تلعب الثرمستورات NTC ومستشعرات درجة الحرارة الأخرى (مثل المزدوجات الحرارية، وأجهزة قياس درجة الحرارة المقاومة للصدمات، والمستشعرات الرقمية، وغيرها) دورًا رئيسيًا في نظام إدارة الحرارة في المركبات الكهربائية، وتُستخدم بشكل رئيسي لمراقبة درجة الحرارة والتحكم فيها آنيًا لضمان تشغيل المركبة بكفاءة وأمان. فيما يلي تطبيقاتها وأدوارها الرئيسية.
1. الإدارة الحرارية لبطاريات الطاقة
- سيناريو التطبيق:مراقبة درجة الحرارة وموازنة مجموعات البطاريات.
- الوظائف:
- ترموستورات NTC:نظرًا لتكلفتها المنخفضة وحجمها الصغير، غالبًا ما يتم نشر NTCs في نقاط حرجة متعددة في وحدات البطارية (على سبيل المثال، بين الخلايا، بالقرب من قنوات سائل التبريد) لمراقبة درجات الحرارة الموضعية في الوقت الفعلي، ومنع ارتفاع درجة الحرارة بسبب الشحن الزائد/التفريغ أو تدهور الأداء في درجات الحرارة المنخفضة.
- أجهزة استشعار أخرى:يتم استخدام أجهزة قياس درجة الحرارة الحرارية عالية الدقة أو أجهزة الاستشعار الرقمية (على سبيل المثال، DS18B20) في بعض السيناريوهات لمراقبة توزيع درجة حرارة البطارية بشكل عام، مما يساعد نظام إدارة البطارية (BMS) في تحسين استراتيجيات الشحن/التفريغ.
- حماية السلامة:يقوم بتشغيل أنظمة التبريد (تبريد السائل/الهواء) أو يقلل من طاقة الشحن أثناء درجات الحرارة غير الطبيعية (على سبيل المثال، العوامل التي تؤدي إلى الهروب الحراري) للتخفيف من مخاطر الحرائق.
2. تبريد المحركات والإلكترونيات الكهربائية
- سيناريو التطبيق:مراقبة درجة حرارة ملفات المحرك، والعاكسات، ومحولات التيار المستمر.
- الوظائف:
- ترموستورات NTC:مدمج في أجزاء المحرك أو وحدات إلكترونيات الطاقة للاستجابة بسرعة لتغيرات درجة الحرارة، وتجنب فقدان الكفاءة أو فشل العزل بسبب ارتفاع درجة الحرارة.
- أجهزة استشعار درجة الحرارة العالية:قد تستخدم المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة (على سبيل المثال، بالقرب من أجهزة الطاقة المصنوعة من كربيد السيليكون) أجهزة حرارية متينة (على سبيل المثال، النوع K) لتحقيق الموثوقية في ظل الظروف القاسية.
- التحكم الديناميكي:يضبط تدفق سائل التبريد أو سرعة المروحة استنادًا إلى ردود الفعل المتعلقة بدرجة الحرارة لتحقيق التوازن بين كفاءة التبريد واستهلاك الطاقة.
3. إدارة الحرارة لنظام الشحن
- سيناريو التطبيق:مراقبة درجة الحرارة أثناء الشحن السريع للبطاريات وواجهات الشحن.
- الوظائف:
- مراقبة منفذ الشحن:تكتشف الثرمستورات NTC درجة الحرارة عند نقاط تلامس قابس الشحن لمنع ارتفاع درجة الحرارة الناتج عن مقاومة التلامس المفرطة.
- تنسيق درجة حرارة البطارية:تتواصل محطات الشحن مع نظام إدارة البطاريات (BMS) الخاص بالمركبة لضبط تيار الشحن بشكل ديناميكي (على سبيل المثال، التسخين المسبق في الظروف الباردة أو الحد من التيار أثناء درجات الحرارة المرتفعة).
