क्या हैंप्लैटिनम प्रतिरोध तापमान डिटेक्टर?
देखिए, यदि आप इसे पढ़ रहे हैं, तो आप शायद पहले से ही जानते हैं कि बैटरी में तापमान मायने रखता है। लेकिन यहां एक बात है जो ज्यादातर लोग आपको नहीं बताते हैं: तापमान को सही करना जितना लगता है उससे कहीं अधिक कठिन है, और इसे गलत करने पर आपको इसकी कीमत चुकानी पड़ेगी। बहुत।
हमने इसे 2019 में बहुत मुश्किल से सीखा। उत्तरी चीन में हमारे फोर्कलिफ्ट बेड़े के ग्राहकों में से एक के पास हमारे बैटरी पैक चलाने वाली 40+ इकाइयाँ थीं। सर्दी आ गई है, तापमान गिरकर 25 डिग्री तक पहुंच गया है और अचानक हमें रात 2 बजे कॉल आ रहे हैं। ट्रकों से शुल्क नहीं लिया जाएगा. बीएमएस अस्थायी चेतावनियाँ देता रहता है। माइनस पच्चीस में. हाँ।
पता चला कि हम जिस एनटीसी थर्मिस्टर का उपयोग कर रहे थे वह ठंड के मौसम में लगभग 8 डिग्री तक चला गया। बीएमएस ने सोचा कि कोशिकाएं अत्यधिक गर्म हो रही थीं जबकि वे वास्तव में जम रही थीं। चार्जर बंद हो गए. गोदाम में पूरा बेड़ा मर गया। जुर्माना, प्रतिस्थापन लागत, उड़ानों के लिए व्यक्तिगत रूप से माफ़ी मांगना... मान लें कि हमारी कंपनी में किसी के पास अभी भी अनुस्मारक के रूप में वह अनुबंध उनकी दीवार पर बना हुआ है। हमारी लागत 2 मिलियन आरएमबी से अधिक है।
तभी हमारे बॉस ने सचमुच मेज पर अपना हाथ पटक दिया और कहा, "अब से, हर चीज़ पर प्लैटिनम आरटीडी, और अगर कोई पैसे बचाने के लिए एनटीसी को फिर से सुझाव देता है, तो यह उनके बोनस से आ रहा है।"
इसलिए। इसलिए हम यह लिख रहे हैं. इसलिए नहीं कि प्लैटिनम आरटीडी फैंसी हैं। क्योंकि हम जल चुके हैं (विडंबना यह है कि खराब तापमान रीडिंग के कारण) और हम दोबारा ऐसा नहीं कर रहे हैं।
मूल बातें (लेकिन वास्तव में उपयोगी)
प्लैटिनम आरटीडी का मतलब प्लैटिनम प्रतिरोध तापमान डिटेक्टर है। सिद्धांत बिल्कुल सरल है: प्लैटिनम तार गर्म होने पर बिजली के प्रति अधिक प्रतिरोधी हो जाता है। प्रतिरोध को मापें, आप तापमान जानते हैं। इतना ही।
उद्योग मानक को Pt100 कहा जाता है, जिसका अर्थ है 0 डिग्री पर 100 ओम। इसमें Pt1000 (0 डिग्री पर 1000 ओम) भी है जो आपको काम करने के लिए एक बड़ा सिग्नल देता है, यह तब उपयोगी होता है जब आपके पास लंबे तार चलने या शोर वाला वातावरण हो। अब हम 2 मीटर से अधिक लंबी केबल वाली किसी भी चीज़ पर पीटी1000 का उपयोग करते हैं क्योंकि हम 0.5 डिग्री की त्रुटियों का पीछा करते-करते थक गए हैं, जो कि लीड वायर प्रतिरोध के रूप में सामने आई है, जिसकी भरपाई करना हम भूल गए हैं।
विशेष रूप से प्लैटिनम ही क्यों? हमने वास्तव में शुरुआत में ही निकल और तांबे की कोशिश की थी। सस्ता, निश्चित। लेकिन अगर आप इसे गलत तरीके से देखें तो निकेल 300 डिग्री से ऊपर पागल हो जाता है और तांबा ऑक्सीकृत हो जाता है। प्लैटिनम बस... . -200 डिग्री से +850 डिग्री तक काम करता है, संक्षारित नहीं होता, बहता नहीं। उबाऊ और विश्वसनीय, जो बिल्कुल वही है जो आप चाहते हैं जब आपका बैटरी पैक एक गोदाम के चारों ओर घूमने वाले 3-टन फोर्कलिफ्ट के अंदर बैठा हो।
हमारा एक इंजीनियर यह कहना पसंद करता है कि "प्लैटिनम महंगा है क्योंकि यह आलसी है" - यह किसी भी चीज़ के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, अपना मन नहीं बदलता है, बस वहीं सटीक बैठा रहता है। हम आलसी ले लेंगे.
