Предпусковой подогреватель от аккумулятора: Подогреватель двигателя от аккумулятора – АвтоТоп

Содержание

Предпусковой подогреватель Centaur в виде аккумулятора тепла – Основные средства

Термос для мотора

Г. Алексанян, канд. техн. наук

Вот и наступила зима. Все прелести холодного запуска двигателя стали реальностью. Избавиться от них или хотя бы свести к минимуму топтание на морозе под рев прогревающегося на холостом ходу мотора позволяют предпусковые подогреватели. О многих из них мы уже рассказывали. Сегодня поговорим о необычной во всех отношениях системе.

В процессе работы двигателя выделяется большое количество тепла. Так зачем же еще тратить энергию или топливо на предпусковой подогрев? Тем более, что запасаем же мы тепло в повседневной жизни в банальных термосах. Эта простая идея некоторое время назад буквально висела в воздухе. И отечественные самодельщики немало потрудились на ее ниве. Кто-то устанавливал термос рядом с мотором, кто-то превращал в него весь двигатель… Немало описаний подобных конструкций можно найти в номерах журналов «Моделист-конструктор» и «За рулем», вышедших в прошедшем десятилетии.

Сегодня про те устройства уже мало кто помнит. Недостатки каждой конкретной конструкции перевешивали ее достоинства: при всей простоте и очевидности исходной идеи ее практическая реализация оказалась непосильной для домашних мастеров. Впрочем, над термосами-подогревателями работали не только любители, но и профессионалы. Результат их труда сегодня присутствует на рынке в виде оригинальной системы предпускового подогрева, выпускаемой канадской фирмой Centaur.

Принцип и механизм повторного использования сохраненного излишка тепла охлаждающей жидкости, образовавшегося при работе двигателя, был разработан специалистом в области механики и термодинамики доктором Оскаром Шатцем (D-r Oskar Schatz). В результате последовавших затем испытаний, проводившихся в Европе и Северной Америке, родилась система аккумулирования тепла, которая хороша как подогреватель в холодных климатических условиях.

В 1995 году это изобретение получило достойную оценку – система аккумулирования тепла была признана достижением в области сохранения и повторного использования энергии. Решением экспертов по инженерии, науке и окружающей среде д-р Шатц удостоился премии престижного немецкого клуба «Моторист протекшн». В свое время этой премии удостаивались такие известные фирмы, как BMW, Daimler, MAN, VW/Audi, Citroen, FIAT.

Аккумулятор тепла Centaur выполняет функции предпускового подогревателя. В нем сохраняется, а затем используется тепло, отводимое от работающего двигателя через систему жидкостного охлаждения. Centaur представляет собой термос, изготовленный из нержавеющей стали, включенный в систему охлаждения. Его вместимость соизмерима с вместимостью всей остальной системы.

При работе двигателя электрический насос через электронно-управляемый регулирующий клапан постепенно заполняет термос нагретой до рабочей температуры жидкостью. Момент начала поступления нагретой жидкости из рубашки охлаждения в термос определяет датчик температуры, электронный термостат и система управления. Заполняющая термос холодная жидкость вытесняется в систему охлаждения. Когда температуры жидкости в термосе и системе охлаждения двигателя уравниваются, процесс «зарядки» аккумулятора тепла прекращается. При длительной стоянке двигатель и все его системы остывают, а в термосе сохраняется запас разогретой до рабочей температуры охлаждающей жидкости.

При последующем запуске двигателя горячая жидкость из термоса в считанные секунды замещает в двигателе холодную, благодаря чему двигатель быстро разогревается и легко заводится. Когда в процессе движения мотор прогреется до оптимальной температуры, холодная жидкость в термосе постепенно будет заменяться горячей, что не повлияет на тепловой режим двигателя.

Аккумуляторы тепла Centaur надежны и безопасны, а управление ими полностью автоматизировано – работу всех их узлов и частей контролирует электронный блок управления. Длительные испытания, проводившиеся как в холодильных камерах, так и в условиях Аляски показали их высокую эффективность и соответствие экологическим нормам, принятым в Европе и США.

Благодаря термосу теплый воздух начинает поступать в кабину уже через 30 с, содержание в отработавших газах СО уменьшается на 50%, а углеводородов – на 30%, при этом экономия топлива может достигать 14%. Но главные достоинства аккумуляторов тепла Centaur заключаются в их энергонезависимости и способности работать в равной степени успешно как с бензиновыми, так и с дизельными моторами.

Некоторые характеристики аккумуляторов тепла Centaur
Модель прибора 4,6 5 7,5 9
Теплоемкость (при нагреве от -20 до 90 °С), Вт/ч 550 600 900 1070
Масса прибора, кг 2,4
2,6
3,3 3,8
Масса прибора заполненного охлаждающей жидкостью, кг 7 7,6 10,8 12,8
Габариты, мм 164х340 164х370 164х513 164х596
Вместимость прибора, л 4,6 5 7,5 9
Применяемость на двигателях с рабочим объемом, л 1,0 – 1,5 1,5 – 1,8 до 3,0 свыше 3,0

Совместная работа аккумулятора и предпускового подогревателя Гидроник

Как показывает практика, наши клиенты нередко сталкиваются с проблемой разряда аккумулятора. Особенно остро этот вопрос встаёт в зимнее время. Необходимо понимать, что проблема существует вне зависимости от наличия на автомобиле предпускового подогревателя.

Аккумулятор требует к себе постоянного, внимательного отношения. Причин плохой работы аккумулятора много. Но вот когда на автомобиле установлен предпусковой подогреватель, в разряде аккумулятора винят только его.

Наша задача не столько снять обвинения в адрес предпусковых подогревателей, сколько помочь клиенту эксплуатировать свой автомобиль зимой. Для этого и предназначен наш отопитель и при правильном подходе к эксплуатации автомобиля и аккумулятора в том числе, проблем у клиента возникать не будет. Для этого необходимо понимать процессы, происходящие в аккумуляторе, и правильно инструктировать клиентов.

Необходимо помочь найти оптимальные решения эксплуатации автомобиля, аккумулятора и предпускового подогревателя для каждого конкретного случая.

Немного теории

Большинство автомобилей оснащается свинцово-кислотной аккумуляторной батареей. Энергетическая ёмкость изначально закладывается количеством активных веществ на положительных и отрицательных пластинах-электродах. Для переноса заряда от отрицательных пластин к положительным, в аккумулятор заливается электролит.

Электролит — раствор серной кислоты в дистиллированной воде с массовой концентрацией 28…40 % с удельной плотностью 1,21 … 1,31 г/см3. Плотность электролита – основной параметр характеризующий степень заряженности аккумулятора.

При разряде ионы и катионы электролита вступают в реакцию с активным веществом электродов, поэтому концентрация заряженных частиц уменьшается, и уменьшается плотность электролита. При некоторой концентрации ток нагрузки прекращается полностью. На практике это может привести к необратимым последствиям – оплыву активного вещества положительных пластин.

Для восстанавливаемости параметров аккумулятора, плотность электролита никогда не должна падать ниже 1,07 г/см3.  При заряде аккумулятора, под действием электрического поля, реакции на пластинах идут в обратном направлении, плотность электролита возрастает до первоначальной. Далее, энергия, затрачиваемая на заряд, на увеличение ёмкости не идёт, а затрачивается на разложение воды на водород и кислород. Электролит «кипит». На необслуживаемых аккумуляторах кипения не происходит, но  прекращается зарядный ток. Длительный перезаряд приводит к снижению уровня электролита и разрушению отрицательных электродов. Разница между полностью заряженной и полностью разряженной аккумуляторной батареей всегда составляет 0,16 г/см3.

При низких температурах увеличивается вязкость электролита и снижается его возможность переносить заряды. Для обеспечения работоспособности аккумулятора при отрицательных температурах необходимо увеличивать концентрацию кислоты, т.е. плотность. Но это приводит к снижению срока службы. Поэтому, ГОСТ 16360-80 определяет плотность заряженной аккумуляторной батареи в соответствии с климатическими зонами:

очень холодная (Заполярье) 1,3 г/см3
холодная 1,28 г/см3
Московский регион 1,27 г/см3
умеренно холодная 1,26 г/см3
тёплая 1,22 г/см3
жаркая (субтропики) 1,20 г/см3

Заряженность аккумулятора необходимо периодически, особенно в сильные морозы, проверять. Для обслуживаемых аккумуляторов замеряется плотность, для необслуживаемых напряжение. (Плотность более точный показатель).

100 % зарядки при -20 C° 12,9-13,1 В 1,28 г/см3
75 %   зарядки при -20 C° 12,6-12,8 В 1,24 г/см3
50 %   зарядки при -20 C° 12,4-12,5 В 1,20 г/см3
25 %   зарядки при -20 C°
12,2-12,3 В
1,16 г/см3
0 % зарядки при -20 C° 11,8-12,0 В 1,12 г/см3

Для нашего региона плотность электролита не должна быть ниже 1,28 г/см3. На практике же, на новых автомобилях частенько устанавливаются аккумуляторы с плотностью 1,26 г/см3. Европейские и Японские производители просто не предполагают, что их автомобили будут эксплуатироваться при температурах ниже -30 C°.

Особенности зимней эксплуатации аккумулятора

1. Понижается температура электролита, увеличивается его вязкость, уменьшается электропроводность, поэтому снижается пусковой ток и эффективность процесса заряда от генератора.

2. Запуск холодного двигателя требует большей мощности и энергии от аккумулятора. Это приводит к более глубокому разряду и снижению ёмкости аккумулятора. Запуск прогретого инжекторного двигателя длится 0,8-1 сек. Холодного 1,5-2,5 секунды. Для дизелей немного больше.

3. Увеличивается число включенных в работу потребителей – отопитель салона, обогрев заднего стекла, подогрев сидений и пр.

4. Сокращение продолжительности светового дня вызывает необходимость длительной работы приборов освещения, что снижает возможности генератора заряжать аккумулятор.

5. Ухудшение зимних дорожных условий приводит к снижению динамики движения автомобиля, что уменьшает отдачу энергии генератором.

Другие причины ухудшения работы и выхода из строя аккумулятора

1. Окислы на свинцовых полюсах и ослабление затяжки клемм. После зачистки и затяжки клеммы необходимо смазать кислостойкой смазкой.

2. Натяжка генераторного ремня. Периодически необходимо контролировать и регулировать согласно инструкции на автомобиль.

3. Грязь на крышке аккумулятора создаёт электрические цепочки токов утечки. Промойте поверхности аккумулятора содовым раствором.

4. Токи саморазряда новой аккумуляторной батареи составляют порядка 10 % в месяц. Через полтора – два года эксплуатации эти токи возрастают в 3-4 раза.

5. Износ втулок стартера. Перекосы и трение значительно увеличивают ток запуска, и соответственно возрастает разряд аккумулятора.

6. Токи утечки электроцепей автомобиля. Ток утечки менее 15 мА  не скажется на стоянку автомобиля в течение 2-х месяцев. Ток 30-40 мА позволят запустить автомобиль после 3-х недельной стоянки. При больших токах и сроках стоянки отсоединяйте аккумулятор. Стояночный ток 150 мА посадит аккумулятор за день – два стоянки. Такой ток требует немедленного поиска его потребителя.

7. Поездки по пересечённой местности (удары и сильная вибрация) сокращают срок службы аккумулятора вследствие осыпания активных веществ с пластин.

8. В зимнее время необходимо утеплять аккумулятор. Закройте часть радиатора охлаждения со стороны аккумулятора для того, чтобы защитить его от набегающего потока холодного воздуха.

9. Чаще всего баланс энергии в зимнее время поддерживается на уровне 70 – 85 % заряженности аккумулятора. Эксплуатация аккумулятора при заряде ниже 70 % приводит к сокращению его срока службы. А падение напряжения до 6 В приводит к необратимым изменениям.

10. Довольно часто на автомобиле устанавливаются охранная система, подогрев сидении, световые приборы, музыкальные комплексы и пр. Эти дополнительные потребители не учтены в расчёте баланса электроэнергии,  и они снижают возможности генератора заряжать аккумулятор.

Эксплуатация автомобиля с предпусковым подогревателем

Из всего выше сказанного следует, что самое слабое звено на автомобиле это аккумулятор. Владельцы автомобилей зачастую не понимают этого. Конечно, клиенту, только что купившему в автосалоне современный автомобиль, сложно принять необходимость постоянного контроля состояния аккумулятора или даже её замену. Но как говорится – чудес не бывает, и закон сохранения энергии никто не отменял.

Климатических условий, в которых эксплуатируют свои автомобили  российские автовладельцы, в мире больше нет. Это необходимо всегда учитывать. То, что хорошо «немцу» у нас не прокатывает.

Существует несколько вариантов эксплуатации автомобиля в наших холодных условиях. Не вдаваясь в рассуждения, (эта тема другого разговора), принимаем, что самый правильный, это установка жидкостного предпускового подогревателя.

Требования к аккумулятору при этом следующие: ёмкость не ниже 55 А/час. Если позволяет мощность генератора и габариты, ставьте больший аккумулятор. Если аккумулятор старше трёх лет или владелец не знает её возраст — лучше поменять на новую.

Любой аккумулятор перед зимней эксплуатацией  необходимо протестировать и при необходимости подзарядить от зарядного устройства. Если проблемы возникают на новом автомобиле, то, скорее всего плотность электролита в аккумуляторе не рассчитана на наши морозы. Чтобы не «убить» новый аккумулятор, порекомендуйте его снять, зарядить и поставить на хранение до весны. На его место, на зимний период, можно приобрести недорогой российский аккумулятор.

