Как осуществляется регулировка температуры батарей отопления

Как часто можно наблюдать ситуацию, когда в одних квартирах обитатели замерзают и покупают обогреватели, а в других вынуждены завешивать батареи и открывать окна, чтобы хоть как-то спастись от жары!

Часто жильцы не виноваты в такой неравномерности, такие объёмы тепла поставляют теплоцентрали. Однако расплачиваться приходится именно владельцам квартир.

И не только неприятными ощущениями, но и реальными средствами, ведь тепло, которое мы выпускаем в окно тоже посчитано нам, как поставленная услуга и отражается в квитанциях.

То же самое с частными домами. Здесь каждая калория на счету и регуляция тепла напрямую влияет на расход топлива в котле. Также бывают ситуации, когда требуется снизить температуры в определённых комнатах, например, сделать более прохладным воздух в спальне.

Улучшить микроклимат в квартире поможет регулировка температуры батарей отопления.

Как регулировать батареи отопления

Существует несколько способов регулировки отопления на батареях. Одни могут только улучшить микроклимат в доме, другие дают возможность экономить:

• краны и вентили,
• механические терморегуляторы,
• электронные и программируемые терморегуляторы.

Чтобы ощущать не только комфортную температуру в доме, но и не переплачивать за лишнее тепло, в дополнение к терморегулятору нужно оформлять поквартирный учёт тепла.

Вентили или краны

Это простейший способ регулировки, которым можно только при необходимости снизить температуру в комнате (хотя основное их назначение – отсекать отопительный прибор в случае ремонта).

Если на входе в радиатор стоит шаровый кран, можно просто перекрыть в него поступление горячего теплоносителя.

Регулировка грубая, ведь шаровые краны имеют только положение вкл./выкл. и пытаться поставить их в среднее положение – это сокращать в разы его ресурс (со временем теряют герметичность, и при снятом радиаторе будут капать).

Кроме того, выполнять регулировку можно только в ручном режиме, постоянно следя за температурой на домашнем термометре. После понижения температуры каждый раз краны придётся снова открывать. Кроме того, частое использование крана чревато завоздушиванием стояка.

Конусный вентиль – это более удобная запорная арматура, поскольку его можно приоткрывать так, чтобы пропускать определённое количество горячей воды. Хотя, опять же, регулировка получается довольно грубая и в ручном режиме.

В однотрубном стояке терморегуляцию можно подключать только при наличии байпаса (перемычки, соединяющей вход и выход и обеспечивающую альтернативный ток при отключении радиатора).

Автоматическая регулировка

Без вмешательства человека работают терморегуляторы. Существует две конструктивные разновидности:

1. Механический.
2. Электронный.

Оба варианта регулируют размер просвета и таким образом уменьшают или увеличивают проходящий поток.

Человек выставляет на термоголовке (или на кнопках в электронном варианте) желаемую мощность, температуру, а устройство придерживается выбранных настроек.

Единожды выставив комфортный показатель можно месяцами не возвращаться к настройкам, как бы ни менялась подача с теплоцентрали и погода за окном.

Кстати, терморегулятор выполняет, в том числе, функцию запорной арматуры. Им можно полностью отключить батарею от стояка, если потребуется ремонт.

Устройство терморегулятора

Механический

Комплект состоит из двух элементов – клапан, который врезается в трубу подачи перед радиатором, и термореле (это изящная белая ручка, простым движением одевающаяся на клапан).

В основе механического устройства – законы физики. Внутри термостатического механизма находится шток, связанный с вентилем, перекрывающим поток. Шток подвижен и его положение регулируется объёмами камеры (Сильфона), заполненной:

• газом,
• жидкостью.

Увеличение объёма газа внутри сильфона происходит вследствие температурного расширения.

Устройство механического терморегулятора

Существует небольшая разница между жидкостными и газовыми сильфонами. Газовые надёжнее, быстрее реагируют на изменения климата, но способности балансировки температуры у них не такие точные. Жидкостные же немного инертны, однако точно держат заданную температуру. Чаще всего в продаже можно встретить именно их.

