Rылылык белән идарә итү системасы нәрсә ул?

Rылылык белән идарә итү системасы нәрсә ул?

Батарейканың җылылык белән идарә итүе, температураның батарея эшенә тәэсиренә нигезләнеп, батарейканың электрохимик характеристикалары һәм җылылык җитештерү механизмнары белән берлектә, һәм билгеле бер батареяның оптималь корылма / агызу температурасы диапазонында урнашкан, батарея эшләгәндә артык югары яки түбән температура аркасында җылылык таралуны яки җылылык качуын чишә торган технология. Бу рациональ дизайн ярдәмендә ирешелә һәм материаллар фәнендә, электрохимиядә, җылылык үткәрүдә, молекуляр динамикада һәм башка фәннәрдә нигезләнә. Яхшы эшләүне саклап калу өчен, батарея пакеты өчен эш температурасы диапазонын саклау бик мөһим. Шуңа күрә, литий {{3} ion ионлы батарея пакетлары өчен акыллы җылылык белән идарә итү схемасын проектлау батарея системасының гомуми эшләвен яхшырту өчен зур әһәмияткә ия.

Батарея пакеты җылылык белән идарә итү системасында түбәндәге биш төп функция бар: battery батарея температурасын төгәл үлчәү һәм мониторинглау; Battery батарея пакеты температурасы артык югары булганда җылылыкның эффектив таралуы һәм вентиляция; Low түбән - температура шартларында тиз җылыту; Harmful зарарлы газлар барлыкка килгәндә эффектив җилләтү; һәм battery батарея пакеты эчендә бердәм температураны таратуны тәэмин итү.

Highгары - эшлекле батарея пакеты җылылык белән идарә итү системасы системалы дизайн алымын таләп итә. Хәзерге вакытта җылылык белән идарә итү системалары өчен бик күп дизайн методикалары бар. Иң еш кулланыла торган батарея пакеты җылылык белән идарә итү системасы, АКШның Милли Яңарыш Энергия Лабораториясе (NREL) тарафыннан эшләнгән, аның проектлау процессы җиде адымны үз эченә ала:

1) self {1} ib калибрлы һәм җылылык белән идарә итү системасының таләпләрен билгеләгез. Батарейканың температурасы характеристикаларына һәм эш температурасы диапазонына нигезләнеп, җылылык белән идарә итү системасының {{3} ib калибрын билгеләгез. Мәсәлән, литий {{5} ion ион электр батарейкалары өчен яраклы эш температурасы 10 ~ 40 градус, түбән - температура чикләре 0 градус һәм югары - температура чикләре 45 градус. Шуңа күрә, җылылык белән идарә итү системасының дизайны, батареяның экстремаль температурасына туры килгәндә, батареяның эш температурасы таләпләрен канәгатьләндерергә омтылырга тиеш.

2) модуль җылылык җитештерүне һәм җылылык сыйдырышлыгын үлчәү яки бәяләү. Батарейка корылмасы - җибәрү сынаулары һәм батарейканың махсус җылылык сыйдырышлыгына нигезләнеп симуляция исәпләүләре аша җылылыкның таралуын яки җылыту көчен билгеләгез.

3) җылылык белән идарә итү системасын башлангыч бәяләү, шул исәптән җылылык үткәрү чарасын сайлау һәм җылылык тарату структурасын проектлау. Гадәттә, батареяны суыту һаваны суыту яки сыек суыту ярдәмендә ирешелә. Airаваны суыту системалары структурасында чагыштырмача гади, ләкин эффектив түгел; сыек суыту системалары структурасында катлаулы, ләкин бик эффектив. Шулай ук җылыту ысулларының төрле формалары бар, мәсәлән, кайнар һава җылыту, сыек агымны җылыту, җылылык чыганагыннан туры җылылык нурланышын җылыту.

4) Модульнең һәм батарея пакетының җылылык тәртибен алдан әйтегез. Батарейка пакетының эш шартларына нигезләнеп, куллану вакытында җылылыкның таралуын һәм җылыту таләпләрен бәяләгез.

5) rылылык белән идарә итү системасының башлангыч дизайны. Билгеләнгән җылылык чарасы һәм җылылык тәртибен бәяләү нәтиҗәләренә нигезләнеп, җылылык белән идарә итү системасының принцибын һәм инженер дизайнын үткәрегез.

