Malylylyk dolandyryş ulgamy näme? In- Polinovel

Malylylyk dolandyryş ulgamy näme?

Batareýanyň elektrohimiki aýratynlyklary we ýylylyk öndürmek mehanizmleri bilen utgaşdyrylan we belli bir batareýanyň optimal zarýad / çykaryş temperatura diapazonynda ýerleşdirilen batareýanyň ýylylyk dolandyryşy, batareýanyň işleýşinde aşa ýokary ýa-da pes temperatura sebäpli ýylylygyň ýaýramagyny ýa-da ýylylyk gaçmagyny çözýän tehnologiýa. Bu rasional dizaýn arkaly gazanylýar we materiallar ylmy, elektrohimiýa, ýylylyk geçirijisi, molekulýar dinamika we beýleki derslere esaslanýar. Batareýa paketiniň oňat işlemegi üçin amatly iş temperaturasynyň diapazonyny saklamak zerurdyr. Şonuň üçin litiý {{3} ion ion batareýa paketleri üçin amatly ýylylyk dolandyryş shemasyny taslamak, batareýa ulgamynyň umumy işleýşini gowulandyrmak üçin möhüm ähmiýete eýe.

Batareýa paket termiki dolandyryş ulgamynyň aşakdaky bäş esasy wezipesi bar: battery batareýanyň temperaturasyny takyk ölçemek we gözegçilik etmek; Battery batareýanyň paketiniň temperaturasy aşa ýokary bolanda ýylylygyň ýaýramagy we howa çalşygy; Low pes - temperatura şertlerinde çalt gyzdyrmak; Zyýanly gazlar emele gelende täsirli howa çalşygy; we the batareýa paketiniň içinde birmeňzeş temperatura paýlanyşyny üpjün etmek.

{Okary - öndürijilikli batareýa paket termiki dolandyryş ulgamy yzygiderli dizaýn çemeleşmesini talap edýär. Häzirki wagtda ýylylyk dolandyryş ulgamlary üçin dizaýn usullarynyň köpüsi bar. Iň köp ulanylýan ABŞ-nyň Milli täzelenýän energiýa laboratoriýasy (NREL) tarapyndan işlenip düzülen batareýa paket termiki dolandyryş ulgamy, dizaýn prosesi ýedi basgançagy öz içine alýar:

1) self {1} ib kalibrini we ýylylyk dolandyryş ulgamynyň talaplaryny kesgitläň. Batareýanyň temperatura aýratynlyklaryna we amatly iş temperatura diapazonyna esaslanyp, ýylylyk dolandyryş ulgamynyň dolandyryş {{3} ib kalibrini kesgitläň. Mysal üçin, litiý {{5} ion ion akkumulýatorlary üçin amatly iş temperaturasy 10 ~ 40 dereje, pes - temperatura çäkleri 0, ýokary - temperatura çäkleri 45 dereje. Şonuň üçin ýylylyk dolandyryş ulgamynyň dizaýny, batareýanyň aşa işleýiş temperaturasyna laýyk gelmek bilen, batareýanyň amatly iş temperatura talaplaryny kanagatlandyrmaga çalyşmalydyr.

2) Modulyň ýylylyk öndürilişini we ýylylyk kuwwatyny ölçäň ýa-da baha beriň. Batareýanyň zarýady - zarýad beriş synaglary we batareýanyň aýratyn ýylylyk kuwwatyna esaslanýan simulýasiýa hasaplamalary arkaly ýylylygyň ýaýramagyny ýa-da ýyladyş güýjüni kesgitläň.

3) malylylyk dolandyryş ulgamyna başlangyç baha bermek, şol sanda ýylylyk geçiriji gurşawy saýlamak we ýylylygyň ýaýramagynyň gurluşyny düzmek. Adatça batareýany sowatmak howany sowatmak ýa-da suwuk sowatmak arkaly gazanylýar. Howany sowatmak ulgamlary gurluş taýdan birneme ýönekeý, ýöne netijesiz; suwuk sowadyş ulgamlary gurluş taýdan çylşyrymly, ýöne ýokary netijelidir. Şeýle hem ýyladyş usullarynyň dürli görnüşleri bar, meselem, aýlanýan gyzgyn howany ýylatmak, suwuk akymy ýylatmak we ýylylyk çeşmesinden göni ýylylyk radiasiýa ýyladyşy.

4) Modulyň we batareýa paketiniň ýylylyk häsiýetini çaklaň. Batareýa paketiniň iş şertlerine esaslanyp, ulanylanda ýylylygyň ýaýramagyny we ýyladyş talaplaryny çaklaň we baha beriň.

5) malylylyk dolandyryş ulgamynyň deslapky dizaýny. Kesgitlenen ýylylyk gurşawyna we ýylylyk häsiýetine baha beriş netijelerine esaslanyp, ýylylyk dolandyryş ulgamynyň ýörelgesini we in engineeringenerçilik dizaýnyny geçiriň.