Особенности механического устройства:

• недорогие,
• просто ставить и пользоваться,
• не требуется энергия извне,
• невозможность регуляции в отсутствие владельца.

Электронный

Такой прибор имеет на ручке (или вместо неё) дисплей и кнопочную панель.

В комплекте с прибором идёт термодатчик, который иногда размещается вдали от радиатора и дистанционно передаёт сигналы о температуре на регулятор батареи отопления (датчик может быть и встроенным).

Особенности автоматики:

• Регуляция без вмешательства человека и подстроек.
• Возможность программирования на часы и дни.
• В отсутствие владельца снижать температуру и вновь её повышать к приходу хозяина.
• Работает на аккумуляторах, которые нужно периодически заряжать (зарядник обычно в комплекте).
• Стоит дороже.

Так как чугунная батарея очень тяжелая, необходимо знать вес секции чугунной батареи для правильного монтажа креплений.

Различные схемы подключения радиаторов отопления вы найдете тут.

Технические характеристики алюминиевых радиаторов отопления представлены по ссылке. Данная информация поможет сделать выбор за или против данного вида батарей.

Выбор терморегулятора

Регуляторы могут отличаться в зависимости от того, как и где считывают показания температуры:

• воздуха в комнате,
• теплоносителя внутри системы,
• воздух за пределами помещения.

Самые популярные и удобные – регуляторы, считывающие температуру в комнате. Такие приборы отреагируют, если комната нагрелась от солнечных лучей. Выровняют скачки на кухне в моменты активной готовки.

Механический термостат

Место установки:

• однотрубная система,
• двухтрубная.

На упаковке к устройству указывается, для какой разводки они предназначены. В двухтрубной системе нагрузка выше, а значит, требуется запас прочности.

Обращать внимание нужно также на диаметр трубы, в которую будет устанавливаться прибор (должен совпасть с диаметром устройства), и предназначен ли он на работу с циркуляционным насосом.

Установка

Внимание нужно уделить правильному расположению термостата. На его корпусе стрелочками указывается направление потока, которое нельзя перепутать.

В однотрубной системе, термостат устанавливается в подающей трубе.

Он может быть с проходным или трёхходовым клапаном. Последний врезается в месте стыка подающей трубы и байпаса. Проходной устанавливается после байпаса, до радиатора.

Места соединения клапана с трубой тщательно герметизируются льном или фум лентой. Их нужно как следует затянуть при помощи разводного ключа. Сама процедура установки достаточно простая, поскольку клапан оснащён накидной гайкой.

Лучше всего сочетаются с терморегуляторами и быстро реагируют на изменения, алюминиевые, стальные, биметаллические радиаторы. Чугунные же несколько инертны и температура в них меняется медленно.

Настройка ручного радиаторного терморегулятора

В разных домах, комфортная температура может отличаться. Тщательные точные расчёты может провести специалист – теплотехник.

Примерные позиции на регуляторе:

• Значок снежинка * это функция поддержания минимальной температуры, чтобы в отсутствие хозяина отопление не размёрзлось. Полезно для загородных домов, владельцы которых не находятся там всё время.
• 1 – можно сказать, это прожиточный минимум, удержит температуру примерно на 15 °C.
• 2 – спальная, 18 °C, при которых комфортно спать.
• 3 – самый популярный показатель – это примерно 21 °C, комфортная для жизни температура.
• 4 – тёплые 24 °C.
• 5 – жаркие 27 °C.

Как увеличить теплоотдачу батарей

Ни один терморегулятор не способен добавить жара в батарею. Он только понижает температуру. Если же проблема в недостатке тепла, подключаются совершенно другие принципы корректировок:

1. Увеличение количества секций.
2. Повышение качества существующего радиатора.
3. Замена на более эффективный.

Подсчитать, сколько секций требуется в конкретную комнату можно, если умножить её площадь на 100 и разделить на теплоотдачу одной секции, которая у Вас установлена. Для чугунного радиатора – это 155 Вт/м2. Это при том, что теплоноситель подаётся не ниже 70 °C, радиатор не слишком старый, а квартира имеет нормальную степень утеплённости.