उन्हें बनाने के तीन तरीके (और कौन से वास्तव में काम करते हैं)
वहां तार -घाव, कुंडलित तत्व और पतली फिल्म है। यहां बताया गया है कि हम वास्तव में प्रत्येक के बारे में क्या सोचते हैं:
तार-घाव
पुराने स्कूल का तरीका. प्लेटिनम तार सिरेमिक कोर के चारों ओर लपेटा गया है। अति सटीक, अति स्थिर. साथ ही बेहद महंगा और थोड़ा नाजुक भी। हम इनका उपयोग अंशांकन संदर्भ के लिए करते हैं और बस इतना ही। एक ग्राहक था जिसने तार के लिए आग्रह किया था कि उसके पूरे बेड़े को घायल कर दिया जाए क्योंकि "केवल सर्वोत्तम।" छह महीने बाद उनमें से आधे बह गए क्योंकि उसके गोदाम के खुरदरे फर्श से कंपन के कारण वाइंडिंग ढीली हो गई थी। अब वह हर किसी की तरह कुंडलित तत्वों का उपयोग करता है।
पतली फिल्म
सस्ता, छोटा, तेज़ प्रतिक्रिया। उपभोक्ता सामग्री या कम {{1}% हिस्सेदारी की निगरानी के लिए बढ़िया। हम उन्हें अपने 12V/24V छोटे पैक पर उपयोग करते हैं, जहां अगर कुछ गलत होता है, तो किसी को चोट नहीं पहुंचती है और किसी भी चीज़ में आग नहीं लगती है। क्या हम उन्हें 600V फोर्कलिफ्ट पैक में रखेंगे? कदापि नहीं। सिरेमिक सब्सट्रेट और प्लैटिनम फिल्म का विस्तार अलग-अलग दरों पर होता है, और कुछ हजार थर्मल चक्रों के बाद आपको बहाव दिखाई देना शुरू हो जाता है। एक आयातित ब्रांड जिसे हमने आज़माया वह - महँगा भी था - एक वर्ष के अंदर 1.5 डिग्री तक लुढ़क गया। आपूर्तिकर्ता ने हमारे इंस्टॉलेशन को दोषी ठहराया। हमने उनके क्यूसी को दोषी ठहराया। किसी भी तरह, हमने किसी भी महत्वपूर्ण चीज़ के लिए उनका उपयोग करना बंद कर दिया।
कुंडलित तत्व
उच्च -वोल्टेज पैक के लिए हम यही निर्दिष्ट करते हैं। प्लैटिनम कॉइल्स पाउडर से भरे सिरेमिक ट्यूबों में शिथिल रूप से बैठते हैं, ताकि वे तार पर तनाव डाले बिना विस्तार और संकुचन कर सकें। वे कंपन को संभालते हैं, वे थर्मल साइक्लिंग को संभालते हैं, वे शिकायत नहीं करते हैं। पतली फिल्म से अधिक महंगी लेकिन हमें रात में बेहतर नींद आती है। औद्योगिक अनुप्रयोग करने वाले किसी भी लिथियम बैटरी पैक आपूर्तिकर्ता को इन पर गंभीरता से ध्यान देना चाहिए।
2-तार, 3-तार, 4-तार: वह बहस जिसने हमारी टीम को लगभग विभाजित कर दिया
इससे हमारे कार्यालय में वास्तविक बहस छिड़ गई। हमारा हार्डवेयर लीड हर चीज़ पर 4-वायर चाहता था। हमारे लागत इंजीनियर को अतिरिक्त कनेक्टर पिन और केबल की लागत की गणना करने में लगभग परेशानी हो रही थी। उन्होंने लगभग एक सप्ताह तक एक-दूसरे से बात नहीं की।
यहाँ सौदा है:
2-वायरयदि आपकी केबल छोटी है तो ठीक है और आपको यहां या वहां आधे डिग्री की परवाह नहीं है। तार का प्रतिरोध ही आपकी रीडिंग में इजाफा करता है। 10-मीटर केबल चलाने के लिए, आप 1-2 डिग्री तक बंद हो सकते हैं। यह बहुत अच्छा नहीं है जब आपका बीएमएस उस संख्या के आधार पर निर्णय ले रहा हो।
3-तारसीसा प्रतिरोध की भरपाई करता है और अधिकांश औद्योगिक प्रतिष्ठान इसका उपयोग करते हैं। 90% अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त अच्छा है। यह अब हमारा डिफ़ॉल्ट है.
