Vad är temperaturövervakning?

Jag tillbringade tre år med att göra packvalidering hos en Tier 1-leverantör i metro Detroit. Temperaturövervakning var kanske 40% av vad jag sysslade med dag till dag. Inte för att det är komplicerat. För att folk fortsätter att skruva upp det på samma sätt.

Valideringstestning i labbmiljö.

Grundidén är att du fäster termistorer på celler och tittar på siffrorna. Det är allt. NTCs mestadels. Billiga, noggranna nog, alla vet hur man använder dem. Problemen börjar när du frågar exakt var du ska placera dem och hur många du faktiskt behöver.

Kostnadspressen är brutal. Programledare vill ha färre sensorer. Termiska ingenjörer vill ha mer. Jag satt igenom dussintals av dessa argument. Kompromissen landar vanligtvis någonstans som är otillfredsställande för alla. Åtta sensorer för en modul med 12 celler. Sätt dem på de celler du tror kommer att fungera som hetast och hoppas att du gissade rätt.

Termisk simulering möter verkliga-världsbegränsningar.

Simulering vs verklighet

Du kan modellera det här i ANSYS eller STAR-CCM+ tills dina ögon blöder. Simulering talar om för dig att mittcellerna i en modul är varmare än kanterna. Flikar är varmare än kroppar. Inget av det är förvånande. Det som simuleringen inte berättar är vad som händer när din produktionslinje lägger på termisk pasta inkonsekvent. Eller när en cell från en dålig batch har något högre inre motstånd än de andra. Eller när kunden installerar packningen i ett fordon med luftintag precis bredvid avgasgrenröret. Har sett alla tre.

Men här är grejen. Runaway är sällsynt. Det som faktiskt dödar förpackningar på fältet är år av körning 5 eller 10 grader varmare än vad cellerna vill ha. Kapaciteten bleknar. Power blekna. Du kommer inte att se en brand. Du kommer att se garantianspråk vid år 4 när intervallet faller under spec. Temperaturövervakning har också betydelse för det, men det är mindre dramatiskt så folk tänker inte så mycket på det.

 

BMS samplar temperaturen vid ungefär 1 Hz. Ibland långsammare. Termiska händelser i celler inträffar över sekunder till minuter så det är mycket snabbt. Det som är viktigare är var gränserna sätts.

 

För konservativ och du sänker strömmen när paketet fortfarande har utrymme. För aggressiv och du lagar cellerna. Varje OEM har olika filosofier om detta. Vissa strävar efter maximal prestanda, andra prioriterar livslängd. Du kan vanligtvis se vilket genom hur fordonet beter sig en varm dag vid en snabbladdare.

Den kalla verkligheten

Kallt väder är faktiskt svårare att hantera än varmt. Ett paket vid minus 20 C har nästan ingen tillgänglig ström. Det inre motståndet ökar. Cellerna kan inte acceptera mycket laddningsström utan att riskera litiumplätering. Så du behöver uppvärmning, vilket innebär att du bränner energi för att värma upp förpackningen innan du kan använda den. Vissa fordon förutsätter automatiskt när du ställer in en avgångstid. Andra får dig att sitta där och vänta.

Temperaturövervakning i det sammanhanget innebär att veta när förpackningen är tillräckligt varm för att faktiskt användas. Och se till att värmesystemet inte skapar hot spots. Att köra en PTC-värmare precis bredvid en cell medan andra håller sig kalla är inte bra. Såg det också.

Utvecklingen av avkänningsteknik.

Branschen går mot fler sensorer, inte färre. Dels för att NTC:er hela tiden blir billigare. Dels för att analytikerfolket vill ha mer data för att mata sina nedbrytningsmodeller. Det pratas om fiberoptik inuti celler men jag tror att det är färdigt för produktion när jag ser det på en linje. För nu är det termistorer på cellburkar och samlingsskenor, samma som det har varit i 15 år.

Det är temperaturövervakning. Inte själva sensorerna. Beslutet om vad du ska göra med den information de ger dig.