Дополнительные секции могут потребоваться если:

• квартира угловая,
• на первом и последнем этажах,
• окна без стеклопакетов,
• смонтирована новая вентиляция,
• в комнате с большой балконной дверью.

Низкая теплоотдача может быть следствием завоздушенности батареи. Прежде чем идти на крайние меры, нужно попробовать стравить воздух.

Установка дополнительных секций к алюминиевой батарее

Способ подключения тоже влияет на эффективность обогревателя. Самый лучший вариант – диагональное. Если же смонтировано боковое подключение, длинный радиатор просто не будет прогреваться. Выход – установить удлинитель потока (простейшее устройство в виде трубки, вставляющееся внутрь подачи радиатора).

Старые радиаторы подвержены зарастанию накипью и грязью изнутри. Характеристики их также снижаются. Улучшить ситуацию поможет промывка. Самостоятельно можно снять отдельный радиатор и промыть водой под давлением. Существуют фирмы, занимающиеся промывкой системы в целом.

Ну, и если воздух стравлен, подключение правильное, а греет плохо, можно заменить старый прибор на более новый и с лучшими характеристиками. На сегодняшний день, биметаллические радиаторы считаются средоточием максимума положительных качеств.

Знаете ли вы, что при помощи специального устройства можно регулировать температуру батареи отопления? Терморегулятор для радиатора отопления поможет создать в доме комфортный микроклимат.

Какой чугунный радиатор отопления лучше выбрать, вы узнаете из этой статьи.

Заключение

Остаётся добавить, что в отличие от частных домов, где всё в руках владельца, вмешательство в городскую систему отопления чревато нарушением баланса в ней и негативными последствиями для всего дома. Существуют правовые рычаги и организации, призванные обеспечивать комфорт горожан.

Так, при перетопе, можно обращаться в жилищную инспекцию с письменной жалобой. Также налаживать взаимоотношения между поставщиком тепла и жильцами должны управляющие компании.

Система управления температурой батареи — MATLAB & Simulink

Система управления температурой батареи поддерживает безопасную и эффективную работу батарей, регулируя их температурные условия. Высокие температуры аккумуляторов могут ускорить их старение и создать угрозу безопасности, в то время как низкие температуры могут привести к снижению емкости аккумуляторов и ухудшению характеристик зарядки/разрядки.

Система управления температурным режимом батареи регулирует рабочую температуру батареи, либо рассеивая тепло, когда оно слишком горячее, либо выделяя тепло, когда оно слишком холодно. Инженеры используют активные, пассивные или гибридные решения для теплопередачи для регулирования температуры батареи в этих системах. Активные решения обычно имеют вентилятор или насос, подающий рабочую жидкость, например воздух, воду или какую-либо другую жидкость, для снижения или повышения температуры батареи. В пассивном решении либо радиаторы, либо трубы с теплопроводными материалами отводят тепло от батареи. Гибридное решение сочетает в себе ключевые конструктивные особенности как активных, так и пассивных решений.

Создание программных тепловых моделей аккумуляторов, имитирующих процесс теплопередачи, может помочь инженерам анализировать компромиссы в параметрах конструкции, оценивать производительность и реализовывать алгоритмы управления. Инженеры могут использовать MATLAB ^® и Simulink ^® для разработки систем управления температурным режимом аккумуляторов, которые обеспечивают оптимальную безопасную работу аккумуляторного блока в различных условиях эксплуатации.

Проведение теплового анализа в Simulink новой и устаревшей модели литий-ионного аккумулятора для проектирования аккумуляторов, которые соответствуют критериям гарантии по истечении срока службы (EOL) с точки зрения питания, производительности и упаковки.

