摘要：

蓄電池作為現(xiàn)代能源儲(chǔ)存系統(tǒng)的核心組件，其性能和壽命直接受溫度影響。為了保證蓄電池的穩(wěn)定運(yùn)行和提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的效率，溫度傳感器被廣泛應(yīng)用于蓄電池管理系統(tǒng)中。本文將介紹蓄電池用溫度傳感器的原理、作用以及在儲(chǔ)能系統(tǒng)中的應(yīng)用，旨在幫助讀者深入了解并更好地利用這一關(guān)鍵技術(shù)。

隨著可再生能源的快速發(fā)展和能源儲(chǔ)存需求的增加，蓄電池作為一種高效的儲(chǔ)能方式受到廣泛關(guān)注。然而，蓄電池在充放電過程中會(huì)產(chǎn)生熱量，而過高的溫度會(huì)對(duì)其性能和壽命造成負(fù)面影響。因此，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池的溫度變化成為確保其安全運(yùn)行和優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)的重要措施之一。

一

蓄電池用溫度傳感器的原理

蓄電池用溫度傳感器主要基于熱敏效應(yīng)工作原理。它通過測(cè)量蓄電池體系中的溫度變化，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，以提供對(duì)蓄電池溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。常見的溫度傳感器包括熱電偶、熱敏電阻和紅外線傳感器等。

二

蓄電池用溫度傳感器的作用

1、溫度監(jiān)測(cè)：蓄電池用溫度傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池的溫度變化，幫助管理系統(tǒng)及時(shí)掌握蓄電池的工作狀態(tài)。這對(duì)于預(yù)防蓄電池過熱和過冷，以及避免由溫度異常引起的性能下降和安全問題至關(guān)重要。

2、效能優(yōu)化：溫度傳感器提供的溫度數(shù)據(jù)可以用于優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行策略。通過監(jiān)測(cè)蓄電池的溫度，可以合理調(diào)節(jié)充放電速率和功率輸出，以最大限度地提高蓄電池的效能和循環(huán)壽命。

3、故障診斷：溫度傳感器還可以用于故障診斷。異常溫度的持續(xù)升高或波動(dòng)可能表明蓄電池存在故障或其他問題，及早發(fā)現(xiàn)并解決這些問題可以避免嚴(yán)重的損壞和系統(tǒng)故障。

三

蓄電池用溫度傳感器在儲(chǔ)能系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、溫度監(jiān)測(cè)和控制：

蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）利用溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池組內(nèi)各單體的溫度，并通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的調(diào)節(jié)，保持蓄電池在安全溫度范圍內(nèi)工作。

2、電池包均衡：

溫度傳感器可以監(jiān)測(cè)不同單體之間的溫度差異，并通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)均衡充放電，使每個(gè)單體的溫度保持一致，提高整個(gè)電池組的壽命和性能。

3、預(yù)警和保護(hù)：

當(dāng)蓄電池的溫度達(dá)到或超過安全范圍時(shí)，溫度傳感器可以向BMS發(fā)送警報(bào)信號(hào)，觸發(fā)相應(yīng)的保護(hù)措施，如停止充放電或降低功率輸出，以防止蓄電池過熱和損壞。

蓄電池用溫度傳感器在儲(chǔ)能系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。

通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池的溫度變化，溫度傳感器可以幫助優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行策略，延長(zhǎng)蓄電池的壽命，并提高系統(tǒng)的效能和安全性。未來(lái)，隨著科技的進(jìn)步和新型傳感器的發(fā)展，蓄電池用溫度傳感器將進(jìn)一步提升其性能和應(yīng)用范圍，為能源儲(chǔ)存領(lǐng)域的發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。

四

溫度傳感器在儲(chǔ)能系統(tǒng)（產(chǎn)業(yè)鏈）中的應(yīng)用

1、儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈上游用溫度傳感器

“我們溫度傳感器，要與鋰電池的正極材料、負(fù)極材料、隔膜材料與電解液搭建良好的交流，以便我們雙方，更從產(chǎn)業(yè)鏈全視角、全路徑的把溫度控制、測(cè)試問題，如何最高效、最穩(wěn)定的考慮進(jìn)去！”溫度傳感器臺(tái)灣興勤反饋說?！半姵乇倔w的溫度檢測(cè)，溫度傳感器可以安裝在電池間隙中，也安裝在電池包帶中。電池冷卻介質(zhì)的溫度檢測(cè)，溫度傳感器可以安裝于冷卻管里。BMS控制板的溫度檢測(cè)，溫度傳感器有一體方式、捆綁方式、緊挨方式等多種結(jié)構(gòu)可以選擇。”溫度傳感器特普生告訴我們。