4-तारसीसा प्रतिरोध को पूरी तरह से समाप्त कर देता है। हम इसका उपयोग अनुसंधान एवं विकास और सत्यापन के दौरान सेल स्तर की निगरानी के लिए और प्रीमियम सटीकता के लिए भुगतान करने वाले किसी भी ग्राहक के लिए करते हैं। किसी भी लिथियम बैटरी ओईएम समाधान के लिए भी अनिवार्य है जहां ग्राहक अपना स्वयं का सुरक्षा प्रमाणीकरण कर रहा है - ऑडिटर 4-तार देखना पसंद करते हैं।
बहस तब ख़त्म हुई जब हमारे हार्डवेयर वाले ने कहा, "मैं दो अतिरिक्त तार चला सकता हूँ या मैं ग्राहक को समझा सकता हूँ कि उनकी थर्मल रनअवे सुरक्षा 3 डिग्री देरी से क्यों चालू हुई।" अब हम सभी हाई-वोल्टेज पैक्स पर 4-तार चलाते हैं। अतिरिक्त लागत पैक मूल्य का 0.3% है। इस पर नींद बर्बाद करना उचित नहीं है।
उन्हें कहाँ चिपकाएँ (प्लेसमेंट वास्तव में मायने रखता है)
हमने अन्य औद्योगिक बैटरी निर्माताओं से कुछ बेतुकी चीज़ें देखी हैं। सेंसर ज़िप-यादृच्छिक स्थानों से बंधे हुए हैं। सेंसर ने फोम के एक टुकड़े से केस को दबाया। एक यादगार ऑडिट जहां हमें एक सेंसर मिला जो पूरी तरह से गिर गया था और बाड़े के अंदर लटका हुआ था, जो कोशिकाओं के पकने के दौरान हवा के तापमान को पढ़ रहा था।
अब हमारे नियम:
कोशिकाओं पर
केस के साथ सीधा संपर्क, थर्मल पेस्ट या 3M VHB टेप (हमें 9888T पसंद है), फिर एपॉक्सी से ढक दिया जाता है। हाँ, दोबारा काम करना कष्टप्रद है। यही तो बात है। यदि किसी को सेंसर को स्थानांतरित करने के लिए एपॉक्सी के माध्यम से छेनी करनी पड़ती है, तो वे इस बारे में दो बार सोचेंगे कि क्या उन्हें वास्तव में इसकी आवश्यकता है।
कोशिकाओं के बीच
उन कोशिकाओं से हॉट स्पॉट पकड़ता है जो अपने पड़ोसियों की तुलना में तेजी से नष्ट हो रहे हैं। इस तरह हमें एक आपूर्तिकर्ता से कोशिकाओं का एक बैच मिला जिसमें आंतरिक दोष थे - एक सेल अपने पड़ोसियों की तुलना में 8 डिग्री अधिक गर्म चल रहा था। कुछ भी बुरा होने से पहले इसे पकड़ लिया, मॉड्यूल की अदला-बदली की, इसे वापस विनिर्माण लॉट में खोजा, पूरे बैच को अस्वीकार कर दिया। सेंसर ने उस दिन अपने लिए लगभग 10,000 बार भुगतान किया।
बसबार और कनेक्शन
ढीले बोल्ट गर्म हो जाते हैं। बहुत। हमारे पास एक पैक था जहां मुख्य संपर्ककर्ता टर्मिनल ठीक से टॉर्क नहीं किया गया था, और उच्च धारा के तहत यह 85 डिग्री पर पहुंच रहा था जबकि पास की कोशिकाएं 35 डिग्री पर थीं। ग्राहक ने "यादृच्छिक" बिजली कटौती के बारे में शिकायत की। बिल्कुल भी यादृच्छिक नहीं था - बीएमएस बिल्कुल वही कर रहा था जो उसे करना चाहिए। कनेक्शन ठीक कर दिया, समस्या दूर हो गई। अब प्रत्येक पैक में मुख्य धारा पथ पर एक सेंसर है, जो कि गैर-परक्राम्य है।
शीतलक अंदर/बाहर