Потребляемая электрическая мощность подогревателя Гидроник 4/5 кВт. менее 50 Вт. Это немного. Для сравнения мощность одной лампы фары 55 – 100 Вт. Но Гидроник в режиме предпускового прогрева работает напрямую от аккумулятора. Поэтому, рекомендуйте клиентам не выставлять на таймере длительность работы отопителя более 40 минут для авто с двигателем до 3-х литров, и более одного часа для остальных. Ведь задача стоит не прогреть двигатель до рабочей температуры, а подготовить его к тёплому запуску. Для этого будет достаточно 40 – 45 C°.

При необходимости проверьте токи утечки штатных электроцепей автомобиля. Проверять ток потребления Гидроника – бесполезная трата времени. Больше, чем указано в техпаспорте он потреблять не может.

Работу вентилятора штатной «печки» от «команды» Гидроника необходимо настроить так, чтобы ток на электродвигатель вентилятора не превышал 2,5 А. Как показывает практика, в мороз за -30 C° вопрос прогрева салона автомобиля становится неактуальным. Значительно острее стоит вопрос о возможности воспользоваться автомобилем в принципе. Существенно повысить температуру в салоне в такой мороз с помощью предпускового подогревателя, к сожалению, не реально.

Хотя существуют специальные монтажные наборы позволяющие прогревать в первую очередь салон, а уж потом двигатель. Но, думаю, что после такого прогрева автомобиль останется на стоянке. На двигатель ёмкости аккумулятора может уже не хватить. Тем более, что на таком морозе пусковые возможности аккумулятора снижаются на 15-20 %.

В сильные морозы клиентам можно порекомендовать отключать функцию прогрева салона полностью. Главное, чтобы был прогрет двигатель. На запуск тёплого двигателя будет достаточно и половины заряда аккумулятора. При этом из дефлекторов практически сразу начнёт поступать горячий воздух и салон быстро прогреется.

В сильные морозы рекомендуйте клиентам по возможности отказаться от включения дополнительно установленного оборудования (противотуманки, музыкальные комплексы…).

Клиентам, которые в течение дня ездят на автомобиле менее 30 минут (дом-работа-дом) и при этом перед каждым запуском двигателя по 20-30 минут работает отопитель, не избежать еженедельной зарядки аккумулятора от зарядного устройства. Желательно, чтобы время работы двигателя было не менее времени работы подогревателя.

Как организовать зарядку аккумулятора? Необходимо искать какой-то выход. Возможно, на стоянке есть сеть 220 В, возможен сменный аккумулятор, можно договориться с ближайшим автосервисом. Но энергию аккумулятор может накопить либо от стороннего зарядного устройства, либо от генератора при работающем двигателе. Других вариантов нет.

В настоящий момент мы прорабатываем схему подзаряда аккумулятора с помощью солнечных элементов. Возможно, это будет некоторым вариантом решением проблемы.

Главный инженер ООО «Меркурий моторс» Чубаров В.Г.

Устройства для зимней эксплуатации автомобиля

Стандартный план-минимум автолюбителя по подготовке к зиме, как правило, включает аккумулятор, масло и свечи. Но если в вашей местности не редкость морозная погода, а ездить приходится часто, стоит подумать и об установке устройств, облегчающих запуск промерзшего за время ночной стоянки мотора. Ведь заботливый водитель помнит, что каждый холодный пуск – это повышенные износ, расход топлива и вред окружающей среде.

Содержание статьи

Предпусковые подогреватели

Жидкостные. Предпусковые подогреватели выполняют двуединую задачу: подготавливают двигатель к пуску после длительной стоянки и прогревают воздух в салоне автомобиля. Самые распространенные подогреватели – жидкостные. Устройство их просто, как и все гениальное – горелка, сжигая топливо из бака автомобиля, разогревает массивный котел. Антифриз, прокачиваемый через котел насосом подогревателя, нагревается – двигатель “оттаивает”. Топливом для подогревателей может служить и бензин, и «солярка», и газ.

Отличия в основном состоят в устройстве горелки. Когда температура охлаждающей жидкости достигает 35-40 градусов, специальное реле подключает вентилятор отопителя и начинается прогрев салона. Здесь важна одна особенность. Если автомобиль оборудован климат-контролем, то перед уходом нужно выставить значение температуры на максимальное значение. Подогреватель обладает функцией автоматического поддержания температуры – как только антифриз нагреется до 75 градусов, он отключится. Когда температура снизится, он снова включается. Сколько времени нужно для “оживления” автомобиля? Все зависит от температуры “за бортом”: если она находится в районе -15 градусов, на прогрев уйдет около 20 минут; если мороз ниже 25 градусов – потребуется около часа.

Подогреватель устанавливается в подкапотном пространстве. Во многих моделях автомобилей для этого предусматривается специальное место. Подключается подогреватель к малому кругу системы охлаждения, включающему и радиатор печки. Для подачи топлива служит отдельная топливная магистраль, а для питания насоса необходимо подключение к электросети автомобиля. Таким образом, подогреватель для своей работы задействует ресурсы автомобиля. Как много? Судите сами: в зависимости от вида топлива и мощности отопителя за час “уходит” от 0,5 до 0,7 литра. А вот то, что подогреватель “нагружает” аккумулятор, является его самым большим недостатком.

Ведь зимой каждый ампер-час на “вес золота”! Поэтому в подогревателях предусмотрено автоматическое отключение в случае, если АКБ разряжена до критического значения. После пуска двигателя необходимо, чтобы время его работы (время поездки) было не меньше времени, в течение которого работал подогреватель. Это позволит подзарядить аккумулятор. В противном случае примерно за 5-6 дней такой эксплуатации батарея истощится. Есть у подогревателей еще одно слабое место – горелка. Из-за низкого качества топлива, особенно дизельного, она нередко выходит из строя – потребуется замена. Подбирать подогреватель нужно в зависимости от литража двигателя. При объеме, не превышающем 2 литров, устанавливают четырехкиловатный подогреватель, при объеме свыше 2 литров – пятикиловатный.

По замыслу, водитель, подойдя к автомобилю, должен сесть в уже теплый салон и одним поворотом ключа завести теплый мотор. А значит, обогреватели должны быть оборудованы устройствами автоматического включения. Вариантов такого включения существует несколько. Первый, самый простой – таймер. Ему задается программа, и в установленное время он включает подогреватель. Но здесь есть одно неудобство – нужно заранее знать время следующей поездки. Второй вариант – включение подогревателя через мобильный телефон с помощью SMS или голосового меню. Ну и, наконец, можно использовать либо отдельный брелок, либо добавить функцию включения подогревателя в брелок сигнализации. Дальность действия на открытой местности – около километра, в городе – несколько сотен метров.

Устройство жидкостного предпускового подогревателяЖидкостный предпусковой подогревательЭлектрический предпусковой подогревательАккумулятор тепла

Электрические. Кроме жидкостных выпускаются подогреватели, работающие от бытовой электросети. Они также вначале греют мотор, а затем салон автомобиля. Нагреватель охлаждающей жидкости представляет собой металлическую спираль, которая монтируется в патрубке системы охлаждения либо в рубашке охлаждения блока цилиндров (в этом случае необходимо удалять заглушку). Циркуляция охлаждающей жидкости обеспечивается либо за счет естественной конвекции (более нагретая жидкость поднимается вверх) либо принудительно с помощью встроенного электронасоса. Отопитель устанавливается в салоне. Недостаток таких устройств очевиден – зависимость от наличия розетки в месте стоянки автомобиля. Зато они обладают дополнительной полезной функцией – грея мотор, они еще попутно могут и подзаряжать АКБ.

Аккумуляторы тепла. В общем, всем хороши подогреватели, но вот цена не каждому по карману. В таком случае можно прибегнуть к более бюджетному варианту – аккумулятору тепла, или, в просторечии – “термосу”. Аккумулятор тепла представляет собой герметичный металлический цилиндр. Внутри размещены капсулы с легкоплавким веществом. Во время работы двигателя горячая охлаждающая жидкость периодически прогоняется через «термос» и нагревает капсулы. Вещество плавится, и капсулы запасают тепло. После остановки двигателя часть охлаждающей жидкости остается в термосе. Накопленное тепло термос способен хранить до двух суток. Перед пуском двигателя водитель включает электронасос термоса, и тот закачивает запасенную в нем порцию горячей охлаждающей жидкости в малый контур системы охлаждения, а затем прогоняет холодную жидкость через разогретые капсулы. Последние отдают тепло, и расплавленное вещество вновь переходит в твердое состояние. Аккумуляторы тепла способны разогреть двигатель до +50…+55 градусов. Термосы выпускают разных размеров – для двигателей с разным объемом. Некоторые модели автомобилей имеют аккумуляторы тепла в штатной комплектации. Использование аккумуляторов тепла оправдано при ежедневных зимних поездках, при больших перерывах их эффективность падает.

“Дизельный” сервис

Устройства подогрева дизельного топливаЖидкостный обогреватель салонаЭлектрические обогреватели салона

Зимой “дизелистов” подстерегает еще одна напасть – загустевание солярки. Для борьбы с ней предназначены подогреватели дизтоплива. Спектр выпускаемой продукции позволяет осуществить прогрев на любом участке топливной магистрали. Для нагрева солярки в баке устройство крепится на заборной трубке. Второй вид подогревателей устанавливается на фильтры грубой и тонкой очистки. А подогревателем, похожим на ленту, обматывают топливопроводы. Можно использовать только один подогреватель, а можно несколько в разных комбинациях – все зависит от возможностей аккумулятора и генератора.

Отопители салона

Отопители салона бывают разных типов. Самые мощные в основном используются дальнобойщиками. По устройству и принципу действия они аналогичны жидкостным подогревателям. Устанавливаются такие подогреватели в кабине. По отдельной топливной магистрали подается горючее, горелка нагревает котел, а вентилятор прогоняет через него воздух. Выхлопные газы выводятся наружу через специальный отвод. Отопитель обладает функцией автоматического поддержания заданной температуры.

Салоны дизельных автомобилей часто нуждаются в дополнительном подогреве. Рабочая температура дизельного двигателя гораздо ниже бензинового, следовательно, и прогреть его тяжелее. А чем ниже температура двигателя – тем холоднее в салоне. Поэтому в жидкостных подогревателях, описанных выше, предусмотрена отдельная кнопка, позволяющая запустить его прямо в движении. Тем самым подогреватель помогает штатной печке поднять температуру в салоне. Подогреватель можно настроить и на автоматическую работу – достаточно установить в салоне датчик температуры.

Многие дизельные автомобили штатно комплектуются догревателями, единственное назначение которых – согреть подаваемый печкой воздух. Работают они только при включенном двигателе и запускаются автоматически, когда температура в салоне падает ниже заданной отметки.

Более компактные электрические нагреватели воздуха можно подключать в гнездо прикуривателя. Завел машину, включил электрообогреватель и он сразу же начинает нагнетать теплый воздух. Для автомобилей, не оборудованных электроподогревом сидений, в продаже имеются электрические подстилки или попоны. За две-три минуты они разогреваются до 30 градусов.

Зимой щетки стеклоочистителей часто примерзают к стеклу, а их подогрев предусмотрен далеко не во всех машинах. Не беда – можно приобрести пленку, внутри которой находятся нагревательные дорожки. Длину ее можно подобрать в зависимости от размера “дворников”. Крепится пленка в салоне к лобовому стеклу в зоне покоя стеклоочистителей. Энергии потребляет совсем немного, а польза очевидна.

Статьи — Предпусковой подогреватель и аккумулятор

Распространено мнение о том, что предпусковой подогреватель сажает аккумулятор в автомобиле. И что если мощности нового аккумулятора еще достаточно для поддержания работы «прожорливого» агрегата, то устройство возрастом от двух лет его уже не потянет. Рассмотрим, как в действительности влияет автономный отопитель на работу аккумулятора, и в каком случае его установка не рекомендована.

Затрачиваемая мощность

Отопитель используется в холодную погоду, поэтому рассмотрим особенности работы аккумулятора осенью и зимой. Его средняя емкость составляет шестьдесят ампер-часов при температуре воздуха до минус пятнадцати градусов. Когда температура опускается ниже, уменьшается и емкость батареи. Она снижается примерно на двадцать процентов, что позволяет рассчитать объем заряда в пределах сорока пяти – пятидесяти ампер-часов.

Уменьшается емкость и по мере службы батареи, которая не эксплуатируется дольше пяти лет. Необходимость замены объясняется тем, что изношенный агрегат не может хранить достаточный заряд для пуска двигателя, на что затрачивается ни много ни мало, а около пятнадцати ампер. Причем такой объем необходим для пуска двигателя теплого, если происходит запуск холодного мотора, расходуется еще больший запас энергии.

А что же автономный отопитель? Сколько энергии необходимо и ему для работы? Установлено, что такие устройства на поддержание рабочего цикла расходуют не более полутора-трех ампер, при этом они подогревают двигатель и переводят его в «теплый цикл», при котором на старт требуется меньше энергии, чем в холодном состоянии. То есть батарея сохраняет большой запас тока, которого более чем достаточно на работу двигателя.

Подогреватель и печка

Совершенно другой заряд приходится отдавать батарее в том случае, если в автомобиле работает штатная печка. Более «прожорливое» устройство сложно найти. При старте оно высасывает из аккумулятора примерно третью часть заряда, до пятнадцати ампер. При совместной работе отопителя и печки возникает резонный вопрос о достаточности емкости батареи.