С помощью MATLAB и Simulink вы можете:

• Детально моделировать тепловое поведение батареи
• Создание моделей систем охлаждения/обогрева с использованием различных рабочих сред, включая газы, жидкости и хладагенты, изменяющие фазу
• Выполнение выбора компонентов и размеров компонентов с помощью моделирования и симуляции
• Исследуйте пространство проектирования с различными параметрами компонентов и оптимизируйте производительность системы управления температурным режимом батареи
• Моделирование экстремальных температурных условий для разработки сценариев «что, если»
• Разработка логики диспетчерского управления и стратегий управления с обратной связью для модуляции температуры
• Проведение сценарных исследований для оценки теплового воздействия различных вариантов конструкции
• Сокращение затрат за счет проведения меньшего количества дорогостоящих и трудоемких тестов с серийным аккумуляторным оборудованием
• Автоматически генерировать готовый к производству встроенный код для управления температурным режимом батареи и соответствовать отраслевым стандартам

Захват температурного режима батареи

Используя Simscape™ и Simscape Battery™, вы можете создавать модели, начиная с уровня элемента батареи, а затем добавлять эффекты температуры окружающей среды, материалы теплового интерфейса и соединения охлаждающей пластины, чтобы создать более репрезентативную модель. Теплопередачу можно рассматривать с точки зрения от ячейки к ячейке, от ячейки к пластине и от ячейки к окружающей среде путем определения тепловых путей к окружающей среде, хладагенту и расположению охлаждающей пластины. Simscape Battery предоставляет готовые блоки охлаждающих пластин, которые поддерживают различные конфигурации потока, включая параллельные каналы, U-образные прямоугольные каналы и краевое охлаждение.

Блок параллельных каналов в Simscape Battery

Блок U-образных каналов в Simscape Battery

Блок Edge Cooling в Simscape Battery

Разброс температур, возникающий в результате динамического взаимодействия между аккумулятором и потоком хладагента, может быть точно зафиксирован путем дискретизации этих охлаждающих пластин в элементы.

Тепловая модель на уровне пакета может быть построена путем сборки ячеек в модули с тепловыми эффектами и размещения модулей внутри пакета. Модели аккумуляторных батарей, созданные в Simscape, используют электрические и тепловые сети, которые отражают реальную систему и масштабируются по мере увеличения количества ячеек. Вы можете выполнить анализ тепловых характеристик аккумуляторных батарей с разным уровнем старения, чтобы соответствовать критериям гарантии по истечении срока службы (EOL).

Подробное 1D тепловое моделирование одного элемента батареи с помощью Simscape с использованием библиотеки Thermal Elements

Определение теплового пути охлаждающей жидкости для модуля батареи с помощью Simscape Battery

Подключение охлаждающей пластины к аккумуляторному модулю и параллельной сборке

Моделирование систем охлаждения/обогрева

Блоки Simscape и Simscape Fluids™ можно использовать в газовой, жидкостной и тепловой областях для моделирования активных, пассивных или гибридных решений для охлаждения/обогрева. . Вы также можете изучить архитектуру систем охлаждения/обогрева, нарисовав схемы для размещения труб, клапанов, теплообменников и резервуаров. В случае системы жидкостного контура вы можете смоделировать расширительный бак, в котором хранится резервная жидкость; охлаждающие пластины, которые направляют рабочую жидкость вблизи аккумуляторных элементов; система циркуляции с приводом от двигателя с насосом, проточным трактом и клапанами; и различные типы теплообменников, такие как проводные нагреватели или радиаторы. После того, как вы создали модель системы охлаждения/обогрева, вы можете запустить моделирование, уточнить конструкцию, изучив размеры компонентов и параметры системы, а также удовлетворить такие требования, как рассеивание тепла и энергопотребление.

Модель активной жидкостной системы охлаждения/обогрева аккумуляторов в электромобиле (EV), созданная с использованием Simulink и Simscape

Средства управления проектированием для управления Методы PID для управления системой циркуляции, такие как управление потоком сырья (клапан), управление массовым расходом (насосом) и управление выбором пути теплообмена. С Simscape Battery вы можете использовать предварительно созданные блоки, такие как управление охлаждающей жидкостью батареи и управление нагревателем батареи, для создания алгоритмов управления температурным режимом батареи. С помощью Stateflow вы также можете разработать логику диспетчерского управления для переключения между различными режимами работы, такими как нагрев или охлаждение, в зависимости от температуры окружающей среды и температуры батареи.

