מה הםגלאי טמפרטורת התנגדות פלטינה?
תראה, אם אתה קורא את זה, אתה בטח כבר יודע שהטמפרטורה חשובה בסוללות. אבל הנה הדבר שרוב האנשים לא אומרים לך: להגיע לטמפרטורה נכונה זה הרבה יותר קשה ממה שזה נשמע, ולטעות זה יעלה לך. הרבה.
למדנו את זה בדרך הקשה עוד בשנת 2019. לאחד מלקוחות צי המלגזות שלנו בצפון סין היו 40+ יחידות שהפעילו את ערכות הסוללות שלנו. החורף הגיע, הטמפ' ירדה ל--25 מעלות, ופתאום אנחנו מקבלים שיחות ב-2 בלילה. משאיות לא יטענו. BMS ממשיך לזרוק-אזהרות זמניות. במינוס עשרים וחמש. כֵּן.
התברר שהתרמיסטורים של NTC בהם השתמשנו נסחפו כמעט 8 מעלות במזג אוויר קר. ה-BMS חשב שהתאים מתחממים יתר על המידה כשהם למעשה קפאו. מטענים כבו. צי שלם מת במחסן. הקנסות, עלויות ההחלפה, הטיסות ללכת להתנצל באופן אישי... בוא נגיד שלמישהו בחברה שלנו עדיין יש את החוזה הזה ממוסגר על הקיר שלו כתזכורת. עלה לנו מעל 2 מיליון יואן.
אז הבוס שלנו ממש הטיח את ידו על השולחן ואמר "מעתה והלאה, פלטינה RTD על הכל, ואם מישהו מציע NTC שוב כדי לחסוך כסף, זה יוצא מהבונוס שלו".
אז כן. בגלל זה אנחנו כותבים את זה. לא כי RTDs פלטינה הם מהודרים. כי נכונו (למרבה האירוניה, מקריאת טמפרטורה גרועה) ואנחנו לא עושים את זה שוב.
היסודות (אבל למעשה שימושי)
Platinum RTD ראשי תיבות של Platinum Resistance Temperature Detector. העיקרון הוא פשוט לחלוטין: חוט פלטינה נעשה עמיד יותר לחשמל ככל שהוא מתחמם. מדוד את ההתנגדות, אתה יודע את הטמפרטורה. זהו.
התקן בתעשייה נקרא Pt100, שפירושו רק 100 אוהם ב-0 מעלות. יש גם Pt1000 (1000 אוהם ב-0 מעלות) שנותן לך אות גדול יותר לעבוד איתו, שימושי כשיש לך ריצות חוטים ארוכות או סביבות רועשות. אנחנו משתמשים ב-Pt1000 על כל דבר עם כבלים באורך של יותר מ-2 מטר כעת, כי נמאס לנו לרדוף אחרי שגיאות של 0.5 מעלות שהתבררו כהתנגדות לחוט עופרת ששכחנו לפצות עליהן.
למה דווקא פלטינה? למעשה ניסינו בתחילת הדרך ניקל ונחושת. יותר זול, בטח. אבל ניקל משתגע מעל 300 מעלות ונחושת מתחמצנת אם מסתכלים על זה לא נכון. פלטינה פשוט... עובדת במעלה . -200 עד +850 מעלות , לא שוחקת, לא נסחפת. משעמם ואמין, וזה בדיוק מה שאתה רוצה כאשר חבילת הסוללות שלך יושבת בתוך מלגזה של 3 טון מזיזה משטחים מסביב למחסן.
אחד המהנדסים שלנו אוהב לומר "פלטינה היא יקרה כי היא עצלנית" - היא לא מגיבה עם שום דבר, לא משנה את דעתה, רק יושבת שם ומדויקת. ניקח עצלן.
