Je tam navinutý-drážek, stočený prvek a tenký film. Zde je to, co si o každém vlastně myslíme:
Navinutý-drát
Způsob staré školy. Platinový drát omotaný kolem keramického jádra. Super přesné, super stabilní. Také super drahé a trochu křehké. Používáme je pro kalibraci a to je vše. Nechal jednoho zákazníka, který trval na tom, že-zranil celý svůj vozový park, protože „jen to nejlepší“. O šest měsíců později polovina z nich uletěla, protože vibrace z jeho drsné podlahy skladiště uvolnily vinutí. Nyní používá vinuté prvky jako všichni ostatní.
Tenký film
Levný, malý, rychlá odezva. Skvělé pro spotřební zboží nebo sledování-nízkých sázek. Používáme je na našich 12V/24V malých balíčcích, kde když se něco pokazí, nikdo se nezraní a nic se nevznítí. Dali bychom je do balení na 600V vysokozdvižný vozík? rozhodně ne. Keramický substrát a platinový film expandují různou rychlostí a po několika tisících tepelných cyklů začnete vidět posun. Jedna importovaná značka, kterou jsme vyzkoušeli, - drahá, - se za necelý rok posunula o 1,5 stupně. Dodavatel obvinil naši instalaci. Obviňovali jsme jejich QC. Ať tak či onak, přestali jsme je používat pro cokoliv kritického.
Vinutý prvek
To je to, co specifikujeme pro vysokonapěťové-balíky. Platinové cívky jsou volně uloženy v keramických trubicích naplněných práškem, takže se mohou roztahovat a smršťovat bez namáhání drátu. Zvládají vibrace, zvládají tepelné cyklování, nestěžují si. Je dražší než tenký film, ale v noci spíme lépe. Každý dodavatel lithiových baterií pro průmyslové aplikace by se na ně měl vážně podívat.
2-Wire, 3-Wire, 4-Wire: Debata, která téměř rozdělila náš tým
To vyvolalo skutečné hádky v naší kanceláři. Náš hardwarový lídr chtěl 4-drát na všechno. Náš nákladový technik málem počítal s náklady na další kolíky konektoru a kabel. Nemluvili spolu asi týden.
Tady je dohoda:
2-drátje v pořádku, pokud je váš kabel krátký a nestaráte se o půl stupně sem nebo tam. Odpor samotného drátu zvyšuje vaše čtení. U 10metrového kabelu můžete být mimo o 1-2 stupně. Není to skvělé, když se vaše BMS rozhoduje na základě tohoto čísla.
3-drátkompenzuje odpor olova a používá jej většina průmyslových zařízení. Dostatečná pro 90 % aplikací. Toto je nyní naše výchozí nastavení.
4-drátzcela eliminuje odpor olova. Používáme jej pro monitorování-úrovně buněk během výzkumu a vývoje a ověřování a pro všechny zákazníky, kteří platí za špičkovou přesnost. Povinné také pro všechna OEM řešení lithiových baterií, kde si zákazník provádí vlastní bezpečnostní certifikaci - auditoři rádi vidí 4vodičové.
Hádka skončila, když náš hardwarový chlapík řekl: "Můžu vést dva dráty navíc, nebo můžu zákazníkovi vysvětlit, proč se jejich tepelná ochrana spustila o 3 stupně později." Nyní používáme 4-vodiče na všech vysokonapěťových balíčcích. Příplatek činí 0,3 % z ceny balíčku. Nemá cenu ztrácet spánek.
Kam je nalepit (umístění ve skutečnosti záleží)
Viděli jsme nějaké divoké věci od jiných výrobců průmyslových baterií. Senzory se připevňují-na náhodná místa. Senzory přitisknuté k pouzdru kouskem pěny. Jeden nezapomenutelný audit, kdy jsme našli senzor, který úplně spadl a jen se houpal uvnitř krytu a snímal teplotu vzduchu, zatímco se články vařily.
Naše pravidla nyní:
Na buňkách
Přímý kontakt s pouzdrem, tepelnou pastou nebo páskou 3M VHB (máme rádi 9888T), poté zalité epoxidem. Ano, je to otravné předělávat. To je podstata. Pokud někdo musí dlát přes epoxid, aby pohnul senzorem, dvakrát si rozmyslí, zda to skutečně potřebuje.
Mezi buňkami
Zachycuje horká místa z buněk, které degradují rychleji než jejich sousedé. Takto jsme našli dávku článků od dodavatele, která měla vnitřní defekty - jeden článek byl o 8 stupňů teplejší než jeho sousedé. Chytil jsem ho, než se stalo něco špatného, vyměnil modul, vysledoval jej zpět k výrobní šarži, odmítl celou dávku. Senzor se za ten den zaplatil asi 10 000krát.
Přípojnice a přípojky
Uvolněné šrouby se zahřívají. Mnoho. Měli jsme sadu, kde svorka hlavního stykače nebyla správně utažena a pod vysokým proudem dosahovala 85 stupňů, zatímco články poblíž měly 35 stupňů. Zákazník si stěžoval na „náhodné“ snížení výkonu. Nebylo to vůbec náhodné - BMS dělal přesně to, co dělat měl. Spojení opraveno, problém zmizel. Nyní má každý balíček senzor na hlavní aktuální cestě, o čemž nelze-vyjednávat.
