Wat is temperatuurmonitoring?
Ik heb drie jaar lang pakketvalidatie gedaan bij een Tier 1-leverancier in de metro van Detroit. Het monitoren van de temperatuur was misschien wel 40% van waar ik dagelijks mee te maken kreeg. Niet omdat het ingewikkeld is. Omdat mensen het op dezelfde manier blijven verpesten.
Validatietesten in de laboratoriumomgeving.
Het basisidee is dat je thermistors op cellen plakt en naar de cijfers kijkt. Dat is het. NTC's meestal. Goedkoop, nauwkeurig genoeg, iedereen weet hoe hij ze moet gebruiken. De problemen beginnen als je vraagt waar je ze precies moet neerzetten en hoeveel je er eigenlijk nodig hebt.
De kostendruk is brutaal. Programmamanagers willen minder sensoren. Thermische ingenieurs willen meer. Ik heb tientallen van die argumenten doorgenomen. Het compromis komt meestal op een onbevredigende plek voor iedereen terecht. Acht sensoren voor een module met 12 cellen. Plaats ze op de cellen waarvan je denkt dat ze het heetst zullen worden en hoop dat je het goed geraden hebt.
Thermische simulatie voldoet aan de beperkingen van de echte-wereld.
Simulatie versus realiteit
Je kunt dit spul modelleren in ANSYS of STAR-CCM+ totdat je ogen bloeden. Simulatie vertelt u dat de middelste cellen in een module heter worden dan de randen. Tabbladen worden heter dan blikjes. Niets daarvan is verrassend. Wat de simulatie u niet vertelt, is wat er gebeurt als uw productielijn inconsistent koelpasta aanbrengt. Of wanneer een cel uit een slechte batch een iets hogere interne weerstand heeft dan de andere. Of wanneer de klant het pakket installeert in een voertuig met een luchtinlaat direct naast het uitlaatspruitstuk. Alle drie gezien.
Thermal runaway krijgt alle aandacht. Redelijk. Een cel die op hol slaat, dumpt heel snel veel energie. Het monitoringsysteem moet de temperatuurpiek vroeg genoeg opmerken om er iets aan te doen. Open de contactors. Activeer onderdrukking als je die hebt. Log minimaal alles in, zodat u later kunt achterhalen wat er is gebeurd.
Maar hier gaat het om. Weglopen is zeldzaam. Wat de roedels in het veld feitelijk doodt, is het jarenlang 5 of 10 graden warmer zijn dan de cellen willen zijn. Capaciteit vervaagt. Stroom verdwijnt. Je zult geen vuur zien. Garantieclaims zie je in jaar 4 als het bereik onder de specificaties komt. Temperatuurmonitoring is daar ook van belang, maar het is minder dramatisch, dus mensen denken er niet zo veel over na.
Het BMS bemonstert de temperatuur op ongeveer 1 Hz. Soms langzamer. Thermische gebeurtenissen in cellen duren seconden tot minuten, dus dat is snel genoeg. Wat belangrijker is, is waar de drempelwaarden worden vastgesteld.
Te conservatief en je bezuinigt op het vermogen terwijl de roedel nog hoofdruimte heeft. Te agressief en je kookt de cellen. Elke OEM heeft hierover een andere filosofie. Sommigen streven naar maximale prestaties, anderen geven prioriteit aan een lange levensduur. Meestal kun je dit zien aan het gedrag van de auto op een warme dag bij een snellader.
De koude werkelijkheid
Koud weer is eigenlijk moeilijker om mee om te gaan dan met warm weer. Een pakket bij min 20 C heeft bijna geen beschikbaar vermogen. De interne weerstand stijgt enorm. De cellen kunnen niet veel laadstroom accepteren zonder het risico te lopen op lithiumbeplating. Je hebt dus verwarming nodig, wat betekent dat je energie verbrandt om de rugzak op te warmen voordat je hem kunt gebruiken. Sommige voertuigen worden automatisch vooraf voorbereid wanneer u een vertrektijd instelt. Anderen laten je daar zitten wachten.
Temperatuurmonitoring betekent in die context weten wanneer de rugzak warm genoeg is om daadwerkelijk te gebruiken. En ervoor zorgen dat het verwarmingssysteem geen hotspots veroorzaakt. Het is niet geweldig om een PTC-verwarmer direct naast één cel te laten draaien terwijl andere koud blijven. Heb dat ook gezien.
De evolutie van sensortechnologie.
De industrie evolueert naar meer sensoren, niet minder. Deels omdat NTC's steeds goedkoper worden. Deels omdat de analytics-mensen meer data willen om hun degradatiemodellen te voeden. Er wordt gesproken over glasvezel in cellen, maar ik geloof dat het klaar is voor productie als ik het op een lijn zie. Voorlopig zijn het thermistors op celbussen en busbars, net zoals dat al 15 jaar het geval is.
Bij elke rugzak die terugkomt van het veld met een thermisch probleem, is het eerste wat we doen de loggegevens ophalen. Bekijk de temperatuurprofielen voorafgaand aan de gebeurtenis. Negen van de tien keer kun je precies zien wat er mis is gegaan. Cel 23 was wekenlang warmer dan zijn buren voordat hij uitviel. Iemand had dat moeten opmerken. Maar de drempel was vastgesteld op 45 C en kwam nooit boven de 42. De BMS heeft dit dus niet aangegeven en niemand keek.
Dat is temperatuurmonitoring. Niet de sensoren zelf. De beslissing over wat te doen met de gegevens die zij u geven.