שלוש דרכים לבנות אותם (ואיזה מהן עובדות בפועל)
יש חוט-מתפתל, אלמנט מפותל וסרט דק. הנה מה שאנחנו חושבים על כל אחד מהם:
חוט-נפצע
בדרך בית הספר הישן. חוט פלטינה כרוך סביב ליבה קרמית. סופר מדויק, סופר יציב. גם סופר יקר וסוג של שביר. אנו משתמשים באלה לצורך התייחסות לכיול וזהו בערך. היה לו לקוח אחד שהתעקש על חבל-לפצוע לכל הצי שלו כי "רק הטוב ביותר". שישה חודשים לאחר מכן מחציתם נסחפו בגלל הרטט מרצפת המחסן הגסה שלו שחררה את הפיתולים. עכשיו הוא משתמש באלמנטים מפותלים כמו כולם.
סרט דק
זול, קטן, תגובה מהירה. נהדר עבור דברים צרכניים או ניטור-נמוך. אנו משתמשים בהם על חבילות קטנות 12V/24V שלנו, כאשר אם משהו משתבש, אף אחד לא נפגע ושום דבר לא עולה באש. האם נכניס אותם לחבילת מלגזה 600V? ממש לא. המצע הקרמי וסרט הפלטינה מתרחבים בקצבים שונים, ולאחר כמה אלפי מחזורים תרמיים מתחילים לראות סחיפה. מותג מיובא אחד שניסינו - יקר מדי - נסחף ב-1.5 מעלות תוך פחות משנה. הספק האשים את ההתקנה שלנו. האשמנו את ה-QC שלהם. כך או כך, הפסקנו להשתמש בהם לכל דבר קריטי.
אלמנט מפותל
זה מה שאנו מפרטים עבור ערכות מתח גבוה-. סלילי הפלטינה יושבים בצורה רופפת בצינורות קרמיקה עמוסים באבקה, כך שהם יכולים להתרחב ולהתכווץ מבלי להלחיץ את החוט. הם מטפלים ברטט, הם מטפלים ברכיבה תרמית, הם לא מתלוננים. יקר יותר מסרט דק אבל אנחנו ישנים טוב יותר בלילה. כל ספק של סוללות ליתיום העושה יישומים תעשייתיים צריך להסתכל על אלה ברצינות.
2-wire, 3-wire, 4-wire: הוויכוח שכמעט פיצל את הצוות שלנו
זה גרם לוויכוחים ממשיים במשרדנו. מוביל החומרה שלנו רצה 4 חוטים על הכל. מהנדס העלויות שלנו כמעט עבר אירוע מוחי בחישוב פיני המחברים הנוספים ועלויות הכבלים. הם לא דיברו אחד עם השני במשך שבוע.
הנה העסקה:
2 חוטיםזה בסדר אם הכבל שלך קצר ולא אכפת לך מחצי תואר לכאן או לכאן. ההתנגדות של החוט עצמו מוסיפה לקריאה שלך. לריצת כבלים של 10 מטר, ייתכן שתרד ב-1-2 מעלות. לא נהדר כאשר ה-BMS שלך מקבל החלטות על סמך המספר הזה.
3 חוטיםמפצה על עמידות עופרת וזה מה שרוב המערכות התעשייתיות משתמשות בו. מספיק טוב עבור 90% מהיישומים. זו ברירת המחדל שלנו עכשיו.
4 חוטיםמבטל לחלוטין את התנגדות העופרת. אנו משתמשים בו לניטור-ברמת התא במהלך מו"פ ואימות, ולכל לקוח שמשלם עבור דיוק פרימיום. חובה גם עבור כל פתרונות OEM של סוללת ליתיום שבהם הלקוח עושה את הסמכת הבטיחות שלו - מבקרים אוהבים לראות 4 חוטים.
הוויכוח הסתיים כאשר איש החומרה שלנו אמר "אני יכול להפעיל שני חוטים נוספים או שאני יכול להסביר ללקוח מדוע ההגנה התרמית שלהם מופעלת באיחור של 3 מעלות". אנו מפעילים 4-תיל על כל חבילות המתח הגבוה כעת. העלות הנוספת היא כמו 0.3% ממחיר החבילה. לא שווה לאבד שינה בגלל.