Simulink-модель системы управления охлаждающей жидкостью, которая вычисляет скорость потока на основе температур между элементами батареи, а также температуры окружающей среды

Создание кода и выполнение аппаратного тестирования в контуре (HIL) Embedded Coder

^® и HDL Coder™ позволяют автоматически генерировать удобочитаемый, оптимизированный код C/C++ или HDL для развертывания программного обеспечения системы управления температурой батареи на встроенных микроконтроллерах или целевых устройствах FPGA/SOC. Вы также можете сгенерировать код для модели объекта и выполнить аппаратное тестирование в контуре (HIL). Simscape Battery включает в себя блоки, которые действуют как интерфейсы между батареей и схемой контроля ячейки. Используя эти блоки с аппаратным обеспечением в реальном времени, вы можете подключить симуляцию батареи к реальному оборудованию для балансировки батареи. HIL-тестирование аккумуляторных систем (22:57) позволяет заменить трудоемкие и дорогостоящие аппаратные тесты машиной в режиме реального времени для тестирования системы управления температурным режимом аккумулятора. Это снижает риск повреждения оборудования батареи в потенциально опасных условиях тестирования, позволяя тестировать систему управления температурным режимом батареи в широком диапазоне условий эксплуатации, включая экстремальные температуры, ухудшение работы и неисправности.

См. также: модели аккумуляторов, система управления батареями, состояние заряда аккумулятора, программное обеспечение для моделирования, моделирование и симуляция, Simulink для электрификации, настройка ПИД, дизайн аккумуляторной батареи

Проблемы управления температурным режимом аккумуляторов электромобилей

Поддержание охлаждения аккумуляторов электромобилей является наиболее распространенной проблемой управления температурным режимом. Тем не менее, батареи, используемые в холодном климате, часто выигрывают от нагрева при понижении температуры. При быстрой зарядке или сверхбыстрой зарядке (XFC) батареям может потребоваться дополнительное охлаждение.

В этом FAQ сначала рассматриваются различные технологии активного и пассивного охлаждения аккумуляторов электромобилей. Затем рассматриваются особые проблемы, с которыми сталкиваются водители электромобилей в холодном климате, например, на Аляске. Он завершается кратким обзором проблем проектирования системы управления температурным режимом батареи (BTMS), которые необходимо решить, прежде чем XFC станет реальностью.

BTMS необходим для предотвращения деградации или повреждения батареи из-за различных температурных порогов:

• Ниже 0 °C (32 °F) электрохимические реакции замедляются с соответствующим снижением мощности, ускорения и запаса хода. Более высокая вероятность повреждения аккумулятора при зарядке (более подробно работа при низких температурах обсуждается ниже в разделе «Термоэлектрические БТМС и Аляска».
• При температуре выше 30 °C (86 °F) производительность батареи также ухудшается, что снижает эффективную удельную мощность и способность к ускорению. Это может быть особенно проблематично, поскольку при этих температурах часто требуется дополнительная мощность для автомобильного кондиционера.
• При температуре около 40 °C (104 °F) может произойти необратимое повреждение аккумулятора.
• При температуре от 70 до 100 °C тепловой разгон может начать вызывать цепную реакцию, которая разрушает клетку и распространяется на соседние клетки, в конечном итоге разрушая всю упаковку.

Выбор между активным и пассивным охлаждением батарей электромобилей зависит от различных характеристик и экономических компромиссов. Активное охлаждение почти всегда приводит к более высокой производительности батареи, но оно и стоит дороже, и не каждый покупатель электромобиля хочет платить за высокую производительность. Например, в то время как Tesla использует активное жидкостное охлаждение для достижения максимальной производительности, Chevrolet Bolt использует жидкостное охлаждение, чтобы минимизировать размер аккумуляторной батареи.

