مركبة كهربائية (إيف) مورد مستشعر درجة حرارة البطارية

مستشعر درجة حرارة بطارية السيارة, هذه القضية حاسمة للغاية في مجال مركبات الطاقة الجديدة. في القسم السابق, ناقشنا أجهزة استشعار درجة حرارة السيارات وأجهزة استشعار درجة حرارة العادم. الآن دعونا نركز على المكون الأساسي للبطارية. قد يكون المستخدمون فنيين أو مالكي مركبات الطاقة الجديدة الذين يرغبون في معرفة التفاصيل الفنية لمراقبة درجة حرارة البطارية.

تتميز أجهزة استشعار درجة حرارة البطارية بثلاث خصائص تقنية رئيسية: الأكثر شيوعًا هو الثرمستور NTC (معامل درجة الحرارة السلبية); والثاني هو المقاوم البلاتيني الرقيق (PT100/PT200); وهناك أجهزة استشعار لاسلكية سلبية ناشئة. من الضروري التركيز على مقارنة اختلافات الأداء وسيناريوهات التطبيق.

مستشعر درجة حرارة عنصر الثرمستور PTC لنظام شحن مركبات الطاقة الجديدة

مستشعر درجة حرارة بطارية السيارة PT100, PT1000, كومة شحن

خط قياس درجة حرارة مستشعر درجة الحرارة من صفائح النيكل النقي NTC لمسبار قياس درجة حرارة مركبة الطاقة الجديدة

استراتيجية تخطيط المستشعر للبطاريات المربعة/الأسطوانية/الطرية لبطاريات السيارات. هذه هي نقطة الألم في هياكل خلايا البطارية المختلفة في الصناعة والتي تتطلب حلولاً مخصصة. على سبيل المثال, تستخدم بطارية تسلا الأسطوانية مصفوفة محيطية, بينما تستخدم بطارية BYD النصلية تكامل الغطاء العلوي.

يجب أن تؤكد السلامة على متطلبات الدقة, وتعد دقة ±0.5 درجة مئوية أمرًا بالغ الأهمية للتحذير من الانفلات الحراري. التكنولوجيا اللاسلكية السلبية مثيرة للاهتمام للغاية. يمكنه حل مشكلة الأسلاك في حزمة البطارية عن طريق الحصول على الطاقة من خلال الموجات فوق الصوتية الكهروإجهادية أو الحث الكهرومغناطيسي. قد يكون هذا الاتجاه في المستقبل.

ويجب أيضًا التذكير بتأثير الفشل, لافتاً إلى أن عدم مراقبة درجة الحرارة قد يؤدي إلى الهروب الحراري.

مركبة كهربائية (إيف) تلعب أجهزة استشعار درجة حرارة البطارية دورًا حاسمًا في مراقبة وإدارة درجة حرارة بطاريات السيارات الكهربائية, ضمان الأداء الأمثل, أمان, وطول العمر. هذه المجسات, في كثير من الأحيان الثرمستورات NTC, تعتبر ضرورية للكشف عن ارتفاع درجة الحرارة وتفعيل تدابير السلامة مثل تقليل معدلات الشحن أو فصل البطارية لمنع الهروب الحراري.

فيما يلي التحليل الفني لأجهزة استشعار درجة حرارة بطارية السيارات, تغطي المبادئ الأساسية, حلول التطبيق واتجاهات التطوير:
أنا. الوظائف الأساسية والمتطلبات الفنية
‌مراقبة دقيقة لدرجة الحرارة‌:
مراقبة في الوقت الحقيقي لوحدة البطارية/درجة حرارة الخلية (عادة في نطاق -40 درجة مئوية ~ 125 درجة مئوية), بدقة ±0.5 درجة مئوية, لمنع الهروب الحراري (تحذير الزناد عند درجة الحرارة> 60 درجة مئوية).
قد تسبب درجة الحرارة المرتفعة انفلاتًا حراريًا بسبب تحلل أيون الليثيوم, وسوف ينخفض ​​عمر البطارية بحوالي 20% لكل 10 درجات مئوية زيادة في درجة الحرارة.

مراقبة درجة حرارة البطارية:
تعمل أجهزة استشعار درجة حرارة بطارية السيارة الكهربائية على مراقبة درجة حرارة خلايا البطارية الفردية داخل العبوة بشكل مستمر. يعد هذا أمرًا حيويًا لأن أداء البطارية وعمرها يتأثران بدرجة كبيرة بدرجة الحرارة.

منع ارتفاع درجة الحرارة:
يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى انخفاض سعة البطارية, سرعات شحن أبطأ, وحتى الهروب الحراري, من المحتمل أن تسبب حرائق أو انفجارات. تساعد أجهزة استشعار درجة الحرارة في منع هذه المشكلات عن طريق اكتشاف ارتفاع درجة الحرارة وبدء بروتوكولات السلامة.

تحسين الأداء:
عن طريق مراقبة درجة الحرارة, نظام إدارة البطارية (BMS) يمكن ضبط معدلات الشحن والتفريغ لتحقيق أقصى قدر من أداء البطارية وعمرها.

ضمان السلامة:
تعد أجهزة استشعار درجة الحرارة جزءًا أساسيًا من نظام السلامة في المركبات الكهربائية, المساعدة على منع المواقف الخطيرة المحتملة مثل الهروب الحراري.

الأنواع الشائعة من أجهزة الاستشعار:
المجلس الوطني الانتقالي (معامل درجة الحرارة السلبية) تُستخدم الثرمستورات بشكل شائع كأجهزة استشعار لدرجة الحرارة في بطاريات السيارات الكهربائية. أنها تقل مقاومتها مع ارتفاع درجة الحرارة, توفير وسيلة موثوقة لرصد التغيرات في درجات الحرارة.

