Датчики тепла на батарею: Счетчики тепла на батарею купить счетчик тепла на батарею, цены в Москве

Главное, что следует понять: тип приборов для индивидуального учета тепла разный для домов с горизонтальной и домов с вертикальной разводкой. Кроме того, в домах с вертикальной разводкой индивидуальный учет возможен, если не менее 50% потребителей установят такие приборы

Публикация «Телеграфа» об индивидуальном учете тепла «Не плати за соседа: Минрегион разрешил всем счетчики тепла «на батареях» вызвала вопрос у читателя нашего сайта. Вот что он попросил уточнить, написав комментарий:

«Уважаемая редакция, просьба уточнить, какие приборы можно устанавливать, т.к. в тексте «Порядку оснащення окремих приміщень у будівлях вузлами розподільного обліку/приладами-розподілювачами теплової енергії та обладнанням інженерних систем для забезпечення такого обліку» сказано, что приборы учета должны соответствовать ДСТУ EN 834:2017 «Вимірювачі витрат тепла для визначення тепловіддачі кімнатних опалювальних батарей. Прилади з електроживленням», а в магазинах продаются приборы учета по ДСТУ EN 1434-1:2006 «Теплові лічильники. Частина перша. Загальні умови». Кроме того текст ДСТУ EN 834:2017 не доступен в интернете.»

За комментарием мы обратились к специалисту – Виктору Ворожбитову, начальнику участка контрольно-измерительных приборов и автоматики КП «Теплоэнерго». Отметим, что Закон (О коммерческом учете тепловой энергии и водоснабжения» как раз предусматривает, что модель прибора-распределителя (то, что мы называем «счетчик на батарею») как раз должна согласовываться исполнителем услуги.

— Прибор-распределитель и тепловой счетчик это разные приборы. Индивидуально (в комнате на каждой батарее) для учета устанавливают приборы-распределители (именно их и надо искать в магазинах и они как раз в большинстве соответствуют ДСТУ 834: 2017). А условия их применения как коммерческих более подробно приведены в законе о коммерческом учете тепловой энергии, — прокомментировал Виктор Ворожбитов.

Итак, разберемся, в чем разница между этими приборами.

Индивидуальный тепловой счетчик

Как уже было сказано в предыдущей публикации, установка индивидуального теплового счетчика возможна в домах с горизонтальной разводкой (на вводе в квартиру). Это может быть механический счетчик или ультразвуковой счетчик. Но он монтируется на трубе ввода и пропускает через себя поток теплоносителя (как и счетчики воды или домовой счетчик тепла). Принцип работы – считает разницу температур на подающем и обратном трубопроводе, и на основе этого считает потребленные гигакалории. Для квартиры с отдельным вводом (при горизонтальной разводке) достаточно одного такого счетчика.

Прибор-распределитель

В отличие от индивидуального теплового счетчика, прибор-распределитель не монтируется на трубе. Это электронный прибор, который крепится на батарею. Чтобы вести расчеты потребленного тепла, нужно, чтобы каждая батарея в помещении была оснащена прибором-распределителем. Почему он называется «прибор-распределитель»? Потому что позволяет распределять затраты на отопление от индивидуального потребления тепловой энергии. Принцип работы: один термодатчик измеряет температуру поверхности радиатора, другой – температуру в помещении. Потом на основе данных о температурах электронный вычислитель считает расход тепловой энергии, учитывая коэффициенты теплоотдачи.

Именно для этих приборов введен стандарт ДСТУ EN 834:2017, соответствующий международным стандартам (на замену ДСТУ EN 834:2006).

В Интернете на ряде сайтов можно найти текст ДСТУ EN 834:2017, правда, доступ платный. Сами приборы-распределители, (в виду их новизны для Украины) найти в интернете сложно, но можно. Мы нашли фирму, которая готова предоставить прибор, соответствующий ДСТУ EN 834:2017.

Как говорит Виктор Ворожбитов, в Кременчуге пока нет учета по приборам-распределителям. Ведь важное условие для такого учета – такими приборами должно быть оборудовано не менее 50% квартир в доме (об этом мы писали ранее, анализируя закон о коммерческом учете).

«..показання приладів — розподілювачів теплової енергії використовуються при розподілі виключно за умови, що такими приладами оснащено не менш як 50 відсотків опалювальних приладів (крім розташованих у приміщеннях (місцях) загального користування багатоквартирних будинків) у будівлі.»

Наш вывод: хоть КМУ и дал «зеленый свет» поквартирному учету тепла, популярен он не будет ввиду дороговизны и особенностей такого учета. Разве что застройщики начнут сдавать «крутые» дома с такими приборами.

Интеллектуальный теплосчетчик (счетчик тепла) нового поколения с автономным питанием 12 лет и передачей данных по радиоканалу

Интеллектуальный прибор учета тепловой энергии (счетчик тепла) с возможностью установки, как на подающем так на обратном трубопроводах с автоматическим опознанием, фиксацией и ежедневной передачей информации:

• Потребления нарастающим итогом в кВтч (киловатт-часах)

• Обратных потоков

Описание прибора

Первый беспроводной теплосчетчик, использующий технологию IoT (Internet of Things —  интернет вещей). Предназначен для вычисления и автоматической передачи данных по потреблению тепловой энергии на открытую или закрытую программную платформу (личный кабинет/web-portal) для УК/ТСЖ/ЖСК в интернете или локальной сети.

Главной задачей счетчика тепла «Compact vario4» является выполнение функции основного элемента для создания автоматической интеллектуальной системы дистанционного сбора данных по индивидуальному потреблению тепловой энергии в многоквартирных домах, коттеджных поселках и коммерческой недвижимости.

Счетчик тепла, подключенный к единой беспроводной системе учета коммунальных ресурсов TSS, обеспечивает вычисление, хранение, архивацию и передачу данных по потреблению тепловой энергии, а также передает информацию о своем статусе, статусе элемента питания, манипуляциях и ошибках. Данные предоставляются УК/ТСЖ/ЖСК в виде таблиц формата XML, XLS и активной 2D-модели на платформе, являющейся основой для мониторинга, анализа и проведения расчетов (биллинг) по показаниям приборов учета.  

Уникальные технологии

«Compact vario4» — это высококачественный электронный прибор учета тепла, уже совмещенный со средством автоматизации – встроенным радиомодулем (с микроконтроллером, батареей, инфракрасным портом).

Счетчик тепла «Compact vario4» выпускается серийно и всегда с двумя калиброванными на производстве высокоточными датчиками PT1000 измерения температур теплоносителя на подающем и обратном трубопроводах. Прибор начинает считать потребление от разности температур 0,3К. Погрешность составляет от 3% до 5% в зависимости от теплового режима. Высокая точность обеспечивает справедливость расчетов и снижение расходов на общедомовые нужды.  

«Compact vario4» беспроводной теплосчетчик, обеспечивающий передачу и отображение данных по потреблению с ежедневной актуальностью, что является очень важным условием для технического мониторинга и для полного и своевременного проведения начислений.

Долгий срок службы

Вычислительный блок со встроенным радиомодулем работает от автономного источника питания – литиевой батареи. В совокупности с использованием выделенного частотного диапазона 868,7 – 869,2МГц и благодаря оптимально рассчитанному энергетическому балансу срок службы батареи составляет не менее 12 лет (+1,5года резерв). Межповерочный интервал уникальный среди приборов такого класса и составляет 6 лет.

Надежность и безопасность

Информация передается в зашифрованном виде с проверкой целостности данных по CRC алгоритму. Мощность радиопередатчика составляет не более 25мВт. «Compact vario4» передает сигнал 85 раз в сутки, продолжительность передачи составляет 8,5 миллисекунд, а излучаемая энергия приборов Compact vario4 за год ниже, чем электромагнитные излучения при 5-и минутном разговоре по мобильному телефону.

Модульное решение

Теплосчетчик состоит из некорродирующего в течение более 30 лет латунного корпуса и высокоточной измерительной многоструйной капсулы со встроенным датчиками температуры и радиомодулем. Такое решение удешевляет стоимость эксплуатации, так как при поверке или замене не требуется демонтировать корпус, а замена ограничивается недорогой измерительной капсулы на новую с заводской поверкой.

Рис.1: Измерительная капсула (состоящая из вычислительного блока с расходомером и парой термометров сопротивления) и монтажный корпус

По умолчанию «Compact vario4» прибор учета тепла поставляется в запрограммированном под установку на обратном трубопроводе. Данную конфигурацию можно изменить через кнопку на лицевой панели либо через ИК-порт с оптоголовкой и специальным ПО «TAVO». Это снижает сроки поставки и упрощает установку.

Счетчик тепла «Compact vario4» может поставляться в исполнении для учета энергии охлаждения (хладосчетчик). В таком варианте вычислитель программируется под хладоноситель (как правило гликоль) и прибор поставляется с двумя свободными датчиками температуры и съемным вычислительным блоком для настенного монтажа.

Простой монтаж

Теплосчетчик «Compact vario4» выпускается в стандартных размерах с монтажной длинной L₁  80/105/110мм и 130мм, ДУ15 и ДУ20 для номинальных расходов Qn 0,6м³/ч, 1,5м³/ч и 2,5м³/ч. Для подключения к системе учета коммунальных ресурсов TSS теплосчетчик может программироваться как до установки на объекте, так и после.

Теплосчетчик «Compact vario4» может устанавливаться фактически в любом положении – горизонтально вертикально и дисплеем вниз. 

Сертификаты

Теплосчетчик «Compact vario4» внесен в Государственный фонд по обеспечению единства измерений (Реестр средств измерений) под номером № 58083-14 и, следовательно, допущен для индивидуального коммерческого учета тепловой энергии.

Рекомендации

Для достижения наибольшего эффекта экономии и комфорта следует комбинировать установку теплосчетчика Compact vario4 с установкой регулирующих устройств – электронных терморегуляторов.

Технический паспорт на теплосчетчик Compact vario4

Узнать подробнее о других теплосчетчиках хладосчетчиках и тепло-хладосчетчиках Techem

Радиаторный теплораспределитель MINOMETER M7

Радиаторные распределители тепла MINOMETER M7( аналогичные названия- пропорционаторы или аллокаторы ) предназначены для организации поквартирного учета тепла в жилых зданиях с вертикальной разводкой системы отопления, когда через каждую квартиру проходит несколько отопительных стояков. Все жилые здания массовой застройки имеют вертикальную разводку системы отопления.

Радиаторный распределитель тепла выполняет измерение не абсолютного, а относительно- пропорцио-нального количества тепловой энергии, отдаваемого поверхностью каждого отопительного прибора в системе 

отопления здания. 

Совокупность показаний распределителей в коллективной системе отопления позволяют выделить долю затрат каждой квартиры из общедомовых затрат по показаниям общего счетчика тепловой энергии и произвести расчет затрат на отопление каждого потребителя многоквартирного дома. Методика расчета индивидуальной доли потребления каждой квартиры утверждена Госстроем РФ 

(МДК 4–06.2004)

. 

Двойное измерение – надежный сбор данных

Minometer® M7 работает по принципу измерения двумя датчиками, используя очень точные датчики для постоянного обнаружения даже самых незначительных колебаний температуры отопительной батареи и помещения. Полученные таким образом данные затем используются для надежного измерения интенсивности потребления.

Регистрируемые температуры окружающей среды и нагревательного элемента проходят ряд проверок на правдоподобие и подразделяются на тепло от обогревателя и на тепло от внешнего источника, даже на стадии нагревания. Этот метод обеспечивает исключение воздействия любого внешнего тепла на измерения.

Также Имеется вариант Minometer® M7 с дистанционным датчиком для нагревательных элементов, доступ к которым затруднен.

Преимущества Minometer M7

1.Все Minometer® M7 можно запрограммировать на начало измерений потребляемого тепла в фиксированную стартовую дату, так чтобы все приборы начинали работать одновременно, независимо от даты их фактической установки. Это может быть особенно интересно в случае больших объектов, строящихся на различных этапах строительства, которые заканчиваются в различные сроки и должны быть готовы к эксплуатации в определенную дату.

