Что такое мониторинг температуры?
Я потратил три года на проверку упаковки у поставщика первого уровня в метро Детройта. Мониторинг температуры составлял примерно 40% того, с чем мне приходилось иметь дело изо дня в день. Не потому, что это сложно. Потому что люди продолжают все портить одними и теми же способами.
Проверочное тестирование в лабораторных условиях.
Основная идея заключается в том, что вы прикрепляете термисторы к элементам и наблюдаете за цифрами. Вот и все. В основном НТЦ. Дешево, достаточно точно, каждый умеет ими пользоваться. Проблемы начинаются, когда вы спрашиваете, куда именно их положить и сколько вам действительно нужно.
Ценовое давление является жестоким. Менеджеры программ хотят меньше датчиков. Инженеры-теплотехники хотят большего. Я выслушал десятки этих аргументов. Компромисс обычно оказывается неудовлетворительным для всех. Восемь датчиков на модуль с 12 ячейками. Поместите их в те ячейки, которые, по вашему мнению, будут нагреваться сильнее всего, и надейтесь, что вы угадали правильно.
Тепловое моделирование соответствует ограничениям реального-мира.
Симуляция против реальности
Вы можете моделировать эту штуку в ANSYS или STAR-CCM+ до тех пор, пока глаза не потекут. Моделирование показывает, что центральные ячейки модуля нагреваются сильнее, чем края. Вкладки нагреваются сильнее, чем банки. Все это неудивительно. Чего вам не сообщает моделирование, так это того, что происходит, когда ваша производственная линия наносит термопасту непоследовательно. Или когда элемент из плохой партии имеет немного большее внутреннее сопротивление, чем остальные. Или когда клиент устанавливает пакет в автомобиль, где воздухозаборник находится рядом с выпускным коллектором. Видел все три.
Тепловой побег привлекает все внимание. Справедливо. Клетка, впадающая в побег, очень быстро теряет много энергии. Система мониторинга должна обнаружить скачок температуры достаточно рано, чтобы что-то предпринять. Откройте контакторы. Активируйте подавление, если оно у вас есть. Как минимум записывайте все, чтобы потом можно было разобраться, что произошло.
Но вот в чем дело. Побег случается редко. Что на самом деле убивает стаи в полевых условиях, так это годы работы при температуре на 5 или 10 градусов выше, чем хотят клетки. Емкость угасает. Мощность угасает. Вы не увидите огня. Вы увидите претензии по гарантии через 4 года, когда диапазон упадет ниже спецификации. Мониторинг температуры тоже имеет значение, но он менее драматичен, поэтому люди не думают об этом так много.
BMS измеряет температуру примерно с частотой 1 Гц. Иногда медленнее. Термические события в клетках происходят в течение секунд или минут, так что это довольно быстро. Гораздо важнее то, где устанавливаются пороговые значения.
Если вы слишком консервативны, вы отключите мощность, хотя в аккумуляторе еще есть запас мощности. Слишком агрессивно, и вы поджарите клетки. У каждого OEM-производителя на этот счет разные взгляды. Некоторые стремятся к максимальной производительности, другие отдают предпочтение долговечности. Обычно это можно определить по поведению автомобиля в жаркий день при использовании быстрой зарядки.
Холодная реальность
С холодной погодой на самом деле справиться труднее, чем с жаркой. Пачка при минус 20 С практически не имеет запаса мощности. Внутреннее сопротивление резко возрастает. Элементы не могут выдерживать большой зарядный ток без риска нанесения литиевого покрытия. Итак, вам нужен нагрев, то есть сжигание энергии для разогрева рюкзака, прежде чем вы сможете его использовать. Некоторые автомобили проходят предварительную подготовку автоматически, когда вы устанавливаете время отправления. Другие заставляют вас сидеть и ждать.
Мониторинг температуры в этом контексте означает знание того, когда упаковка достаточно теплая, чтобы ее можно было использовать. И следить за тем, чтобы система отопления не создавала горячих точек. Установка PTC-нагревателя рядом с одним элементом, в то время как другие остаются холодными, не очень хорошая идея. Видел это тоже.
Эволюция сенсорных технологий.
Отрасль движется в сторону большего количества датчиков, а не меньшего их количества. Частично потому, что NTC продолжают дешеветь. Частично потому, что аналитики хотят иметь больше данных для своих моделей деградации. Ходят разговоры о оптоволокне внутри ячеек, но я поверю, что производство готово, когда увижу его в сети. На данный момент это термисторы на банках аккумуляторов и шинах, такие же, как и 15 лет назад.
Для каждой упаковки, которая возвращается с поля с проблемой перегрева, первое, что мы делаем, — это извлекаем данные журнала. Посмотрите на температурные профили накануне события. В девяти случаях из десяти вы можете точно увидеть, что пошло не так. В камере 23 в течение нескольких недель было теплее, чем в ее соседях, прежде чем она вышла из строя. Кто-то должен был это уловить. Но порог был установлен на уровне 45°C и никогда не поднимался выше 42. Поэтому BMS не отметила это, и никто не смотрел.
Это мониторинг температуры. Не сами датчики. Решение о том, что делать с данными, которые они вам предоставляют.