6) malylylyk dolandyryş ulgamyny taslamak we synagdan geçirmek. Ölçegli - aşak ýa-da doly - göwrümli batareýa ulgamlaryny we batareýany ýylylyk dolandyryş ulgamyny öndüriň we synag skameýkasynda hakyky iş şertlerinde ýylylyk dolandyryş ulgamynyň netijeliligini barlaň.

7) malylylyk dolandyryş ulgamyny optimizirläň. Synag netijelerine esaslanýan ýylylyk dolandyryş ulgamyny gowulandyrmak we optimizirlemek.

Batareýalar ýylylygyň gowy geçirijisi däl. Diňe ýerüsti temperaturanyň paýlanyşyny bilmek, batareýanyň içki ýylylyk ýagdaýyna doly düşünmek üçin ýeterlik däl. Matematiki modelleri ulanyp içerki temperatura meýdanyny hasaplamak we batareýanyň ýylylyk hereketini çaklamak batareýanyň ýylylyk dolandyryş ulgamlaryny taslamakda aýrylmaz ädimdir. Häzirki wagtda esasy matematiki modellerde iki - ölçegli we üç - ölçegli model bar. Bularyň arasynda üç {{6} ension ölçegli model, ajaýyp takyklygy we uýgunlaşmagy sebäpli köp sanly batareýa ýylylyk dolandyryş ulgamlarynda giňden ulanyldy. Model aşakdaky ýaly:

Battery Thermal Field Calculation and Temperature Prediction

T nirede temperatura;

ρ ortaça dykyzlygy;

c_p batareýanyň aýratyn ýylylyk kuwwaty;

λ_x, λ_y, λ_z degişlilikde x, y we z ugurlarynda batareýanyň ýylylyk geçirijiligi;

q - birligiň göwrümine ýylylyk öndürmegiň tizligi.

Batareýa gutusynyň içindäki dürli batareýa modullarynyň arasyndaky temperatura tapawudy, batareýanyň içerki garşylygy we kuwwatyndaky gapma-garşylyklary güýçlendirýär. Wagtyň geçmegi bilen, bu batareýalaryň aşa köp zarýad berilmegine ýa-da over {1} over artykmaç zarýad berilmegine, ömrüne we işleýşine täsir edip, howpsuzlyga howp döredip biler. Batareýa gutusynyň içindäki batareýa modullarynyň arasyndaky temperatura tapawudy, batareýa paketiniň tertibi bilen ýakyndan baglanyşyklydyr. Adatça, ortadaky batareýalar ýylylygy ýygnamaga ýykgyn edýärler, gyralaryndakylar bolsa has gowy ýylylyk bölünip çykýarlar. Şonuň üçin batareýa paketiniň gurluşy we ýylylygyň ýaýramagy düzülende, ýylylygyň birmeňzeş ýaýramagyny üpjün etmek möhümdir. Howany sowatmagy mysal hökmünde alsak, adatça iki sany howa çalşygy usuly bar: birmeňzeş ýylylygyň ýaýramagyny üpjün etmek üçin seriýa we parallel. Howa akymynyň dizaýny suwuk mehanikanyň we aerodinamikanyň esasy ýörelgelerine eýermelidir.

Batareýanyň ýylylyk dolandyryş ulgamy dizaýn edilende, janköýeriň görnüşi we güýji, temperatura datçikleriniň sany we ölçeg nokatlarynyň ýerleşýän ýeri ünsli saýlanmalydyr.

Howa sowadyşyny mysal hökmünde alyp, sowadyş ulgamy taslanylanda, belli bir sowadyş effektini üpjün etmek bilen, janköýerleriň sesini we energiýa sarp edilişini azaltmak üçin akym garşylygy azaldylmalydyr we şeýlelik bilen ulgamyň umumy netijeliligi ýokarlanmalydyr. Janköýeriň kuwwatynyň sarp edilişini eksperimental, teoretiki hasaplama we suwuklygyň dinamikasy (CFD) usullary arkaly basyşyň peselmegine we akym tizligine baha bermek arkaly bahalandyryp bolar. Akymyň garşylygy pes bolanda, eksenel akym janköýerleri hasap edilip bilner; akym garşylygy ýokary bolanda, merkezden gaçyryş janköýerleri has amatlydyr. Elbetde, janköýeriň eýeleýän ýeri we bahasy hem göz öňünde tutulmalydyr. Janköýerleri dolandyrmagyň iň amatly strategiýasyny tapmak hem termiki dolandyryş ulgamynyň wezipelerinden biridir.