2. Легко читаемый 5-цифровой многофункциональный дисплей обеспечивает обновленное показание текущего потребления. Включив ЖК-дисплей через оптический интерфейс, встроенный в переднюю панель прибора, пользователь может получать не только текущее показание, но также и дополнительные важные данные по потреблению и показания прибора по двум последовательным контурам снятия данных.

После первоначального тестирования дисплея первый контур снятия данных показывает последовательно настройку счетчика в день выставления счета, соответствующую дату и варианты шкалы и датчика. Minolпоэтому может предложить для всех своих приборов возможность получить точное снятие всех показаний в конкретный день платежа в любой отдельно обозначенный момент времени.

3. Второй контур снятия данных позволяет пользователю получить показания за 18 предыдущих месяцев. Это очень привлекательное преимущество, которое устраняет необходимость дорогостоящих визитов для снятия промежуточных показаний в случае изменения пользователя. Сохраняемые в приборе показания также делают возможной точную оценку потребления в последующем расчете.

4.Обслуживающий персонал может пользоваться инфракрасным интерфейсом для снятия данных по потреблению за прошедшие два года.

5. 3-вольтовый литиевый аккумулятор с длительным сроком службы поставляет на Minometer® M7 электроэнергию и гарантирует его надежную работу на протяжении всего своего срока эксплуатации, составляющего 10 лет, плюс резервный.

 Эксплуатационные характеристики

• -Электронный распределитель потребленного тепла с режимом измерения двумя датчиками
• -Диапазон измерений со средней расчетной температурой от 35^оС до 130^оС
• -Сохранение последних двух отчетных периодов, а также конечных показаний за последние 18 месяцев
• -Надежное определение тепла от внешних источников посредством внутренних проверок на правдоподобие
• -Задняя панель совместима с испарительным распределителем потребленного тепла Minotherm® и с электронным распределителем потребленного тепла Minometer® M5, Minometer® M6
• -Возможно снятие данных потребления через радиопередатчик
• -Компактный вариант, альтернативный вариант с дистанционным датчиком
• -Удобный для чтения, многофункциональный 5-цифровой дисплей
• -Гарантированное электропитание в течение 10 лет плюс резервное
• -Инфракрасный интерфейс для автоматической визуализации данных посредством портативного компьютера, дисплейной выборки данных и возможностей программирования
• -Свободный выбор даты для снятия данных
• -Данные по потреблению с высоким разрешением
• -Постоянные внутренние самотестирования
• -Любая попытка вмешательства регистрируется электронным образом
• -Шкала в единицах
• -Легко назначается пусковая дата при первой установке
• -Повышенная защита от тепловых, электрических и магнитных помех

Конструкция: MINOMETER M7 –  представляет собой электронный модуль, выполненный в пластиковом корпусе.   В состав устройства входят следующие функциональные составляющие: два датчика температуры (в зависимости от исполнения), процессорная плата, автономный источник питания, энергонезависимая память, радиопередающий модуль, оптический интерфейс, жидкокристаллический дисплей.

                             MINOMETER M7                                      MINOMETER M7                                         MINOMETER M7 Radio  

                              вид спереди                                                 вид сзади                                                       вид сзади

 Технические характеристики MINOMETER M7

Характеристики  радиопередатчика MINOMETER M7 Radio

Требования к эксплуатации

Специального обслуживания в течение срока эксплуатации прибор не требует. Считывание показаний производится сертифицированными изготовителем организациями.В течение срока эксплуатации не допускается несанкционированное вмешательство в работу распределитель Minometer (нарушение пломбы, нарушение крепления, воздействие источником открытого огня, заливание прибора различными жидкостями т.п.).

Поверка

Поверка распределителя Minometer производится по «Методике поверки устройства для распределения тепловой энергии электронные Minometer», согласованной с ГЦИ СИ «ВНИИМС». Межповерочный интервал – 10 лет.

Разрешили устанавливать счетчики тепла на батареи в квартирах. Что для этого нужно

Правительство разрешило устанавливать устройства-распределители на отопительные приборы в старых домах с вертикальной системой отопления. Об этом на своей странице в Facebook сообщил вице премьер-министр, министр регионального развития, строительства и ЖКХ Геннадий Зубко.

Соответствующее постановление было одобрено правительством в рамках имплементации закона «Про коммерческий учет тепловой энергии и водоснабжения».

Подпишитесь на канал DELO.UA

Для системы учета с помощью приборов-распределителей необходимо, чтобы их установили не менее 50% жителей многоквартирного дома. Оплата установки такой системы осуществляется за счет потребителей — владельцев квартиры.

По словам вице-премьера, украинцы теперь смогут сами выбирать оптимальную систему индивидуального учета тепла и платить исключительно по собственному счетчику, если это позволяют сделать технические возможности инженерных систем дома.

Министр отметил, что ранее возможность индивидуального, поквартирного учета была у жителей домов с горизонтальной системой отопления. Теперь собственники квартир, которые установят квартирные счетчики (при горизонтальной разводке инженерных систем) либо устройства-распределители (при вертикальной разводке), могут регулировать температуру в своих квартирах и платить по собственному счетчику.

Однако, таким жителям нужно будет доплачивать за обогрев мест общего пользования и вспомогательных помещений соответственно площади квартир.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: Централизованное отопление: Где и почему его нужно сохранить

Напомним, в ноябре 2017 года Верховная Рада приняла законопроект, согласно которому собственник квартиры сможет отказываться от центрального отопления (ЦО) и горячей воды, если не менее 50% квартир и нежилых помещений в его многоквартирном доме уже отключились. Ранее в Украине действовал приказ Министерства ЖКХ, который разрешал отключать от центрального отопления и горячей воды только весь дом, а не отдельные помещения.

Не пропустите самые важные новости и интересную аналитику. Подпишитесь на Delo.ua в Telegram

Счетчики тепла вызвали горячие споры – Газета Коммерсантъ № 153 (6633) от 27.08.2019

Споры об обязательности установки индивидуальных приборов учета тепла в новостройках должны завершиться до ноября этого года — окончательная позиция по этому вопросу будет отражена в итоговом варианте проекта стратегии развития ЖКХ на 2020–2035 годы. Пока же градус дискуссии не снижается. Минстрой предлагает дать возможность решать вопрос об установке поквартирных теплосчетчиков на общих собраниях собственников (оставив при этом обязательность общедомовых приборов учета). Минэкономики и бизнес-сообщество продолжают настаивать на том, что отмена требования об обязательной установке индивидуальных счетчиков нецелесообразна.

Формально на урегулирование споров о судьбе нормы об обязательной установке индивидуальных приборов учета тепла в новостройках осталось около двух месяцев. Окончательная позиция по этому вопросу, как сообщили “Ъ” в Минстрое, будет отражена в итоговом варианте проекта стратегии развития ЖКХ до 2035 года — его ведомство намерено представить в ноябре. Документ должен заменить действующую стратегию действий до 2020 года. Как ранее заверял Минстрой, проект будет обсуждаться с «максимальным привлечением экспертного сообщества».

Дискуссия развернулась после появления предложения Минстроя отменить обязательную установку тепловых счетчиков в новостройках (эта норма закона «Об энергосбережении» действует с 2012 года).

Объяснялась эта идея тем, что даже при наличии индивидуальных счетчиков определить фактически затраченный объем энергии невозможно, в частности из-за того, что при снижении температуры в одной квартире для поддержания привычной температуры в соседней ее жильцам потребуется большее количество тепла (соответственно, повышаются и их затраты).

«Наша инициатива появилась на фоне активной пропаганды компаний-производителей приборов учета о том, что установка тепловых счетчиков — это панацея от всех проблем»,— пояснил “Ъ” замминистра Максим Егоров. Предложение Минстроя — устанавливать в обязательном порядке лишь общедомовые приборы учета тепла, а вопрос об индивидуальных счетчиках оставить на усмотрение общего собрания собственников.

Оппонентом Минстроя в дискуссии выступило Минэкономики — в ведомстве настаивали на том, что экономия от использования индивидуальных систем теплового учета составляет около 20%.

На основании этого Минэкономики даже предлагало распространить требование об их установке и на вторичный жилой фонд. Обсуждалась эта идея и с представителями отраслевого сообщества — на площадке комиссии РСПП по ЖКХ (см. “Ъ” от 4 июля).

«Мы стараемся сбалансированно учесть точки зрения всех сторон»,— говорит Максим Егоров. Однако, как показывает текущее положение дел, сделать это будет непросто. Как стало известно “Ъ”, глава РСПП Александр Шохин донес до профильного вице-премьера Виталия Мутко позицию большинства членов комиссии по ЖКХ о том, что отмена обязательной установки нецелесообразна, и попросил учесть эту позицию. Виталий Мутко переадресовал письмо господина Шохина в Минстрой, Минэкономики, ФАС и Минэнерго с резолюцией «для использования» при проработке вопроса об отмене обязательной установки таких счетчиков в новостройках. Этот вопрос планируется рассмотреть на очередном заседании межведомственной рабочей группы по вопросам ЖКХ — как уточняют в Минстрое, дата его проведения пока не определена.

Не меняет своей позиции и Минэкономики — в ведомстве “Ъ” подтвердили, что продолжают придерживаться мнения о необходимости сохранения требования об обязательной установке индивидуальных тепловых счетчиков в новостройках. В Минэнерго переадресовали вопросы в Минстрой, в ФАС на запрос “Ъ” не ответили.

Евгения Крючкова

Счетчик тепла ITELMA БЕРИЛЛ СТЭ 31.20-2,5-Т1-I (подача, импульс, поверка 6 лет)

Счетчик предназначен для коммерческого учета тепла в системах отопления и работает как автономно, так и в составе АСКУТ.

Электронные счетчики тепловой энергии предназначены для измерения и регистрации полученного потребителем количества теплоты и других параметров теплоносителя в закрытых водяных системах отопления при учетно- расчетных операциях.

Теплосчетчики поставляются как единый механизм: расходомер и тепловычислитель в одном корпусе (ГОСТ Р 1434-1-2011) и имеют три типоразмера с номинальным значением расхода – 0,6 м3/ч, 1,5 м3/ч, 2,5 м3/ч.
Межповерочный интервал 6 лет.
Допускается горизонтальная или вертикальная установка прибора.

Непосредственное визуальное отображение текущей и архивной информации потребления количества теплоты (удобный ЖК -индикатор). В счетчиках сохраняются и отображаются значения количества теплоты за последние 38 месяцев.

Для удобства потребителя израсходованная тепловая энергия может отображаться на экране в двух единицах измерения: кВт·ч (kWh) и Гкал (Gkal). 1000 Вт·ч=860 ккал=0,000860 Гкал. 1 Гкал = 1000000 ккал = 1163000 Вт·ч.

Теплосчетчики в зависимости от модели оснащены интерфейсами для интеграции в системы учета ресурсов (АСКУТ): импульсный выход, RS-485 шина, M-BUS шина.

Импульсный счетчик выдает импульсы 0. 001 Гкал на импульс.

RS-485, M-BUS счетчик выдает по интерфейсу Вт*ч.

Для считывания информации по интерфейсу RS-485 требуется подача внешнего питания 5-30 Вольт!

Принцип работы теплосчётчика состоит в измерении объёма и температур теплоносителя в прямом и обратном трубопроводах с последующим определением тепловой энергии, тепловой мощности, времени наработки и других параметров теплоносителя путем обработки результатов вычислителем по заданному алгоритму и отображением результатов на ЖК-индикаторе. Температура в подающем и обратном трубопроводах измеряется платиновыми датчиками температуры (Pt1000) типа DS.

В электронный вычислитель входят электронные схемы и 8- ми разрядный ЖК-дисплей.
Рабочее напряжение 3,6В постоянного тока подается от встроенной литиевой батареи.
Ниже дисплея предусмотрена кнопка для просмотра показаний на дисплее (расход тепла, расход жидкости, температура в подаче, температура в обратке и т.д.).