Специалисты компании Webasto, представляющие устройства марки Thermo Top, считают, что плотности батареи не хватит, если пользоваться печкой и отопителем неправильно. Так при использовании штатной печки необходимо выставлять необходимую температуру при ее минимальных оборотах. А используя отопитель, важно после старта двигателя проехать в автомобиле не менее тридцати минут. В этом случае его заряд восстановиться до максимального уровня.

Предпусковые подогреватели — Nomacon — Прочие нагреватели

  • 1 – Терморегулятор
  • 2 – Консоль светодиодов
  • 3 – Предохранитель
  • 4 – Нагревательные элементы
  • 5 – Термокейс
  • 6 – Область установки нагревательных элементов
  • 7 – Область установки терморегулятора

Подогреватель НТА включается и работает только при заведённом двигателе и защищает аккумулятор от разряда!

I. Нагреватель НТА для АКБ состоит из (см. рис. на вкладыше): 1 – терморегулятор, 2 – консоль светодиодов для экспресс-диагностики работы бортовой сети автомобиля, 3 – предохранитель, 4 – нагревательные элементы (один или два).

II. Технические характеристики: Рабочее напряжение 13 – 15В. Максимальная мощность – не более 50Вт при использовании 2 нагревательных элементов. Максимальная температура нагревательных элементов – не более 700 C.

III. Установка и подключение: (см. рис. 1)

  • 1. Установить АКБ в Термокейс и поместить на штатное место в автомобиле.
  • 2. Вставить нагревательные элементы с боков между АКБ и стенкой Термокейса.
  • 3. Снять защитную плёнку двустороннего скотча на терморегуляторе и закрепить терморегулятор на боковой (торцевой) стенке АКБ, примерно посередине (ближе к верхнему краю – для более объективного контроля температуры в Термокейсе).
  • 4. Закрепить клеммы АКБ, предварительно подсоединив контакты проводов, идущих от терморегулятора, под гайку, согласно полярности («+» – красный, «-» – чёрный), затем плотно затянуть клеммы АКБ.
  • 5. Вынести и закрепить консоль светодиодов наружу в произвольное положение, удобное для наблюдения за режимами работы нагревателя и бортовой сети.
  • 6. Максимально герметично закрыть крышку Термокейса и закрепить АКБ в Термокейсе при помощи штатного крепления или дополнительных ремней.

Внимание!
В случае неправильного подсоединения, терморегулятор не будет работать.

IV. Сигналы экспресс-диагностики:

    Цвет Индикатора 

При неработающем двигателе При работающем двигателе
Жёлтый
 
Подключение правильное, ждущий режим.
 
Низкое напряжение (менее 13В) бортовой сети.

Необходима консультация автоэлектрика
 

Зелёный —————

Бортовое напряжение в норме, ждущий режим подогревателя

 

Зелёный + жёлтый —————

Включен подогрев.

 

Красный
 
—————
 
Высокое напряжение бортовой сети (более 15В).

Необходима консультация автоэлектрика.
 

 

Как самому сделать предпусковой подогрев двигателя из металлического термоса.



Как самому сделать предпусковой подогрев двигателя из металлического термоса.   Рубрики сайта

Как самому сделать предпусковой подогрев двигателя из металлического термоса.

Самый простой способ завести двигатель в мороз это подогреть его, а горячую охлаждающую жидкость сохранить с прошлого дня в термосе. Безопасно, просто и дёшево.


Для начала какие они бывают:
Электрические (подогрев масла в картере, топлива в фильтре, охлаждающей жидкости).
Топливные (Webasto, Ebespacher Hydronic).
Аккумуляторы тепла (УОПД).
Мой выбор пал на тепловой аккумулятор. Ездить приходится ежедневно, приезжаю вечером, уезжаю утром, паркуюсь где попало, так что розетки нет. Устанавливать фирменный топливный подогреватель дорого, а тепла в двигателе много и даром, вопрос как его запасти. Решил поставить последовательно печке нержавеющий термос и магистральный насос. Конечно, пришлось увеличить ёмкость охлаждающей системы на 3л антифриза. Ниже описание того что получилось.

Инструменты:

нож, ключи, отвертки
ИК термометр

Материалы:

термос АМЕТ из нержавейки (модель Гейзер с пневмонасосом)
магистральный насос (Электрическая водяная помпа) BOSCH 0392020024 (позже заменил на насос от сломанного электрического самовара, после замены напор стал лучше)
резиновые трубы, хомуты
автомобильный герметик, эпокситка
лист фольгированной термоизоляции, рулон армированного сантехнического скотча
цифровой USB термометр MasterKit MP707 (можно не устанавливать, я поставил 3 датчика для проверки идеи)

    Порядок выполнения работ:

  1. Материалы, которые будем использовать:

  2. Разбираем термос:

  3. Разбираем помпу термоса:

  4. Устанавливаем цифровой датчик температуры DALLAS DS18B20, клеим эпоксидной смолой, термоклеи не применять, потекут при эксплуатации:

  5. Собираем из деталей помпы систему подачи и забора жидкости. В низ термоса будем подавать жидкость, а через отверстие сверху она будет
    попадать в систему охлаждения двигателя, проходя мимо датчика температуры:
  6. Собираем термос, пробку прижимаем крышкой, дополнительно запениваем «макрофлексом»:

  7. Наклеиваем дополнительный слой термоизоляции и обматываем армированным сантехническим скотчем:

  8. Устанавливаем в моторный отсек, врезаемся в магистраль от печки, кнопку включения помпы выводим в салон:

  9. Результаты экспериментов.

Ссылки по теме

  1. Тестирование предпускового подогревателя (аккумулятора тепла).
  2. Тепловые аккумуляторы.
  3. Цифровой USB термометр.

Комментарии к статье:

Часто задаваемые вопросы о предпусковых подогревателях

1. «Сколько стоит предпусковой подогреватель и его установка на мой автомобиль?»

Стоимость всего комплекса рассчитывается исходя из объема двигателя вашего автомобиля, устройства управления которым вы будете управлять отопителем, а также из расходных материалов которые потребуются для гарантированно правильной установки отопителя на ваш автомобиль, но не предусмотрены в монтажном комплекте. Поэтому мы рекомендуем связаться с нашими менеджерами для более полной консультации.

2.«Откуда получается тепло?» 

Используется энергия сгорания топлива из бака автомобиля. Поэтому подогреватель называется «автономным», независимым от внешних источников.

3. «Сколько топлива потребляет предпусковой подогреватель?» 

За час работы расход от 0,3 до 0,65л в зависимости от температуры окружающей среды. За это время двигатель израсходует 3-5 литров топлива. Как видите КПД обогрева автономного отопителя на порядок выше, чем от двигателя.

4. «Как работает предпусковой подогреватель?»

Топливный насос подает топливо из бака автомобиля, нагнетатель воздуха подает воздух в камеру сгорания, штифт накаливания поджигает в камере сгорания топливо-воздушную смесь. Водяной насос перекачивает охлаждающую жидкость по контуру системы охлаждения двигателя через отопитель тем самым происходит её нагрев. Затем при температуре 82 градуса переход в режим поддержания температуры в пределах 70 – 75 градусов. Если подключена функция обогрева салона, то Гидроник сам включит вентилятор отопителя салона или систему климат-контроля и прогреет салон.

В северных регионах подключать данную функцию не рекомендуется, т.к. вентилятор отопителя салона и тем более климат-контроль потребляют электроэнергию из аккумулятора в несколько раз больше, чем сам автономный отопитель. Существует вероятность полного разряда аккумулятора. И, даже если двигатель заведется, необходимо будет очень долго заряжать аккумулятор до необходимой для следующего запуска степени заряда.

5. «А аккумулятор не разрядится? Сколько предпусковой подогреватель потребляет электроэнергии?»

Все импортные предпусковые подогреватели это высокотехнологичные продукы, прошедшие несколько стадий модернизации и контроля качества. В нем применены самые современные, разработки и материалы (металлокерамика в штифте накаливания, электромагнитные муфты в циркуляционной помпе и т.п.). Основная цель – снижение энергопотребления. Оно составляет совсем незначительную величину: в режиме запуска — 48 Вт, в режиме поддержания – 22 Вт — как одна лампа стоп-сигнала. Для сравнения: вентилятор отопителя салона автомобили потребляет 150-200 Вт, т.е. почти в 10 раз больше! Тем не менее важно помнить одно простое правило для «подстраховки»: если подогреватель работал 30 мин, то в течение суток необходимо, чтобы двигатель поработал 40 минут на средних оборотах для того, чтобы двигатель восстановил от генератора потраченный ток.

6. «Как управляется предпусковой подогреватель?»

С помощью  таймера, установленного в салоне, можно запрограммировать запуск в нужное время в течение ближайших суток. Также можно принудительно включить в любое время, в том числе во время движения используя как догреватель, это очень актуально для автомобилей с дизельным двигателем, т.к помогает поддерживать более высокую температуру двигателя и соответственно температуру воздуха в салоне.

С помощью пульта дистанционного управления можно запустить отопитель с расстояния до 1000 м в прямой видимости. Также можно посмотреть температуру в салоне автомобиля. На непредвиденный случай (утери пульта, села батарейка и.т.д..) в салоне скрыто устанавливается кнопка принудительно запуска, что позволит запустить отопитель в любых случаях.

С помощью GSM-модуля можно управлять отопителем с телефона по средствам СМС сообщений либо приложения в смартфоне. Дальность действия ограниченна только действием сотовой сети. Поэтому вы сможете запустить отопитель даже из другого города или страны!

7. «Что Вы можете порекомендовать для тепла в салоне минивэна, большого внедорожника, микроавтобуса?»

Не только рекомендовать, но и установить в нашем сервисном центре! Если тепла от двигателя недостаточно, рекомендуем предпусковой подогреватель, ведь его можно использовать, как догреватель в процессе движения. Если и этого тепла недостаточно ( микроавтобус с большим салоном), рекомендуем установить автономный воздушный отопитель, например, Airtronic  (Эйртроник) .

8. «Какой гарантийный срок на предпусковой подогреватель?»

 На устанавливаемые нами отопители Гидроник немецкого концерна Eberspacher  гарантийный срок 2 года с момента установки!

Все консультации и рекомендации по установке и обслуживанию предпусковых подогревателей, а также рефрижераторов вы можете получить у наших менеджеров по адресу г.Екатеринбург. ул. Селькоровская,15. Либо по телефонам +7 (343) 344-82-49.

С уважением, коллектив Сервисного центра «УралТрансКлимат».

Метод предварительного нагрева литий-ионных аккумуляторов в электромобиле

Для изучения восстановления низкотемпературных характеристик заряда и разряда аккумуляторного блока, который нагревается широкой металлической пленкой, три 35Ah @ 3,7V LiMn 2 O 4 аккумуляторных элемента были соединены последовательно, чтобы сформировать аккумуляторный блок. Широкополосная металлическая пленка была установлена ​​в четырех нагревателях между тремя ячейками между двумя аккумуляторными элементами, как показано на рис. 9.

Рис. 9

Фотография аккумуляторной батареи и нагревателя

Для того, чтобы эксперименты по нагреву соответствовали условиям автомобильной аккумуляторной батареи, аккумуляторный блок с широкой металлической пленкой был помещен в аккумуляторный ящик.На Рисунке 10 показан батарейный отсек, помещенный в термостатический кожух, установленный на –40 ° C. Время простоя аккумуляторного ящика было увеличено с 5 часов до 8 часов для достижения теплового равновесия, поскольку аккумуляторный ящик в сборе имеет более высокую тепловую инерцию. Широкая металлическая пленка начала нагревать аккумулятор через 8 часов.

Рис.10

Фотография батарейного отсека внутри термостатического кожуха

Разрядные характеристики аккумуляторного блока при -40 ° C после нагрева в течение 15 минут

На рисунке 11 показаны три кривые разрядки при постоянном токе 1С аккумуляторного блока после его нагрева в течение 15 минут при мощности 240 Вт, 120 Вт и 90 Вт в ширину металлическая пленка.Во всех случаях полная разрядная емкость чуть более 35 Ач достигается для последовательно соединенных элементов, как можно увидеть из сравнения с рис. 5, в то время как напряжение на ранней и средней стадиях разряда увеличивается с увеличением мощности нагрева. Среднее напряжение разряда батареи на 0,53 В выше при нагреве на мощность 240 Вт по сравнению с мощностью 90 Вт, а максимальный перепад напряжения составляет 1,38 В. Следовательно, увеличение мощности нагрева выше 90 Вт может улучшить напряжение разряда и, таким образом, увеличивают мощность разряда, но существенно не влияют на емкость разряда.

Рис. 11

35 Кривые разряда аккумуляторной батареи при −40 ° C с нагревом

На рисунке 12 сравниваются три кривые разряда 1С аккумуляторного блока при -40 ° C после его нагрева в течение 15 минут и три кривые разряда 1С ненагреваемого элемента при 0 ° C, -10 ° C и -20 ° C. Батарейный блок состоит из трех ячеек, и напряжение разряда каждой ячейки разное, поэтому среднее напряжение разряда трех ячеек используется для сравнения с напряжением разряда одиночного ненагреваемого элемента.После того, как аккумуляторный блок нагревается до −40 ° C в течение 15 минут с мощностью 90 Вт, его среднее напряжение разряда близко к напряжению разряда ненагреваемого элемента при -20 ° C в начале разряда и выше, чем напряжение разряда. напряжение ненагреваемого элемента при −20 ° C на средней и поздней стадиях разряда. Разрядная емкость аккумуляторной батареи при −40 ° C, нагретой в течение 15 минут мощностью 90 Вт, почти равна разрядной емкости ненагреваемого элемента при −10 ° C. Эти результаты предполагают, что часть тепла, выделяемого в процессе разрядки аккумуляторной батареи, приводит к нагреву аккумуляторной батареи после прекращения внешнего нагрева.