موقع أجهزة الاستشعار:
يمكن وضع أجهزة استشعار درجة الحرارة داخليًا داخل خلايا البطارية للحصول على قراءات دقيقة أو خارجيًا على حزمة البطارية لمراقبة درجات حرارة السطح.

التكامل مع BMS:
يتم إدخال البيانات الواردة من أجهزة استشعار درجة الحرارة في نظام إدارة البطارية (BMS), الذي يستخدم هذه المعلومات للتحكم في الشحن, التفريغ, وأنظمة الإدارة الحرارية.
في جوهر, تعد أجهزة استشعار درجة حرارة بطارية السيارة الكهربائية مكونًا حيويًا في الخزنة, فعال, والمركبة الكهربائية عالية الأداء.

‌مقارنة أنواع التكنولوجيا السائدة‌
| يكتب | ‌مبدأ العمل‌ | ‌المزايا‌ | ‌القيود‌ |
|———————-|————————————–|————————–|————————–|
| ‌NTC الثرمستور‌ | تتناقص المقاومة بشكل كبير مع زيادة درجة الحرارة (حوالي 10 كيلو أوم عند 20 درجة مئوية) | تكلفة منخفضة واستجابة سريعة (0.5-5 ثوان) | انخفاض دقة درجة الحرارة العالية (> 125 درجة مئوية)|.
| ‌المقاومة البلاتينية (PT100)‌ | تتغير المقاومة خطيا مع درجة الحرارة (100Ω عند 0 درجة مئوية) | دقة عالية (±0.1 درجة مئوية), استقرار جيد | تكلفة عالية (4-10 مرات من NTC)|.
| ‌مستشعر لاسلكي سلبي | مصدر طاقة الحث الكهرومغناطيسي بالموجات فوق الصوتية/الكهرومغناطيسية, نقل البيانات لاسلكيا | لا الأسلاك, مكافحة التدخل الكهرومغناطيسي | مطلوب بروتوكول اتصال مخصص |.

الثاني. نوع البطارية واستراتيجية تخطيط المستشعر
‌خلية بطارية مربعة (مثل بطارية شفرة BYD)‌
‌منطقة عمود الغطاء العلوي‌: يتم ترتيب مجموعة NTC ضمن 5 مم من القطبين الموجب والسالب لمراقبة درجة حرارة أذن القطب (فرق درجة الحرارة ≈2-3 درجة مئوية).
‌نقطة لحام بسبار‌: يكتشف المستشعر المدمج ارتفاعًا غير طبيعي في درجة الحرارة عند نقطة الاتصال (> 5 درجة مئوية / دقيقة يؤدي إلى الحماية).

‌خلية بطارية أسطوانية (مثل تسلا 4680)‌
‌مصفوفة حلقات الوجه النهائية‌: يتم توزيع NTC بالتساوي على محيط الغطاء العلوي لمراقبة التدرج في درجة الحرارة (الخطأ ±1.5 درجة مئوية).
‌المراقبة المحورية لنواة اللف‌: يتم إدخال NTC المدمج في ثنائي الفينيل متعدد الكلور المرن في فجوة قلب اللف, ويتم تحذير الهروب الحراري 30 ثواني مقدما.

‌خلية بطارية ناعمة‌
مايكرو إن تي سي (قطر 0.5 ملم) مضمن مسبقًا ويتطلب تغليف الفيلم العازل بدرجة UL94 V0 (سمك ≥ 0.1 مم).

ثالثا. اتجاه تطور التكنولوجيا
‌مراقبة الاندماج متعدد الأبعاد‌
تدمج تقنية Jiangxi Isuzu الحاصلة على براءة اختراع إشارات درجة الحرارة وإشارات الاهتزاز لإنشاء خريطة سحابية ثنائية الأبعاد لتوزيع درجة الحرارة ومصفوفة التردد الزمني لتحسين دقة التنبؤ بالتشوه.

‌اللاسلكية السلبية
يحقق استخراج الطاقة المقطعية أو تقنية الموجات فوق الصوتية الكهرضغطية طاقة ذاتية ويزيل تعقيد الأسلاك (مثل التركيب الداخلي لوحدات البطارية).

‌تقنية القياس المباشر عالية الدقة‌
تقلل تقنية eRTS من Continental من تحمل درجة الحرارة من 15 درجة مئوية إلى 3 درجات مئوية, يقلل من استخدام العناصر الأرضية النادرة ويحسن دقة التحكم في المحركات.

رابعا. مخاطر الفشل واتجاه الصناعة
‌عواقب الفشل: قد يتسبب فشل المراقبة في حدوث انفلات حراري للبطارية ويتسبب في نشوب حريق (درجة حرارة الزناد الحرارية الجامحة > 150℃). ‌2025 التركيز‌: تحسين كثافة مراقبة الخلية الواحدة, تطوير مقاومة درجات الحرارة العالية (>150درجة مئوية) مواد الاستشعار, ولا يزال NTC هو الحقل الرئيسي الحساس من حيث التكلفة.

ملحوظة: ومن المتوقع أن يتجاوز معدل انتشار الحلول اللاسلكية السلبية في مركبات الطاقة الجديدة 30% في 2027, تحل بشكل أساسي محل أجهزة الاستشعار السلكية التقليدية في حزم البطاريات عالية الجهد.

مجموعة أسلاك مستشعر الثرمستور NTC لمصباح بطارية سيارة الطاقة