Функция передачи показаний счетчика по Wi-Fi

Для дистанционного сбора показаний данного счетчика по Wi-Fi подключите его к контроллеру SAURES и зарегистрируйте личный кабинет. Один контроллер обслуживает до 8 различных счетчиков и датчиков.

Счетчики тепла в квартире — сколько стоит и как можно сэкономить

11 октября 2018, 16:39

Жильцы многоквартирных домов смогут платить меньше за потребленную теплоэнергию. Правительство окончательно утвердило порядок индивидуального учета тепла, позволив украинцам больше не платить за нерадивых соседей.

Ставить персональные тепловые счетчики можно было и прежде. Но такая роскошь была доступна только владельцам квартир в относительно молодых домах. В старых хрущевках и сталинках, где отопление устроено по вертикальному принципу, смонтировать их было технически невозможно. И жильцы, хотели они того или нет, оплачивали тепло солидарно — исходя из показаний общедомового прибора учета, разделенных на квадратные метры отапливаемой площади. Теперь же и у них появляется возможность экономить на отоплении.

Как это работает

Чуть ли не единственным способом высчитать потребление энергии каждой квартиры в доме с вертикальной системой отопления является использование приборов-распределителей. Они представляют собой небольшое устройство, способное измерять и записывать разницу между температурой батареи и в комнате, которое крепится на каждый отопительный радиатор.

«Каждый месяц работник ОСМД или ЖЭКа проходит по этажу и, не заходя в квартиру, снимает дистанционно данные с каждого радиатора, после чего подключает устройство к компьютеру. Вносит в программу показания общедомового счетчика. Остальное она делает сама: высчитывает, сколько потребили квартиры с приборами, сколько ушло на обогрев общих помещений, а сколько потратили люди без распределителей», — рассказал директор строительно-торговой корпорации ЕСВ Сергей Емец.

Объем использованного тепла высчитывается по специальным алгоритмам, которые давно созданы, апробированы и уже несколько десятилетий используются в Европе. Компьютерные программы при этом поставляют сами производители приборов. Причем, как правило, бесплатно.

Какие риски

Потребление «зайцев» программа рассчитывает исходя из размеров их квартир. И, конечно, с определенной погрешностью. В этом, по словам экспертов, и кроется ошибка чиновников. Стремясь упростить запуск нового типа учета для жильцов, они установили слишком низкую «планку согласия» — в законе «О коммерческом учете тепловой энергии» прописали, что для запуска системы достаточно оборудовать датчиками половину квартир.

Стало известно, когда в Украине повысят тарифы на отопление

«Чиновники сказали, хватит 50%, но непонятно, на основании чего они принимали такое решение. При таком проценте система не дает должной точности, а люди, купившие приборы, будут просто переплачивать. В свое время я даже пытался объяснить это замминистра: необходимо оборудовать распределителями как минимум 75% квартир в доме. И это не выдумка продавцов — таковы техрегламенты заводов-изготовителей», — считает Сергей Емец.

Кроме того, система никак не спасает кошельки жильцов от разбитых окон в подъезде. Поскольку в расчет принимаются не только индивидуальные показатели, но и данные общедомового счетчика.

Сколько стоит

Да и установка системы влетит в копеечку. Цена одного прибора — порядка €25. Но кроме него на батарею нужно смонтировать регулятор (вентиль), а также установить перемычку, если такой нет (еще около 1200 грн). В противном случае соседи по стояку останутся без тепла. И все это нужно умножить на количество батарей в квартире. В итоге, по подсчетам экспертов, установка распределительных узлов в пятиэтажной хрущевке на 50 квартир обойдется в 150 тысяч гривен. И это при условии, что только половина жильцов согласится на тепловую реформу.

Впрочем, расходы могут довольно быстро окупиться. По оценкам специалистов, за счет установки приборов в хорошо отапливаемом доме платежки за тепло могут уменьшиться в два-три раза. Так что инвестиции в 6 тыс. грн на квартиру с тремя радиаторами отобьются за отопительный сезон.

Контроль температуры батареи, теплового разгона и превышения температуры

Технические характеристики

Диапазон сигналов тревоги	Активация при 35 ° C (95 ° F), ± 3 ° C (5 ° F)
Восстановление Температура	На 2 ° C (3,5 ° F) ниже температуры активации
Входное напряжение	2-контактные разъемы постоянного тока 12 В или настенный адаптер переменного / постоянного тока 12 В
Выходные реле	(2) SPDT без напряжения контактные реле Номинальные характеристики выходных реле: 7 А при 240 В переменного тока, 10 А при 120 В переменного тока
Размеры (Д x Ш x Г)	Монитор: 84 x 40 x 77 мм (3. 3 x 1,6 x 3 дюйма) Датчик: 38 x 20 x 10 мм (1,5 x 0,8 x 0,4 дюйма) Кабели: 300 мм (11,8 дюйма)
Соответствие	IFC 2015 — 608,3, NFPA 1 — Статья 53.3.2

Часто задаваемые вопросы

Какое максимальное количество датчиков можно подключить к одному монитору?
Максимальное количество датчиков для каждого монитора составляет примерно 200. Если более 14 датчиков перегреваются, светодиоды на датчиках становятся настолько тусклыми, что их не видно, однако индикаторы и реле 1+ и 4+ на мониторе все еще активны.

Почему порог температуры для срабатывания сигнализации установлен на 95ºF (35ºC)?
Обычно считается, что номинальная рабочая температура батарей составляет 77ºF (25ºC). Если аккумулятор работает при температуре на 18ºF (10ºC) выше этого значения, это может быть причиной теплового разгона. BTM — это устройство с фиксированной температурой, поэтому выбранная температура выше нормальных колебаний рабочей температуры, но достаточно низкая, чтобы гарантировать, что перегревающуюся батарею можно будет идентифицировать до того, как произойдет тепловой пробой.

Какова максимальная длина кабеля для системы BTM?
В настоящее время нет конкретного ограничения на общую длину петли кабеля или длину кабеля между датчиками. С точки зрения электроники нет причин, по которым длина не может превышать 30 м (100 футов). Если длина становится слишком большой, может появиться вероятность того, что предупреждение 4+ может сработать с 3+ ошибками перегрева. Система была протестирована с общей длиной контура 122 м (400 футов.), и система работала нормально.

Какие существуют варианты связи для BTM?
BTM имеет (2) реле с беспотенциальными контактами SPDT. Номинальные параметры: 7 А при 240 В переменного тока и 10 А при 120 В переменного тока.

Какая потребляемая мощность у BTM?
Потребляемая мощность составляет 1,2 Вт независимо от количества подключенных датчиков.

Какой клей используется на датчике BTM?
В датчиках используется клей 3M типа 93020LE. Если датчик необходимо повторно установить, рекомендуется использовать этот тип клея.

Обучение работе с продуктом

Если вы хотите пройти обучение по конкретному продукту, свяжитесь напрямую с Eagle Eye. Мы предлагаем бесплатное обучение по телефону. Расценки могут быть предоставлены для обучения продукту на месте. Для получения дополнительной информации позвоните по телефону 1-877-805-3377 или напишите нам по адресу [email protected]. Оказываем своевременную поддержку по всем запросам.

EEU Training Courses

Eagle Eye University (EEU) предлагает запланированные курсы, адаптированные к конкретным аспектам критически важной электроэнергетики.Все курсы также доступны в вашем регионе. Следующие курсы применимы к мониторингу температуры батареи.

Батарея 101

Исчерпывающий обзор типов батарей и их использования в приложениях резервного питания

Температура батареи: вы ее контролируете?

Ваша батарея больше не является черным ящиком — стоимость приобретения может составлять от 6 до 9 тысяч долларов. Итак, что после этих огромных инвестиций? Вы даже контролируете свои батареи на предмет температуры, уровня воды и состояния заряда (SoC)?

Высокая температура — самая большая угроза для аккумулятора.Это угроза не только в том случае, если аккумулятор подвергается воздействию высоких температур внутри, но также и при нагревании окружающего воздуха за пределами аккумулятора. Таким образом, мониторинг температуры внутри батареи необходим для владельцев автопарков и менеджеров автопарков, чтобы получить от них максимальную отдачу.

Было проведено множество исследований воздействия тепла на батареи. Эти исследования показали, что высокие температуры снижают производительность и срок службы батареи.

Исследования показали, что с каждым повышением температуры на 8 ° C герметичная свинцово-кислотная батарея теряет половину своего жизненного цикла. Более того, если тепло повредило батарею, ее емкость не может быть возвращена.

Как уже упоминалось, проблемы с высокой температурой батареи возникают не только внутри нее; они бывают и внешне. Если температура батареи выше, чем температура окружающей среды вокруг нее, она может терять тепло из-за теплопроводности, конвекции и излучения. Если температура окружающей среды выше, чем внутренняя температура аккумулятора, аккумулятор нагревается.

В результате производители со временем улучшили свои батареи, чтобы они стали более устойчивыми к нагреванию. Исследование 2000 Battery Council International (BCI) показывает, что повышение температуры всего на 7 ° C может отрицательно повлиять на срок службы батареи на один год. К 2010 году улучшения показали, что повышение температуры на 12 ° C приводит к потере одного года срока службы батареи.

Усовершенствования в батареях привели к тому, что срок службы батареи увеличился на 21 месяц.В 1962 году срок службы стартерной батареи 34 месяца; в 2000 году он длился 41 месяц, а в 2010 году исследования показали, что в среднем он длился 55 месяцев.

Производители аккумуляторов быстро определили, что для аккумуляторов необходима система терморегулирования, и разработали такую ​​систему, которая помогает защитить весь аккумуляторный блок. Одна ячейка обычно работает сама по себе. Но при работе в координации со всеми элементами батареи, аккумуляторная батарея может испытывать резкое повышение температуры.

Еще одна угроза здоровью аккумулятора — это уровень воды, изучите передовые методы управления правильным количеством внутри каждой батареи.

Производители используют системы управления батареями для отвода тепла. Эти системы включают:

1. Защита от перегрева, которая контролирует температуру и прерывает путь тока, когда температура внутри батареи становится слишком высокой.

2. Рассеяние выделяемого тепла, в результате которого тепло отводится от аккумулятора, чтобы избежать перегрева, который может его повредить.Тепло рассеивается за счет конвекции, теплопроводности и излучения.

3. Равномерное распределение тепла, которое помогает рассеивать тепло, локализовать и управлять горячими точками.

4. Принудительное охлаждение аккумуляторов, которые используются в мощных системах, включая электрические и гибридные электромобили.

В настоящее время проводятся дополнительные исследования по разработке более надежной защиты аккумуляторов. Например, исследователи из Стэнфордского университета экспериментируют с умными батареями, которые отключаются, когда температура достигает 71 ° C.Они перезапускаются только после остывания.

Температура также может влиять на зарядку аккумулятора. Например, зарядка аккумулятора при средней температуре увеличивает срок службы аккумулятора, а аккумулятор более эффективно принимает заряд при более высоких температурах. Однако батарея потребляет меньше тока при более низких температурах.

Аккумулятор лучше всего работает при температуре от 18 ° C до 25 ° C. При повышении температуры в батарее химическая реакция протекает быстрее.Это позволяет увеличить мощность батареи. Хотя, если химическая реакция идет слишком быстро, химические вещества могут быть потеряны, а это сокращает срок службы батареи. Если температура поднимется еще выше, то произойдет тепловой разгон, который может отрицательно сказаться на сроке службы батареи.

Внутреннее сопротивление батареи увеличивается при более низких температурах, а мощность батареи уменьшается. Когда температура еще ниже, электролит может замерзнуть, в результате чего аккумулятор перестанет работать. Из-за этого многие зарядные устройства оснащены датчиками, измеряющими температуру.