Schematic diagram of temperature measurement points in the battery box

Batareýa gutusynyň içindäki batareýa paketiniň temperatura paýlanyşy, adatça, deň däl, şonuň üçin kritiki temperatura nokatlaryny kesgitlemek üçin batareýa paketiniň ýylylyk meýdanynyň dürli şertlerde paýlanyşyny bilmeli. Has köp temperatura datçikleri has giňişleýin temperaturany ölçemegi üpjün edýär, ýöne ulgamyň bahasyny we çylşyrymlylygyny ýokarlandyrýar. Specificörite in engineeringenerçilik kontekstine baglylykda teoretiki taýdan çäkli element derňewi, synaglarda infragyzyl termiki şekillendiriş ýa-da hakyky - wagt köp - nokat temperatura gözegçiligi, batareýa paketiniň, batareýa modullarynyň we aýry öýjükleriň ýylylyk meýdany paýlanyşyny seljermek we ölçemek, dürli ölçeg nokatlarynyň sanyny kesgitlemek we dürli ýerlerde laýyk nokatlary tapmak üçin ulanylyp bilner. Umumy dizaýn, temperatura ölçegleriniň takyklygyny we durnuklylygyny ýokarlandyrmak üçin temperatura datçikleriniň sowadyjy howa akymyna duçar bolmazlygyny üpjün etmeli. Batareýa dizaýn edilende, temperatura datçikleri üçin boş ýer bolmaly; meselem, amatly ýerleri degişli ýerlerde dizaýn edip bolýar. “Toyota” -yň “Prius” gibrid elektrik ulagynyň batareýa paketinde 228 aýratyn öýjük bar we temperatura gözegçilik 5 temperatura datçigi tarapyndan amala aşyrylýar. Pekin Tehnologiýa Instituty tarapyndan işlenip düzülen elektrik awtobus kuwwatly batareýa ulgamy, 8-16-njy suratda görkezilişi ýaly polo positiveitel we otrisatel terminallarda we batareýa gutusynyň elektrik nokatlarynda ýerleşdirilen guty üçin 6 temperatura ölçeg nokadyny ulanýar (8-16a suratda tegelek meýdana serediň).

Heatylylyk geçiriji gurşawyna esaslanyp, batareýa paketiniň ýylylyk dolandyryş ulgamlaryny sowatmagy üç görnüşe bölmek bolar: howany sowatmak, suwuk sowatmak we fazany üýtgetmek materialy sowatmak. Maddy gözlegleri we ösüşi we önümçilik çykdajylaryny göz öňünde tutup, iň täsirli we iň köp ulanylýan ýylylyk paýlaýyş ulgamy häzirki wagtda howany ýylylygy ýaýratmagyň serişdesi hökmünde ulanýar.

Heatylylygyň ýaýramagynyň howa akymynyň gurluşyna esaslanyp, howa sowadyş ulgamlaryny degişlilikde 8-17 we 8-18-nji suratlarda görkezilişi ýaly seriýa şemaly we parallel howa çalşygy iki görnüşe bölmek bolar.

Birnäçe konfigurasiýada, ýylylygy aýyrmak üçin howa adatça batareýa paketiniň bir tarapyndan beýleki tarapa akýar. Şeýle-de bolsa, bu howa akymy, ozalky ýerlerinden ýylylygy daşaýar we soňraky geçýän ýerlerine geçirýär, netijede temperatura laýyk gelmeýär we temperaturanyň düýpli tapawudy bolýar. Paralel konfigurasiýada, modullaryň arasyndaky howa akymy dikligine ýokarlanýar, howany has deň paýlaýar we batareýanyň ähli ýerinde ýylylygyň yzygiderli ýaýramagyny üpjün edýär.

Malylylyk dolandyryş ulgamlary içerki ýyladyş ýa-da sowadyjy enjamlaryň bardygyna baglylykda passiw we işjeň ulgamlara bölünip bilner. Passiw ulgamlar has arzan we has ýönekeý infrastrukturany talap edýär; işjeň ulgamlar has çylşyrymly we has goşmaça güýç talap edýär, ýöne has gowy öndürijilik hödürleýär.

8-19, 8-20 we 8-21-nji suratlarda degişlilikde işjeň we passiw howany ýylatmak we ýylylygy bölüp çykarmak gurluşlarynyň shematiki diagrammalary görkezilýär.

Thermal Management System Design and Implementation

8-19 we 8-20-nji suratlarda, awtoulagyň kondisioner ýa-da ýyladyş ulgamy bilen howa sowadylan we gyzdyrylan hem bolsa, henizem passiw ulgam hasaplanýar. Bu passiw ulgam bilen, girizilen daşky howanyň temperaturasynyň laýyk gelmezligi sebäpli, daşky gurşaw howasy dogry ýylylyk dolandyryşy üçin belli bir temperatura aralygynda (10 ~ 35 dereje) işlemeli. Örän sowuk ýa-da yssy şertlerde işlemek, batareýa paketinde has uly deňsizlige sebäp bolup biler.

Heatingyladyş ulgamlarynda, batareýa paketine gyzgyn howany girizmekden başga-da, 8-22 ~ 8-25-nji suratlarda görkezilişi ýaly (prizmatik batareýalar üçin) başga usullar ulanylyp bilner.

Other heating methods