Рис.12

35 Кривые разряда ненагреваемого элемента и нагретого аккумуляторного блока

После того, как аккумуляторный блок нагревается до -40 ° C в течение 15 минут с мощностью 120 Вт, его среднее напряжение разряда немного ниже напряжения разряда ненагреваемого элемента при -10 ° C в начале разряда и почти равно напряжение разряда ненагреваемого элемента при −10 ° C на средней и поздней стадиях разряда. После того, как аккумуляторный блок нагревается до -40 ° C в течение 15 минут с мощностью 240 Вт, его среднее напряжение разряда немного выше напряжения разряда ненагреваемого элемента при 0 ° C в начале разряда и немного ниже напряжения разряда. неотапливаемого элемента при −0 ° C на средней и поздней стадиях разряда.

Производительность заряда аккумуляторной батареи после 15 минут нагрева при -40 ° C

На рисунке 13 сравниваются пять кривых заряда постоянного тока 1С, включая одну кривую заряда аккумуляторной батареи после ее нагрева в течение 15 минут и четыре кривые заряда батареи. неотапливаемая ячейка при 10 ° C, 0 ° C, −10 ° C и −20 ° C. Производительность заряда нагретого аккумуляторного блока значительно улучшается за счет нагрева. После того, как аккумуляторный блок нагревается до −40 ° C в течение 15 минут с мощностью 240 Вт, его характеристики зарядки близки к характеристикам зарядки ненагреваемого элемента при 0 ° C.Основными факторами, влияющими на низкотемпературную зарядку, являются время нагрева и равномерность нагрева, которыми можно управлять, когда аккумуляторная батарея нагревается от внешнего источника питания.

Рис.13

35 Кривые заряда ненагреваемого элемента и нагретого аккумуляторного блока

Характеристики импульсной зарядки-разрядки аккумуляторного блока при -40 ° C после 15 минут нагрева

Результаты описанных выше экспериментов показывают, что характеристики низкотемпературного заряда-разряда аккумуляторного блока, нагретого при низкой температуре, значительно улучшаются и могут быть проведенным вышеизложенными экспериментами по низкотемпературному нагреву.Может быть достигнута полная емкость хранения энергии. Однако максимальная мощность заряда-разряда нагретого аккумуляторного блока, нагретого до -40 ° C, не может быть достигнута, потому что нагретый аккумуляторный блок всегда заряжается или разряжается при постоянном токе 1C. Плохие характеристики напряжения, очевидные на рис. 6 и 8 предотвращает использование более высоких постоянных токов. Поэтому были проведены эксперименты с использованием импульсной зарядки-разрядки нагретого аккумуляторного блока при низкой температуре. Во-первых, аккумулятор был заряжен при 1С / 3 при комнатной температуре.Во-вторых, аккумуляторную батарею поместили при -40 ° C на восемь часов для достижения теплового равновесия. В-третьих, аккумуляторная батарея нагревается в течение 15 минут мощностью 90 Вт, и, наконец, аккумуляторная батарея подвергается воздействию импульсных токов зарядки и разрядки. Импульсы имели минимальный ток разряда 17,5 А, максимальный ток разряда 280 А, минимальный ток заряда 17,5 А и максимальный ток заряда 210 А. Этот профиль импульса был разработан для максимально быстрой разрядки аккумуляторной батареи.

Кривая заряда-разряда показана на рис.14 вместе с импульсным током. Чтобы более четко показать кривую заряда-разряда, импульсные кривые при 90% -ном состоянии заряда (SOC) и 10% SOC показаны на рис. 15 и 16. При 90% SOC, на рис. 15, максимальный ток разряда нагретого аккумуляторного блока составляет около 210 А (6 ° C). При 10% SOC, как показано на рис. 16, максимальный ток разряда нагретого аккумуляторного блока составляет около 280 А (8C). Необогретый аккумулятор при температуре −40 ° C не может заряжаться и разряжаться при таких высоких токах. Следовательно, метод нагрева может эффективно улучшить характеристики разрядки аккумуляторной батареи при низких температурах.

Рис. 14

График импульса заряда-разряда аккумуляторной батареи, нагретой до −40 ° C

Рис.15

График импульса заряда-разряда при SOC 90%

Рис.16

Кривая импульса заряда-разряда при SOC 10%

(PDF) Метод предварительного нагрева литий-ионных аккумуляторов в электромобиле

заряда (SOC) и 10% SOC показаны на рис. 15 и 16.

При 90% SOC, как показано на рис. 15, максимальный ток разряда

нагретого аккумуляторного блока составляет около 210 А (6 ° C).При 10%

SOC, показанном на рис. 16, максимальный ток разряда нагретого аккумуляторного блока

составляет около 280 А (8C). Не нагретый аккумулятор

при -40 ° C не может заряжаться и разряжаться

при таких высоких токах. Следовательно, метод нагрева может эффективно улучшить характеристики разрядки аккумуляторной батареи

при низких температурах.

8 Заключение

В этой статье сообщается о серии экспериментов по низкотемпературному разряду заряда аккумулятора 35Ah @ 3 при низкой температуре

.7V LiMn

2

O

4

элемент батареи и аккумулятор, состоящий из трех элементов. Результаты

показывают, что характеристики заряда-разряда элемента

значительно снижаются с понижением температуры,

, а полезная емкость элемента становится незначительной при

-20 ° C. Следовательно, ячейка должна быть нагрета, чтобы улучшить ее низкотемпературные характеристики

.

Был введен механизм нагрева из металлической пленки с широкой линией

, прикрепленный к задней части батареи и значительно улучшивший его низкотемпературные характеристики

.После нагрева в течение 15 минут при мощности

от 90 Вт до 240 Вт, характеристики напряжения и мощности

аккумуляторной батареи улучшились при скорости зарядки и разрядки 1C

, а также емкости разрядки

аккумулятора. Аккумулятор был восстановлен почти до своего комнатного температурного уровня

, в то время как его зарядная способность была восстановлена ​​

примерно до половины от уровня комнатной температуры.

Эксперименты по импульсной зарядке-разрядке были выполнены на батарее

при -40 ° C после нагрева в течение 15 минут.Достигнуты высокие импульсные токи разряда

, от 6 ° C до

8C, что дает среднюю скорость разряда 4,5 ° C и разрядную емкость

, равную 80% от разрядной емкости

при комнатной температуре. Зарядка импульсными токами продолжается

исследования. Аккумуляторную батарею при -40 ° C необходимо предварительно нагреть только

вначале, потому что ее температура может быть

после этого поддерживаться за счет тепла, выделяемого во время процесса зарядки и разрядки

.

Благодарности Эта работа была поддержана исследовательским проектом оборонного до

(104010108), фондом естественных наук

провинции Фуцзянь (2014J01173), ключевой дисциплиной

инженерии в провинции Фуцзянь (6112c1600) и Провинция Фуцзянь de-

часть образования (JA12100).

Открытый доступ Эта статья распространяется в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License

, которая разрешает любое использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии ссылки на оригинального автора (ов)

и источника .

Ссылки

[1] Chen QQ, Sun FC, Zhu JG (2002) Современные технологии электрического транспортного средства

. Beijing Institute of Technology Press, Пекин (на

китайском)

[2] Хуанг К.К., Сакамото Дж. С., Вольфенстин Дж. И др. (2000) Пределы

низкотемпературных характеристик литий-ионных элементов. J Electrochem

Soc 147 (8): 2893–2896

[3] Лю XJ, Xiao CW, Yu B et al (2007) Исследование разработки литий-ионных аккумуляторов HEV.Chin J Power Sour 31 (7):

509–514 (на китайском языке)

[4] Smart MC, Ratnakumar BV, Suramp udi S. et al (1999) Ir re-

универсальные возможности графита при низких температурах электролиты

для литий-ионных аккумуляторов. J Electrochem Soc 146 (11): 3963–

3969

[5] Shiao HC, Chua D, Lin HP et al (2000) Низкотемпературные электролиты

для литий-ионных элементов PVDF. J Power Sour 87 (1/2):

167–173

[6] Zhang SS, Xu K, Jow TR (2003) Низкотемпературные характеристики литий-ионных аккумуляторов.J Power Sour 115 (1): 137–140

[7] Smart MC, Ratnakumar BV, Whitcanack LD et al (2003) Im-

доказали низкотемпературные характеристики литий-ионных элементов с

на основе четвертичного карбоната. электролиты. J Power Sour 119–121:

349–358

[8] Ван К.С., Эпплби А.Дж., Литтл Ф.Э. (200 2) Низкотемпературная

характеризация литий-ионных углеродных анодов с помощью измерения возмущений микро-

. J Electrochem Soc 149 (6): A754–

A760

[9] Fan J (2003) О разрядной способности и ее ограничивающих факторах

коммерческого литий-ионного элемента 18650 при низких температурах.J Power

Sour 117 (1/2): 170–178

[10] Fan J (2006) Исследования зарядки литий-ионных элементов при низких температурах

. J Electrochem Soc 153 (6): A1081 – A1092

[11] Hand A, Stuart TA (2002) Нагрев переменного тока для батарей EV / HEV. В:

Труды конференции 2002 г. по силовой электронике в транспорте

(PET’02), Auburn Hills, 24–25 октября 2002 г.,

стр. 119–124

[12] Hande A (2004) A high frequency инвертор для холодной температуры

аккумуляторный обогрев.В: Протоколы семинара IEEE 2004 г. по

компьютерам в силовой электронике (CIPE’04), Урбана, 15–18 августа

2004, стр. 215–222

[13] Hande A, Stuart TA (2004) HEV аккумулятор обогрев токами AC

. J Power Sour 129 (2): 368–378

[14] Alaoui C, Salameh ZM (2001) Твердотельный нагреватель-охладитель: проект

и оценка. В: Материалы большой инженерной конференции по энергетике

2001 г. (LESCOPE’01),

Галифакс, 11–13 июля 2001 г., стр. 139–145

[15] Саламех З.М., Алауи С. (2003) Моделирование и моделирование системы управления температурным режимом

для электромобилей.В: Материалы 29-й ежегодной конференции IEEE Industrial

Electronics Society (IECON’03), том 1, Роанок, 2–6 ноября

2003, стр 887–890

[16] Alaoui C , Саламе З.М. (2004 г.) Новое управление температурным режимом для

электрических и гибридных транспортных средств. IEEE Trans Veh Technol

54 (2): 468–476

[17] Ma X (2014) Исследование тепловых характеристик и системы терморегулирования

аккумуляторной батареи электромобиля.

Пекинский технологический институт, Пекин (на китайском языке)

[18] Су З.Г. (2010) Нагревательное устройство для литий-ионной аккумуляторной батареи. Китай

Патент, CN101710630A, 19 мая 2010 г.

Метод предварительного нагрева литий-ионных аккумуляторов в электромобиле 295

123

Методики разогрева аккумуляторов при отрицательных температурах для автомобильных приложений: последние достижения и перспективы

https: // doi.org/10.1016/j.pecs.2019.100806Получить права и контент

Аннотация

Электромобили играют решающую роль в сокращении расхода топлива и выбросов загрязняющих веществ для более экологичного транспорта.Литий-ионные батареи, являясь наиболее дорогим, но наименее изученным компонентом электромобилей, напрямую влияют на запас хода, безопасность, комфорт и надежность автомобиля. Однако общие характеристики тяговых аккумуляторов значительно ухудшаются при низких температурах из-за снижения скорости электрохимической реакции и ускоренного ухудшения здоровья, например, литиевого покрытия. Без своевременных и эффективных действий такое ухудшение характеристик вызывает эксплуатационные трудности и угрозу безопасности электромобилей.Разогрев / предварительный нагрев аккумуляторной батареи особенно важен при эксплуатации электромобилей в холодных географических регионах. С этой целью в данной статье рассматриваются различные стратегии предварительного нагрева аккумуляторных батарей, включая внешний конвективный и кондуктивный предварительный нагрев, а также последние достижения в области внутреннего нагрева. Кратко описывается влияние низкой температуры на батареи с точки зрения характеристик элементов, а также свойств материалов. Также освещаются вопросы терминологии, связанные с разминкой.Подробно представлена ​​структура систем управления батареями (BTMS) при низких температурах, включая ключевые конструктивные соображения на разных уровнях интеграции батарей и общую классификацию подходов к разогреву на внешние и внутренние группы. Далее представлен всесторонний обзор литературы по различным стратегиям разминки, а также разработаны основные принципы, преимущества, недостатки и потенциальные улучшения каждой стратегии. Наконец, обсуждаются будущие тенденции в методах разогрева батарей с точки зрения ключевых технологий, многообещающих возможностей и проблем.