Chladicí kapalina vstup/výstup
Pokud máte aktivní chlazení, musíte vědět, zda skutečně funguje. Bylo vidět příliš mnoho systémů, kde pumpa umřela, a nikdo si toho nevšiml, dokud buňky nezačaly bobtnat.
Věci, které nedávají do katalogových listů
Zde je několik věcí, které jsme se naučili tím, že jsme to podělali:
Vlastní zahřívání-je skutečné
Proud, který protlačíte RTD k měření, jej také ohřívá. Standardní je 1 mA pro Pt100. Jednou jsme měli mladšího inženýra, který to nastavil na 5 mA, protože "větší signál, lepší přesnost, že?" Špatně. Senzor ukazoval 2 stupně vysoko. U 48V golfového vozíku to znamenalo jen trochu brzké zapnutí ventilátoru-. V 400V průmyslovém balení by to znamenalo nepříjemné vypínání. Použijte 1 mA. Nebo méně za 1000 Pt.
Důležité je vedení vodičů
Udržujte vodiče RTD v dostatečné vzdálenosti od napájecích kabelů, motorových pohonů, měničů - všeho, co spíná velké proudy. Nyní používáme stíněnou kroucenou dvojlinku poté, co jsme tři dny strávili laděním "šumového teplotního signálu", který se ukázal být EMI z VFD namontovaného 20 cm daleko. Velkoobchodní distributoři lithiových baterií berou na vědomí: pokud prodáváte sady a integrátor umístí BMS přímo vedle ovladače motoru, budou naměřené hodnoty teploty nesmysl.
Třída tolerance není přesnost
Třída B Pt100 může být vypnuta o ±0,8 stupně při 100 stupních podle specifikace. To je POVOLENÁ chyba. Pokud váš BMS předpokládá, že je zcela přesný a nastaví teplotní limity na 60 stupňů, můžete ve skutečnosti omezovat na 59,2 stupně nebo 60,8 stupně. Navrhujte své limity s ohledem na toleranci. Na všech našich prahových hodnotách ochrany stavíme s rozpětím 2 stupňů.
Levný drift senzorů. Dobré senzory ne
Během 2 let provozu v terénu jsme sledovali senzory od tří různých dodavatelů. Rozpočtové (jako každý 0,80 $) se posunuly v průměru o 0,6 stupně. Japonské střední-rozpětí (2,50 USD) se posunulo o 0,1 stupně . Prémiové švýcarské (8 USD) v podstatě neunesly nic jiného než no tak, 8 USD za senzor? My používáme ty japonské. Nejlepší hodnota pro průmyslové věci.
Proč jsme standardizovali Pt100 napříč vším
Mívali jsme mix: NTC termistory na levných-balíčcích, Pt100 na prémiových, nějaké divné senzory KTY na starších produktech. Byla to noční můra. Různé kalibrační křivky, různé větve firmwaru BMS, různé zásoby náhradních dílů.
Nyní je to všude Pt100. Stejný senzor, stejný dodavatel, stejné manipulační postupy. Když se něco pokazí, nemusíme se ptát "počkej, jaký typ senzoru je v tomto balení?" Integrace bateriového systému je mnohem jednodušší, když nežonglujete s pěti různými typy senzorů.
Rozdíl v ceně mezi NTC a Pt100 je asi 1,50 $ za senzor. Na baterii vysokozdvižného vozíku za 3000 USD je to hluk. Co se týče spolehlivosti a nákladů na podporu, je to všechno.
Pro každého, kdo právě teď specifikuje senzory
Pokud jste konstruktér a čtete toto, zde je zkrácená verze:
Použijte Pt100 nebo Pt1000. Vinutý prvek pro cokoliv nad 100V nebo cokoli, co vibruje. Tenký film je vhodný pro testování na stolici a pro nízko{4}}monitorovací. 3-vodičový drát, minimálně 4vodičový, pokud provádíte certifikaci nebo precizní práci.
Nakupujte od zavedených výrobců senzorů se skutečnou sledovatelností. Viděli jsme padělky Pt100, které byly ve skutečnosti NTC s falešným označením. Pokud se cena zdá příliš dobrá, aby to byla pravda, je to tak.
Zapojte senzory. Použijte materiál tepelného rozhraní. Uvolněte-napětí kabelů. Zdokumentujte umístění svých senzorů, aby chudák technik za 5 let věděl, kde hledat.
A pro každého, kdo získává balíčky: zeptejte se svého dodavatele, jaké senzory používá a proč. Pokud vám nemohou dát přímou odpověď, něco vám to říká. Pokud říkají „používáme platinové RTD, protože jsme se tvrdě naučili, co se stane, když to neděláte“, je to dodavatel, který je tu dost dlouho na to, aby věděl, na čem záleží.
Již více než deset let vyrábíme lithiové baterie - vysokozdvižné vozíky, golfové vozíky, AGV, mycí stroje na podlahy, co si jen vzpomenete. Snímání teploty je možná 0,5 % nákladů na kusovník a 50 % hlavních příčin selhání pole, které jsme diagnostikovali. Prostě se nevyplatí zlevňovat.
Pokud hledáte tým, který se skutečně zabývá podrobnostmi o takových věcech, víte, kde nás najdete. Vždy rádi promluvíme o tepelném managementu s každým, kdo to myslí vážně.
A pokud někdo z vašeho týmu navrhne, že přechodem na NTC ušetříte 1,50 $ za balíček, pošlete mu tento článek. Nebo faktura z toho incidentu z roku 2019. Cokoli funguje.