6) rылылык белән идарә итү системасын проектлау һәм сынау. Scale 2}} масштаблы яки тулы - масштаблы батарея системаларын һәм батарея җылылык белән идарә итү системасын җитештерегез, һәм сынау эскәмиясендә симуляцияләнгән эш шартларында җылылык белән идарә итү системасының эффективлыгын тикшерегез.

7) rылылык белән идарә итү системасын оптимальләштерү. Эксперимент нәтиҗәләре нигезендә җылылык белән идарә итү системасын камилләштерү һәм оптимальләштерү.

Батарейкалар яхшы җылылык үткәргеч түгел. Батарейканың эчке җылылык торышын тулысынча аңлау өчен өслек температурасының бүленүен генә белү җитми. Математик модельләр кулланып эчке температура кырын исәпләү һәм батареяның җылылык тәртибен фаразлау - батарея җылылык белән идарә итү системаларын проектлауда алыштыргысыз адым. Хәзерге вакытта төп математик модельләргә ике - үлчәмле һәм өч {{4} ension үлчәмле модельләр керә. Шулар арасында өч {{6} ension үлчәмле модель, искиткеч төгәллеге һәм җайлашуы аркасында, күп санлы батарея җылылык белән идарә итү системаларында киң кулланылды. Модель түбәндәгечә:

Battery Thermal Field Calculation and Temperature Prediction

Кайда Т температура;

ρ - уртача тыгызлык;

c_p - батарейканың махсус җылылык сыйдырышлыгы;

λ_x, λ_y, λ_z - батарейканың җылылык үткәрүчәнлеге, тиешенчә, x, y, z юнәлешләрендә;

q - берәмлек күләменә җылылык җитештерү тизлеге.

Батарейка тартмасындагы төрле батарея модуллары арасындагы температура аермалары батареяның эчке каршылыгы һәм сыйдырышлыгы белән туры килмәүне көчәйтә. Вакыт узу белән, бу батарейкаларның артык зарядка яки over {1 over артык зарарлануына китерергә мөмкин, аларның гомер озынлыгына һәм эш нәтиҗәләренә тәэсир итә, һәм куркынычсызлык тудыра. Батарейка тартмасы эчендәге батарея модуллары арасындагы температура аермалары батарея пакеты белән тыгыз бәйләнгән. Гадәттә, уртадагы батарейкалар җылылык туплыйлар, ә читтәгеләр җылылыкның таралуы яхшырак. Шуңа күрә, батарея пакеты структурасын һәм җылылыкның таралуын эшләгәндә, бердәм җылылыкның таралуын тәэмин итү бик мөһим. Airаваны суытуны мисал итеп алсак, гадәттә ике вентиляция ысулы бар: серия һәм параллель, бердәм җылылыкның таралуын тәэмин итү. Airава агымы дизайны сыеклык механикасының һәм аэродинамиканың төп принципларын тотарга тиеш.

Батарея җылылык белән идарә итү системасын эшләгәндә, җылыткычның төре һәм көче, температура сенсорлары саны, үлчәү нокталарының урыны җентекләп сайланырга тиеш.

Airаваны суытуны мисал итеп алсак, суыту системасын эшләгәндә, билгеле бер суыту эффектын тәэмин иткәндә, җылылык тавышын һәм энергия куллануны киметү өчен агымга каршы торуны киметергә, шуның белән системаның гомуми эффективлыгын күтәрергә кирәк. Фанатның энергия куллануы эксперименталь, теоретик исәпләү һәм сыеклык динамикасы (CFD) ысулларын кулланып басым төшүен һәм агым тизлеген бәяләп бәяләнә ала. Агымга каршы тору түбән булганда, аксыл агым җанатарлары каралырга мөмкин; агымга каршы тору югары булганда, центрифуга җанатарлары кулайрак. Әлбәттә, җанатар биләгән урын һәм аның бәясе дә каралырга тиеш. Фанат белән идарә итүнең оптималь стратегиясен табу җылылык белән идарә итү системасының функцияләренең берсе.