Leaf от Nissan охлаждает свои батареи, используя кондиционированный воздух из салона, минималистская форма активного охлаждения, которая приводит к недорогому решению. Другие производители электромобилей используют различные пассивные и активные технологии охлаждения.

Пассивное охлаждение обеспечивает самую низкую производительность охлаждения, самый маленький BTMS, самый легкий вес, минимальное количество точек отказа и не использует энергию батареи. Но это наименее эффективный подход. Активное охлаждение более эффективно, но потребляет некоторое количество энергии аккумулятора. Например, принудительное воздушное охлаждение обеспечивает повышенную эффективность, но требует двигателя вентилятора, который может выйти из строя. Различные формы жидкостного охлаждения являются наиболее эффективными и наиболее дорогостоящими технологиями BTMS. А для жидкостного охлаждения требуется насос, который потребляет даже больше энергии, чем большинство систем принудительного воздушного охлаждения.

Жидкостное охлаждение BTMS

Жидкостное охлаждение компактно и обеспечивает высокую эффективность охлаждения (рис. 1 ). Это наиболее распространенная технология BTMS. Используемая жидкость варьируется от воды до различных хладагентов или масел. Жидкость может течь непосредственно через аккумуляторные элементы, но часто течет по каналам в охлаждающей пластине, чтобы обеспечить непрямое охлаждение аккумуляторной батареи.

Рисунок 1: Аккумулятор с жидкостным охлаждением от Chevy Bolt. (Изображение: Advanced Thermal Solutions)

При прямом контактном или диэлектрическом жидкостном охлаждении используется такая среда, как минеральное масло, в которую погружаются элементы. Непрямое контактное жидкостное охлаждение часто использует смесь этиленгликоля и воды и может принимать различные физические воплощения, включая протекание через кожух вокруг модуля батареи; Отдельные трубки внутри каждого модуля или; Установка аккумуляторных модулей на охлаждающую/нагревательную пластину. Охлаждение с прямым контактом обычно не встречается в потребительских электромобилях. Предпочтение отдается конструкциям с непрямым контактом, поскольку они более безопасны и обеспечивают лучшую изоляцию между аккумуляторным модулем и окружающей средой. В систему можно добавить теплообменник, чтобы обогревать кабину в холодную погоду.

Воздушное охлаждение BTMS

Как и жидкостное охлаждение, воздушное охлаждение может быть пассивным или активным. В пассивной системе всасываемый воздух поступает непосредственно из атмосферы вокруг автомобиля или салона. Пассивные системы воздушного охлаждения имеют ограничение в несколько сотен ватт рассеиваемой мощности. В активной системе всасываемый воздух может быть кондиционированным воздухом от нагревателя испарителя кондиционера. Активное воздушное охлаждение обычно ограничивается 1 кВт охлаждения и может включать дополнительное охлаждение или обогрев салона (Рисунок 2) .

Рис. 2. Аккумуляторная батарея Nissan Leaf с воздушным охлаждением. (Изображение: Advanced Thermal Solutions)

Хладагенты, PCM и тепловые трубки

Хладагенты, материалы с фазовым переходом (PCM) и тепловые трубки иногда используются в конструкциях EV BTMS. Система прямого хладагента представляет собой вариант жидкостного охлаждения, в котором хладагент используется в качестве теплоносителя, циркулирующего в аккумуляторной батарее. Это адаптация технологии кондиционирования воздуха. PCM можно использовать в качестве проводника тепла и буфера в BTMS с жидкостным или воздушным охлаждением, чтобы помочь управлять температурой ядра батареи. PCM выделяют/поглощают достаточно энергии при фазовом переходе жидкость/твердое тело, чтобы обеспечить полезные уровни теплопередачи.

В то время как хладагенты и PCM представляют собой варианты активного охлаждения, тепловые трубки представляют собой технологию пассивного охлаждения. Тепловая трубка представляет собой герметичную трубку, содержащую жидкость, например хладагент или воду. Это закрытая система, в которой жидкость испаряется источником тепла (например, аккумуляторной батареей) и удаляется в окружающую среду путем конденсации жидкости на холодной стороне с использованием охлаждающих ребер для отвода тепла.