Датчики температуры также необходимы на батарее, потому что тепло выделяется всякий раз, когда батарея заряжается, и увеличивает тепло окружающей среды и внутреннее тепло батареи. Таким образом, на зарядном устройстве требуется датчик температуры, поскольку температура аккумулятора высока; зарядное устройство снижает подачу напряжения для обеспечения максимальной зарядки и предотвращения перегрева аккумулятора. Зарядное устройство использует более высокое напряжение аккумулятора при более низких температурах, чтобы компенсировать повышенное сопротивление, вызванное низкой температурой.

Не уверены, какая батарея подходит для вашей работы? Ознакомьтесь с полным сравнением поломок свинцово-кислотных и литий-ионных аккумуляторов.

могут полагаться на телематическую систему мониторинга и управления батареями, чтобы предупреждать об изменении температуры внутри их батарей, избегая проблем с перегревом, которые могут привести к повреждению батарей и даже взрыву. Устройство также может определить другие проблемы с аккумулятором, а затем предупредить вас об этих проблемах с помощью отчетов, чтобы вы могли сделать все необходимое для предотвращения дальнейших проблем.Отчеты также помогают в создании программы управления батареями и графика технического обслуживания, которые предотвращают возникновение проблем.

Посетите веб-сайт Access Control Group или проконсультируйтесь с представителем Access, чтобы узнать больше о том, как телематические продукты могут обеспечить полный срок службы батарей вашего парка. Наши решения могут даже помочь защитить ваш персонал от возможных травм и несчастных случаев.

Ультратонкие датчики деформации и температуры для литий-ионных аккумуляторов

Ультратонкие датчики деформации и температуры для литий-ионных аккумуляторов

Цель исследовательской группы под руководством GE в партнерстве с Мичиганским университетом и Ford Motor Company — разработать интеллектуальную и экономичную сенсорную систему, которая значительно увеличивает использование накопленной энергии в аккумуляторных батареях при сохранении или улучшении системы. срок службы для транспортных средств.Команда решила три технические задачи: 1) ультратонкая матрица датчиков, способная измерять деформацию ячеек и температуру поверхности в нескольких ячейках в аккумуляторном блоке, 2) моделирование в упрощенном порядке для вычислений в реальном времени и анализа наблюдаемости для минимального количества датчиков и 3) интеграция сенсорного блока и системная оценка сенсоров и адаптивное управление батареями. Элементы инновационного подхода команды показаны на Рисунке 1.

Команда исследовала различные полимерные подложки и различные наплавленные металлы для датчиков с целью уменьшения толщины в 20 раз по сравнению с датчиками современной аккумуляторной системы, которые обычно имеют толщину 2–3 мм.Получающаяся в результате совмещенная матрица датчиков деформации и температуры имеет толщину менее 100 мм, что позволяет размещать матрицу датчиков между элементами батареи внутри блока. Датчики достигли точности <0,1 C и смещения <0,1 мм. Фотография аккумуляторной батареи изображена на рисунке 2.

Команда Университета штата Мичиган разработала физические модели упрощенного порядка, чтобы использовать информацию из массива датчиков GE, извлекая термические характеристики и характеристики напряжения, которые будут использоваться в новом типе алгоритма управления батареями.Прогнозирование разбухания всей ячейки при ее зарядке и разряде в среде работающего транспортного средства обычно требует слишком больших вычислительных ресурсов для практического использования. Команда преодолела эту проблему с помощью методов анализа и оценки наблюдаемости, которые охватывают множество физических масштабов от явлений на уровне электрода (5 мкм, 50 мс) до уровня ячеек (10 см, 1 с) и до упаковки на уровне транспортного средства (1,0 м). , 5 сек). Чтобы количественно определить набухание клеток, команда разработала инновационные экспериментальные методы и специализированные лабораторные приспособления, которые измеряют свободное и ограниченное набухание батареи вместе с ее тепловыми характеристиками.

Данные датчика в сочетании с упрощенной моделью, основанной на физике упрощенного порядка, используются в режиме реального времени для оптимизации рабочих характеристик упаковки и прогнозирования ее состояния. Чтобы оценить производительность, команда оснастила полный аккумуляторный блок из 76 элементов от гибридного автомобиля Ford Fusion своими новыми датчиками и системой управления для тестирования в Ford Motor Company. Результаты сразу же позволили внедрить множество инноваций в управление в реальном времени. К ним относятся установка пределов мощности, быстрый прогрев и оценка состояния работоспособности потери мощности на основе мониторинга сдвигов в объемном напряжении.Анализ демонстрации, проведенной группой на аккумуляторном блоке Ford, показал, что эти нововведения могут позволить уменьшить размер аккумулятора с соответствующим увеличением использования энергии на 19% на элемент и прогнозируемым уменьшением емкости всего на 0,5% после 100 000 миль. Первоначальное тестирование блока гибридного электромобиля (HEV) было полезной демонстрацией этого подхода к улучшенным системам аккумуляторных батарей, и результаты обнадеживают, что интеграция передовых датчиков с элементами управления с прогнозированием модели может улучшить производительность аккумуляторных систем электромобилей, но это потребует продолжения разработки и внедрения более крупных аккумуляторных электромобилей (BEV), чтобы извлечь максимальную выгоду и выгоду от этой технологии.

— Управление тепловой безопасностью в литий-ионных аккумуляторах: текущие проблемы и перспективы

Революционное влияние литий-ионных аккумуляторов на общее мировое экономическое и техническое развитие было отмечено Нобелевской премией 2019 для их изобретателей. Литий-ионные батареи быстро становятся основным компонентом систем хранения и доставки энергии для электрических сетей и электромобилей (EV), не использующих ископаемое топливо. Темпы производства литий-ионных элементов ускоряются, равно как и их использование в небольших устройствах бытовой электроники (смартфоны, планшеты и компьютеры), электрифицированном транспорте (EV) и крупных системах хранения энергии (электросети). В течение следующего десятилетия ожидается постоянный рост мирового производства литий-ионных аккумуляторов, при этом прогнозы варьируются от четырех до десяти раз (рис. 1). ¹

Улучшение свойств материалов для увеличения удельной энергии и возможностей передачи мощности этой технологии обещает дальнейшее расширение ее использования. ^2,3 Параллельно было признано, что требуется постоянная работа для повышения безопасности литий-ионных аккумуляторов на протяжении всего их жизненного цикла — от производства и эксплуатации до утилизации ресурсов. ^4–7 Два основных явления, способствующих нестабильности литий-ионных аккумуляторов, которые могут снизить их тепловую безопасность, — это тепловой разгон (TR) в отдельном элементе и распространение тепла от элемента к элементу. TR возникает в одной ячейке, и, если он не локализован, может привести к распространению TR в многоячеечной батарее. ⁸ TR Распространение TR может привести к возгоранию, разрыву и выбросу воздуха с серьезными последствиями для оборудования и пользователей. ⁹ Управление температурным режимом аккумулятора является одним из важных аспектов повышения общей безопасности технологии. ^10–19 Основная цель управления температурой — прогнозирование, предотвращение и, при необходимости, смягчение двух основных эффектов тепловой энергии в литий-ионных батареях — TR и распространение TR от ячейки к ячейке.

Температурную безопасность можно повысить за счет более четкого понимания физико-химических свойств литий-ионной системы и условий, необходимых для поддержания стабильности системы. Эти врожденные нестабильности можно отнести к сложным компонентам, составляющим каждый литий-ионный элемент в батарее.Были предприняты значительные усилия для получения лучшей интерпретации термической безопасности с использованием различных математических и вычислительных моделей. К ним относятся сложные детерминированные модели для индивидуальных реакций, которые происходят внутри ячеек до вентиляции и TR, ²⁰ расчетная гидродинамика (CFD) моделирования конструкции ячеек и архитектуры упаковки в многокамерных решениях, ²¹ пределы воспламеняемости ²² и высокопроизводительные скрининговые исследования, связывающие сигнатуры на уровне материала с ответами на уровне системы. ²³ Аналогичным образом, на уровне системы, обнаружение неисправности датчика с использованием параметров, регрессированных в модели цепей, ²⁴ подходов на основе данных, которые количественно определяют вероятность отказа с учетом среднего времени наработки на отказ, ²⁵ оценка риска в режиме отказа Анализ эффектов или аналогичные методы, ^26,27 облачных инструментов диагностики неисправностей, ^28,29 и регрессия тенденций из банков данных, которые охватывают различные форматы ячеек и химические составы, ³⁰ .Некоторые из ключевых проблем при прогнозировании начала TR включают чрезвычайно низкую частоту его появления в полевых условиях; отсутствие согласованного определения ³¹ для «теплового разгона», что приводит к несоответствию между результатами лабораторных испытаний и полевыми событиями; широкий разброс результатов тестирования; ограниченный набор соответствующих экспериментальных результатов для проверки и параметризации моделей; и значительное увеличение бюджета на тестирование с ростом размера и сложности статей о тестировании батарей. В результате методы идентификации паттернов, такие как машинное обучение ³² или анализ больших данных ³³ , имеют доступ к наборам обучающих данных ограниченного размера (например,g., данные о циклическом старении или календарном разложении, собранные в течение нескольких месяцев, и данные о безопасности, собранные в течение более длительного времени), чтобы обеспечить достаточную уверенность в результатах. С другой стороны, даже после тщательного контроля за настройкой теста и изменчивостью оператора, результаты результатов испытаний на механическое повреждение (например, испытания на проникновение гвоздя) не всегда детерминированы. ³⁴ В таких случаях было продемонстрировано, что анализ чувствительности результатов тестирования на уровне системы к конкретным проектным параметрам ³⁵ является полезным. Доверительные интервалы для параметров, полученных в результате таких экспериментов, могут впоследствии использоваться в качестве входных данных для математических моделей и для построения карт безопасности, которые показывают взаимодействие вероятностей отказа, полученных на основе каждого параметра (рис. 2). ^36,37

Еще одним заметным пробелом в использовании моделирования для понимания безопасности батарей является отсутствие «комплексного подхода», помогающего понять экспериментальную характеристику, выполняемую в различных масштабах. Например, существуют независимые экспериментальные измерения, коррелирующие результаты дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) на уровне компонентов с калориметрией ускоренной скорости (ARC) на уровне клеток. ^38,39 Аналогичным образом были разработаны математические модели, изучающие влияние изменения расстояния между ячейками. Однако математические модели, которые объединяют результаты DSC и ARC вместе с другими экспериментами по теплопередаче для определения оптимального расстояния между ячейками в модуле или проектирования вентиляционных путей для аккумуляторных блоков, не исследовались. Аналогично, стабильность различных оксидов переходных металлов и связанное с ними выделение кислорода изучались отдельно с использованием математических моделей ²² и в экспериментах. ⁴⁰ Объединение этих результатов с моделью CFD в масштабе ячейки или выше ⁴¹ позволит одновременно оценивать ограничения материалов наряду с техническими ограничениями.

Параметры управления литий-ионным аккумулятором включают электрическую энергию, электрическую мощность и тепловую энергию. Большинство систем управления батареями (BMS) управляет электрической мощностью и энергией через датчики напряжения и тока, а не через сопротивление или импеданс анода, катода и электролита.Управление температурой в большинстве BMS осуществляется с помощью термопар, термисторов и аналогичных датчиков, установленных вне ячеек. Здесь мы обсуждаем текущие усилия по терморегулированию литий-ионных аккумуляторов, включая датчики и методы прямого измерения внутренней температуры элемента (T _int ).

Управление температурой в литий-ионных системах

Управление температурой важно для литий-ионных систем, поскольку стабильность электродов с высокой плотностью энергии во многом зависит от локальной температуры внутри элемента и ее влияния на летучие органические растворители в электролите .Некоторые растворители имеют температуру кипения до 90 ° C, и увеличение T _— выше 90 ° C приведет к выкипанию растворителя, увеличению внутреннего давления в ячейке и вынудит растворитель выйти. Следовательно, предотвращение чрезмерного повышения T _int должно помочь сохранить целостность клеток.

