Batterie al litio autoriscaldanti per lampioni solari a clima freddo

Perché il freddo è il problema più difficile per LiFePO4

Litio ferro fosfato (LiFePO4) gestisce bene il calore e la carica parziale, ma il freddo è il suo fianco debole. Al di sotto del congelamento, la capacità di scarica utilizzabile scende bruscamente e a temperature sotto lo zero il pacco può rifiutarsi di fornire corrente utile a tutti. Per un lampione che deve funzionare dal tramonto all 'alba sull' energia immagazzinata, questa non è una curva di degradazione; Il sistema di auto-riscaldamento esiste per mantenere le celle nella finestra dove possono ancora fare il loro lavoro.

Come è costruito l'hardware

Il gruppo riscaldatore avvolge il pacco finito-celle già saldate in serie e in parallelo-in tre strati e due sonde:

Riscaldamento film. La fonte di calore, avvolto stretto intorno al pacchetto esterno. Si tratta in genere di un elemento in poliimmide o gomma siliconica: potenza termica uniforme, resistente alla corrosione, e abbastanza conformabile per seguire la forma pack. Current attraverso il film converte l'energia elettrica in calore e aumenta la temperatura del pacchetto in modo uniforme.

Film isolante. Lo strato esterno. Taglia la perdita di calore nell 'ambiente e blocca il calore generato all' interno del pacco, che è ciò che rende il riscaldatore abbastanza efficiente da esaurire l'energia della batteria.

Sonde di doppia temperatura. Una sonda si trova all 'esterno dell' isolamento, leggendo la temperatura ambiente. Quando l'ambiente attraversa la soglia di attivazione preimpostata, segnala al BMS di avviare il riscaldamento. La seconda sonda legge la temperatura della superficie della cella all 'interno e invia i dati in tempo reale al chip di controllo.

Il loop di controllo, passo dopo passo

L'intera sequenza viene eseguita su un chip di controllo, tipicamente parte del sistema di gestione della batteria (BMS):

1. Wake-up. La sonda esterna osserva continuamente l'ambiente. Alla temperatura di attivazione preimpostata, il chip decide che il pacco è a rischio e avvia il programma di riscaldamento.
2. Riscaldamento. Il film eccita e trasferisce calore alle celle tramite adesivo termicamente conduttivo o contatto diretto. Questa energia esce dalla confezione stessa.
3. Monitoraggio. La sonda interna campiona la temperatura della cella alla frequenza di secondo livello e riferisce al BMS, che regola il riscaldamento in tempo reale.
4. Spegnimento. Quando la temperatura della cella raggiunge il valore di sicurezza preimpostato, il chip interrompe l'alimentazione del film. Ciò impedisce danni da surriscaldamento e interrompe lo spreco di energia.
5. Manutenzione ciclica. Se l'ambiente rimane freddo, la temperatura del pacco si abbassa nuovamente; quando supera la soglia di riavvio, il riscaldamento si riattiva.

I compromessi di design che nessuno mette nella brochure

Isteresi. Una differenza di temperatura tra spegnimento e riavvio impedisce al riscaldatore di chattering on e off. Senza di esso, i cicli relè costantemente e la logica di controllo non lascia mai il pacco si assesta.

Bilancio energetico. Riscaldamento consuma capacità, stop. Il design deve bilanciare la velocità di riscaldamento contro la resistenza in modo che anche attraverso giorni consecutivi nuvolosi o piovosi-quando il pannello non ricarica ciò che il riscaldatore spende-la capacità rimanente copre ancora l'illuminazione di base. Nella nostra fabbrica, il calcolo dell 'autonomia per un pacco riscaldato inizia dal carico di riscaldamento, non dal carico della lampada.

Interblocchi di sicurezza. Due protezioni non sono negoziabili nelle nostre build. La protezione da sovratemperatura è un circuito secondario e indipendente che taglia forzatamente il riscaldatore se il chip stesso fallisce e la temperatura scappa. Il divieto di riscaldamento a bassa tensione disabilita il riscaldamento quando il pacco è criticamente basso, quindi il sistema spende i suoi ultimi elettroni sulla luce piuttosto che sul calore ed evita la scarica profonda. L'ordine di priorità è deliberato: Prima l'illuminazione, poi il riscaldamento

Dettagli strutturali. Termicamente conduttivo cuscinetti in silicone siedono tra film e celle per diffondere il calore in modo uniforme e prevenire hot spot locali. The strato isolante deve bilanciare la ritenzione di calore contro impermeabilizzazione, perché l'umidità che ottiene passato trova la sua strada per un cortocircuito.

Cosa significa nel campo

• Diagnosi . Quando una luce non si accende a freddo , controllare i due componenti del riscaldatore evidenti prima di ogni altra cosa : una sonda di temperatura non riuscita o un circuito aperto nella pellicola di riscaldamento . Nel nostro programma di ricambi , queste sono le due parti del riscaldatore che abbiamo in magazzino , esattamente per questo motivo .
• Configurazione della capacità . Il dimensionamento del pacchetto per un sito freddo parte dalla temperatura minima locale e dal modello locale di giorni nuvolosi consecutivi , quindi abbina la capacità alla potenza di riscaldamento .
• Mantenere le celle fuori da temperature estreme prolungate è il punto di tutto questo : in condizioni di temperatura ottimali , le confezioni LiFePO4 possono superare i 3.000 cicli e la gestione termica è ciò che protegge quel numero .

Quando specifichiamo l'auto-riscaldamento e quando non lo facciamo

L'auto-riscaldamento non è un upgrade predefinito . Lo specifichiamo quando due condizioni coincidono : periodi sostenuti sotto lo zero , e nuvoloso si estende abbastanza a lungo che il pannello non può riempire ciò che il riscaldatore spende . siti freddo-continentale e ad alta latitudine soddisfare entrambi . regioni Mild-inverno soddisfare né , e lì il riscaldatore è il costo e la complessità senza alcun rimborso - lo diciamo sulla citazione invece di imbottire la BOM . Per la batteria -nozioni di base di selezione dietro questa pagina , vedere batterie per sistemi di illuminazione solare . Per il dimensionamento , il nostro calcolatore di dimensionamento del controller esegue la stessa matematica autonomia con il carico di riscaldamento incluso .

Cosa non tratta questa pagina

Questa pagina copre i pacchetti autoriscaldanti per lampioni solari autonomi . Non copre gli standard di prova a bassa temperatura a livello di cella , i progetti di riscaldatori per lo stoccaggio accoppiato a CA o collegato alla rete o le sostanze chimiche al litio diverse da LiFePO4 . Gli apparecchi completi per il clima freddo , con il gruppo riscaldato e il controller abbinati in fabbrica , sono nella nostra linea lampioni solari all-in - one .