г. Москва, Выборгская улица д. 20, корп. 2

АКБ с подогревом

Содержание статьи

Литий-ионные аккумуляторы можно использовать при температуре от -20 до +50 °С. Но на морозе у них наблюдается временное увеличение внутреннего сопротивления, снижение емкости и токоотдачи, просадка напряжения и ускоренный саморазряд. В результате снижается эффективность использования аккумуляторов, возрастает риск их глубокого разряда и преждевременного выхода из строя.

Утеплитель аккумуляторовВремя автономной работы устройств на одном заряде АКБ сокращается примерно вдвое, если сравнивать его с длительностью их работы в наиболее комфортном температурном диапазоне – от +5 до +25 °С. Избежать быстрого разряда батареи и других проблем при ее эксплуатации в холодное время года позволяет утепление и подогрев.

Почему на морозе литиевые АКБ работают хуже?

Снижение работоспособности Li-ion батарей на морозе обусловлено изменениями свойств электролита. При низких температурах он хуже проводит ионы лития, и химические реакции протекают медленнее. Из-за этого снижается способность элементов питания накапливать и отдавать энергию.

Процент снижения рабочих параметров аккумуляторов на холоде зависит от их химического состава. Элементы питания подвидов LiFePO4 и LTO менее подвержены падению емкости на морозе. Но это не значит, что остальные литий-ионные АКБ не годятся для использования зимой. Годятся, если утеплить их и организовать подогрев, чтобы уберечь элементы питания от переохлаждения.

Утепление батареи

Чтобы утеплить аккумуляторную батарею своими руками, можно сделать термокейс из любого теплоизоляционного материала. Например, из войлока, фольгоизола или другого утеплителя – материала с минимальным коэффициентом теплопроводности.

Материал

Войлок

Пенофол

Фольгоизол на пенопласте

Пенопласт

Коэффициент теплопроводности, Вт/ ·°С)

0,036

0,04

0,038–0,043

0,037–0,043

Из выбранного материала нужно сделать выкройку по геометрическим параметрам батареи со всех сторон, с учетом технологических отверстий для вывода проводов. Чтобы усилить тепловую защиту термокейса, изоляцию можно выполнить в несколько слоев. Для фиксации термочехла применяется скотч, ремни или застежки-липучки.

Как правильно использовать термокейс?

Чтобы термошуба была максимально эффективной, в нее нужно помещать АКБ комнатной температуры. В таком случае чехол сможет сохранить тепло батареи и поддерживать оптимальный температурный диапазон для ее работы. Если же аккумуляторная сборка перед надеванием термочехла находилась на холоде, польза от использования «шубы» будет гораздо ниже.

Системы подогрева

система подогрева АКБКроме термокейса, для поддержания комфортного температурного режима в морозную погоду используются системы подогрева АКБ. В их состав в простейшем варианте входят пластины из тонкого текстолита или пластика, в которые встроены низковольтные нагревательные элементы. Их устанавливают с боков между аккумуляторным блоком и стенками термочехла. При экономичном энергопотреблении (20–40 Вт) такие пластины обеспечивают достаточный подогрев АКБ и поддержание оптимальной температуры (около 15 °С), оберегая ее от переохлаждения.

Для контроля температуры и регулирования интенсивности нагрева применяется терморегулятор. Его с помощью двустороннего скотча крепят на торцевой стенке аккумуляторного блока – примерно по центру, но чуть ближе к верху, чтобы точнее отслеживать температуру внутри сборки. При ее падении ниже определенного минимума термодатчик включает нагрев, а при достижении установленного максимума – прекращает его. Питание нагревательных элементов обеспечивает сама батарея или зарядное устройство. Такую систему можно организовать своими руками, но удобнее и безопаснее купить готовую.

Более сложные системы подогрева аккумуляторов используются в электромобилях и других машинах или устройствах, для которых характерны крупные батареи и жесткие условия их эксплуатации. В таких случаях поддержание комфортного температурного режима обеспечивают комплексные системы. Обычно они включают электрический РТС-нагреватель и трубки теплового контура, расположенные между аккумуляторными блоками.

Как работают нагревательные элементы?

Прибор подогревающий батареюПрибор, подогревающий батарею, в состоянии покоя потребляет минимум энергии. Получать ее он может непосредственно от аккумуляторного блока или через ЗУ от сети. Например, если необходим предварительный отогрев АКБ перед зарядкой или использованием, ее достаточно подключить к ЗУ. В таком случае перед запуском процесса зарядки выполняется предпусковой отогрев.

А если нужно поддерживать оптимальный тепловой режим при непосредственной эксплуатации батареи (например, при зимней поездке на электровелосипеде), прибор получает питание от нее. Для его включения и автоматического поддержания заданной температуры достаточно нажать соответствующую кнопку.

И хотя нагревательные элементы в таком случае расходуют заряд батареи, время ее работы и количество отданной в нагрузку электроэнергии окажется большим, чем при работе на морозе без нагревателей. Ведь емкость Li-ion аккумуляторов в морозных условиях снижается примерно на 40%, а на работу прибора с низковольтными нагревательными элементами тратится <10% заряда.

Обеспечиваемые преимущества

Системы подогрева аккумуляторных батарей Системы подогрева аккумуляторных батарей обеспечивают:

  1. Нагрев до +15 °С или другого плюсового значения, при котором Li-ion аккумуляторы наиболее работоспособны и эффективны.
  2. Поддержание комфортного теплового режима при эксплуатации или заряде батареи.
  3. Создание условий для полноценного использования Li-ion аккумуляторов при температуре окружающей среды до -30 °С – без быстрого и глубокого разряда, падения напряжения, сокращения запаса емкости и ухудшения токоотдачи.
  4. Минимизация простоев техники.
  5. Возможность зарядки на морозе без вреда для батареи – благодаря предварительному прогреву при подключении к ЗУ.
  6. Продление срока службы АКБ и ее стабильная работа даже в низкотемпературной среде.

Выводы

Приборы для нагрева Li-ion батарей Приборы для нагрева Li-ion батарей и поддержания заданной температуры – это полезное изобретение, которое расширяет возможности использования литиевых элементов питания при отрицательных температурах. Они особенно актуальны для техники, работающей в морозильных камерах, холодных складах, неотапливаемых помещениях и на улице в зимний период.

Оценили этот способ помощи батарее и владельцы зимнего электротранспорта: электроснегоходов, квадроциклов, снегокатов, фэтбайков, е-байков. В целом подогреваемые батареи актуальны для всех аккумуляторных устройств, используемых при температуре ниже 0 °С – от рекламных щитов до электропогрузчиков, от квадрокоптеров до персонального электротранспорта.

Подогреваемую батарею можно сделать самостоятельно, но проще, быстрее и безопаснее купить готовый вариант.

Ранее в блоге VirtusTec вышла статья о сборке Li-ion батареи на 12 В из элементов 18650.

  • Статья обновлена: 28 октября 2022 г.
  • 28 октября 2022 г.
  • 370 просмотров
  • 0 комментариев
Требования к медицинским аккумуляторам
Предыдущая
Требования к медицинским аккумуляторам
Следующая
12 шагов по профессиональной сборке АКБ
12 шагов по профессиональной сборке АКБ
RU Москва