Schematic diagram of temperature measurement points in the battery box

Батарейка тартмасы эчендә батарея пакетының температурасы бүленеше гадәттә тигез түгел, шуңа күрә критик температура пунктларын билгеләү өчен батарея пакетының җылылык кырын төрле шартларда белергә кирәк. Күбрәк температура сенсорлары температураны тулырак үлчәүне тәэмин итә, ләкин система бәясен һәм катлаулылыгын арттыра. Конкрет инженер контекстына карап, теоретик яктан, чикләнгән элемент анализы, экспериментларда инфракызыл җылылык күзаллау, яки реаль - вакыт күп - нокта температурасы мониторингы, батарея пакеты, батарея модуллары, аерым күзәнәкләрнең җылылык кыры бүленешен анализлау һәм үлчәү өчен, төрле өлкәләрдә тиешле нокталар табу һәм куллану өчен кулланылырга мөмкин. Гомуми конструкция температура үлчәүләренең төгәллеген һәм тотрыклылыгын яхшырту өчен температура сенсорларының суыткыч һава агымына тәэсир итмәвен тәэмин итәргә тиеш. Батарейканы эшләгәндә, температура сенсорлары өчен урын сакланырга тиеш; мәсәлән, тиешле урыннар тиешле урыннарда эшләнергә мөмкин. Тойота Приус гибрид электр машинасының батарея пакетында 228 аерым күзәнәк бар, һәм температура мониторингы 5 температура сенсоры белән башкарыла. Пекин Технология Институты тарафыннан эшләнгән электр автобусы электр батарея системасы уңай һәм тискәре терминалларда һәм 8-16-нчы рәсемдә күрсәтелгәнчә, батарея тартмасының электр линиясендә урнаштырылган 6 тартма температурасын үлчәү ноктасын куллана (8-16а рәсемдә түгәрәк мәйданны карагыз).

Heatылылык үткәрү чарасына нигезләнеп, батарея пакетын җылыту белән идарә итү системаларын өч төргә бүлеп була: һаваны суыту, сыек суыту һәм фазаны үзгәртү материалы суыту. Материаль тикшеренүләр, үсеш һәм җитештерү чыгымнарын исәпкә алып, иң эффектив һәм еш кулланыла торган җылылык тарату системасы хәзерге вакытта һаваны җылылык тарату чарасы буларак куллана.

Heatылылыкның таралуы һава агымы структурасына нигезләнеп, һаваны суыту системаларын тагын ике төргә бүлеп була: серияле вентиляция һәм параллель вентиляция, 8-17 һәм 8-18 нче рәсемнәрдә күрсәтелгәнчә.

Серия конфигурациясендә һава, гадәттә, җылылыкны бетерү өчен, батарея пакетының бер ягыннан икенче ягына агып тора. Ләкин, бу һава агымы элегрәк үткән җирләрдән соңрак үткән өлкәләргә кадәр җылылык алып бара, нәтиҗәдә температуралар туры килми һәм температураның зур аермалары барлыкка килә. Параллель конфигурациядә, модульләр арасындагы һава агымы вертикаль рәвештә күтәрелә, һаваны тигез итеп тарата һәм батарея пакеты буенча җылылыкның эзлекле таралуын тәэмин итә.

Rылылык белән идарә итү системалары пассив һәм актив системаларга бүленергә мөмкин, аларның эчке җылыту яки суыту җайланмалары булуына карап. Пассив системалар арзанрак һәм гадирәк инфраструктура таләп итә. актив системалар катлаулырак һәм зуррак өстәмә көч таләп итәләр, ләкин яхшырак эш тәкъдим итәләр.

8-19, 8-20, һәм 8-21 нче рәсемнәрдә актив һәм пассив һаваны җылыту һәм җылылык тарату структураларының схематик схемалары күрсәтелә.

Thermal Management System Design and Implementation

8-19 һәм 8-20 нче рәсемнәрдә, һава суытылган һәм машинаның кондиционеры яки җылыту системасы белән җылытылган булса да, ул әле пассив система булып санала. Бу пассив система ярдәмендә кертелгән тирә һава температурасының туры килмәве аркасында, әйләнә-тирә һава тиешле җылылык белән идарә итү өчен билгеле температура диапазонында (10 ~ 35 градус) эшләргә тиеш. Бик салкын яки эссе шартларда эшләү батарея пакетында зуррак тигезсезлеккә китерергә мөмкин.

Heatingылыту системаларында, батарея пакетына кайнар һава кертүдән тыш, 8-22 ~ 8-25 нче рәсемнәрдә күрсәтелгәнчә (призматик батареялар өчен) башка ысуллар кулланырга мөмкин.

Other heating methods