Несколько авторов провели подробные исследования по математическому моделированию ^42,43 или провели измерения ⁴⁴ для решения тепловых проблем в малых и больших аккумуляторных блоках. Некоторые из этих исследований подчеркивают влияние плохого управления температурой на нормальную работу и срок службы этих батарей, ^45–47 , а также на аспекты безопасности.Недавно мы сообщили, что примерно на каждые 13 ° C повышения рабочей температуры срок службы батареи сокращается примерно на 50%. ⁴⁸ Были аналогичные сообщения о снижении производительности в холодных условиях эксплуатации. ⁴⁹ Эти изменения продолжительности жизни сопровождаются увеличением внутреннего сопротивления клеток. В сочетании с потерей эффективности езды на велосипеде и способности генерировать электроэнергию чрезмерное тепловыделение при повышенном внутреннем сопротивлении усиливает проблемы безопасности.Эти небезопасные тепловые ситуации в настоящее время решаются с помощью «блоков управления», состоящих из контуров нагрева и контуров охлаждения, а также «регулирующей» секции, которые пытаются поддерживать температуру поверхности батареи в пределах заданного диапазона температур. Описание интеграции между системой управления батареями и блоком управления температурой приведено в другом месте. ⁵⁰ Блок управления температурой вводит данные о температуре окружающей среды и батареи в интеллектуальные средства управления, которые инициируют охлаждение или нагрев во время нормальной работы или отправляют аварийный сигнал в ЭБУ при обнаружении аномальных колебаний температуры.Аппаратное обеспечение терморегулирования, как минимум, состоит из вентиляторов и нагревателей. В нескольких исследованиях изучались более сложные подходы к обогреву и охлаждению, которые улучшают общий коэффициент полезного действия системы терморегулирования. ⁵¹ Другие предпочли простоту оборудования. ⁵²

С точки зрения безопасности изоляция (механическая, тепловая, а также электрическая) между частями (блоки элементов или модули) и доступ к теплоотводу являются ключевыми критериями, используемыми при проектировании аккумуляторных блоков.Предотвращение утечек в системах с жидкостным охлаждением и опасности возникновения дугового разряда в высоковольтных устройствах обычно рассматривается в нескольких стандартах безопасности. ⁵³ Практически все аккумуляторные батареи электромобилей имеют специальные вентиляционные отверстия для отвода газообразных выбросов после выброса из ячеек по предпочтительным путям, в сторону от распространения в соседние элементы. Некоторые аккумуляторные модули содержат материал с фазовым переходом либо в упаковке, либо как часть элемента элемента. Ключом к успешному снижению чрезмерного повышения температуры является способность отводить тепло от клеток.

Технологии управления температурой ^42–53 — это несколько примеров продолжающихся усилий, направленных на обеспечение тепловой безопасности литий-ионных аккумуляторов. Несмотря на эти согласованные усилия, литий-ионные батареи продолжают испытывать TR, распространение TR и горение. Некоторые из сохраняющихся проблем с безопасностью литий-ионных аккумуляторов можно проследить до эволюции BMS, первоначально использовавшейся для управления водными аккумуляторами.

Типы систем управления батареями

В рамках ограничений существующих баз данных, растущего спроса и производства, вокруг каждой литий-ионной батареи должна быть построена достаточно продвинутая BMS для обеспечения тепловой безопасности и электрического КПД.Из-за своих ограничений конструкции и концепции BMS, основанные на ранее разработанных типах батарей, не улучшают безопасность существующих литий-ионных батарей, а для некоторых конструкций могут даже снижать запас прочности. Понимание физико-химических процессов в литий-ионных элементах позволяет лучше понять отказы литий-ионных аккумуляторов, включая дефлаграцию и другие отказы, вызванные нагревом. ^54,55 Недостатки в конструкциях BMS, применяемых в современной литий-ионной технологии, можно проследить до конструкций батарей, содержащих негорючие компоненты, например.г., водные электролиты. ^56,57 Большинство систем аккумуляторных батарей с водным электролитом не требуют специализированных BMS. Управление зарядом и разрядом аккумуляторных водных Ni-аккумуляторов, таких как никель-кадмиевые (NiCd), никель-водородные (NiH ₂ ) и никель-металлогидридные (NiMH) элементы, необходимо для максимального повышения производительности при минимальном сокращении срока службы. ⁵⁶ Чтобы соответствовать этим требованиям, системы управления зарядом для водных Ni-аккумуляторов обычно отслеживают температуру, напряжение и ток аккумулятора для оценки состояния заряда аккумулятора (SoC).Чаще всего интеграция в ампер-часах использовалась для поддержки методов управления коэффициентом перезарядки в высоконадежных аэрокосмических батареях NiCd и NiH ₂ . ^58,59 Методы контроля заряда на основе давления были уникальными для NiH ₂ батарей из-за характерного квазилинейного изменения давления H ₂ с SoC во время цикла заряда-разряда. В NiMH и NiCd батареях при перезарядке могут образовываться газообразные водород и кислород, поэтому для ограничения перезарядки использовались показания напряжения и температуры; некоторая низкоскоростная перезарядка обычно использовалась для аккумуляторов NiCd и NiH ₂ , чтобы уменьшить саморазряд и предотвратить падение SoC при езде на велосипеде. ⁶⁰ Система термоконтроля в этих батареях представляла собой самовосстанавливающийся плавкий предохранитель, изобретенный в 1939 году, ⁶¹ (положительный или отрицательный тепловой коэффициент, предохранитель с положительным или отрицательным температурным коэффициентом, ⁶² в современной терминологии), расположенный в положительном и отрицательном полюсах. ножка ряда череда ячеек. Некоторые системы управления в NiMH и NiCd батареях имели термисторы в определенных местах, чтобы останавливать заряд или разрядку, когда батарея испытывала внезапное повышение температуры из-за внутренних неисправностей. Пределы напряжения были скорректированы во время зарядки, чтобы облегчить рассеяние тепла на уровне элементов на терморегулирующих поверхностях батареи, чтобы минимизировать тепловую нагрузку и продлить срок службы батареи.Успешные методы контроля заряда с температурной компенсацией, используемые в никель-кадмиевых батареях, были приняты батареями NiH ₂ для таких приложений, как космический телескоп Хаббла НАСА и Международная космическая станция. ^63,64

В другом примере водной системы свинцово-кислотные батареи могут выйти из строя из-за саморазряда и электролиза кислоты, что приведет к образованию газообразного водорода. Следовательно, BMS (точнее: система управления, встроенная в зарядное устройство, а не в аккумулятор) в свинцово-кислотных аккумуляторах предназначены для поддержания напряжения на заданном уровне в течение периодов ожидания и для поддержания «плавающего заряда» для предотвращения саморазряда аккумулятора. , «просушки» отказов и внутренних коротких замыканий.Проблемы, обнаруженные в водных батареях (таких как свинцово-кислотные, никель-кадмиевые или никель-металлогидридные), сильно отличались от литий-ионных батарей, поэтому требовался другой набор конструктивных решений, необходимых для их систем управления. Водные системы не были разработаны со специальной BMS, внутренней для каждой ячейки в батарее; Вышеупомянутые элементы управления были включены в отдельные компоненты в качестве элементов управления зарядного устройства. Адаптация таких контроллеров, как BMS, для литий-ионных батарей была недостаточной для решения более сложных проблем, обнаруженных в этих батареях.Тем не менее, большинство современных BMS для литий-ионных аккумуляторов по-прежнему полагаются только на датчики напряжения аккумулятора (и напряжения элементов в некоторых случаях) и датчики температуры, устанавливаемые на поверхность. ^16,65–67 Несмотря на то, что современные BMS используют передовые математические модели для прогнозирования внутреннего состояния ячейки, несколько авторов подчеркивают необходимость модернизации датчиков BMS, использования улучшенных датчиков на основе импеданса, ^16,65,67 и внутренние датчики температуры. ^16,66

Основные причины теплового разгона литий-ионных аккумуляторов

Внутренняя нестабильность литий-ионной аккумуляторной системы может быть связана со сложностью компонентов, составляющих каждый литий-ионный элемент.При 200 Вт · ч кг ^-1 плотность энергии литий-ионного элемента по весу составляет примерно четверть от плотности энергии пороха или одной десятой для динамита; однако только литий-ионные элементы способны выделять энергию с контролируемой скоростью, включая запуск и останов по команде, в соответствии с требованиями пользователя. В литий-ионных элементах десятки отдельных компонентов работают вместе, сохраняя большое количество энергии при минимально возможной массе и объеме и доставляя энергию в диапазоне желаемых скоростей. Несмотря на то, что физико-химические свойства этих отдельных компонентов довольно хорошо каталогизированы, ^{20–30,35–40} их совместное поведение — нет. ^31–34 Катастрофический отказ литий-ионных аккумуляторов может быть вызван электрическим, механическим или термическим воздействием. ^10,68 Исторически эти три типа злоупотреблений наносили ущерб безопасности всех типов батарей, включая классические водные. Как правило, аккумулятор нельзя перезаряжать и разряжать, подвергать сильному сжатию, вибрации, ударам или нагреванию. Большинство производимых сегодня литий-ионных аккумуляторов разработаны с учетом защиты от этих трех типов условий неправильного использования.Несмотря на инженерные разработки, которые защищают их от экстремальных механических, электрических и термических повреждений, литий-ионные аккумуляторы все еще могут испытывать TR и дефлаграцию, что указывает на необходимость учета множества факторов для повышения безопасности аккумуляторов. Например, непреднамеренное включение инородных или естественных обломков объектов (FOD или NOD), а также производственные дефекты могут способствовать созданию внутренних коротких путей клетки. Хотя реализация сложных методов контроля качества и протоколов скрининга клеток была успешно реализована для контроля FOD, NOD и производственных дефектов, необнаруженные скрытые дефекты могут вносить вклад в опасность внутреннего короткого замыкания клетки. ⁶⁹ Тем не менее, TR в результате внутреннего короткого замыкания клеток продолжает происходить, поэтому контроль качества и скрининг клеток, хотя и необходимы, недостаточны для предотвращения TR. Рост дендритов во время заряда-разряда в литий-ионном элементе и старение компонентов элемента с разной скоростью также могут привести к TR. Хотя данных о связи между отказом отдельного компонента элемента и отказом элемента недостаточно, преждевременный выход элемента из строя обычно приводит к выходу из строя аккумулятора.

Обеспечение термобезопасности от проектирования до утилизации

Шаги по обеспечению термобезопасности начинаются с конструкции батареи, продлеваются на весь срок ее службы и заканчиваются только после безопасной утилизации батареи. ⁷⁰ От проектирования до утилизации повышенная безопасность литий-ионных аккумуляторов может быть реализована за четыре основных практических этапа, которые в общих чертах обозначены ниже. Шаг 1 в разработке безопасной батареи начинается с проверки, выбора и согласования ячеек, которые будут использоваться при производстве батареи. Шаг 2 — обеспечить работу каждой ячейки в батарее в заданных пределах напряжения и температуры. Шаг 3 заключается в прогнозировании и предотвращении TR в отдельной ячейке в батарее. Последний шаг, Шаг 4, — предотвратить распространение TR от ячейки к ячейке, даже если одна ячейка в батарее испытывает TR.Детали, связанные с практической реализацией каждого из этих четырех шагов безопасности, гораздо более важны при производстве литий-ионных аккумуляторов, чем при производстве аккумуляторов на водной основе. Для водных батарей последние два шага даже не применимы. В водных батареях неправильные процедуры, связанные с первыми двумя этапами, не приводят к возгоранию, тогда как в литий-ионных батареях они могут вызвать TR и возгорание. Реализация первых двух этапов в производстве литий-ионных аккумуляторов требует уровня строгости, которого нет в сегодняшней практике скрининга и согласования, а отказ, вызванный плохой реализацией, гораздо менее прощающий, чем в водных аккумуляторах.

