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
- 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.
- 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
- 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.
- 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.
- 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.
- Маніторынг тэмпературы навакольнага асяроддзя
- Маніторынг знешніх тэмператур (напрыклад, летняй спёкі або зімовага холаду на вуліцы) для змякчэння ўздзеяння навакольнага асяроддзя на прадукцыйнасць акумулятара.
IV. Тэхнічныя праблемы і рашэнні ў прымяненні NTC
- 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.
- 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.
- 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
- Высокая дакладнасць і лічбавізацыя:NTC з лічбавымі інтэрфейсамі (напрыклад, I2C) памяншаюць перашкоды сігналаў і спрашчаюць праектаванне сістэмы.
- Маніторынг шматпараметравага зліцця:Інтэгруйце датчыкі напружання/току для больш разумных стратэгій кіравання тэмпературай.
- Пашыраныя матэрыялы:Тэмпературныя адтуліны NTC з пашыраным дыяпазонам (ад -50°C да 150°C) для задавальнення экстрэмальных патрабаванняў навакольнага асяроддзя.
- 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.