यदि आपके पास सक्रिय शीतलन है, तो आपको यह जानना होगा कि क्या यह वास्तव में काम कर रहा है। बहुत सी प्रणालियाँ देखी गईं जहाँ पंप ख़राब हो गया और जब तक कोशिकाएँ फूलने नहीं लगीं तब तक किसी ने ध्यान नहीं दिया।
वह सामग्री जो वे डेटाशीट में नहीं डालते हैं
यहां कुछ चीजें हैं जो हमने गड़बड़ करके सीखीं:
स्वतः-हीटिंग वास्तविक है
इसे मापने के लिए आप आरटीडी में जो करंट डालते हैं वह भी इसे गर्म कर देता है। Pt100 के लिए मानक 1mA है। हमारे पास एक बार एक जूनियर इंजीनियर था जिसने इसे 5mA तक क्रैंक किया था क्योंकि "बड़ा सिग्नल, बेहतर सटीकता, ठीक है?" गलत। सेंसर 2 डिग्री ऊंचा पढ़ रहा था। 48V गोल्फ़ कार्ट पैक में इसका मतलब बस थोड़ा जल्दी पंखा चालू करना था। 400V औद्योगिक पैक में इसका मतलब उपद्रव शटडाउन होगा। 1mA का प्रयोग करें. या Pt1000 के लिए कम.
वायर रूटिंग मायने रखती है
आरटीडी तारों को बिजली के तारों, मोटर ड्राइव, इनवर्टर - ऐसी किसी भी चीज से दूर रखें जो बड़ी धाराएं स्विच कर रही हो। हम "शोर तापमान संकेत" को डीबग करने में तीन दिन बिताने के बाद अब परिरक्षित मुड़ जोड़ी का उपयोग करते हैं, जो 20 सेमी दूर स्थापित वीएफडी से ईएमआई निकला। लिथियम बैटरी के थोक वितरक ध्यान दें: यदि आप पैक को दोबारा बेच रहे हैं और इंटीग्रेटर बीएमएस को मोटर नियंत्रक के ठीक बगल में रखता है, तो तापमान रीडिंग बेकार हो जाएगी।
सहिष्णुता वर्ग सटीकता नहीं है
ए क्लास बी पीटी100 को विनिर्देश के अनुसार 100 डिग्री पर ±0.8 डिग्री तक कम किया जा सकता है। यह स्वीकार्य त्रुटि है. यदि आपका बीएमएस मानता है कि यह बिल्कुल सटीक है और थर्मल सीमा 60 डिग्री पर सेट करता है, तो आप वास्तव में 59.2 डिग्री या 60.8 डिग्री पर सीमित हो सकते हैं। सहनशीलता को ध्यान में रखते हुए अपनी सीमाएँ डिज़ाइन करें। हम अपनी सभी सुरक्षा सीमाओं पर 2 डिग्री का मार्जिन बनाते हैं।
सस्ते सेंसर बह जाते हैं। अच्छे सेंसर नहीं करते
हमने 2 वर्षों के फ़ील्ड ऑपरेशन में तीन अलग-अलग आपूर्तिकर्ताओं से सेंसर ट्रैक किए। बजट वाले (जैसे प्रत्येक $0.80) औसतन 0.6 डिग्री नीचे चले गए। मध्य श्रेणी के जापानी ($2.50) 0.1 डिग्री तक बढ़ गए। प्रीमियम स्विस वाले ($8) मूल रूप से कुछ भी नहीं गए, चलो, $8 प्रति सेंसर? हम जापानी का उपयोग करते हैं। औद्योगिक सामान के लिए सर्वोत्तम मूल्य।
हमने हर चीज़ में पीटी100 का मानकीकरण क्यों किया
हमारे पास एक मिश्रण हुआ करता था: कम लागत वाले पैक पर एनटीसी थर्मिस्टर्स, प्रीमियम वाले पर पीटी100, पुराने उत्पादों पर कुछ अजीब केटीवाई सेंसर। यह एक बुरा सपना था. विभिन्न अंशांकन वक्र, विभिन्न बीएमएस फर्मवेयर शाखाएं, विभिन्न स्पेयर पार्ट्स सूची।
