Nhiệt điện trở NTC và các cảm biến nhiệt độ khác (ví dụ: cặp nhiệt điện, RTD, cảm biến kỹ thuật số, v.v.) đóng vai trò quan trọng trong hệ thống quản lý nhiệt của xe điện và chủ yếu được sử dụng để theo dõi và kiểm soát nhiệt độ theo thời gian thực nhằm đảm bảo xe vận hành hiệu quả và an toàn. Sau đây là các ứng dụng và vai trò chính của chúng.
1. Quản lý nhiệt của pin điện
- Kịch bản ứng dụng: Theo dõi và cân bằng nhiệt độ trong bộ pin.
- Chức năng:
- Điện trở nhiệt NTC:Do chi phí thấp và kích thước nhỏ gọn, NTC thường được triển khai tại nhiều điểm quan trọng trong mô-đun pin (ví dụ: giữa các cell, gần kênh làm mát) để theo dõi nhiệt độ cục bộ theo thời gian thực, ngăn ngừa tình trạng quá nhiệt do sạc/xả quá mức hoặc giảm hiệu suất ở nhiệt độ thấp.
- Các cảm biến khác: RTD hoặc cảm biến kỹ thuật số có độ chính xác cao (ví dụ: DS18B20) được sử dụng trong một số trường hợp để theo dõi phân phối nhiệt độ tổng thể của pin, hỗ trợ BMS (Hệ thống quản lý pin) tối ưu hóa các chiến lược sạc/xả.
- Bảo vệ an toàn: Kích hoạt hệ thống làm mát (làm mát bằng chất lỏng/không khí) hoặc giảm công suất sạc trong điều kiện nhiệt độ bất thường (ví dụ, tiền thân của hiện tượng mất kiểm soát nhiệt) để giảm thiểu nguy cơ hỏa hoạn.
2. Làm mát động cơ và thiết bị điện tử công suất
- Kịch bản ứng dụng: Theo dõi nhiệt độ của cuộn dây động cơ, biến tần và bộ chuyển đổi DC-DC.
- Chức năng:
- Điện trở nhiệt NTC: Được nhúng vào stato động cơ hoặc mô-đun điện tử công suất để phản ứng nhanh với những thay đổi về nhiệt độ, tránh mất hiệu suất hoặc hỏng cách điện do quá nhiệt.
- Cảm biến nhiệt độ cao: Các vùng có nhiệt độ cao (ví dụ: gần các thiết bị điện silicon carbide) có thể sử dụng cặp nhiệt điện chắc chắn (ví dụ: Loại K) để đảm bảo độ tin cậy trong điều kiện khắc nghiệt.
- Kiểm soát động: Điều chỉnh lưu lượng chất làm mát hoặc tốc độ quạt dựa trên phản hồi nhiệt độ để cân bằng hiệu quả làm mát và mức tiêu thụ năng lượng.
3. Quản lý nhiệt hệ thống sạc
- Kịch bản ứng dụng: Theo dõi nhiệt độ trong quá trình sạc nhanh pin và giao diện sạc.
- Chức năng:
- Giám sát cổng sạc: Nhiệt điện trở NTC phát hiện nhiệt độ tại các điểm tiếp xúc của phích cắm sạc để ngăn ngừa hiện tượng quá nhiệt do điện trở tiếp xúc quá mức.
- Phối hợp nhiệt độ pin: Các trạm sạc giao tiếp với BMS của xe để điều chỉnh dòng điện sạc một cách linh hoạt (ví dụ: làm nóng trước trong điều kiện lạnh hoặc giới hạn dòng điện trong điều kiện nhiệt độ cao).
4. Hệ thống điều hòa không khí HVAC và điều hòa không khí trong cabin bằng máy bơm nhiệt
- Kịch bản ứng dụng: Chu trình làm lạnh/sưởi ấm trong hệ thống bơm nhiệt và điều chỉnh nhiệt độ cabin.
- Chức năng:
- Điện trở nhiệt NTC: Theo dõi nhiệt độ của bộ bay hơi, bộ ngưng tụ và môi trường xung quanh để tối ưu hóa hệ số hiệu suất (COP) của máy bơm nhiệt.
- Cảm biến lai áp suất-nhiệt độ:Một số hệ thống tích hợp cảm biến áp suất để gián tiếp điều chỉnh lưu lượng chất làm lạnh và công suất máy nén.
- Sự thoải mái của người ở: Cho phép kiểm soát nhiệt độ theo vùng thông qua phản hồi đa điểm, giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng.
5. Các hệ thống quan trọng khác
- Bộ sạc trên xe (OBC): Theo dõi nhiệt độ của các bộ phận nguồn điện để ngăn ngừa hư hỏng do quá tải.
- Bộ giảm tốc và hộp số: Theo dõi nhiệt độ chất bôi trơn để đảm bảo hiệu quả.
- Hệ thống pin nhiên liệu(ví dụ, trong xe chạy bằng hydro): Kiểm soát nhiệt độ của ngăn xếp pin nhiên liệu để tránh màng bị khô hoặc ngưng tụ.
NTC so với các cảm biến khác: Ưu điểm và hạn chế
Loại cảm biến | Thuận lợi | Hạn chế | Ứng dụng điển hình |
---|---|---|---|
Điện trở nhiệt NTC | Chi phí thấp, phản hồi nhanh, kích thước nhỏ gọn | Đầu ra không tuyến tính, cần hiệu chuẩn, phạm vi nhiệt độ hạn chế | Mô-đun pin, cuộn dây động cơ, cổng sạc |
RTD (Bạch kim) | Độ chính xác cao, tuyến tính, ổn định lâu dài | Chi phí cao hơn, phản ứng chậm hơn | Giám sát pin có độ chính xác cao |
Cặp nhiệt điện | Chịu được nhiệt độ cao (lên đến 1000°C+), thiết kế đơn giản | Yêu cầu bù điểm lạnh, tín hiệu yếu | Các vùng nhiệt độ cao trong điện tử công suất |
Cảm biến kỹ thuật số | Đầu ra kỹ thuật số trực tiếp, khả năng chống nhiễu | Chi phí cao hơn, băng thông hạn chế | Giám sát phân tán (ví dụ: cabin) |
Xu hướng tương lai
- Tích hợp thông minh: Cảm biến tích hợp với BMS và bộ điều khiển miền để quản lý nhiệt độ theo dự đoán.
- Hợp nhất đa tham số: Kết hợp dữ liệu nhiệt độ, áp suất và độ ẩm để tối ưu hóa hiệu quả năng lượng.
- Vật liệu tiên tiến: NTC màng mỏng, cảm biến sợi quang giúp tăng cường khả năng chống nhiệt độ cao và khả năng chống nhiễu điện từ.
Bản tóm tắt
Cảm biến nhiệt NTC được sử dụng rộng rãi trong quản lý nhiệt xe điện (EV) để giám sát nhiệt độ đa điểm nhờ hiệu quả về chi phí và phản hồi nhanh. Các cảm biến khác bổ sung cho chúng trong các tình huống có độ chính xác cao hoặc môi trường khắc nghiệt. Sự kết hợp của chúng đảm bảo an toàn cho pin, hiệu suất động cơ, sự thoải mái trong cabin và kéo dài tuổi thọ linh kiện, tạo thành nền tảng quan trọng cho hoạt động đáng tin cậy của xe điện.
Thời gian đăng: 06-03-2025