ключевые слова

Литий-ионные батареи

Низкотемпературные

Электромобили

Система управления температурой

Стратегии предварительного нагрева

Сокращения

BEV

аккумуляторный электромобиль

BTMS

Системы управления температурой аккумулятора

CCD

Постоянный ток разряда

теплообменник охлаждающей жидкости

COP

коэффициент полезного действия

CPCM

композитный материал с фазовым переходом

CVD

разряд постоянного напряжения

DC / DC

постоянный ток в постоянный ток

ECT

электрохимико-термический

EEC

эквивалентная электрическая схема

EMS

управление энергопотреблением стратегия

HESS

гибридная система накопления энергии

HEV

гибридный электромобиль

HVAC

отопление, вентиляция и кондиционер

ICE

двигатель внутреннего сгорания

IGBT

биполярные транзисторы с изолированным затвором

SEI

твердоэлектролитный межфазный

MHPA

микротепловой массив

PCM

материалы с фазовым переходом

PHEV

подключаемый гибридный электромобиль

PTC

положительный температурный коэффициент

RETC

пониженный электротермический соединенный

SAC

синусоидальный переменный ток

самонагревающаяся литий-ионная батарея SHLB

UDDS

График вождения городского динамометра

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Xiaosong Hu (SM’16) получил докторскую степень.В 2012 году получил докторскую степень в области автомобильной инженерии Пекинского технологического института, Китай. Он проводил научные исследования и защитил докторскую диссертацию. В период с 2010 по 2012 год защитил диссертацию в Автомобильном исследовательском центре Мичиганского университета, Анн-Арбор, США. В настоящее время он является профессором Государственной ключевой лаборатории механических трансмиссий и кафедры автомобильной техники Университета Чунцина, Чунцин, Китай. В период с 2014 по 2015 год он работал докторантом на факультете гражданской и экологической инженерии Калифорнийского университета в Беркли, США, а также в Шведском центре гибридных транспортных средств и на факультете сигналов и систем Технологического университета Чалмерса, Гетеборг. , Швеция, с 2012 по 2014 год.В 2014 году он также был приглашенным научным сотрудником Института динамических систем и управления Швейцарского федерального технологического института (ETH), Цюрих, Швейцария. Научные интересы включают технологии управления батареями, а также моделирование и контроль электрифицированных транспортных средств. Доктор Ху опубликовал более 100 статей для журналов и конференций высокого уровня. Он был лауреатом нескольких престижных наград / наград, в том числе образовательной премии SAE Ralph Teetor в 2019 году, премии Emerging Sustainability Leaders в 2016 году, стипендии Марии Карри из ЕС в 2015 году, премии ASME DSCD Energy Systems за лучшую работу в 2015 году и награды за лучшую докторскую степень в Пекине.Докторская диссертация в 2013 году. Он является старшим членом IEEE

Юшэн Чжэн получил степень бакалавра машиностроения в Чунцинском университете в 2018 году. В настоящее время он получает степень магистра наук. Имеет степень в колледже автомобильной инженерии при Чунцинском университете, Чунцин, Китай. Его исследовательские интересы включают терморегулирование аккумуляторных батарей и диагностику литиевых покрытий при низких температурах.

Дэвид А. Хоуи получил степень бакалавра и магистра медицины в Кембриджском университете, Кембридж, Великобритания, в 2002 году и докторскую степень.Докторская степень в Имперском колледже Лондона, Лондон, Великобритания, в 2010 году. Он доцент кафедры инженерных наук Оксфордского университета, Оксфорд, Великобритания, где возглавляет группу, занимающуюся моделированием, диагностикой и контролем электрохимических энергетических устройств. и системы. Он является редактором журнала IEEE Transactions on Sustainable Energy, а также старшим членом IEEE и членом ECS.

Гектор Э. Перес (S’14 – M’17) получил степень бакалавра машиностроения в Калифорнийском государственном университете, Нортридж, Калифорния, США, в 2010 году, степень магистра инженерных наук в области машиностроения в Мичиганском университете, Анн-Арбор, штат Мичиган, США, в 2012 г., и докторская степень.Докторская степень в области системной инженерии, полученная в Калифорнийском университете в Беркли, Беркли, Калифорния, США, в 2016 году. В настоящее время он является научным сотрудником Калифорнийского университета в Беркли и Мичиганского университета. Его текущие исследовательские интересы включают моделирование, оценку, оптимальное управление и экспериментальную проверку энергетических систем. Д-р Перес был стипендиатом Фонда Форда для докторантуры и стипендий GEM, AACC O, премии Хьюго Шака за лучшую работу, премии ACC за лучшую студенческую работу, премии ASME DSCC Energy Systems за лучшую работу и премии ASME DSCC за лучшую работу. Награда в сессии «Системы возобновляемой энергии».

Аойф М. Фоли получил степень бакалавра (с отличием) и докторскую степень. степени Университетского колледжа Корка, Корк, Ирландия, в 1996 и 2011 годах, соответственно, и степень магистра наук. Получила степень в Тринити-колледже, Дублин, Ирландия, в 1999 году. Она проработала в промышленности до 2008 года. В настоящее время она преподает в Школе механической и аэрокосмической инженерии Королевского университета в Белфасте, Белфаст, Великобритания. Ее исследовательские интересы включают ветроэнергетику, энергетические рынки, хранение энергии и электромобили. Она дипломированный инженер (2001 г.), член совета инженеров Ирландии (2012 г.) и главный редактор журнала Elsevier Renewable and Sustainable Energy Reviews.

Майкл Пехт (S’78-M’83-SM’90-F’92) получил степень бакалавра акустики, степень магистра электротехники и инженерной механики и степень доктора философии. степень в области инженерной механики в Университете Висконсина в Мэдисоне, Висконсин, США, в 1976, 1978, 1979 и 1982 годах, соответственно. Он является основателем Центра продвинутой инженерии жизненного цикла (CALCE) Университета Мэриленда, Колледж-Парк, Мэриленд, США, где он также является профессором кафедры. Он возглавлял исследовательскую группу в области прогнозирования.Доктор Пехт — профессиональный инженер и научный сотрудник IEEE / ASME / SAE. Он получил премию IEEE для студентов-преподавателей и премию Международного общества сборки и упаковки микроэлектроники (IMAPS) Уильяма Д. Эшмана за достижения в области анализа надежности электроники. Он был главным редактором журнала IEEE Transactions on Reliability в течение восьми лет и младшим редактором журнала IEEE Transactions on Components and Packaging Technology

Crown Copyright © 2019 Издано Elsevier Ltd.

Как разогреть аккумулятор Tesla?

Кредиты изображений: Tesla

Категории: Советы по зарядке, Модель 3, Модель S, Модель X, Модель Y, Советы и хитрости

Приложение для мобильного телефона Tesla можно использовать для предварительного нагрева аккумулятора Tesla зимой. Недостаток слишком холодной батареи состоит в том, что полная мощность рекуперации недоступна во время движения. Следовательно, тормоза необходимо использовать более интенсивно. Кроме того, холодный аккумулятор не имеет максимальной скорости зарядки на быстром зарядном устройстве.

Если режим диапазона (только модели S и X) выключен, аккумулятор автоматически нагревается во время движения в зависимости от температуры аккумулятора. Энергия, необходимая для этого, естественно, берется из батареи, и вы теряете диапазон. Поэтому предварительный нагрев аккумулятора дома электричеством от сети может быть полезен, в зависимости от ситуации, для увеличения дальности действия во время путешествия.

ОБНОВЛЕНИЕ

: Очевидно, это поведение было изменено с обновлениями программного обеспечения V10. Аккумулятор нагревается во время движения только в том случае, если в качестве пункта назначения выбран нагнетатель.

Два важных момента:

  • Теоретически нагрев батареи работает только во время предварительного нагрева при соответственно холодной температуре батареи около 10 ° C / 50 ° F и ниже.
  • К сожалению, включить и выключить обогрев батареи вручную пока невозможно.

Подогрев аккумулятора включается автоматически в зависимости от следующих условий, когда автомобиль Tesla предварительно нагревается через приложение для мобильного телефона:

Аккумулятор Tesla предварительно нагревается в следующих ситуациях:

  • При включенном режиме диапазона и подключенном зарядном кабеле (питание, необходимое для предварительного нагрева, поступает непосредственно от сети, а не от аккумулятора)
  • При выключенном режиме диапазона и подключенном зарядном кабеле (питание, необходимое для предварительного нагрева, поступает непосредственно от сети, а не от аккумулятора)
  • При выключенном режиме диапазона и НЕ подключенном зарядном кабеле (энергия, необходимая для предварительного нагрева, поступает от аккумулятора)

Модель 3 не имеет режима диапазона.Это означает, что аккумулятор всегда предварительно нагревается, когда это необходимо.

Батарея НЕ подогревается (только модели S и X):

  • При включенном режиме диапазона и НЕ подключенном зарядном кабеле (в этом случае подогревается только салон, а НЕ аккумулятор)

Источником этой информации является ветка обсуждения на тему «Предварительный нагрев батареи Tesla» на форуме TFF.

Как разогреть батарею Тесла, идущую к нагнетателю

с обновлением программного обеспечения 2019.12.1.1 Tesla реализовала простую, но замечательную функцию в апреле 2019 года. Если в качестве пункта назначения в навигационной системе выбран нагнетатель, аккумулятор нагревается автоматически, так что идеальные условия для быстрой зарядки доступны, когда вы подойдете к нагнетателю.

Обновление программного обеспечения 2019.36.2.1

По-видимому, есть корректировка с момента обновления программного обеспечения 2019.36.2.1: если автомобиль заряжен и предварительно нагрет с новой функцией «запланированное время отправления», подогрев аккумулятора остается выключенным до отъезда.Начиная с версии 2020.4.1 эта ошибка исправлена.

Дополнительные советы и рекомендации по использованию Tesla зимой.

Tesla работает над функцией предварительного нагрева аккумулятора, чтобы максимизировать эффективность в холодном климате

Хорошие новости для владельцев Tesla, живущих в более холодном климате с приближением зимы. Tesla работает над функцией предварительного нагрева аккумулятора, чтобы максимально повысить эффективность.

Для нормальной работы аккумуляторные элементы необходимо поддерживать при умеренных температурах.

Снижение запаса хода электромобиля в холодном климате часто связано с использованием климат-контроля, но экстремальные холода также могут напрямую влиять на производительность аккумулятора и снижать эффективность.

Чтобы развязать полную мощность, полную мощность рекуперативного торможения или максимальную скорость заряда в очень холодную погоду, системе управления батареями Tesla необходимо нагреть аккумулятор, что само по себе требует некоторой энергоемкости, которая не будет использоваться для приведения в движение транспортного средства. .

Как мы обсуждали в нашем подкасте на прошлой неделе, Tesla даже начала отображать ту часть диапазона, которая недоступна, когда батарея становится слишком холодной:

Теперь источники, знакомые с грядущим обновлением программного обеспечения Tesla, сообщили Electrek, что автопроизводитель работает над функцией, которая позволит владельцам избавиться от заблокированного диапазона, выделенного синим цветом, если их автомобили подключены к сети.

С недавно выпущенным обновлением программного обеспечения автомобиля 2017.50 и предстоящим обновлением мобильного приложения владельцы Tesla смогут самостоятельно активировать функцию «предварительного подогрева батареи» через мобильное приложение — опять же, если автомобиль подключен к розетке.

Tesla ранее позволяла владельцам предварительно нагревать кабину через приложение, но теперь она также сможет нагревать аккумуляторную батарею.

Конечно, преимущество состоит в том, что аккумулятор может заряжаться во время процесса предварительного нагрева, который поддерживает заряд до того, как автомобиль отправится в поездку.В Tesla заявляют, что новая функция максимально повысит эффективность в холодном климате.

Electrek’s Take

Это не автоматические дворники, но я думаю, что обновление порадует многих владельцев Tesla.

Специально для нас на севере, под снегом прямо сейчас, и у кого нет гаража:

Похоже, что с приближением зимы Tesla сосредоточится на функциях климат-контроля. Помимо этой предстоящей новой функции, Tesla также выпустила на прошлой неделе новое обновление, чтобы удалить любое ограничение по времени на предварительный нагрев, если автомобиль подключен к сети.

FTC: Мы используем автоматические партнерские ссылки для получения дохода. Подробнее.


Подпишитесь на Electrek на YouTube, чтобы смотреть эксклюзивные видео, и подписывайтесь на подкаст.

Itsuwa Max VV Preheat Battery 380mAh

Itsuwa Max Battery — это тонкая и удобная в поездке батарея с регулируемой выходной мощностью 510, предназначенная для масляных картриджей, которая оснащена усовершенствованным режимом предварительного нагрева для всех типов масел.

Удобное управление с помощью одной кнопки со светодиодной системой индикаторов питания, что делает настройку элементов управления или быстрые занятия в дороге быстрым, незаметным и легким процессом.

Сначала включите его, быстро нажав кнопку 5 раз, светодиод мигнет 3 раза. Выберите настройку мощности напряжения, нажав кнопку 3 раза. Светодиодный индикатор изменится и покажет один из трех уникальных цветов для отображения текущего выхода.

Батарея Max Cartridge оснащена тремя вариантами питания с предустановленным напряжением, которые обеспечат максимальную производительность с любым типом масла, которое вы используете в данный момент (2,7 В белое, 3,1 В синее, 3,6 В красное).

После настройки выходной мощности вы можете нажать / удерживать кнопку, чтобы нагревать картридж до 10 секунд, как обычно, или щелкнуть по ней два раза, чтобы активировать цикл предварительного нагрева.

Max 510 Battery нагревает картридж с низким выходным напряжением 1,8 В, при этом светится светодиодный индикатор цвета радуги. Цикл длится 15 секунд, и вы можете отменить его в любой момент, нажав кнопку еще раз.

Он также имеет длительную емкость 380 мАч с удобной зарядкой через micro-usb. Вы можете забыть о том, чтобы снимать распылитель для подзарядки, просто подключите кабель к батарее и продолжайте наслаждаться маслом, пока заряжаетесь.