איפה להדביק אותם (המיקום באמת חשוב)
ראינו כמה דברים פראיים מיצרני סוללות תעשייתיות אחרות. חיישנים מקושרים-לנקודות אקראיות. חיישנים נלחצים כנגד המארז עם חתיכת קצף. ביקורת בלתי נשכחת אחת שבה מצאנו חיישן שנפל לגמרי ורק השתלשל בתוך המתחם, קורא את טמפרטורת האוויר בזמן שהתאים מתבשלים.
הכללים שלנו עכשיו:
על תאים
מגע ישיר עם המארז, משחה תרמית או סרט 3M VHB (אנחנו אוהבים 9888T), ואז עציצים עם אפוקסי. כן זה מעצבן לעבוד מחדש. זאת הנקודה. אם מישהו צריך לסמול אפוקסי כדי להזיז חיישן, הוא יחשוב פעמיים אם הוא באמת צריך.
בין תאים
תופס נקודות חמות מתאים שמתכלים מהר יותר משכניהם. כך מצאנו אצווה של תאים מספק עם פגמים פנימיים - תא אחד היה חם ב-8 מעלות משכנותיו. תפס אותו לפני שקרה משהו רע, החליף את המודול, עקב אחריו למגרש ייצור, דחה את כל האצווה. החיישן שילם על עצמו בערך 10,000 פעמים במהלך אותו יום.
פסים וחיבורים
ברגים רופפים מתחממים. הרבה. הייתה לנו חבילה שבה מסוף המגע הראשי לא היה מומנט כמו שצריך, ותחת זרם גבוה הוא פגע ב-85 מעלות בעוד התאים הסמוכים היו ב-35 מעלות. הלקוח התלונן על הורדת כוח "אקראית". לא היה אקראי בכלל - ה-BMS עשה בדיוק מה שהוא צריך לעשות. תיקן את החיבור, הבעיה נעלמה. כעת לכל חבילה יש חיישן בנתיב הזרם הראשי, בלתי-ניתן למשא ומתן.
נוזל קירור נכנס/יוצא
אם יש לך קירור אקטיבי, אתה צריך לדעת אם זה באמת עובד. ראיתי יותר מדי מערכות שבהן המשאבה מתה ואף אחד לא שם לב עד שהתאים התחילו להתנפח.
הדברים שהם לא מכניסים לגיליונות נתונים
הנה כמה דברים שלמדנו על ידי דפוק:
חימום-עצמי הוא אמיתי
הזרם שאתה דוחף דרך ה-RTD כדי למדוד אותו גם מחמם אותו. התקן הוא 1mA עבור Pt100. היה לנו מהנדס זוטר פעם שהעביר אותו ל-5mA כי "אות גדול יותר, דיוק טוב יותר, נכון?" טָעוּת. החיישן היה קורא בגובה של 2 מעלות. בחבילת עגלת גולף של 48V זה רק פירושו הפעלת מאוורר- מוקדמת מעט. בחבילה תעשייתית של 400V זה היה אומר כיבויים מטרידים. השתמש ב-1mA. או פחות עבור Pt1000.
ניתוב חוטים חשוב
הרחק את חוטי ה-RTD מכבלי חשמל, כונני מנוע, ממירים - מכל דבר שמחליף זרמים גדולים. אנו משתמשים כעת בזוג מעוות ממוגן לאחר שבילינו שלושה ימים בניפוי באגים של "אות טמפרטורה רועש" שהתברר כ-EMI מ-VFD המותקן במרחק של 20 ס"מ. מפיצים סיטונאיים של סוללות ליתיום שימו לב: אם אתם מוכרים מחדש חבילות והאינטגרטור שם את ה-BMS ממש ליד בקר המנוע, קריאות הטמפרטורה יהיו זבל.
דרגת סובלנות אינה דיוק
Class B Pt100 יכול להיות כבוי ב-0.8 מעלות ב-100 מעלות לפי המפרט. זו השגיאה המותר. אם ה-BMS שלך מניח שהוא מדויק לחלוטין ומגדיר מגבלות תרמיות ב-60 מעלות, ייתכן שבעצם אתה מגביל ב-59.2 מעלות או 60.8 מעלות. עצב את הגבולות שלך מתוך מחשבה על סובלנות. אנו בונים בשוליים של 2 מעלות על כל ספי ההגנה שלנו.