Термоэлектрические БТМС и Аляска

Термоэлектрические модули могут использоваться в составе активных или пассивных ЭВ БТМС. В активной конструкции термоэлектрические модули могут быть объединены с охлаждающей пластиной с прокачиваемой через нее охлаждающей жидкостью или могут использоваться вентилятор и радиаторы для конструкции с принудительной конвекцией. Пассивное термоэлектрическое охлаждение BTMS, как правило, имеет ограниченную охлаждающую способность. В любом случае использование термоэлектрической технологии может значительно увеличить стоимость BTMS. Однако в холодном климате использование термоэлектрической технологии может создать систему, которая может охлаждать или нагревать аккумуляторную батарею по мере необходимости, просто меняя полярность электродов на термоэлектрическом модуле. Существует три пороговых значения низких температур, которые необходимо учитывать разработчикам электромобилей при проектировании для холодного климата 9.0103 (рис. 3) :

• При температуре ниже 10°C (50°F): быстрая зарядка становится потенциально опасной; литиевое покрытие и необратимая деградация могут произойти, когда быстрая зарядка ниже этого порога.
• При температуре ниже 0°C (32°F): зарядка ограничена уровнем 1. Более быстрая зарядка может привести к образованию литиевого покрытия и необратимой деградации. Это самая низкая температура, указанная для нормального использования стандартных литий-ионных аккумуляторов.
• Ниже -20°C (-4°F): это опасная зона. Обычно это самая низкая указанная температура хранения литий-ионных аккумуляторов. Аккумулятор может не выдержать продолжительных температур ниже этого порога. При температуре -20°C аккумулятору потребуется значительно более медленная зарядка, и его мощность разряда будет снижена.

Рисунок 3: Влияние низких температур на батареи электромобилей. (Изображение: Alaska Center for Energy and Power)

Охлаждающие батареи в соответствии с XFC

Технология XFC может обеспечивать мощность 400 кВт или более при напряжении 800 В постоянного тока, что позволяет водителям заряжать аккумулятор электромобиля на 80% за 8–10 минут. XFC можно использовать только со специально разработанными химическими элементами аккумуляторов, аккумуляторными блоками и BTMS. При неправильном управлении XFC может привести к тому, что температура батареи превысит 500 °F, что может привести к повреждению батарей и других компонентов системы. Чтобы выдерживать тепловые требования XFC, электроника зарядной станции, кабель и батарея электромобиля требуют надежной и высокоэффективной тепловой конструкции. Некоторые предлагаемые системы включают контур жидкостного охлаждения, интегрированный с зарядным кабелем и разъемом. Дополнительное жидкостное соединение между зарядным кабелем и транспортным средством может обеспечить поток жидкости для охлаждения аккумулятора, кабеля и разъема во время XFC 9. 0103 (Рисунок 4) .

Рис. 4. Зарядное устройство электромобиля со встроенными соединениями для жидкостного охлаждения. (Изображение: Aved)

Для поддержки XFC потребуется надежная и крупная BTMS. Ожидается, что размер BTMS увеличится с 1–5 кВт до 15–25 кВт. Другие проблемы проектирования BTMS, которые необходимо решить, прежде чем XFC станет реальностью, включают:

• Дисбаланс между ячейками из-за XFC может сократить срок службы и стоимость жизненного цикла ячеек. Для управления дисбалансом между ячейками и предотвращения негативных последствий XFC потребуются улучшенные активные технологии BTMS.
• Конструкцию элементов необходимо будет пересмотреть, уделив повышенное внимание управлению колебаниями температуры внутри отдельных элементов и температурным дисбалансом в аккумуляторном блоке при использовании XFC.
• Средняя температура жизни элемента напрямую влияет на срок службы элемента. Частое использование XFC повысит среднюю температуру ячейки в течение всего срока службы, что негативно повлияет на срок службы клеточного цикла.