▲溫度傳感器

“對(duì)于鋰電池下游的應(yīng)用來(lái)說，鋰電池在規(guī)定的工作溫度范圍內(nèi)，才可能實(shí)現(xiàn)最佳的能源效率。溫度傳感器監(jiān)測(cè)并控制電池溫度，防止過熱。有效延長(zhǎng)電池使用壽命并增強(qiáng)安全性。為此，必須在多處測(cè)量電池溫度，防止局部過熱。這些測(cè)量電池溫度的位置，往往有電池本體、冷卻液、BMS板等等。”溫度傳感器特普生有說到?！颁囯姵氐恼龢O材料、負(fù)極材料、隔膜材料與電解液是鋰電池中游。溫度傳感器，主要用在鋰電池的下游生產(chǎn)商、應(yīng)用領(lǐng)域。譬如寧德市代、億緯鋰能，他們的電池、儲(chǔ)能等等必須用到溫度傳感器，應(yīng)用領(lǐng)域生產(chǎn)商也是溫度傳感器公司的客戶，譬如小鵬汽車、特斯拉汽車，汽車上的電控、電機(jī)也用到溫度傳感器?！?/p>

2.儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈中下游用溫度傳感器

發(fā)電端、電網(wǎng)端、用電端（譬如便攜、戶儲(chǔ)與房車儲(chǔ)能系統(tǒng)）等儲(chǔ)能下游，都必須用到溫度傳感器。便攜、戶儲(chǔ)與房車儲(chǔ)能系統(tǒng)由電池組、 消防、溫控、 PCS、 EMS、 BMS構(gòu)成。儲(chǔ)能設(shè)備主要由電池組、儲(chǔ)能逆變器( PCS)、能量管理系統(tǒng)( EMS)、電池管理系統(tǒng)( BMS)構(gòu)成。電池組為最主要的構(gòu)成部分，其主體由電芯構(gòu)成。電池組中涵蓋其他輔助系統(tǒng)包括溫控(散熱)，消防。儲(chǔ)能逆變器為必不可少的重要組成部分，負(fù)責(zé)直流交流轉(zhuǎn)化，是電站并網(wǎng)運(yùn)行的必備條件。EMS、 BMS主要集中于系統(tǒng)軟件層面，由儲(chǔ)能投資商負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)， EMS負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、能量調(diào)度；BMS負(fù)責(zé)電池監(jiān)控、管理，保證充放均勻穩(wěn)定。

便攜、戶儲(chǔ)與房車等儲(chǔ)能，主要用到CCS隔離板溫度管理、BMS系統(tǒng)溫度管理、儲(chǔ)能冷卻（風(fēng)冷/液冷）系統(tǒng)溫度管理、儲(chǔ)能消防系統(tǒng)溫度管理。“擁有BMS配套+線束加工優(yōu)勢(shì)的我們，為便攜、戶儲(chǔ)與房車等儲(chǔ)能管理，做性價(jià)比高的溫度管理方案。方案為BMS提供鋰/氫電池本體、電池冷卻介質(zhì)與BMS控制板的溫度管理，也為儲(chǔ)能CCS隔離板提供溫度管理，即CCS隔離板溫度管理、BMS系統(tǒng)溫度管理、儲(chǔ)能冷卻（風(fēng)冷/液冷）系統(tǒng)溫度管理！”——溫度傳感器專家特普生曾總告訴溫度傳感器研究院說。“目前，市場(chǎng)反饋的傳感器失效模式為兩種：防水與耐壓情況不佳。防水是指吸潮后傳感器阻值下降，主要為潮氣影響；耐壓則是傳感器絕緣層被擊穿。為妥善解決傳感器失效模式，特普生傳感器針完全勝任。一是針對(duì)潮氣影響，特普生傳感器在保持耐溫175度的條件下、耐水煮168小時(shí)。打破行業(yè)48小時(shí)極限；二在絕緣度問題上，特普生傳感器可長(zhǎng)期耐壓5VDC，遠(yuǎn)高于行業(yè)3500VDC的標(biāo)準(zhǔn)要求。”

