Вітаем на нашым сайце.

Кароткае абмеркаванне прымянення тэмпературных датчыкаў NTC у акумулятарных батарэях

назапашаная энергія BMS

З хуткім развіццём новых энергетычных тэхналогій, акумулятары энергіі (напрыклад, літый-іённыя акумулятары, натрый-іённыя акумулятары і г.д.) усё часцей выкарыстоўваюцца ў энергасістэмах, электрамабілях, цэнтрах апрацоўкі дадзеных і іншых галінах. Бяспека і тэрмін службы акумулятараў цесна звязаны з іх рабочай тэмпературай.Датчыкі тэмпературы NTC (адмоўны тэмпературны каэфіцыент), дзякуючы сваёй высокай адчувальнасці і эканамічнай эфектыўнасці, сталі адным з асноўных кампанентаў для маніторынгу тэмпературы акумулятараў. Ніжэй мы разгледзім іх прымяненне, перавагі і праблемы з розных пунктаў гледжання.


I. Прынцып працы і характарыстыкі тэмпературных датчыкаў NTC

  1. Асноўны прынцып
    Тэрмарэзістар з адценнем тэмпературы (NTC) дэманструе экспанентнае зніжэнне супраціўлення пры павышэнні тэмпературы. Вымяраючы змены супраціўлення, можна ўскосна атрымаць дадзеныя аб тэмпературы. Залежнасць тэмпературы ад супраціўлення мае наступную формулу:

RT=R0​⋅eB(T1​−T01)

дзеRT— гэта супраціўленне пры тэмпературыT,R0 — гэта эталоннае супраціўленне пры тэмпературыT0, іB— гэта матэрыяльная пастаянная велічыня.

  1. Асноўныя перавагі
    • Высокая адчувальнасць:Невялікія змены тэмпературы прыводзяць да значных змен супраціву, што дазваляе весці дакладны маніторынг.
    • Хуткі адказ:Кампактныя памеры і нізкая цеплавая маса дазваляюць адсочваць ваганні тэмпературы ў рэжыме рэальнага часу.
    • Нізкі кошт:Развітыя вытворчыя працэсы падтрымліваюць маштабнае ўкараненне.
    • Шырокі дыяпазон тэмператур:Тыповы дыяпазон тэмператур (ад -40°C да 125°C) ахоплівае распаўсюджаныя сцэнарыі для акумулятараў энергіі.

II. Патрабаванні да кіравання тэмпературай у акумулятарных блоках для захоўвання энергіі

Прадукцыйнасць і бяспека літыевых акумулятараў моцна залежаць ад тэмпературы:

  • Рызыкі высокай тэмпературы:Перазарадка, пераразрадка або кароткае замыканне могуць выклікаць цеплавы ўсплёск, што прывядзе да пажараў або выбухаў.
  • Уздзеянне нізкіх тэмператур:Павышаная глейкасць электраліта пры нізкіх тэмпературах зніжае хуткасць міграцыі іонаў літыя, што прыводзіць да рэзкай страты ёмістасці.
  • Аднастайнасць тэмпературы:Празмерныя перапады тэмператур унутры акумулятарных модуляў паскараюць старэнне і скарачаюць агульны тэрмін службы.

Такім чынам,шматкропкавы маніторынг тэмпературы ў рэжыме рэальнага часуз'яўляецца найважнейшай функцыяй сістэм кіравання батарэямі (BMS), дзе датчыкі NTC адыгрываюць ключавую ролю.