4. مضخة الحرارة وتكييف الهواء والتحكم في مناخ المقصورة
- سيناريو التطبيق:دورات التبريد/التدفئة في أنظمة المضخات الحرارية وتنظيم درجة حرارة المقصورة.
- الوظائف:
- ترموستورات NTC:راقب درجات حرارة المبخرات والمكثفات والبيئات المحيطة لتحسين معامل أداء المضخة الحرارية (COP).
- أجهزة استشعار هجينة للضغط ودرجة الحرارة:تدمج بعض الأنظمة أجهزة استشعار الضغط لتنظيم تدفق المبرد وقوة الضاغط بشكل غير مباشر.
- راحة الركاب:يتيح التحكم في درجة الحرارة المخصصة من خلال ردود الفعل متعددة النقاط، مما يقلل من استهلاك الطاقة.
5. أنظمة حرجة أخرى
- الشاحن الموجود على متن السيارة (OBC):تراقب درجة حرارة مكونات الطاقة لمنع حدوث أضرار ناتجة عن التحميل الزائد.
- المخفضات وناقلات الحركة:تراقب درجة حرارة مواد التشحيم لضمان الكفاءة.
- أنظمة خلايا الوقود(على سبيل المثال، في المركبات الهيدروجينية): يتحكم في درجة حرارة مكدس خلية الوقود لتجنب جفاف الغشاء أو التكثيف.
NTC مقابل أجهزة الاستشعار الأخرى: المزايا والقيود
| نوع المستشعر | المزايا | القيود | التطبيقات النموذجية |
|---|---|---|---|
| ترموستورات NTC | منخفضة التكلفة، سريعة الاستجابة، حجم صغير | مخرجات غير خطية، تتطلب معايرة، نطاق درجة حرارة محدود | وحدات البطارية، لفائف المحرك، منافذ الشحن |
| أجهزة استشعار درجة الحرارة والرطوبة (البلاتين) | دقة عالية، خطية، استقرار طويل الأمد | تكلفة أعلى واستجابة أبطأ | مراقبة البطارية عالية الدقة |
| المزدوجات الحرارية | تحمل درجات الحرارة العالية (حتى 1000 درجة مئوية +)، تصميم بسيط | يتطلب تعويض الوصلة الباردة والإشارة الضعيفة | مناطق درجات الحرارة العالية في إلكترونيات الطاقة |
| أجهزة الاستشعار الرقمية | إخراج رقمي مباشر، مقاومة للضوضاء | تكلفة أعلى ونطاق ترددي محدود | المراقبة الموزعة (على سبيل المثال، المقصورة) |
الاتجاهات المستقبلية
- التكامل الذكي:أجهزة استشعار متكاملة مع نظام إدارة البطاريات ووحدات التحكم في المجال لإدارة الحرارة التنبؤية.
- اندماج متعدد المعلمات:يجمع بيانات درجة الحرارة والضغط والرطوبة لتحسين كفاءة الطاقة.
- المواد المتقدمة:أجهزة استشعار NTC ذات الأغشية الرقيقة وأجهزة استشعار الألياف البصرية لتعزيز مقاومة درجات الحرارة العالية والحماية من التداخل الكهرومغناطيسي.
ملخص
تُستخدم مقاومات الحرارة NTC على نطاق واسع في إدارة الحرارة في المركبات الكهربائية لمراقبة درجات الحرارة متعددة النقاط، نظرًا لفعاليتها من حيث التكلفة وسرعة استجابتها. وتُكمّلها مستشعرات أخرى في سيناريوهات عالية الدقة أو في البيئات القاسية. ويضمن تآزرها سلامة البطارية، وكفاءة المحرك، وراحة المقصورة، وإطالة عمر المكونات، مما يُشكّل أساسًا أساسيًا لتشغيل موثوق للمركبات الكهربائية.
وقت النشر: 6 مارس 2025