Согласование отдельных ячеек в батарее

Лучшая практика в проверке и сопоставлении ячеек батареи на водной основе включает идентификацию ячеек с той же информацией на паспортной табличке (партии продукта) и их сопоставление на основе данных испытаний для напряжения элемента и емкости Ач посредством заряда-разряда кататься на велосипеде. ⁶⁸ Очевидно, что согласование ячеек на основе информации с паспортной таблички и данных испытаний является наилучшей практикой как для водных, так и для литий-ионных аккумуляторов. Однако согласование напряжения и емкости в ампер-часах не гарантирует, что литий-ионные элементы согласованы на уровне их внутренних компонентов, а именно электролита, анода и катода.Проблемы, которые могут возникнуть из-за несовпадения ячеек на уровне компонентов, иллюстрируются обычной практикой, известной как конструкция ячейки с ограничением по катоду или с ограничением по аноду. ⁵⁶ Например, катодно-ограниченный элемент сконструирован с избыточным анодным материалом, так что, когда элемент полностью разряжен, полностью расходуется только катод, а на аноде остается некоторое количество непрореагировавшего электроактивного материала, предотвращая непреднамеренное окисление токосъемника. на аноде. В более широком смысле, если сопротивление электролита (R _s ) для каждой ячейки не совпадает между ячейками, то во время заряда и разряда элемент с самым высоким R _s будет испытывать повышенное внутреннее падение напряжения и достигнет заданного напряжения ограничивает раньше, чем остальные клетки.В батарее с разными R _или в нескольких элементах все эти элементы будут испытывать разную глубину разряда (DOD), что приведет к старению с разным сроком службы. Более вредно, чем несоответствие R _s отдельных элементов, несоответствие их анодного импеданса отдельного элемента (Z _a ) и импеданса катода (Z _c ). Когда ток проходит через элемент, температура внутри элемента неоднородна, но различается для каждого компонента, потому что соответствующие R _s , Z _a и Z _c различны. ⁷¹ Если ячейки не подобраны индивидуально для R _s , Z _a и Z _c , тогда будет разница в температурах несовпадающих компонентов. Например, если конкретный элемент не соответствует Z _a с остальными, этот элемент будет подвергаться воздействию другой температуры анода во время заряда-разряда, что может привести к старению анода этого элемента с другой скоростью, чем у остальных элементов. . В течение нескольких циклов заряда-разряда этот анод может преждевременно выйти из строя, что может привести к TR.В свою очередь, преждевременный выход элемента из строя обычно приводит к выходу из строя батареи. Мы утверждали, что мониторинг внутренней температуры — это жизнеспособный путь для выявления термически неисправных ячеек в батарее. ⁵⁴ Также обсуждается управление балансировкой температуры между ячейками в электромобилях. ¹⁶ Практика поддержания изотермических условий варьируется в зависимости от отрасли. Например, требования к контролю температурных градиентов в пределах 2–5 ° C являются обычными для литий-ионных аккумуляторов, пригодных для использования в космосе. ⁷²

Ток, протекающий через батарею, вызовет аналогичные изменения в концентрации активных материалов на аноде и катоде через большинство ячеек, только ячейка с несоответствующим Z _a или Z _c может быть принудительно включена избыточный разряд или избыточный заряд на аноде или катоде. В водных батареях, если последовательно подключенный элемент чрезмерно разряжен, то результирующее изменение напряжения приведет к увеличению внутреннего сопротивления этого элемента, и батарея перестанет функционировать.В литий-ионных батареях реверс напряжения может впоследствии привести к катастрофическому отказу, что приведет к распространению TR, TR, возгоранию и дефлаграции. Например, чрезмерный разряд литий-ионного элемента может привести к растворению меди (из анодного токосъемника), которая откладывается в виде металлической меди на катоде, аноде и сепараторе во время последующей зарядки. Непрерывный избыточный разряд и циклический заряд приводят к осаждению металлической меди на графите, что препятствует внедрению лития в графит и осаждению металлического лития поверх слоя меди. ⁷³ металлический литий осаждается в виде дендритов в соответствии с законами «агрегации, ограниченной диффузией». ⁷⁴ Дендритные отложения могут образовывать острые, прочные и игольчатые структуры, способные пробивать полимерные сепараторы. Внутри литий-ионных элементов дендритные отложения металлического лития создают пути электрического короткого замыкания между анодом и катодом, что приводит к быстрому возникновению TR. ⁵⁶ Следовательно, практика согласования ячеек по напряжению и емкости Ач, достаточных для водных аккумуляторов, необходима, но недостаточна для литий-ионных аккумуляторов.Целью успешного согласования литий-ионных элементов является обеспечение равномерного разряда, содействие равномерному старению, предотвращение изменения полярности ячейки, перегрева и т. Д .; поэтому сопоставление должно также включать мониторинг значений Z _c , Z _a и R _s для отдельных ячеек.

В литий-ионном элементе полное сопротивление каждого из его компонентов, а именно Z _c , Z _a и R _s , однозначно зависит от частоты (частотного диапазона). ⁷⁵ Следовательно, согласование импеданса ячейки только на частоте 1 кГц не может успешно согласовать каждый компонент каждой ячейки.Что еще более важно, поскольку частота, соответствующая каждому компоненту, уникально зависит от каждой модели ячейки, измерение импеданса на частоте 1 кГц не может точно сопоставить Z _c , Z _a или R _s в каждой модели ячейки. Для повышения термобезопасности каждый литий-ионный элемент в батарее должен соответствовать Z _c , Z _a и R _s на разных частотах, в дополнение к напряжению элемента, емкости в Ач, марке, модели. , дату изготовления и номер партии, как указано в п.70. В батарее, содержащей элементы с согласованными компонентами импеданса Z _c , Z _a и R _s (в дополнение к емкости элемента), элементы имеют тенденцию к равномерному старению, что снижает вероятность преждевременного старения отдельных элементов ( см. рис. 4 и 6 в работе 54).

Мониторинг внутренней температуры элемента, напряжения, состояния заряда и состояния здоровья во время зарядки и разрядки

Второй шаг в проектировании безопасности — обеспечение того, чтобы каждая ячейка в батарее работала в заданных пределах напряжения и температуры .Этот шаг обычно реализуется через BMS, первоначально разработанную для контроля и управления элементами в водных батареях. ^63,64 В водных батареях мониторинг температуры был необходим не из-за возможности TR, а для предотвращения замерзания или испарения электролита. В таких ситуациях мониторинг температуры окружающей среды батареи считался адекватным, поэтому размещение одного или двух термодатчиков на батарею на внутренней и внешней стенке батареи стало обычной практикой. В отличие от водных батарей, для управления температурой в литий-ионных элементах требуется один термодатчик на элемент. Этот термодатчик должен быть способен измерять или оценивать внутреннюю температуру (T _int ) каждой ячейки. Есть несколько причин контролировать T _int каждой ячейки. TR может быть вызван повышением температуры внутри ячейки. При таких низких температурах, как 85 ° C, слой поверхности раздела твердый электролит (SEI) начинает разрушаться, вызывая экзотермические реакции между графитовым углеродным анодом и карбонатными эфирами в электролите.При дальнейшем повышении температуры органические сложные эфиры превратятся в пар, ⁷⁶ , и повышенного давления внутри ячейки будет достаточно, чтобы вызвать вентиляцию. ^77,78 Когда элемент вентилируется, он рассеивает легковоспламеняющиеся органические растворители по батарейному отсеку и осаждает их на поверхности соседних элементов. ⁵⁵ От выхода из строя SEI до вентиляции каждый процесс наносит ущерб безопасности аккумуляторной батареи. Наиболее серьезными являются последствия повышения T _int выше 155 ° C, когда внутри клетки протекают каскадные необратимые экзотермические реакции, т.е.е. TR. ²⁰ Каждая реакция, приводящая к TR, связана с повышением внутренней температуры клетки. Следовательно, мониторинг T _int — это наиболее эффективный способ управления батареями и повышения их безопасности.

Еще десять лет назад технология прямого измерения T _int в литий-ионных элементах не разрабатывалась. В 2011 году Srinivasan et al. впервые продемонстрировал метод мониторинга T _int в литий-ионных ячейках в состоянии покоя ⁷⁹ ; последующие исследования расширили технику для мониторинга T _int в динамических условиях заряда и разряда ^71,80 ; и в последнее время в нескольких элементах, присутствующих в последовательно-параллельных комбинациях в батареях. ⁵⁴ Этот метод неинвазивен, не требует дополнительных проводов, кроме пар, уже используемых в мониторинге напряжения ячеек, и его реализация в BMS проста. Различные аспекты датчика на основе импеданса для мониторинга и управления температурой T _int подробно обсуждались несколькими авторами. ^81–86 Во многих коммерческих BMS T _int по-прежнему оценивается путем сочетания внешнего контроля температуры и теплового моделирования. ⁸⁷ Такие математические модели требуют отдельной конструкции для каждого типа литий-ионного элемента, поскольку внутренние характеристики элемента зависят от производителя.Помимо необходимости интенсивных вычислений, чтобы быть точными, эти модели требуют ввода данных от нескольких датчиков на ячейку. ^81,88 Кроме того, тепловая инерция вызывает задержку теплопередачи от внутренней части ячейки к ее внешней стороне, поэтому внешние датчики никогда не предоставляют данные T _int в реальном времени. ⁷¹ В идеале, система BMS, ориентированная на безопасность, должна использовать датчики, которые непосредственно измеряют T _int .

Мониторинг SoC во время зарядки и разрядки остается наиболее сложной задачей при анализе внутреннего состояния литий-ионного элемента.Кулоновский подсчет, возможно, является лучшим доступным приближением к оценке SoC, ⁸⁹ , которая ограничена уменьшением емкости хранения заряда (Ач-емкость) элемента с циклическим сроком службы и календарным сроком службы. Точное отслеживание SoC требует периодической калибровки потери емкости с течением времени. Методы импеданса для мониторинга SoC практически неэффективны: импеданс ячейки намного более чувствителен к ее внутренней температуре, T _int , чем SoC. ⁷¹ Оценка SoC с помощью измерений напряжения элемента (E _cv ) ограничена медленной диффузией катионов лития (Li ⁺ ), поскольку они литиируют и делитируют анод и катод соответственно.Зависимость от скорости диффузии E _cv дополнительно осложняется температурной зависимостью E _cv от энтропии интеркаляции Li ⁺ и временными изменениями T _int во время зарядки и разрядки. ^71,80 Таким образом, измерение E _cv осталось далеко не надежным методом для мониторинга SoC. Мониторинг состояния литий-ионных элементов (SoH) в динамических условиях так же сложен, как и мониторинг SoC. Использование импеданса для контроля SoH ⁹⁰ затруднено из-за изменений концентрации Li ⁺ электролита во время зарядки и разрядки. ⁵⁴

Существует разрыв между системами BMS, которые в настоящее время используются для мониторинга SoC и SoH, и пониманием сложных физико-химических процессов во время зарядки и разрядки литий-ионных элементов. Новые конструкции BMS, которые учитывают эти процессы, необходимы для повышения термобезопасности литий-ионных аккумуляторов.

Вентиляция ячейки до TR

Третий шаг в ориентированном на безопасность проектировании BMS связан с прогнозированием или предотвращением вентиляции отдельной ячейки. Преобладает мнение, что с увеличением T _int клетка вентилирует только тогда, когда она выбрасывает энергетические материалы во время TR. ⁵⁶ Фактически, элемент может сначала выпустить воздух до того, как он испытает TR в процессе, называемом предварительным сбросом TR, при котором горючий органический материал откладывается на других элементах внутри аккумуляторного отсека. ⁵⁵ Затем ячейка снова вентилируется во время фактического TR, воспламеняя растворители, осевшие после первого сброса, инициируя TR в дополнительных ячейках. Следовательно, возгорание внутри батареи происходит только во время TR в нескольких местах батареи, то есть происходит распространение TR от ячейки к ячейке.Ни одна из используемых в настоящее время BMS не может предотвратить распространение TR или от ячейки к ячейке.