अब यह हर जगह पीटी100 है। वही सेंसर, वही आपूर्तिकर्ता, वही हैंडलिंग प्रक्रियाएं। जब कुछ गलत होता है, तो हमें यह पूछने की ज़रूरत नहीं है कि "रुको, इस पैक में किस प्रकार का सेंसर है?" जब आप पांच अलग-अलग प्रकार के सेंसर का उपयोग नहीं कर रहे हों तो बैटरी सिस्टम एकीकरण बहुत आसान हो जाता है।
एनटीसी और पीटी100 के बीच लागत का अंतर 1.50 डॉलर प्रति सेंसर है। $3000 फोर्कलिफ्ट बैटरी पैक पर, यह शोर है। विश्वसनीयता और समर्थन लागत पर, यह सब कुछ है।
अभी किसी भी विशिष्ट सेंसर के लिए
यदि आप एक डिज़ाइन इंजीनियर हैं और इसे पढ़ रहे हैं, तो यहां इसका संक्षिप्त संस्करण है:
पीटी100 या पीटी1000 का प्रयोग करें। 100V से अधिक या कंपन करने वाली किसी भी चीज़ के लिए कुंडलित तत्व। यदि आप प्रमाणन या परिशुद्धता कार्य कर रहे हैं तो पतली फिल्म बेंच परीक्षण और कम से कम 4 तार की निगरानी के लिए ठीक है।
वास्तविक ट्रैसेबिलिटी वाले स्थापित सेंसर निर्माताओं से खरीदें। हमने नकली पीटी100 देखे हैं जो वास्तव में नकली चिह्नों वाले एनटीसी थे। यदि कीमत सच होने के लिए बहुत अच्छी लगती है, तो यह है।
अपने सेंसर पॉट करें. थर्मल इंटरफ़ेस सामग्री का प्रयोग करें. अपने केबलों को तनावमुक्त करें। अपने सेंसर स्थानों का दस्तावेजीकरण करें ताकि अब से 5 साल बाद के गरीब तकनीशियन को पता हो कि कहां देखना है।
और पैक की सोर्सिंग करने वाले किसी भी व्यक्ति के लिए: अपने आपूर्तिकर्ता से पूछें कि वे कौन से सेंसर का उपयोग करते हैं और क्यों। यदि वे आपको सीधा उत्तर नहीं दे पाते हैं, तो यह आपको कुछ बताता है। यदि वे कहते हैं, "हम प्लैटिनम आरटीडी का उपयोग करते हैं क्योंकि हमने कठिन तरीके से सीखा है कि जब आप ऐसा नहीं करते हैं तो क्या होता है," यह एक आपूर्तिकर्ता है जो यह जानने के लिए काफी समय से मौजूद है कि क्या मायने रखता है।
हम एक दशक से अधिक समय से लिथियम बैटरी पैक का निर्माण कर रहे हैं - फोर्कलिफ्ट, गोल्फ कार्ट, एजीवी, फ़्लोर स्क्रबर, आप इसका नाम बताएं। तापमान संवेदन शायद बीओएम लागत का 0.5% और हमारे द्वारा निदान किए गए क्षेत्र विफलता के मूल कारणों का 50% है। यह सस्ते में खर्च करने लायक नहीं है।
यदि आप एक ऐसी टीम की तलाश कर रहे हैं जो वास्तव में इस तरह की चीजों पर विस्तार से काम करती है, तो आप जानते हैं कि हमें कहां ढूंढना है। हमें किसी भी ऐसे व्यक्ति के साथ थर्मल प्रबंधन पर बात करने में हमेशा खुशी होती है जो इसे सही करने के बारे में गंभीर है।
और यदि आपकी टीम का कोई व्यक्ति एनटीसी पर स्विच करके प्रति पैक 1.50 डॉलर बचाने का सुझाव देता है, तो बेझिझक उन्हें यह लेख भेजें। या फिर 2019 की उस घटना का चालान. जो भी काम करता है.