（1）儲(chǔ)能CCS隔離板溫度管理

▲特普生戶儲(chǔ)CCS隔離板

“我們?yōu)殡姵匕㈦姵啬＝M、電池族、儲(chǔ)能箱公司，也為BMS產(chǎn)品，提供定制化的儲(chǔ)能CCS隔離板。譬如支架，可以選擇注塑或吸塑隔離板+線槽；采集組件，可以選擇線束、FPC、PCB或FFC；溫感采集線，可以選擇環(huán)氧頭、OT端子、鎳端子（都含NTC)；鋁巴當(dāng)然是含鋁量達(dá)到99.6%的1060鋁板。連接方式，可以選擇打膠、打螺絲、超聲焊或激光焊”。儲(chǔ)能CCS隔離板，在鋰離子電池系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)以下主要功能：通過銅鋁巴實(shí)現(xiàn)電芯的串并聯(lián)，輸出電流。采集電芯電壓。采集電芯溫度。提供均衡和補(bǔ)電通道。儲(chǔ)能CCS開發(fā)上，有CCS 拼板解決方案。CCS 拼板解決方案的優(yōu)勢(shì)是“在不增加模具的情況下兼容各種電芯串并數(shù)及不同輸出極出線方向”。

▲儲(chǔ)能CCS 拼板解決方案

儲(chǔ)能CCS開發(fā)上，也有CCS 熱壓解決方案。CCS 熱壓解決方案的優(yōu)勢(shì)是“ 通過PET膜高溫高壓成型工藝， 完成CCS的制造，而且產(chǎn)品更為輕薄”。

▲儲(chǔ)能CCS 熱壓解決方案

儲(chǔ)能CCS開發(fā)上，還有CCS 吸塑隔離板解決方案。CCS 吸塑隔離板解決方案的優(yōu)勢(shì)是“PC片高精度真空成型工藝；產(chǎn)品更為輕??；零部件固定工藝”。

▲儲(chǔ)能CCS 吸塑隔離板解決方案

（2）BMS系統(tǒng)溫度管理

“用于動(dòng)力電池模組電芯的電壓和溫度采樣，采集數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集模塊匯總、分析再傳輸給給電池管理系統(tǒng)主控制器模塊，主控模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理后，發(fā)出對(duì)應(yīng)的程序控制和變更指令，做出均衡措施。適用于純電動(dòng)、混合動(dòng)力乘用車、物流、客車、特種車等車型及48V動(dòng)力系統(tǒng) 。它具有組裝工時(shí)短、小型化、輕量化、薄形化、可撓性、彎折性好等特點(diǎn)?！?/p>

▲電池BMS溫度傳感器

“也有一些客戶需求電池芯內(nèi)溫度采集線束。這時(shí)，NTC溫度傳感器特別適合用于電池內(nèi)芯與芯之間。最小直徑尺寸可以做到0.7mm，最薄可以做到0.6mm。柔性化可彎曲，便于安裝。”

▲電池芯內(nèi)溫度采集線束

“固定片NTC溫度傳感器主要用于電池PACK模組。它采用單端玻封NTC熱敏電阻，外圍用環(huán)氧樹脂+外殼封裝，熱敏電阻和導(dǎo)線的焊接點(diǎn)完全密封在樹脂涂層里面，具有良好的防水性及密封性。環(huán)氧樹脂封裝溫度傳感器將高精度、高可靠的NTC熱敏電阻與PVC或Teflon導(dǎo)線連接，用絕緣、導(dǎo)熱、防水、防潮材料封裝成所需形狀，便于安裝與遠(yuǎn)距離測(cè)控溫。通過測(cè)量NTC熱敏電阻的電阻值來(lái)確定相應(yīng)的溫度，從而達(dá)到了檢測(cè)和控制產(chǎn)品溫度的目的?！?/p>

▲電池外圍溫度采集線束

（3）儲(chǔ)能冷卻（風(fēng)冷/液冷）系統(tǒng)溫度管理

“儲(chǔ)能風(fēng)冷或液冷，這些冷卻溫度管理，要采用單端玻璃封裝熱敏電阻，精度高、可靠性好。譬如雙85測(cè)試1000小時(shí)，耐水煮測(cè)試1000小時(shí)。采用特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，正常使用壽命10年以上。”

▲儲(chǔ)能冷卻（風(fēng)冷/液冷）溫度傳感器

（3）儲(chǔ)能消防系統(tǒng)溫度管理

“我們，發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能消防系統(tǒng)溫度管理，這套傳感器，特別適合用于儲(chǔ)能消防用。最小直徑尺寸可以做到：0.7mm。響應(yīng)速度最快可達(dá)1.5S（液體介質(zhì)）。溫濕度模塊、溫度氣體模塊等，也可以無(wú)線化數(shù)據(jù)傳輸?！?/p>

▲儲(chǔ)能消防溫度傳感器

作者簡(jiǎn)介

吳憨子：傳感器應(yīng)用營(yíng)銷老師。投資及擔(dān)任森霸傳感、特普生傳感應(yīng)用營(yíng)銷顧問，歡迎交流傳感器應(yīng)用與投融資，微信：mckinsin

審核編輯 黃宇