В недавнем исследовании ⁵⁵ временные профили процессов во время вентиляции клеток при нагревании были зарегистрированы с помощью набора инструментов, включая интерактивные инфракрасные методы с преобразованием Фурье и методы гиперспектральной визуализации. Перед фактическим событием TR из ячейки были выброшены газообразные сложные эфиры алкилкарбоната при температуре около 100 ° C в «пре-TR вентиляции». Через несколько минут произошло TR, и ячейка выпустила газообразный CO, CO ₂ , HF и оксиды кобальта, марганца и лития, а также твердый оксид никеля.В выбросе ТР органических растворителей не обнаружено. Температура выброса TR первоначально составляла 1500 ° C, а затем упала до 600 ° C примерно за 50 мс. Автономный химический анализ с помощью газовой хроматографии-масс-спектрометрии сброшенных газов и гравиметрия сброшенного материала до TR предоставили дополнительную информацию о реакциях во время продувки до TR и распространения TR. ⁵⁵

Вентиляция элемента Pre-TR рассеивает легковоспламеняющиеся органические растворители внутри батарейного отсека. Фактически, тепловая энергия выброса во время TR меньше, чем энергия выброса до TR, которая может высвободиться при горении. ⁵⁵ Воспламеняющиеся растворители, выделяющиеся в виде газов во время предварительной вентиляции TR, осаждаются в виде жидкости поверх соседних ячеек. Когда они сгорают, они горят не в элементе, который вентилировал его, а поверх соседних элементов в батарее. Горение выброса до TR может быть инициировано дугой, искрой или горячей точкой и поддерживаться окислителями, выбрасываемыми во время TR. Таким образом, распространение TR не происходит во время вентиляции перед TR, потому что необходимая искра и окислители становятся доступными только во время TR.Fernandes et al. также продемонстрировали, что перезарядка литий-ионного элемента инициировала предварительную вентиляцию TR. ⁹¹ Посредством непрерывного анализа выбрасываемых газов на месте они зарегистрировали зависящие от времени изменения концентраций и составов химических веществ. Данные их испытаний также подтвердили, что большинство компонентов отходящего газа перед TR были легковоспламеняющимися летучими растворителями.

Разрешение временных характеристик вентиляции до TR и вентиляции во время TR, а также пространственная дифференциация между местами сгорания материалов, вентилируемых до TR и TR, имеют решающее значение при разработке ориентированной на безопасность BMS для предотвращения TR и ячейки распространение TR между клетками. Наиболее важно, что вентиляция перед TR происходит до начала TR-реакций, это означает, что если увеличение T _int успешно остановлено до вентиляции перед TR, то клетка не перейдет в TR. Недавно мы продемонстрировали, что изменения импеданса ячейки (Z _{, ячейка} ) можно измерить за десятки секунд до вентиляции перед TR. ⁹² Значения импеданса ячейки зависят от частот, на которых они измеряются. Например, в элементах LG HG2 и Samsung SDI-26F 18650 изменения импеданса до вентиляции перед TR обнаруживаются на частотах менее 10 Гц.В ячейках 18650 импеданс, измеренный с использованием сигнала 1 кГц, не несет никакой информации об изменениях в ячейке Z , вызванных структурными изменениями внутри ячейки, особенно при высоких температурах (> 85 ° C). Датчики температуры, устанавливаемые на поверхность, могут свидетельствовать о фактическом событии до вентиляции TR, но несут мало информации о газообразовании, которое происходит до вентиляции перед TR. Если BMS контролирует внутренний импеданс ячейки на частоте менее 10 Гц, он должен быть в состоянии предсказать и противодействовать вентиляции до TR и TR.В настоящее время ни одна коммерческая BMS не обеспечивает мониторинг внутреннего импеданса ячейки в реальном времени, поэтому предварительная вентиляция TR не может быть предсказана с помощью такой BMS. Так как генерируемые газы не выходят из ячейки до тех пор, пока не будет выпущена вентиляция перед TR, датчики газа могут идентифицировать событие только после того, как газы будут выпущены; это может быть слишком поздно, чтобы противодействовать последующим ТУ.

Распространение TR от ячейки к ячейке

Четвертым шагом в обеспечении тепловой безопасности является предотвращение распространения TR от ячейки к ячейке, даже если одна ячейка в батарее подвергается TR.Некоторые литий-ионные батареи предназначены для быстрого удаления выбросов из ячейки, испытывающей TR, через вентиляционные каналы, которые должны предотвращать распространение. Обтекаемый канал выброса, способный удалять быстро движущийся энергетический выброс, должен предотвращать его воздействие на остальные элементы внутри аккумуляторного отсека. Фактически, вычислительная гидродинамика и тепловое моделирование показывают, что даже хорошо спроектированный вентиляционный канал не всегда может предотвратить распространение TR. ⁵⁵

В связи с тем, что существующие коммерческие BMS не способны противодействовать TR клетки, а вентиляционные каналы не могут остановить распространение, необходимы новые радикальные решения для предотвращения распространения тепла от клетки к клетке, пожара и дефлаграции.А пока разработчики и производители литий-ионных аккумуляторов должны стремиться к согласованию ячеек на основе импеданса анода, катода и электролита, мониторинга внутренней температуры ячейки, а также выявления и противодействия вентиляции перед TR, ведущей к выделению горючего газа.

На пути к интеллектуальной BMS

Колебания потребляемой мощности колеблются от нескольких Вт в смартфонах до кВт в электромобилях и сотнях кВт в электрических сетях. Хотя нет прямых доказательств того, что колебания мощности могут вызвать отказ батареи, сбои в подаче электроэнергии и возгорания, вызванные батареей, являются обычным явлением в электрических сетях и электромобилях. ⁹ Такие сбои и пожары и даже незапланированные простои, вызванные преждевременным старением аккумуляторных элементов, могут быть дорогостоящими. Даже BMS с расширенными функциями ⁵⁴ может оказаться недостаточным для обеспечения экономичного использования литий-ионных аккумуляторов в электромобилях и электрических сетях. Для предотвращения сбоев питания и снижения затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание BMS должна быть намного «умнее» и способна работать вместе с «интеллектуальными» устройствами маршрутизации питания (iPROUD). Это было основной целью программы Advanced Management and Protection of Energy Storage Devices (AMPED) 2012 года, спонсируемой Министерством энергетики США. ⁹³ Спустя десятилетие такая цель все еще остается открытой.

Схема концепции BMS-iPROUD показана на рис. 3. ⁹⁴ В этом примере роль iPROUD заключается в получении информации не только от BMS, но и от нагрузки, а также от электросети через двусторонние каналы связи.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 3. Схема интеллектуального устройства маршрутизации мощности (iPROUD), работающего в тандеме с BMS для оценки состояния готовности каждой ячейки в батарее, а затем принятия решений о возможностях батареи для поддержки меняющегося энергопотребления и получать энергию из сети.

Загрузить рисунок:

Цель устройства iPROUD — регулировать скорость, с которой аккумулятор получает и накапливает энергию из сети, а также скорость, с которой аккумулятор поддерживает нагрузку. BMS с датчиками внутреннего состояния (напряжения, температуры, импеданса и т. Д.) Каждой ячейки контролирует и управляет каждой ячейкой в ​​батарее и вводит эти данные в iPROUD. Он использует данные, чтобы связать внутреннее состояние каждой ячейки с функциональными возможностями батареи и объединяет данные с информацией, которую он получает от нагрузки, чтобы определить уровень поддержки питания, доступный от батареи.Он принимает аналогичные решения по взаимодействию между сеткой и батареей. Если BMS обнаруживает ненормальное внутреннее состояние какой-либо ячейки в батарее, iPROUD не позволит заряжать модуль с аномальной ячейкой, пока состояние ячейки не вернется в нормальное состояние. Один из примеров — «быстрая зарядка» батареи при использовании внутренней температуры элемента для принятия решения о зарядке — показан на рис. 4.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 4. Сокращение времени зарядки на 25% достигается за счет ограничения внутренней температуры элементов (Tint) и ее использования в качестве одного из параметров управления во время зарядки. В показанном примере аккумулятор на 5,3 Ач заряжается быстрее, чем рекомендуется, при этом значение Tint ограничено <35 ° C, а напряжение элемента - 4,2 В.

Загрузить рисунок:

Быстрая зарядка аккумулятора — это не только вопрос удобства электромобилей, но и необходимость в электросетях.Это также рабочий параметр, который может увеличивать внутреннюю температуру элемента, потенциально ускоряя старение и приводя его к TR и вентиляции. Попытки использовать температуру поверхности в качестве параметра для защиты ячеек от вентиляции потенциально вводят в заблуждение и, следовательно, вредны. Данные на рис. 4 относятся к одному элементу (5,3 Ач) в аккумуляторе, который первоначально заряжается со скоростью почти 2 ° C. Элемент в этом примере обычно заряжается со скоростью 0,7 C, и для достижения полной зарядки после полной разрядки требуется примерно 120 минут.IPROUD в этом примере переключал ток на ноль, когда T _int увеличивался выше 35 ° C, позволяя внутренней части элемента остыть, и ограничивал скорость зарядки 0,7 C и 0,5 C в другое время. Общее время полной зарядки аккумулятора по-прежнему составляло 95 мин. Напротив, если бы температура поверхности ячейки была выбрана в качестве параметра и ее предел был установлен на 35 ° C для отключения тока, тогда T _int увеличился бы до гораздо более высокого значения, что в лучшем случае привело бы к ускоренному старению ячейки и в TR на худой конец.

Пример использования T _int и напряжения элемента в качестве параметров управления с помощью iPROUD можно расширить, включив в него электролит элемента, сопротивление переносу заряда и кулоновскую емкость, чтобы улучшить управление аккумулятором для повышения безопасности, долговечности и эффективности. хранение энергии и доставка энергии.

Комплект тестера беспроводного теплового извещателя Solo 461

Наш веб-сайт автоматически собирает некоторую информацию о вас, используя фоновое локальное хранилище и технологии хранения сеансов («Cookies») для улучшения взаимодействия с пользователем. Файлы cookie маленькие файлы или другие данные, которые загружаются или хранятся на вашем компьютере или другом устройстве, которые могут быть связаны с информацией об использовании вами веб-сайта (включая определенные сторонние службы и функции, предлагаемые как часть нашего веб-сайта). Примеры информации этого типа — ваш IP-адрес, браузер, который вы используете, операционная система, которую вы используете, страницы на веб-сайте, которые вы посещение и детали вашей транзакционной активности, такие как сумма, дата и время для каждого сделка.Когда мы используем файлы cookie, мы можем использовать «сеансовые» файлы cookie, которые действуют до тех пор, пока вы не закроете свой браузер или «постоянные» файлы cookie, которые действуют до тех пор, пока вы или ваш браузер не удалите их. Вы можете изменить свой настройки браузера, чтобы отказаться от использования файлов cookie.

Пиксельные теги или прозрачные GIF-файлы, также известные как веб-маяки, представляют собой прозрачные графические изображения, размещаемые на интернет сайт. Мы используем эти элементы на нашем Сайте, чтобы позволить нам, например, подсчитывать пользователей, которые посетили те страниц или открыли электронное письмо, а также для другой связанной статистики веб-сайта (например, записи популярность определенного содержимого веб-сайта и проверки целостности системы и сервера).

Мы можем использовать сторонние компании, чтобы помочь нам адаптировать контент для пользователей или показывать рекламу или сообщения на наш от имени. Эти компании могут использовать файлы cookie и веб-маяки для измерения рекламы или обмена сообщениями. эффективность (например, какие веб-страницы посещаются, на какие сообщения отвечают или какие товары куплены и в каком количестве).

Мы используем Google Analytics, службу веб-аналитики Google Inc. («Google»), которая использует файлы cookie для определять частоту использования определенных областей нашего веб-сайта и определять предпочтения. В информация об использовании вами этого веб-сайта, созданная с помощью файлов cookie (включая ваши усеченный IP-адрес) передается на сервер Google в США и хранится там.Google будет использовать эту информацию для анализа использования вами веб-сайта, составления для нас отчетов о деятельности и выполнения другие услуги, связанные с использованием веб-сайта и Интернета. Google также может передать это Информация третьим лицам, если это требуется по закону или в той степени, в которой третьи стороны обрабатывают эти данные на от имени Google. Вы можете отключить Google Analytics с помощью надстройки браузера, если не хотите анализ для происходить.Вы можете скачать надстройку здесь: www.tools.google.com/dlpage/gaoptout.