Features & Specs

  • Slim 510 Аккумулятор для масел с переменным напряжением и предварительным нагревом
  • 100% гарантия качества марки Itsuwa
  • Карманная конструкция в стиле ручки
  • Размеры: 88.7 мм x 11,2 мм
  • Универсальное резьбовое соединение 510
  • Совместимость с верхним и нижним картриджами воздушного потока
  • Усовершенствованное управление переменным напряжением с 3 оптимизированными предустановками
  • Инновационный режим мощности предварительного подогрева для густых масел (выход 1,8 В / продолжительность 15 с)
  • Удобный Кнопочные элементы управления со светодиодным индикатором питания
  • Нажмите кнопку 5 раз, чтобы включить или выключить (светодиод мигает)
  • Нажмите кнопку 3 раза, чтобы изменить напряжение (2,7 В белый, 3,1 В синий, 3,6 В красный)
  • Нажмите кнопку 2 раза, чтобы запустить режим предварительного нагрева (Радужный светодиод)
  • Кнопка удержания для нагрева картриджа (продолжительность 10 секунд)
  • Емкость аккумулятора 380 мАч для использования в течение всего дня
  • Зарядка через Micro-USB с сквозным подключением
  • Нижний светодиод горит красным во время зарядки / гаснет по окончании
  • Покупка в 3 элегантных цветовых вариантах (черный, серебристый, бронзовый)

В комплекте:

  • 1 x аккумулятор с масляным картриджем макс. 380 мАч
  • 1 x USB-кабель для зарядки e

Дополнительные опции

  • Добавьте комплект для заправки картриджа eDab: включите указанный выше комплект по сниженной цене и получите инструмент для заправки медицинского класса со сменными наконечниками, чтобы покрыть все ваши потребности в заправке без беспорядка.
  • Добавьте 5 картриджей Itsuwa Liberty X5: добавьте эти оригинальные распылители Ituswa в свой заказ и сэкономьте! Это масляные картриджи премиум-класса емкостью 0,5 мл с мощным керамическим нагревательным сердечником.
  • Добавьте 5 упаковок масляных картриджей Fantom 0,5 мл: это картриджи премиум-класса без фитиля со стеклянным сердечником и регулируемым потоком воздуха. Включите упаковку из 5 штук выбранного вами размера по сниженной цене.
  • Добавьте ConNectar Nectar Collector: это инновационное приспособление от Stache Products мгновенно превратит вашу батарею Max Battery (и большинство других моделей 510) в портативный испаритель концентрата с мощным керамическим распылителем (см. Изображения).

Испаритель для ароматерапии / компонент только для разрешенного использования взрослыми. Этот продукт не содержит и не предназначен и не предназначен для использования с табаком / никотином / электронной жидкостью или любыми токсичными / запрещенными веществами. Требуется подтверждение возраста / подпись взрослого 21+.

Патент США на предварительный нагрев батареи перед быстрой зарядкой Патент (Патент №10,744,885, выданный 18 августа 2020 г.)

ТЕХНИЧЕСКАЯ ОБЛАСТЬ

Это приложение в целом относится к контроллеру аккумуляторной батареи для транспортного средства, который предварительно нагревает тяговую аккумуляторную батарею до температуры, превышающей активный порог охлаждения, перед предварительной быстрой зарядкой.

ИСТОРИЯ ВОПРОСА

Электрифицированные транспортные средства, включая гибридные электрические транспортные средства (HEV), гибридные электрические транспортные средства (PHEV) и аккумуляторные электрические транспортные средства (BEV), используют тяговую батарею для обеспечения питания инвертора, который преобразует мощность постоянного тока (DC). на переменный ток (AC). Затем мощность переменного тока направляется на тяговый двигатель для приведения в движение транспортного средства. Типичный тяговый двигатель переменного тока представляет собой трехфазный двигатель, который может питаться от трех синусоидальных сигналов, каждый из которых приводится в действие с разделением фаз 120 градусов.Тяговая аккумуляторная батарея сконфигурирована для работы в определенном диапазоне напряжения и тока. Кинетическая энергия транспортного средства может быть возвращена во время замедления и торможения этим же электродвигателем или второй электрической машиной и преобразована в электрическую энергию. Мощность (кВт), интегрированная во времени, является энергией (кВтч). Эта рекуперированная энергия может храниться в аккумуляторе для будущего использования автомобилем. Тяговая батарея, работающая при напряжении более 60 В постоянного тока, также называется высоковольтной батареей.Произведение рабочего напряжения и рабочего тока тягового аккумулятора представляет собой электрическую мощность, которая поступает от аккумуляторной батареи во время разрядки или поступает в аккумуляторную батарею во время зарядки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

Транспортное средство включает в себя тепловую систему для аккумулятора; и контроллер тепловой системы. Контроллер может быть сконфигурирован так, чтобы во время движения транспортного средства охлаждать батарею, когда температура батареи превышает нижний порог, и запрещать передачу энергии с батареей, когда температура превышает верхний порог, и при соединении с зарядной станцией нагревать батарею. аккумулятор до температуры между нижним и верхним порогом.

Способ управления тяговым аккумулятором транспортного средства включает в себя, когда он находится в состоянии включения, активацию охладителя аккумулятора, когда температура аккумулятора выше нижнего порога, и ограничение мощности, передаваемой с аккумулятором, когда температура выше верхнего порог; и, будучи соединенным с зарядной станцией, предварительный нагрев батареи до температуры между нижним и верхним пороговыми значениями перед подачей тока на батарею.

Батарейная система включает в себя батарею; и контроллер.Контроллер может быть сконфигурирован так, чтобы в ответ на температуру батареи, превышающую верхний порог во время движения транспортного средства, запрещать передачу энергии от батареи и в ответ на соединение батареи с зарядной станцией нагревать батарею до температуры между нижний порог и верхний порог.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет собой схему гибридного транспортного средства, иллюстрирующую типичные компоненты трансмиссии и накопителя энергии с преобразователем переменного напряжения и инвертором мощности между ними.

РИС. 2 — блок-схема конфигурации батареи, иллюстрирующая элементы батареи, компоненты контроля элементов батареи и системы управления.

РИС. 3 — графическое представление сохранения емкости в зависимости от количества циклов для тягового аккумулятора, подвергнутого быстрой зарядке на 3,5 ° C при двух различных температурах окружающей среды.

РИС. 4 представляет собой графическое представление сохранения емкости в зависимости от количества циклов для тягового аккумулятора, подвергнутого быстрой зарядке на 1,5 ° C при двух различных температурах окружающей среды.

РИС. 5 представляет собой графическое представление нормализованного сопротивления разряда в зависимости от количества циклов для тягового аккумулятора, подвергнутого быстрой зарядке на 1,5 ° C при двух различных температурах окружающей среды.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

В данном документе описаны варианты осуществления настоящего раскрытия. Однако следует понимать, что раскрытые варианты осуществления являются просто примерами, а другие варианты осуществления могут принимать различные и альтернативные формы. Фигуры не обязательно в масштабе; некоторые функции могут быть увеличены или уменьшены, чтобы показать детали отдельных компонентов.Следовательно, конкретные структурные и функциональные детали, раскрытые в данном документе, не следует интерпретировать как ограничивающие, а просто как репрезентативную основу для обучения специалистов в данной области различным способам использования настоящего изобретения. Как будет понятно специалистам в данной области техники, различные признаки, проиллюстрированные и описанные со ссылкой на любую из фигур, могут быть объединены с признаками, проиллюстрированными на одной или нескольких других фигурах, для создания вариантов осуществления, которые явно не проиллюстрированы или описаны.Проиллюстрированные комбинации функций обеспечивают типичные варианты осуществления для типичных приложений. Однако для конкретных приложений или реализаций могут быть желательны различные комбинации и модификации признаков, согласующиеся с идеями этого раскрытия.

Литий-ионные элементы стали популярным источником энергии для PHEV и BEV, поскольку они обеспечивают высокую плотность энергии (Втч / л), высокую удельную мощность (Вт / л) и длительный срок службы по сравнению с другими аккумуляторными технологиями при заданной стоимости. .Аккумуляторы, состоящие из множества этих ячеек, скомпонованных последовательно или параллельно / последовательно, способны удовлетворить потребности в мощности и энергии в автомобильных приложениях. Долговечность такой батареи очень зависит от температуры, при которой батарея работает, а также от требований к мощности заряда и разряда, предъявляемых к батарее. Долговечность количественно оценивается путем измерения сохраняющейся емкости как функции количества циклов и мощности как функции количества циклов.Повышенное сопротивление батареи указывает на снижение мощности. Хотя литий-ионный аккумулятор может работать в широком диапазоне температур (например, -30-50 ° C), ограничения мощности и напряжения должны быть наложены в крайних пределах этого диапазона. Оптимальная долговечность достигается при эксплуатации в гораздо более узком диапазоне номинальных температур (например, 20-45 ° C).

На основании представленных выше отраслевых знаний, когда температура тягового аккумулятора транспортного средства повышается выше нижнего порога активного охлаждения (например,г., 35 ° С) происходит активное охлаждение аккумулятора. Активное охлаждение может происходить от внешнего контура охлаждения, который обеспечивает циркуляцию текучей среды (например, воздуха или жидкости) по компонентам батареи внутри аккумуляторной батареи. Затем жидкость может быть пропущена либо через радиатор, либо через комбинацию компрессор / испаритель / радиатор, чтобы отвести тепло от батареи, тем самым охлаждая батарею. Если температура батареи превышает верхний порог активного охлаждения (например, 45 ° C), входная и выходная мощность батареи снижается, чтобы минимизировать любой дальнейший резистивный нагрев, также называемый тепловыделением I 2 R, внутри батареи.Если аккумулятор достигнет максимального предела температуры (например, 55 °), аккумулятор может быть электрически отключен от любых цепей зарядки или нагрузки, чтобы предотвратить дальнейший нагрев I 2 R и позволить системе охлаждения достичь температуры аккумулятора. обратно в приемлемый рабочий диапазон.

Здесь тяговая аккумуляторная батарея автомобиля нагревается до температуры выше нижнего порога активного охлаждения и ниже верхнего порога активного охлаждения, при котором налагаются ограничения мощности, перед зарядкой.Пока температура находится между нижним и верхним порогами, аккумулятор может быстро заряжаться со скоростью более 1 ° C (см. Определение ниже). Кроме того, было замечено, что в то время как батарея быстро заряжается со скоростью более 1 ° C при этой повышенной температуре, сохранение емкости в зависимости от количества циклов для батареи увеличивается, а сопротивление разряда в зависимости от количества циклов для батареи. уменьшается по сравнению с батареями, работающими в тех же условиях при более низких температурах.

«Скорость C» определяется как значение тока, измеренное в амперах (А), которое численно эквивалентно значению емкости элемента, измеренному в ампер-часах (Ач). Таким образом, C-скорость для элемента на 10 Ач составляет 10 А, а C-скорость для элемента на 1 Ач составляет 1 А. Это обеспечивает средство нормализации времени заряда и разряда для элементов различных размеров. Например, рассмотрим аккумулятор на 10 Ач и 1 Ач, в котором оба аккумулятора полностью заряжены. Оба элемента будут полностью разряжены за 1 час, если элемент на 10 Ач разряжается при 10 А (1 С), а элемент на 1 Ач разряжается при 1 А (1 С).На сегодняшний день типичные системы зарядки PHEV и BEV работают со скоростью ниже 1 C.

Скорость разряда 1 ° C также известна как разряд за один час; 0,5 C или C / 2 — это двухчасовая разрядка, а 0,2 C или C / 5 — 5-часовая разрядка. Точно так же тариф 1 C известен как тариф за один час; 2 C — это 30-минутный тариф, а 3 C — 20-минутный тариф. Для литий-ионных элементов фактическое время зарядки будет больше, чем указано, потому что ток должен быть уменьшен ближе к вершине заряда, чтобы не превышать максимальное напряжение элемента.Зарядка со скоростью выше 1 C считается «быстрой зарядкой». Некоторые высокопроизводительные батареи можно заряжать и разряжать при температуре выше 1 ° C, что снижает их долговечность. На долговечность особенно отрицательно сказывается, когда литий-ионные элементы заряжаются со скоростью несколько градусов Цельсия и при температуре окружающей среды ниже 25 ° С.

Аналогичным образом мощность в ваттах (Вт) численно эквивалентна значению энергии в ваттах. часов (Вт-ч) можно считать тарифом 1 C. Другими словами, если батарея на 10 кВтч разряжается при мощности 10 кВт, она разряжается примерно за 1 час.В целом, срок службы батареи был определен как функция многих аспектов, включая: тип ионно-литиевого элемента (например, конструкция элемента и химический состав элемента), температура окружающей среды, скорость заряда и разряда, при которой происходит циклическое переключение, и рабочее окно состояния заряда (SOC) (например, колебание SOC). SOC батареи, выраженный в процентах, представляет собой отношение оставшейся емкости батареи в ее текущем состоянии к номинальной емкости батареи, когда она полностью заряжена и разряжена при определенных условиях.Фактическая температура элемента связана с температурой окружающей среды и может изменяться в течение цикла заряда / разряда из-за нагрева элемента I 2 R. Обычно разница между температурой элемента и температурой окружающей среды примерно на 2-15 ° C выше температуры окружающей среды, в зависимости от скорости заряда / разряда.

По мере развития как государственной, так и частной инфраструктуры зарядки электромобилей, становятся доступными системы зарядки с более высокой выходной мощностью. Примером этого является появление станций быстрой зарядки постоянного тока, которые могут обеспечивать до 120 кВт постоянного тока при 400 В постоянного тока.В зависимости от размера тягового аккумулятора транспортного средства это представляет возможность зарядки со скоростью, равной множеству C, что может значительно сократить время, необходимое для полной зарядки аккумулятора. Чтобы в полной мере использовать преимущества такой системы зарядки высокой мощности, необходимо надлежащее предварительное кондиционирование аккумуляторной батареи, чтобы свести к минимуму вредные эффекты зарядки со скоростью, кратной C.