חיישנים זולים נסחפים. חיישנים טובים לא
עקבנו אחרי חיישנים משלושה ספקים שונים במשך שנתיים של פעילות בשטח. התקציבים (כמו $0.80 כל אחד) נסחפו בממוצע של 0.6 מעלות. היפניים בטווח-בינוני ($2.50) נסחפו ב-0.1 מעלות. השוויצרים הפרימיום (8$) לא נסחפו בעצם דבר מלבד קדימה, 8$ לכל חיישן? אנחנו משתמשים ביפנים. התמורה הטובה ביותר עבור דברים תעשייתיים.
למה התקנינו על Pt100 בכל דבר
פעם היה לנו שילוב: תרמיסטורים NTC על חבילות-בעלות נמוכה, Pt100 על פרימיום, כמה חיישני KTY מוזרים במוצרים מדור קודם. זה היה סיוט. עקומות כיול שונות, ענפי קושחה שונים של BMS, מלאי חלקי חילוף שונה.
עכשיו זה Pt100 בכל מקום. אותו חיישן, אותו ספק, אותם נהלי טיפול. כשמשהו משתבש, אנחנו לא צריכים לשאול "רגע, איזה סוג של חיישן יש בחבילה הזו?" אינטגרציה של מערכת סוללות הופכת לפשוטה יותר כאשר אינך מלהטט בין חמישה סוגי חיישנים שונים.
ההבדל בעלויות בין NTC ל-Pt100 הוא כמו $1.50 לחישן. על ערכת סוללות של מלגזה בשווי 3000 דולר, זה רעש. לגבי אמינות ועלויות תמיכה, זה הכל.
לכל מי שמפרט חיישנים עכשיו
אם אתה מהנדס עיצוב שקורא את זה, הנה הגרסה הקצרה:
השתמש ב-Pt100 או Pt1000. אלמנט מפותל לכל דבר מעל 100V או כל דבר שרוטט. סרט דק מתאים לבדיקות ספסל וניטור-ניטור נמוך. 3-מינימום חוט, 4 חוטים אם אתה מבצע הסמכה או עבודת דיוק.
קנה מיצרניות חיישנים מבוססות עם עקיבות בפועל. ראינו Pt100 מזויפים שהיו למעשה NTCs עם סימונים מזויפים. אם המחיר נראה טוב מכדי להיות אמיתי, הוא כן.
תקע את החיישנים שלך. השתמש בחומר ממשק תרמי. מתאמצים-את הכבלים. תעד את מיקומי החיישנים שלך כדי שהטכנאי המסכן בעוד 5 שנים מהיום ידע היכן לחפש.
ולכל מי שמזמין חבילות: שאל את הספק שלך באילו חיישנים הוא משתמש ולמה. אם הם לא יכולים לתת לך תשובה ישירה, זה אומר לך משהו. אם הם אומרים "אנחנו משתמשים ב-RTDs פלטינה כי למדנו בדרך הקשה מה קורה כשאתה לא", זה ספק שקיים מספיק זמן כדי לדעת מה חשוב.
אנחנו עושים ערכות סוללות ליתיום כבר למעלה מעשור - מלגזות, עגלות גולף, AGVs, מקרצוף רצפות, אתה שם את זה. חישת טמפרטורה היא אולי 0.5% מעלות ה-BOM ו-50% מהסיבות העיקריות לכשל בשדה שאבחנו. פשוט לא שווה להוזיל.
אם אתה מחפש צוות שממש מזיע בפרטים על דברים כאלה, אתה יודע איפה למצוא אותנו. אנחנו תמיד שמחים לשוחח על ניהול תרמי עם כל מי שחשוב לו לעשות את זה נכון.
ואם מישהו בצוות שלך מציע לחסוך $1.50 לחבילה על ידי מעבר ל-NTCs, אל תהסס לשלוח לו את המאמר הזה. או החשבונית מאותו אירוע ב-2019. מה שעובד.