III. Тыповыя прымянення датчыкаў NTC у акумулятарных батарэях

  1. Маніторынг тэмпературы паверхні клеткі
    • Датчыкі NTC усталёўваюцца на паверхні кожнай ячэйкі або модуля для непасрэднага кантролю гарачых кропак.
    • Спосабы ўстаноўкі:Фіксуецца з дапамогай тэрмаклею або металічных кранштэйнаў для забеспячэння шчыльнага кантакту з клеткамі.
  2. Маніторынг аднастайнасці тэмпературы ўнутранага модуля
    • Некалькі датчыкаў NTC размешчаны ў розных месцах (напрыклад, у цэнтры, па краях) для выяўлення лакалізаванага перагрэву або дысбалансу астуджэння.
    • Алгарытмы BMS аптымізуюць стратэгіі зарадкі/разрадкі, каб прадухіліць цеплавы ўцёкі.
  3. Кіраванне сістэмай астуджэння
    • Дадзеныя NTC запускаюць уключэнне/дэактывацыю сістэм астуджэння (паветранае/вадкаснае астуджэнне або матэрыялы з фазавым пераходам) для дынамічнай рэгулявання цеплааддачы.
    • Прыклад: Уключэнне помпы вадкаснага астуджэння пры тэмпературы вышэй за 45°C і адключэнне пры тэмпературы ніжэй за 30°C для эканоміі энергіі.
  4. Маніторынг тэмпературы навакольнага асяроддзя
    • Маніторынг знешніх тэмператур (напрыклад, летняй спёкі або зімовага холаду на вуліцы) для змякчэння ўздзеяння навакольнага асяроддзя на прадукцыйнасць акумулятара.

Маніторынг тэмпературы паверхні клеткі  BTMS_Паветраахалоджваецца

IV. Тэхнічныя праблемы і рашэнні ў прымяненні NTC

  1. Доўгатэрміновая стабільнасць
    • Задача:У асяроддзях з высокай тэмпературай/вільготнасцю можа ўзнікаць дрэйф супраціву, што прыводзіць да памылак вымярэнняў.
    • Рашэнне:Выкарыстоўвайце высоканадзейныя NTC-датчыкі з эпаксіднай або шкляной інкапсуляцыяй у спалучэнні з перыядычнай каліброўкай або алгарытмамі самакарэкцыі.
  2. Складанасць шматкропкавага разгортвання
    • Задача:Складанасць праводкі павялічваецца пры выкарыстанні дзясяткаў і сотняў датчыкаў у вялікіх акумулятарных блоках.
    • Рашэнне:Спрашчэнне праводкі з дапамогай размеркаваных модуляў збору дадзеных (напрыклад, архітэктура шыны CAN) або гнуткіх датчыкаў, інтэграваных у друкаваную плату.
  3. Нелінейныя характарыстыкі
    • Задача:Экспанентная залежнасць супраціўлення ад тэмпературы патрабуе лінеарызацыі.
    • Рашэнне:Ужывайце кампенсацыю праграмнага забеспячэння з дапамогай табліц пошуку (LUT) або ўраўнення Штэйнхарта-Харта для павышэння дакладнасці BMS.

V. Тэндэнцыі развіцця будучыні

  1. Высокая дакладнасць і лічбавізацыя:NTC з лічбавымі інтэрфейсамі (напрыклад, I2C) памяншаюць перашкоды сігналаў і спрашчаюць праектаванне сістэмы.
  2. Маніторынг шматпараметравага зліцця:Інтэгруйце датчыкі напружання/току для больш разумных стратэгій кіравання тэмпературай.
  3. Пашыраныя матэрыялы:Тэмпературныя адтуліны NTC з пашыраным дыяпазонам (ад -50°C да 150°C) для задавальнення экстрэмальных патрабаванняў навакольнага асяроддзя.
  4. Прагнастычнае абслугоўванне на аснове штучнага інтэлекту:Выкарыстоўвайце машыннае навучанне для аналізу гісторыі тэмператур, прагназавання тэндэнцый старэння і ўключэння ранніх папярэджанняў.

VI. Заключэнне

Тэмпературныя датчыкі NTC, дзякуючы сваёй эканамічнай эфектыўнасці і хуткаму рэагаванню, незаменныя для маніторынгу тэмпературы ў акумулятарных батарэях. Па меры ўдасканалення інтэлектуальных тэхналогій BMS і з'яўлення новых матэрыялаў, NTC будуць яшчэ больш павышаць бяспеку, тэрмін службы і эфектыўнасць сістэм назапашвання энергіі. Распрацоўшчыкі павінны выбраць адпаведныя характарыстыкі (напрыклад, B-значэнне, упакоўку) для канкрэтных ужыванняў, аптымізаваць размяшчэнне датчыкаў і інтэграваць дадзеныя з розных крыніц, каб максымізаваць іх каштоўнасць.


Час публікацыі: 06 красавіка 2025 г.