Здесь контроллер сконфигурирован для обеспечения быстрой зарядки со скоростью более 1 ° C, если аккумулятор предварительно подготовлен к повышенной температуре.Наши результаты показывают, что этим действием достигается более длительный срок службы по сравнению с быстрой зарядкой с такой же скоростью, но при более низкой температуре. Быстрая зарядка настроена на химию аккумулятора. Степень увеличения продолжительности цикла пропорциональна разнице между нижней и верхней циклическими температурами окружающей среды, для которых проводится сравнение, а абсолютное количество циклов обратно пропорционально сравниваемым скоростям быстрой зарядки (фиг.3 и фиг.4). Улучшенная кинетика реакции заряда при повышенной температуре, по-видимому, перевешивает вредные эффекты работы при повышенной температуре.Точно так же мощность батареи в зависимости от количества циклов улучшается при быстрой зарядке при повышенной температуре. Это очевидно из уменьшенного увеличения сопротивления, показанного на фиг. 5 для быстрой зарядки аккумулятора при повышенной температуре.

В литературе имеется достаточное количество данных, подтверждающих тот факт, что кинетика литий-ионной реакции значительно снижается при температуре ниже комнатной и что элемент подвержен риску нанесения металлического лития на анод при быстрой зарядке при низких температурах. .Присутствие дендритов металлического лития в ячейке создает риск развития внутреннего короткого замыкания.

Как правило, тяговые аккумуляторные батареи для автомобильной техники разрабатываются с различными характеристиками. Например, типичная тяговая батарея для стандартного полногибридного электромобиля (FHEV) (например, бензиновый двигатель в сочетании с электрической машиной, сконфигурированной для обеспечения тяги) может иметь множество ячеек с меньшей емкостью (например, ячеек 5 Ач), сконфигурированных для обеспечивают способность аккумулирования энергии ˜1.3 кВт · час при номинальном напряжении ˜250V. Однако FHEV может иметь напряжение на клеммах 100, 150, 200 В или больше. Батареи FHEV часто оптимизируются в зависимости от их мощности. Таким образом, такие элементы на 5 Ач могут разряжаться и заряжаться при 100 А или 20 С, что эквивалентно 25 кВт, во время ускорения и замедления транспортного средства. Однако батареи FHEV не сконфигурированы для приема заряда от электрической сети.

Другой пример — тяговая батарея для гибридного электромобиля (PHEV).Эти аккумуляторные блоки могут быть спроектированы для обеспечения движения транспортного средства посредством электричества только в ограниченном диапазоне (например, 15-20 миль) и могут иметь множество ячеек большей емкости (например, 20, 25 или 30 Ач), сконфигурированных для обеспечения способность аккумулировать энергию ~ 7,5 кВт · ч при ~ 300 В. Однако PHEV может иметь напряжение на клеммах 100, 150, 200 В или больше. Аккумуляторы PHEV оптимизированы для обеспечения баланса между мощностью и способностью аккумулировать энергию. Типичная средняя скорость разряда может составлять 3 ° C (~ 75 A), но батарея может выдерживать кратковременную скорость разряда до 5 ° C.Однако скорость заряда часто ограничивается величиной примерно 1 Кл (~ 25 А). Здесь, когда аккумулятор используется в качестве единственного источника энергии для транспортного средства, выделение тепла I2R вызывает повышение температуры аккумулятора, и система охлаждения активируется, когда температура аккумулятора превышает нижний порог (например, 35 ° C). В ожидании прибытия в пункт назначения, в котором есть система зарядки, контроллер батареи может выключить охладитель батареи, если батарея выше нижнего порога, или если батарея ниже нижнего порога, контроллер может активировать нагреватель батареи, чтобы нагрейте аккумулятор до диапазона между нижним и верхним порогом.На этом этапе контроллер батареи может предварительно настроить температуру батареи, чтобы принять быструю зарядку с повышенной скоростью, например 3,5 ° С. Быстрая зарядка может продолжаться до тех пор, пока батарея не достигнет верхнего предела SOC, при котором мощность зарядки должна быть уменьшена, чтобы избежать превышение максимального напряжения элемента или батареи. Контроллер батареи может также контролировать температуру батареи и осуществлять управление системой охлаждения, чтобы гарантировать, что температура батареи остается ниже максимальной рабочей температуры. Когда аккумулятор достигает предварительно определенного нижнего предела SOC (например,g., 20% SOC), система управления смешивает мощность от батареи и двигателя внутреннего сгорания, как FHEV, и не позволяет батарее опуститься ниже минимального SOC. Однако при подключении к сети для подзарядки скорость непрерывной зарядки батареи PHEV обычно ограничивается примерно 1 ° C. Кроме того, когда температура батареи выше нижнего порога, при котором охлаждение батареи во время зарядки запрещается, контроллер может быть дополнительно сконфигурированным для активации охлаждения батареи, когда температура батареи приближается к верхнему порогу.Например, пока батарея заряжается и температура батареи выше нижнего порога, охлаждение батареи запрещается до тех пор, пока температура батареи не приближается к верхнему порогу, при котором приближение к верхнему порогу может включать в себя небольшой процент (например, 1%, 2 %, 3%, 4% или 5%), выше которого включается охлаждение аккумулятора.

Здесь, в то время как аккумулятор используется в качестве единственного источника энергии для транспортного средства во время полностью электрической части движения, выделение тепла I2R вызывает повышение температуры аккумулятора, и система охлаждения активируется, когда температура аккумулятора превышает нижний порог. (е.г., 35 ° С). В ожидании прибытия в пункт назначения, в котором есть система зарядки, контроллер батареи может выключить охладитель батареи, если батарея выше нижнего порога, или если батарея ниже нижнего порога, контроллер может активировать нагреватель батареи, чтобы нагрейте аккумулятор до диапазона между нижним и верхним порогом. На этом этапе контроллер аккумулятора может предварительно настроить температуру аккумулятора, чтобы принять быструю зарядку с повышенной скоростью, например 3,5 ° С. Быстрая зарядка может продолжаться до тех пор, пока аккумулятор не достигнет верхнего предела SOC, при котором мощность зарядки должна быть уменьшена. во избежание превышения максимального напряжения элемента или батареи.Контроллер батареи может также контролировать температуру батареи и осуществлять управление системой охлаждения, чтобы гарантировать, что температура батареи остается ниже максимальной рабочей температуры.

Третий пример — тяговая батарея для аккумуляторного электромобиля (BEV). Эти аккумуляторные блоки могут быть спроектированы так, чтобы обеспечивать транспортному средству только электрическую тягу в увеличенном диапазоне (например, 100 миль или более). Такая батарея может состоять из множества ячеек (например, 10 или 15 Ач или больше), сконфигурированных для обеспечения способности аккумулировать энергию ~ 23 кВт · ч или более при номинальном напряжении ~ 300 В.Однако BEV может иметь напряжение на клеммах 100, 150, 200 В или больше. Для достижения упомянутой выше способности аккумулирования энергии пять элементов емкостью 15 Ач могут быть подключены параллельно, чтобы обеспечить эффективную емкость аккумуляторной батареи 75 А · ч. Эти группы параллельно соединенных ячеек затем соединяются последовательно, чтобы получить заданное номинальное напряжение для аккумуляторной батареи. Батарея BEV обычно рассчитана на работу при низких скоростях C (˜C / 3) с короткими импульсами на более высоких скоростях, например до 3 C.Скорость зарядки обычно ограничивается до менее 1 C.

Когда PHEV или BEV заряжаются, они обычно заряжаются с дробной скоростью C, в зависимости от ограничений, налагаемых бортовым зарядным устройством транспортного средства и подключенным к сети источником питания, доступным для Пользователь. Обычно это означает, что для полной зарядки разряженного аккумулятора требуется несколько часов.

Как правило, аккумулятор может нагреваться либо за счет самонагрева, который просто зависит от его внутреннего сопротивления, в котором P = I 2 R, либо за счет приложения внешнего тепла.Внешние обогреватели могут использовать воздух салона для поддержания или регулирования температуры аккумуляторной батареи, или внешний нагреватель может использовать жидкость для нагрева или охлаждения компонентов аккумуляторной батареи внутри аккумуляторного блока. Обычно, когда батарея работает, она выделяет достаточно тепла в процессе работы, поэтому охлаждение требуется, когда батарея превышает нижний порог активного охлаждения. Здесь контроллер батареи может быть сконфигурирован так, чтобы останавливать охлаждение элемента в ожидании быстрой зарядки в будущем или запускать нагрев элемента перед быстрой зарядкой.Например, такая система, как навигационная система, которая обменивается данными с контроллером батареи, может иметь информацию о текущем местоположении, месте назначения и доступности зарядной станции в месте назначения. Если привод находится на расстоянии 20 миль и контроллер батареи прогнозирует, что SOC батареи снизится и повысится температура с текущего SOC 68% и температуры 25 ° C до прогнозируемого SOC 24% при 38 ° C при температуре В месте назначения контроллер батареи может препятствовать активному охлаждению батареи, так что батарея может прибыть в это место с нагретой батареей, чтобы облегчить быструю зарядку.

РИС. 1 изображает электрифицированное транспортное средство , 112, , которое может называться гибридно-электрическим транспортным средством с подключаемым модулем (PHEV). Подключаемое к сети гибридное электрическое транспортное средство , 112, может содержать одну или несколько электрических машин , 114, , механически соединенных с гибридной трансмиссией , 116, . Электрические машины , 114, могут работать как двигатель или генератор. Кроме того, гибридная трансмиссия , 116, механически соединена с двигателем , 118, .Гибридная трансмиссия , 116, также механически соединена с приводным валом , 120, , который механически соединен с колесами , 122, . Электрические машины , 114, могут обеспечивать движение и замедление, когда двигатель , 118, включен или выключен. Электрические машины , 114, могут также действовать как генераторы и могут обеспечивать преимущества экономии топлива за счет рекуперации энергии, которая обычно теряется в виде тепла в системе фрикционного торможения.Электрические машины , 114, могут также уменьшить выбросы транспортного средства, позволяя двигателю , 118, работать на более эффективных скоростях и позволяя гибридно-электрическому транспортному средству , 112, работать в электрическом режиме с выключенным двигателем , 118, при определенных условиях. . Электрифицированное транспортное средство , 112, также может быть аккумуляторным электромобилем (BEV). В конфигурации BEV двигатель , 118, может отсутствовать. В других конфигурациях электрифицированное транспортное средство , 112, может быть полностью гибридно-электрическим транспортным средством (FHEV) без возможности подключения к сети.

Тяговый аккумулятор или аккумуляторный блок 124 накапливает энергию, которая может использоваться электрическими машинами 114 . Аккумуляторная батарея автомобиля , 124, может обеспечивать выход постоянного тока высокого напряжения (DC). Тяговая батарея , 124, может быть электрически соединена с одним или несколькими модулями силовой электроники , 126, . Один или несколько контакторов , 142, могут изолировать тяговую батарею , 124, от других компонентов, когда они разомкнуты, и соединять тяговую батарею , 124, с другими компонентами, когда они замкнуты.Хотя показаны как один контактор, контакторы , 142, могут включать в себя несколько контакторов, таких как положительный и отрицательный контакторы, для изоляции тягового аккумулятора , 124, . Модуль силовой электроники , 126, также электрически соединен с электрическими машинами , 114, и обеспечивает возможность двунаправленной передачи энергии между тяговым аккумулятором , 124, и электрическими машинами , 114, . Например, тяговая батарея , 124, может обеспечивать напряжение постоянного тока, в то время как электрические машины , 114, могут работать с трехфазным переменным током (AC) для работы.Модуль силовой электроники , 126, может преобразовывать постоянное напряжение в трехфазный переменный ток для работы электрических машин , 114, . В режиме рекуперации модуль силовой электроники , 126, может преобразовывать трехфазный переменный ток от электрических машин , 114, , действующих как генераторы, в напряжение постоянного тока, совместимое с тяговым аккумулятором , 124, .

Транспортное средство 112 может включать в себя преобразователь переменного напряжения (VVC) 152 , электрически связанный между тяговым аккумулятором , 124, и модулем силовой электроники , 126, .VVC , 152, может быть повышающим преобразователем постоянного / постоянного тока, сконфигурированным для увеличения или повышения напряжения, обеспечиваемого тяговым аккумулятором , 124, . За счет увеличения напряжения требования по току могут быть уменьшены, что приведет к уменьшению размера проводки для модуля силовой электроники , 126, и электрических машин , 114, . Кроме того, электрические машины , 114, могут работать с большей эффективностью и меньшими потерями.

Помимо обеспечения энергией для движения, тяговая батарея , 124, может обеспечивать энергией другие электрические системы транспортного средства.Транспортное средство , 112, может включать в себя модуль преобразователя постоянного тока в постоянный ток , 128, , который преобразует выход постоянного высокого напряжения тягового аккумулятора , 124, в источник постоянного напряжения низкого напряжения, который совместим с низковольтными нагрузками транспортного средства. Выход модуля преобразователя постоянного тока в постоянный ток , 128, может быть электрически соединен со вспомогательной батареей , 130, (например, батареей 12 В) для зарядки вспомогательной батареи , 130, . Низковольтные системы могут быть электрически связаны со вспомогательной батареей , 130, .Одна или несколько электрических нагрузок , 146, могут быть подключены к высоковольтной шине. Электрические нагрузки , 146, могут иметь связанный контроллер, который работает и управляет электрическими нагрузками , 146, , когда это необходимо. Примерами электрических нагрузок , 146, могут быть вентилятор, электрический нагревательный элемент и / или компрессор кондиционера.