Мы управляем страницами социальных сетей в сторонних сетях и размещаем значки социальных сетей на нашем веб-сайте. Когда вы посещаете наши страницы в социальных сетях или ссылаетесь на них, данные обрабатываются как нами, так и соответствующими социальными медиа-провайдер. Провайдеры социальных сетей не связаны с нами, и мы не несем ответственности за контент или политика конфиденциальности поставщиков социальных сетей.У провайдеров социальных сетей есть свои условия из политики использования и конфиденциальности, и мы рекомендуем вам просматривать эти политики всякий раз, когда вы посещаете их веб-сайтах или взаимодействуют со своими платформами. Чтобы прочитать полную Политику конфиденциальности и Положения и условия, регулирующие использование вами QRFS.com, пожалуйста, кликните сюда.

Solo 461: Комплект для тестирования теплового извещателя

Технические характеристики:

• Подходящие типы детекторов: точечный тип, скорость подъема, фиксированная температура и комбинация до 90ºC / 194ºF
• Размер детектора: любой, если чувствительный элемент может быть наведен на канал источника тепла
• Номер Тестов: Как правило, 50 тестов на каждую батарейную дубинку, поэтому без ограничений при зарядке одной дубинки при использовании другой
• Максимальная высота: до 9 м / 30 футов с использованием опор для доступа Solo
• Одобрения: внесены в список UL / ULC (зарядное устройство также внесено в список UL)
• Функции безопасности: отключение перегрузки по току аккумулятора, аварийное отключение элемента через 120 секунд, автоматическое отключение питания через 5 минут
• Рабочие характеристики: цветная светодиодная обратная связь с пользователем, автоматическое инфракрасное обнаружение детектора, мультиблокирующая позиционная головка , Быстрая зарядка 90 минут (сеть и автомобиль)
• Окружающая среда: Рабочая температура: от 5C до 45C / от 40F до 115F, Температура хранения: от -10C до 50C / от 15F до 120F,
• Влажность: 0-85% без конденсации 9063 0
• Вес: Solo 460: 665 г / 1 фунт 8 унций (без аккумуляторной дубинки Solo 760), Solo 460: 1. 125 кг / 2 фунта 9 унций (с аккумуляторной дубинкой Solo), Solo 760: 490 кг / 1 фунт 1 унция

Требование к коду: CAN / ULC S536-04: «Каждый тепловой извещатель должен быть протестирован на соответствие подтвердите работоспособность (см. Приложение G, Тестирование тепловых извещателей) »

Как максимально эффективно использовать дистанционные датчики ecobee

Дистанционные датчики ecobee дают термостату ecobee уникальное преимущество перед его конкурентами. Вы можете установить эти маленькие спутниковые датчики в любом месте вашего дома, чтобы дать экоби больше информации о температуре и активности в вашем доме.

Вам нужно будет выполнить небольшую настройку, чтобы точно сказать экоби, как использовать эту информацию, чтобы вам было удобно, но это не так уж сложно и займет всего несколько минут. Давайте начнем!

Факты о датчиках

Датчики включают в себя датчик движения, который сообщает экоби, какие части вашего дома активны. Они также включают датчик температуры, чтобы он мог определить лучший способ обеспечить вам комфорт. В удаленных датчиках нет датчика влажности, но у экоби есть.

Датчики движения представляют собой пассивные инфракрасные датчики движения. Это означает, что они используют естественное инфракрасное излучение, испускаемое всеми объектами, как средство обнаружения движения, и поэтому работают независимо от света или темноты.

Они подключаются к базовому блоку с помощью радиочастотной связи в том же диапазоне, что и z-волна. Однако, в отличие от технологии z-wave, в которой используется ячеистая сеть, они используют конфигурацию звездообразной сети. Следовательно, все датчики должны находиться в пределах диапазона термостата Ecobee.

Удаленные датчики работают от батареи, поэтому их можно разместить где угодно. Батарея типа старых датчиков Ecobee Room — CR2032 (маленькие батарейки в форме серебряных монет). Он проработает датчик в течение 18-24 месяцев. Однако в новых интеллектуальных датчиках используется CR2477, срок службы которого составляет 5 лет.

Они также предупреждают, что если датчик разместить в местах с большим количеством движений, срок службы батареи сократится. Не нужно беспокоиться о том, когда заменить батарейки, потому что экоби сообщит вам, когда какая-либо из батарей датчика разряжена.

Максимальное количество датчиков, к которым может подключаться экоби — 32. Я не могу себе представить, что когда-либо понадобится такое количество датчиков, но если вы это сделаете, то возможность есть. Для подавляющего большинства людей использование более четырех датчиков кажется мне излишним. Сам базовый блок представляет собой датчик, а в оригинальной упаковке есть один дополнительный выносной датчик. Если вы покупаете одну дополнительную пару датчиков, вы должны быть настроены. В большинстве домов базовый блок будет располагаться в центре. Разместите один датчик в главной спальне, один в гостиной и, возможно, один в офисе.

Диапазон датчика ecobee

Диапазон связи

Если вы разместите удаленные датчики слишком далеко от термостата ecobee, они станут ненадежными или вообще не будут работать. Заявленный максимальный диапазон датчиков составляет 45 футов. Дальность действия датчиков на открытом воздухе составляет, вероятно, 100 футов или более. Но Ecobee сообщает, что диапазон составляет 45 футов, чтобы учесть неизбежные препятствия, которые возникают в вашем доме.

Если ваш базовый блок находится в центре вашего дома, есть круг диаметром 90 футов, в котором вы можете разместить свои датчики.Такой диапазон должен удовлетворить большинство домовладельцев. Имейте в виду, что стены и другие препятствия сократят радиус действия. Если у вас — , у вас проблемы с подключением, есть большая вероятность, что вы находитесь на внешней границе диапазона.

Диапазон обнаружения движения

Дистанционные датчики имеют горизонтальный диапазон примерно 120 градусов и вертикальный диапазон примерно 25-30 градусов. Они могут обнаруживать движение на расстоянии до 15 футов. Датчик на основном блоке имеет тот же угол 120 градусов, но диапазон только 2-6 футов.(не путайте… Я говорю об углах в градусах, а не о градусах температуры!)

Датчики не срабатывают при каждом обнаруженном ими крошечном событии движения. Они разработаны с чувствительностью, которая должна препятствовать срабатыванию детектора движения домашними животными.

Поскольку датчик не может определить расстояние до объекта, близкий объект будет казаться датчику намного больше, чем удаленный объект. Следовательно, для срабатывания датчика движения на высоте 10 футов потребуется гораздо более крупный объект, чем на 10 дюймов.

Как установить датчик ecobee

Установить новый удаленный датчик ecobee легко и не займет больше минуты или двух.

У вашего нового датчика будет выступающий пластиковый язычок. Это предохраняет датчик от питания аккумулятора. Не нужно снимать пластик, пока не будете готовы подключить датчик. Не пытайтесь подключить датчик, пока умный термостат не настроен и не заработает.

Когда вы будете готовы подключить датчик, подойдите к термостату и возьмите датчик с собой.Датчики можно устанавливать только от блока термостата. Активируйте главный экран, чтобы экран термостата выглядел так:

Затем вытащите пластиковый язычок из датчика. Электропитание подключится, и через несколько секунд ваш экран должен переключиться на экран настройки датчика. Нажмите Да, чтобы подключить датчик к термостату.

Устранение неполадок: Если экран не выскакивает, снимите заднюю крышку сенсора и переверните аккумулятор (чтобы он был установлен назад).Оставьте на минуту или около того. Затем установите аккумулятор в правильном направлении, и он должен работать.

Далее нужно выбрать имя для датчика. Вы можете ввести свое имя или выбрать его из списка. Я поставлю этот датчик в своей спальне и назову его «Спальня».

Затем выберите, в каких профилях комфорта будет участвовать датчик. Поскольку этот датчик будет в моей спальне, и я редко провожу в спальне какое-либо время, если я не сплю, я скажу датчику спальни участвовать только в « Сон »профиль комфорта.Не волнуйтесь, если не знаете, что выбрать. Вы всегда можете вернуться и изменить его позже.

Нажмите финиш, и все. Повторите процесс столько раз, сколько вам нужно для каждого датчика.

Размещение датчика ecobee

После того, как датчик сопряжен, необходимо найти место для его установки. ecobee рекомендует размещать датчики на высоте около 5 футов для оптимального измерения температуры. Для оптимального обнаружения движения датчики должны быть нацелены на дверные проемы и зоны отдыха.Датчики должны быть ориентированы так, чтобы пчелка смотрела вверх и вправо (как на картинке ниже).

Не рекомендуется устанавливать датчик непосредственно на кухне, поскольку температура на кухне может сильно колебаться, если вы готовите. Как вы понимаете, это может вызвать нежелательные реакции термостата.

Лучше всего разместить термостат где-нибудь на внешних краях кухни. Там он по-прежнему сможет отслеживать движение на кухне, но температура, которую он считывает, будет гораздо более умеренной, поскольку воздух на кухне будет иметь возможность охлаждаться в других частях дома.

Та же логика применима к размещению датчиков по всему дому. Не размещайте датчик рядом с сквозняком или рядом с внешней дверью. Не размещайте датчик в местах, где на него могут попадать прямые солнечные лучи. Вероятно, лучше не ставить датчик в ванной, даже если вы проводите там много времени. Продолжительный горячий душ обязательно избавит вас от проблем.

Функции удаленного датчика ecobee

Доступ ко всем параметрам и функциям датчика можно получить из меню датчика.К меню датчика можно получить доступ со всех трех типов устройств: мобильного приложения, веб-приложения и термостата Ecobee.

Участие сенсора

Существует три профиля комфорта по умолчанию: «Дома», «В гостях» и «Сон». Используя участие датчика, вы можете выбрать, какие датчики использовать для каждого профиля комфорта, выбрав датчик в меню «Датчик».

Например, у меня всего два датчика: датчик в моем экоби и удаленный датчик в моей спальне.Я оставляю датчик термостата Ecobee активным для профилей комфорта Дома и Вне дома. Для профиля комфорта сна активен только датчик спальни.

Это означает, что когда термостат настроен на профиль комфортного сна, только температура, сообщаемая датчиком спальни, будет определять, включать ли обогреватель или кондиционер.

Follow Me

Когда функция Follow Me включена, термостат ecobee будет усреднять температуру всех датчиков, которые регистрируют активность, и использовать эту среднюю температуру, чтобы определить, когда запускать ваше оборудование.

Однако он не мгновенно усредняет все датчики, сообщающие о движении. Если датчик обнаруживает движение, температура нового датчика постепенно изменяется. Для полного усреднения потребуется повторное обнаружение движения с течением времени. Хорошая сторона этого состоит в том, что если вы быстро зайдете в комнату и снова выйдете из нее, это не будет иметь большого значения. Компромисс заключается в том, что если вы войдете в комнату, чтобы остаться на некоторое время, потребуется некоторое время, чтобы приспособиться.

Это в основном функция повышения комфорта.Будет ли это функцией энергосбережения, будет зависеть от нагревательных и охлаждающих свойств комнаты, в которой вы проводите больше всего времени. Если вы проводите большую часть своего времени в гостиной, и в этой комнате обычно теплее, чем в остальной части вашего дома, произойдет следующее:

Если вы охлаждения, кондиционер должен будет работать сверхурочно, чтобы снизить температуру вашей гостиной до заданного значения. Остальная часть птичника остынет до температуры ниже заданной, и экоби будет все равно, потому что единственными датчиками, которые он будет использовать, будут датчики в гостиной.