ترمیستورهای NTC و سایر حسگرهای دما (مانند ترموکوپل‌ها، RTDها، حسگرهای دیجیتال و غیره) نقش کلیدی در سیستم مدیریت حرارتی یک وسیله نقلیه الکتریکی ایفا می‌کنند و عمدتاً برای نظارت و کنترل دما در زمان واقعی برای اطمینان از عملکرد کارآمد و ایمن وسیله نقلیه استفاده می‌شوند. در ادامه سناریوها و نقش‌های اصلی کاربرد آنها آمده است.
۱. مدیریت حرارتی باتری‌های قدرت
- سناریوی برنامه: نظارت و متعادل‌سازی دما در بسته‌های باتری.
- توابع:
- ترمیستورهای NTCبه دلیل هزینه کم و اندازه جمع و جور، NTC ها اغلب در چندین نقطه بحرانی در ماژول های باتری (مثلاً بین سلول ها، نزدیک کانال های خنک کننده) مستقر می شوند تا دمای موضعی را به صورت بلادرنگ رصد کنند و از گرم شدن بیش از حد ناشی از شارژ/دشارژ بیش از حد یا تخریب عملکرد در دماهای پایین جلوگیری کنند.
- حسگرهای دیگردر برخی سناریوها، از RTD های با دقت بالا یا حسگرهای دیجیتال (مثلاً DS18B20) برای نظارت بر توزیع کلی دمای باتری استفاده می‌شود و به BMS (سیستم مدیریت باتری) در بهینه‌سازی استراتژی‌های شارژ/دشارژ کمک می‌کند.
- حفاظت ایمنی: سیستم‌های خنک‌کننده (خنک‌کننده مایع/هوا) را فعال می‌کند یا در دماهای غیرعادی (مثلاً پیش‌سازهای فرار حرارتی) قدرت شارژ را کاهش می‌دهد تا خطرات آتش‌سوزی را کاهش دهد.
۲. خنک‌سازی موتور و الکترونیک قدرت
- سناریوی برنامهنظارت بر دمای سیم‌پیچ‌های موتور، اینورترها و مبدل‌های DC-DC.
- توابع:
- ترمیستورهای NTC: در استاتور موتور یا ماژول‌های الکترونیک قدرت تعبیه شده است تا به سرعت به تغییرات دما پاسخ دهد و از افت راندمان یا خرابی عایق به دلیل گرمای بیش از حد جلوگیری کند.
- سنسورهای دمای بالامناطق با دمای بالا (مثلاً نزدیک دستگاه‌های قدرت کاربید سیلیکون) ممکن است از ترموکوپل‌های مقاوم (مثلاً نوع K) برای قابلیت اطمینان در شرایط شدید استفاده کنند.
- کنترل دینامیکی: جریان مایع خنک‌کننده یا سرعت فن را بر اساس بازخورد دما تنظیم می‌کند تا راندمان خنک‌کنندگی و مصرف انرژی را متعادل سازد.
۳. مدیریت حرارتی سیستم شارژ
- سناریوی برنامه: نظارت بر دما در حین شارژ سریع باتری‌ها و رابط‌های شارژ.
- توابع:
- نظارت بر پورت شارژترمیستورهای NTC دما را در نقاط تماس دوشاخه شارژ تشخیص می‌دهند تا از گرمای بیش از حد ناشی از مقاومت بیش از حد تماس جلوگیری کنند.
- هماهنگی دمای باتریایستگاه‌های شارژ با BMS خودرو ارتباط برقرار می‌کنند تا جریان شارژ را به صورت پویا تنظیم کنند (مثلاً پیش گرمایش در شرایط سرد یا محدود کردن جریان در دماهای بالا).
۴. پمپ حرارتی HVAC و کنترل دمای کابین
- سناریوی برنامهچرخه‌های تبرید/گرمایش در سیستم‌های پمپ حرارتی و تنظیم دمای کابین.
- توابع:
- ترمیستورهای NTCدمای اواپراتورها، کندانسورها و محیط اطراف را برای بهینه‌سازی ضریب عملکرد (COP) پمپ حرارتی، پایش کنید.
- سنسورهای ترکیبی فشار-دمابرخی سیستم‌ها حسگرهای فشار را برای تنظیم غیرمستقیم جریان مبرد و توان کمپرسور ادغام می‌کنند.
- راحتی سرنشینان: کنترل دمای منطقه‌ای را از طریق بازخورد چند نقطه‌ای فعال می‌کند و مصرف انرژی را کاهش می‌دهد.
۵. سایر سیستم‌های حیاتی
- شارژر داخلی (OBC): دمای اجزای برق را برای جلوگیری از آسیب ناشی از اضافه بار، کنترل می‌کند.
- گیربکس‌ها و انتقال قدرت: دمای روان‌کننده را برای اطمینان از کارایی، پایش می‌کند.
- سیستم‌های پیل سوختی(مثلاً در خودروهای هیدروژنی): دمای پشته پیل سوختی را کنترل می‌کند تا از خشک شدن یا تراکم غشا جلوگیری شود.
NTC در مقابل سایر سنسورها: مزایا و محدودیت‌ها
| نوع سنسور | مزایا | محدودیت‌ها | کاربردهای معمول |
|---|---|---|---|
| ترمیستورهای NTC | هزینه کم، پاسخ سریع، اندازه جمع و جور | خروجی غیرخطی، نیاز به کالیبراسیون، محدوده دمایی محدود | ماژول‌های باتری، سیم‌پیچ‌های موتور، پورت‌های شارژ |
| RTD ها (پلاتینیوم) | دقت بالا، خطی بودن، پایداری طولانی مدت | هزینه بالاتر، پاسخ کندتر | نظارت دقیق بر باتری |
| ترموکوپل ها | تحمل دمای بالا (تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد به بالا)، طراحی ساده | نیاز به جبران اتصال سرد، سیگنال ضعیف | مناطق با دمای بالا در الکترونیک قدرت |
| سنسورهای دیجیتال | خروجی دیجیتال مستقیم، مقاوم در برابر نویز | هزینه بالاتر، پهنای باند محدود | نظارت توزیع‌شده (مثلاً کابین) |
روندهای آینده
- ادغام هوشمندحسگرهای یکپارچه با BMS و کنترل‌کننده‌های دامنه برای مدیریت حرارتی پیش‌بینی‌کننده.
- ادغام چند پارامتری: داده‌های دما، فشار و رطوبت را برای بهینه‌سازی بهره‌وری انرژی ترکیب می‌کند.
- مواد پیشرفته: NTC های فیلم نازک، حسگرهای فیبر نوری برای افزایش مقاومت در برابر دمای بالا و ایمنی EMI.
خلاصه
ترمیستورهای NTC به دلیل مقرون به صرفه بودن و پاسخ سریع، به طور گسترده در مدیریت حرارتی خودروهای برقی برای نظارت بر دمای چند نقطه‌ای استفاده می‌شوند. حسگرهای دیگر آنها را در سناریوهای با دقت بالا یا شرایط محیطی دشوار تکمیل می‌کنند. هم‌افزایی آنها ایمنی باتری، راندمان موتور، راحتی کابین و طول عمر بالای قطعات را تضمین می‌کند و پایه و اساس مهمی برای عملکرد قابل اعتماد خودروهای برقی تشکیل می‌دهد.
زمان ارسال: مارس-06-2025