Электрифицированное транспортное средство 112 может быть сконфигурировано для подзарядки тягового аккумулятора 124 от внешнего источника питания 136 .Внешний источник питания , 136, может быть подключен к электрической розетке. Внешний источник питания , 136, может быть электрически соединен с зарядным устройством или оборудованием электропитания (EVSE) , 138, . Внешний источник , 136, энергии может быть распределительной сетью или энергосистемой, предоставляемой электроэнергетической компанией. EVSE , 138, может предоставлять схемы и средства управления для регулирования и управления передачей энергии между источником питания , 136, и транспортным средством , 112, .Внешний источник , 136, питания может обеспечивать EVSE , 138, электроэнергией постоянного или переменного тока. EVSE , 138, может иметь зарядный разъем , 140, для подключения к зарядному порту , 134, транспортного средства , 112, . Порт зарядки , 134, может быть портом любого типа, сконфигурированным для передачи энергии от EVSE , 138, к транспортному средству , 112, . Порт зарядки , 134, может быть электрически соединен с зарядным устройством или встроенным модулем преобразования энергии , 132, .Модуль преобразования энергии , 132, может приводить в соответствие мощность, подаваемую от EVSE , 138, , для обеспечения надлежащих уровней напряжения и тока для тягового аккумулятора , 124, . Модуль преобразования мощности , 132, может взаимодействовать с EVSE , 138, , чтобы координировать подачу мощности на транспортное средство , 112, . Разъем EVSE , 140, может иметь контакты, которые сопрягаются с соответствующими выемками зарядного порта , 134, . В качестве альтернативы, различные компоненты, описанные как электрически связанные или соединенные, могут передавать мощность с использованием беспроводной индуктивной связи.

Один или несколько колесных тормозов 144 могут быть предусмотрены для замедления транспортного средства 112 и предотвращения движения транспортного средства 112 . Колесные тормоза , 144, могут иметь гидравлический привод, электрический привод или их комбинацию. Колесные тормоза 144 могут быть частью тормозной системы 150 . Тормозная система , 150, может включать в себя другие компоненты для приведения в действие колесных тормозов , 144, . Для простоты на рисунке изображено одиночное соединение между тормозной системой 150 и одним из колесных тормозов 144 .Подразумевается связь между тормозной системой 150 и тормозами других колес 144 . Тормозная система , 150, может включать в себя контроллер для контроля и координации тормозной системы , 150, . Тормозная система , 150, может контролировать компоненты тормоза и управлять колесными тормозами , 144, для замедления транспортного средства. Тормозная система , 150, может реагировать на команды водителя, а также может работать автономно для реализации таких функций, как контроль устойчивости.Контроллер тормозной системы , 150, может реализовать способ приложения запрошенного тормозного усилия по запросу другого контроллера или подфункции. Кроме того, в высоковольтных автомобильных системах для рекуперативного торможения может использоваться электрическая машина , 114, , в которой контроллер тормозов , 150, может сочетать фрикционные тормоза и электрическую машину.

Электронные модули в транспортном средстве 112 могут связываться через одну или несколько транспортных сетей. Сеть транспортного средства может включать в себя множество каналов для связи.Один канал автомобильной сети может быть последовательной шиной, такой как сеть контроллеров (CAN). Один из каналов автомобильной сети может включать в себя сеть Ethernet, определенную семейством стандартов Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) 802. Дополнительные каналы сети транспортного средства могут включать в себя дискретные соединения между модулями и могут включать в себя сигналы питания от вспомогательной батареи , 130, . Различные сигналы могут передаваться по разным каналам автомобильной сети.Например, видеосигналы могут передаваться по высокоскоростному каналу (например, Ethernet), а управляющие сигналы могут передаваться по CAN или дискретным сигналам. Сеть транспортного средства может включать в себя любые аппаратные и программные компоненты, которые помогают передавать сигналы и данные между модулями. Сеть транспортных средств не показана на фиг. 1, но может подразумеваться, что сеть транспортного средства может подключаться к любому электронному модулю, который присутствует в транспортном средстве 112 . Контроллер системы транспортного средства (VSC) , 148, может присутствовать для координации работы различных компонентов.

На фиг. 1 можно проиллюстрировать аккумуляторный электромобиль (BEV), если двигатель , 118, снят. Подобным образом фиг. 1 может проиллюстрировать традиционный гибридный электромобиль (FHEV), такой как гибридный электромобиль с разделением мощности, если удалены компоненты , 136, , , 138, , , 140, и , 134, . ИНЖИР. 1 также показана высоковольтная система транспортного средства, которая включает в себя электродвигатель (двигатели) , 114, , модуль силовой электроники , 126, , модуль преобразователя постоянного / постоянного тока , 152 , модуль преобразования энергии , 132, и аккумулятор. 124 .

Обычно работа транспортного средства происходит, когда транспортное средство находится в одном из трех рабочих состояний. Три режима работы: «ключ включен», «ключ выключен» и «вспомогательное оборудование». Эти три состояния основаны на исторической операции, когда физический ключ был вставлен в замок зажигания и повернут. Исторически сложилось так, что поворотный переключатель с ключом мог также включать в себя мгновенный контакт для «пуска», который использовался для кратковременной подачи питания на стартер после того, как ключ возвращался в состояние включения ключа, при котором все модули были запитаны и активны.После того, как ключ вставлялся в замок зажигания, ключ поворачивался через вспомогательный элемент и контакт зажигания. Вспомогательная позиция обычно имеет ограниченное количество модулей, например, вспомогательная позиция может обеспечивать питание только для радио и электрических стеклоподъемников, однако часто в этом режиме двигатель выключен, а рулевое управление заблокировано. Состояние выключенного ключа — это состояние, при котором большинство модулей не получают питания, во время выключения зажигания только ограниченное количество модулей было запитано, например, в некоторых транспортных средствах; Единственным питаемым модулем были электрические часы.В современных системах транспортных средств к большинству модулей всегда подается питание, и они либо включаются, либо выключаются в зависимости от сообщения, передаваемого между модулями. Состояние включения — это состояние, при котором включаются все модули, и состояние, при котором двигатель и рулевое колесо работают.

Отдельные аккумуляторные элементы в аккумуляторном блоке могут быть изготовлены из различных химических составов. Типичный химический состав аккумуляторной батареи может включать, помимо прочего, свинцово-кислотный, никель-кадмиевый (NiCd), никель-металлогидридный (NIMH), литий-ионный или литий-ионный полимер.ИНЖИР. 2 показан типичный аккумуляторный блок , 124, в простой последовательной конфигурации из N модулей аккумуляторных элементов , 202, . Модули , 202, аккумуляторных элементов могут содержать один аккумуляторный элемент или несколько аккумуляторных элементов, электрически соединенных параллельно и / или последовательно. Батарейный источник питания, однако, может состоять из любого количества отдельных аккумуляторных элементов и модулей аккумуляторных элементов, соединенных последовательно или параллельно, или некоторой их комбинации. Типичная система может иметь один или несколько контроллеров, таких как модуль управления батареей (BCM) 208 , который также может называться модулем управления энергией батареи (BECM), который контролирует и контролирует работу аккумуляторной батареи 124 .BECM 208 может контролировать несколько характеристик уровня блока батарей, таких как ток блока, измеренный датчиком тока 206 , напряжение блока , 210, и температура блока, , 212, .

В дополнение к характеристикам уровня блока могут быть характеристики уровня элемента батареи, которые необходимо измерять и контролировать. Например, можно измерить напряжение на клеммах, ток и температуру каждой ячейки. Система может использовать сенсорный модуль , 204, для измерения характеристик одного или нескольких модулей , 202, аккумуляторных элементов.Характеристики могут включать в себя напряжение элемента батареи, температуру, возраст, количество циклов заряда / разряда и т.д. Обычно модуль датчика будет измерять напряжение элемента батареи. Напряжение элемента батареи может быть напряжением отдельной ячейки или группы элементов, электрически соединенных параллельно или последовательно. Батарейный источник питания , 124, может использовать до N c сенсорных модулей 204 для измерения характеристик всех аккумуляторных элементов , 202, . Каждый модуль датчика , 204, может передавать измерения в BECM , 208, для дальнейшей обработки и координации.Модуль датчика , 204, может передавать сигналы в аналоговой или цифровой форме на BCM 208 . Батарейный источник питания , 124, может также содержать модуль распределения батарей (BDM) , 214, , который обеспечивает прохождение тока в батарейный блок , 200, и из него.

В другом варианте напряжение аккумуляторной батареи напрямую не измеряется. Здесь напряжение аккумуляторной батареи представляет собой сумму напряжений отдельных ячеек. Нумерация ячеек батареи может увеличиваться с 1 до N в порядке возрастания, начиная с отрицательной клеммы и двигаясь к положительной клемме.Кроме того, имена модулей приведены в качестве примера, другие имена и архитектуры могут использоваться для реализации концепций этого приложения. Например, модуль управления аккумулятором ( 208 ) может называться модулем управления энергией аккумулятора (BECM), или модуль распределения аккумулятора ( 214 ) может называться шинным электрическим центром (BEC).

РИС. 3 — графическое представление 300 емкости 302 тягового аккумулятора в зависимости от количества циклов 304 .Четыре литий-ионных элемента PHEV емкостью 25 Ач заряжали при 3,5 ° C в течение 20 минут, выдерживали в течение 5 минут, затем разряжали при 2 ° C до отсечки 2,5 В и выдерживали в течение 5 минут. Этот цикл повторяется непрерывно, и поставленная мощность отображается в зависимости от номера цикла. Линия 42 ° C, представленная позицией 308 , представляет две клетки, которые подвергались циклам при 42 ° C, а линия 15 ° C 306 представляет две клетки, которые подвергались циклам при 15 ° C.

Фиг. 4 является графическим представлением 400 процента сохранения емкости 402 тягового аккумулятора по отношению к количеству циклов 404 .Два модуля ячеек BEV 5P4S, 15 Ач, имеющих несколько иной химический состав ионов лития, чем тот, который представлен на фиг. 4, были быстро заряжены при 1,5 ° C в состоянии покоя, разряжены при 2 ° C до 2,85 В и в состоянии покоя. Этот цикл повторялся непрерывно, и поставленная мощность указывалась в процентах от начальной производительности по отношению к количеству цикла. Линия 45 ° C , 406, иллюстрирует взаимосвязь после цикла при 45 ° C и 25 ° C. Линия 408 иллюстрирует взаимосвязь после цикла при 25 ° C.

РИС. 5 — графическое представление 500 нормализованного сопротивления разряду 502 тягового аккумулятора в зависимости от количества циклов 504 . Сопротивление тех же двух модулей ячеек BEV 5P4S 15 Ач, которые использовались на фиг. 4 нанесен на график в зависимости от номера цикла. График представлен линией 25 ° C 506 , которая циклически повторялась при 25 ° C, и линией 45 ° C 508 , которая циклически повторялась при 45 ° C. Эти эмпирические данные подтверждают работу систем и методы, описанные выше.

Раскрытые здесь процессы, методы или алгоритмы могут быть доставлены / реализованы устройством обработки, контроллером или компьютером, который может включать в себя любой существующий программируемый электронный блок управления или специализированный электронный блок управления. Точно так же процессы, методы или алгоритмы могут храниться в виде данных и инструкций, выполняемых контроллером или компьютером во многих формах, включая, помимо прочего, информацию, постоянно хранящуюся на незаписываемых носителях, таких как устройства постоянной памяти (ROM). и информация, попеременно хранимая на записываемых носителях данных, таких как гибкие диски, магнитные ленты, компакт-диски (CD), устройства оперативной памяти (RAM) и другие магнитные и оптические носители.Процессы, методы или алгоритмы также могут быть реализованы в исполняемом программном объекте. В качестве альтернативы процессы, методы или алгоритмы могут быть реализованы полностью или частично с использованием подходящих аппаратных компонентов, таких как специализированные интегральные схемы (ASIC), программируемые вентильные матрицы (FPGA), конечные автоматы, контроллеры или другие аппаратные компоненты или устройства или комбинацию аппаратных, программных и микропрограммных компонентов.

Хотя выше описаны примерные варианты осуществления, не предполагается, что эти варианты осуществления описывают все возможные формы, охватываемые формулой изобретения.Слова, используемые в описании, являются словами описания, а не ограничения, и понятно, что различные изменения могут быть сделаны без отступления от сущности и объема раскрытия. Как описано ранее, признаки различных вариантов осуществления могут быть объединены для формирования дополнительных вариантов осуществления изобретения, которые не могут быть подробно описаны или проиллюстрированы. Хотя различные варианты осуществления можно было бы описать как обеспечивающие преимущества или предпочтительные по сравнению с другими вариантами осуществления или реализациями предшествующего уровня техники в отношении одной или нескольких требуемых характеристик, специалисты в данной области техники признают, что одна или несколько функций или характеристик могут быть скомпрометированы для достижения желаемых характеристик. общие системные атрибуты, которые зависят от конкретного приложения и реализации.Эти атрибуты могут включать в себя, помимо прочего, стоимость, прочность, долговечность, стоимость жизненного цикла, товарность, внешний вид, упаковку, размер, удобство эксплуатации, вес, технологичность, простоту сборки и т.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *