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储能液冷系统可靠性提升,辅助回路电流监测正在成为重要感知手段

07/29 11:39
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随着大容量电芯、5MWh级储能系统逐渐成为市场主流,储能系统对热管理能力提出了更高要求。

相比传统风冷方案,液冷能够通过冷板、循环介质和温控策略实现更加均匀的电池温度控制,因此已经成为大型储能系统的重要技术路线。

过去,行业关注液冷系统时,更多聚焦于:

冷板设计;

冷却液性能;

管路可靠性;

泄漏防护。

但随着储能规模不断扩大,一个新的问题开始受到关注:

液冷系统本身也是一个由多个执行单元组成的电气系统。

循环泵、风机、阀门驱动等辅助设备的运行状态,会直接影响热管理系统能否持续稳定工作。

因此,除了温度、压力、流量等传统监测方式外,辅助设备的电流状态监测正在成为储能液冷系统可靠性设计中的重要补充。

液冷系统故障,往往首先发生在辅助执行环节

一个典型储能液冷系统通常包含多个温控回路。

根据系统设计不同,可能包括:

循环泵;

风机;

电磁阀电子膨胀阀驱动机构;

加热或辅助调节单元。

这些设备并不直接参与储能能量转换,但承担着维持电池运行环境的重要任务。

例如:

循环泵异常运行,可能导致冷却介质循环能力下降;

风机性能下降,可能影响换热效率;

驱动机构异常,则可能导致温控策略无法按照设定执行。

传统方案通常通过温度变化判断系统状态。

但温度属于结果变量。

当电池温度明显异常时,往往意味着辅助设备异常已经持续了一段时间。

相比之下,电机或驱动负载的运行电流,是更靠近故障源的状态信息。

为什么辅助回路需要关注电流变化?

对于电机类负载而言,运行电流能够反映设备当前的工作状态。

例如:

堵转时,电流可能明显升高;

负载变化时,电流曲线会发生变化;

驱动异常时,电流波形可能出现异常特征。

通过采集辅助设备运行电流,并结合控制算法进行分析,可以帮助系统更早发现异常趋势。

需要强调的是:

电流检测并不是替代温度、压力、流量等传感器,而是增加了一种电气状态感知维度。

在大型储能系统中,多种监测手段结合,才能形成更完整的状态判断能力。

不同辅助负载,需要匹配不同电流检测方案

液冷系统中的辅助设备并不是同一种负载。

不同设备在电流范围、驱动方式以及检测需求上存在明显差异。

例如:

中小功率循环泵,需要关注启动、运行以及异常负载变化;

风机类设备,需要关注运行电流稳定性;

阀门驱动等小功率执行机构,可能更关注位置反馈或驱动状态;

更大功率压缩机或变频设备,则可能需要更高性能的电流检测方案。

因此,液冷辅助回路电流监测并不存在“一种传感器覆盖所有设备”的情况。

工程设计中,需要根据:

电流范围;

驱动方式;

精度要求;

隔离需求;

安装空间;

选择合适的检测器件。

中低电流辅助驱动场景,PCB级霍尔传感器具有应用价值

对于部分中低电流辅助驱动支路,PCB安装型霍尔电流传感器能够提供一种紧凑的检测方式。

以芯森 AN5V 系列为例,该系列采用开环霍尔检测原理,覆盖10A~60A额定电流范围,可用于直流、交流及脉冲电流测量。

其主要特点包括:

精度±1%;

响应时间5μs;

带宽50kHz;

原边与副边隔离;

PCB安装结构。

对于部分液冷辅助驱动回路而言:

例如:

中小功率循环泵;

部分风机驱动单元;

需要实时获取运行电流变化时,AN5V可以作为控制系统的电流反馈器件。

其输出方式为模拟电压输出,可直接连接控制器ADC采样,实现:

被测电流 →霍尔检测 →模拟电压输出 →ADC采集 →控制算法分析

的信号链路。

开环霍尔方案,需要明确应用边界

在储能系统中,不同位置对电流检测精度要求不同。

例如:

PCS直流母线、电池主回路等位置,通常关注:

高精度计量;

SOC估算;

能量管理。

而液冷辅助设备更多关注:

工作状态判断;

异常趋势识别;

故障预警。

因此,两类应用对应不同的技术需求。

AN5V采用开环霍尔结构,在成本、体积、响应速度之间具有一定优势,适合部分辅助驱动状态监测场景。

但如果应用需要:

更高绝对精度;

更低温漂;

更严格的计量要求;

则需要考虑闭环霍尔等更高性能方案。

从故障保护走向状态感知

随着储能电站规模不断扩大,系统设计正在从单纯关注“能不能运行”,转向关注“能否长期可靠运行”。

液冷系统作为储能的重要辅助子系统,也需要从:

被动温度监控

逐步发展到:

多维状态感知。

未来,在不同辅助设备上部署合适的电流检测方案,可以帮助系统获得更多运行信息:

辅助设备健康状态;

负载变化趋势;

异常运行预警。

对于储能系统而言,电池安全不仅来自电芯本身,也来自所有支撑系统的稳定运行。

液冷技术的发展,让温控系统成为储能可靠性的重要组成部分,而辅助回路电流检测,正在成为这一系统中的一个重要感知环节。

芯森电子

芯森电子

芯森电子(CHIPSENSE)是一家专注于高端电流电压传感器研发、生产和应用,以及传感器芯片、传感器前沿技术正向研究的国家高新技术企业。公司是MEMS磁工作组专家单位、中国传感器与物联网产业联盟理事单位。公司与天津大学、北京科技大学天津学院、天津师范大学电子与通信工程学院,建立了产、学、研合作基地,与华北电力大学联合成立了智能传感技术创新应用研究所。公司始终坚持“客户至上,品质卓越,创新思变,诚信合作”的价值理念,以“持续为客户提供更优的传感器,成为一流智能传感方案服务商”为使命,为客户提供性价比更高的产品和服务。

芯森电子(CHIPSENSE)是一家专注于高端电流电压传感器研发、生产和应用,以及传感器芯片、传感器前沿技术正向研究的国家高新技术企业。公司是MEMS磁工作组专家单位、中国传感器与物联网产业联盟理事单位。公司与天津大学、北京科技大学天津学院、天津师范大学电子与通信工程学院,建立了产、学、研合作基地,与华北电力大学联合成立了智能传感技术创新应用研究所。公司始终坚持“客户至上,品质卓越,创新思变,诚信合作”的价值理念,以“持续为客户提供更优的传感器,成为一流智能传感方案服务商”为使命,为客户提供性价比更高的产品和服务。收起

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芯森电子(CHIPSENSE)是一家专注于高端电流电压传感器研发、生产和应用,以及传感器芯片、传 感器前沿技术正向研究的国家高新技术企业。公司是MEMS磁工作组专家单位、中国传感器与物联网产 业联盟理事单位。公司与天津大学、北京科技大学天津学院、天津师范大学电子与通信工程学院,建立了 产、学、研合作基地,与华北电力大学联合成立了智能传感技术创新应用研究所。公司始终坚持“客户至 上,品质卓越,创新思变,诚信合作”的价值理念,以“持续为客户提供更优的传感器,成为一流智能传感 方案服务商”为使命,为客户提供性价比更高的产品和服务。

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