Ki sa ki se sistèm jesyon tèmik?

Ki sa ki se sistèm jesyon tèmik?

Jesyon tèmik batri a, ki baze sou enpak tanperati a sou pèfòmans batri a, konbine avèk karakteristik elektwochimik batri a ak mekanis jenerasyon chalè, epi ki baze sou ranje tanperati chaj / egzeyat pi bon nan yon batri espesifik, se yon teknoloji ki adrese dissipation chalè oswa evasyon tèmik ki te koze pa tanperati ki twò wo oswa ba pandan operasyon batri. Sa a reyalize atravè konsepsyon rasyonèl epi li baze sou syans materyèl, elektwochimik, transfè chalè, dinamik molekilè, ak lòt disiplin. Kenbe yon ranje tanperati opere rezonab esansyèl pou pake batri a kenbe bon pèfòmans. Se poutèt sa, konsepsyon yon konplo jesyon tèmik rezonab pou pake batri ityòm-ion gen gwo siyifikasyon pou amelyore pèfòmans jeneral sistèm batri a.

Sistèm jesyon tèmik batri a gen senk fonksyon prensipal sa yo: ① mezi egzat ak siveyans tanperati batri a; ② efikas chalè dissipation ak vantilasyon lè tanperati pake batri a twò wo; ③ chofaj rapid nan kondisyon tanperati ki ba -; ④ vantilasyon efikas lè yo pwodui gaz danjere; ak ⑤ asire yon distribisyon tanperati inifòm nan pake batri a.

Yon sistèm jesyon tèmik -pèfòmans pil batri a mande yon apwòch sistematik konsepsyon. Kounye a, anpil metodoloji konsepsyon pou sistèm jesyon tèmik egziste. Pi souvan itilize a se yon sistèm jesyon tèmik pake batri ki fèt pa Laboratwa Nasyonal Enèji Renouvlab (NREL) nan peyi Etazini, ki gen pwosesis konsepsyon gen sèt etap:

1) Detèmine pwòp tèt -kalib ak kondisyon sistèm jesyon tèmik la. Baze sou karakteristik tanperati batri a ak ranje tanperati opere apwopriye, detèmine kalib pwòp tèt ou -nan sistèm jesyon tèmik la. Pou egzanp, tanperati opere apwopriye pou pil ityòm -ion pouvwa se 10 ~ 40 degre, ak yon limit tanperati ki ba -de 0 degre ak yon limit tanperati ki wo -de 45 degre. Se poutèt sa, konsepsyon sistèm jesyon tèmik la ta dwe, pandan y ap satisfè tanperati fonksyònman ekstrèm batri a, fè efò pou satisfè kondisyon tanperati fonksyònman apwopriye batri a.

2) Mezire oswa estime jenerasyon chalè modil ak kapasite chalè. Atravè chaj batri-tès egzeyat ak kalkil simulation ki baze sou kapasite chalè espesifik batri a, detèmine dissipation chalè a oswa pouvwa chofaj.

3) Evalyasyon inisyal sistèm jesyon tèmik la, ki gen ladan seleksyon mwayen transfè chalè a ak konsepsyon estrikti dissipation chalè a. Anjeneral, refwadisman batri reyalize atravè refwadisman lè oswa refwadisman likid. Sistèm refwadisman lè yo relativman senp nan estrikti men rezèvwa; sistèm refwadisman likid yo konplèks nan estrikti men trè efikas. Genyen tou diferan fòm chofaj metòd, tankou sikile chofaj lè cho, chofaj likid koule, ak dirèk chofaj radyasyon tèmik soti nan sous chalè a.

4) Predi konpòtman an tèmik nan modil la ak pake batri. Ki baze sou kondisyon fonksyònman pake batri a, predi ak evalye dissipation chalè a ak kondisyon chofaj pandan aplikasyon an.

5) Preliminè konsepsyon sistèm jesyon tèmik la. Ki baze sou mwayen chalè detèmine a ak rezilta evalyasyon konpòtman tèmik la, fè prensip ak konsepsyon jeni sistèm jesyon tèmik la.

6) Konsepsyon ak tès sistèm jesyon tèmik la. Pwodui sistèm batri echèl-desann oswa total- ak sistèm jesyon tèmik batri a, epi verifye efikasite sistèm jesyon tèmik la nan kondisyon fonksyònman aktyèl simulation sou yon ban tès.

7) Optimize sistèm jesyon tèmik la. Amelyore ak optimize sistèm jesyon tèmik ki baze sou rezilta eksperimantal yo.

Batri yo pa bon kondiktè chalè. Lè w konnen sèlman distribisyon tanperati sifas la pa ase pou w konprann konplètman eta tèmik entèn batri a. Kalkile jaden tanperati entèn la lè l sèvi avèk modèl matematik ak predi konpòtman tèmik batri a se yon etap endispansab nan konsepsyon sistèm jesyon tèmik batri. Kounye a, modèl matematik prensipal yo genyen ladan yo modèl de-dimansyon ak twa-dimansyon. Pami sa yo, modèl twa -dimansyon an, akòz presizyon ekselan li yo ak adaptabilite, yo te lajman itilize nan anpil sistèm jesyon tèmik batri. Modèl la se jan sa a:

Battery Thermal Field Calculation and Temperature Prediction

Kote T se tanperati a;

ρ se dansite mwayèn;

c_p se kapasite chalè espesifik batri a;

λ_x, λ_y, λ_z se konduktiviti tèmik batri a nan direksyon x, y, ak z, respektivman;

q se pousantaj jenerasyon chalè pou chak volim inite.

Diferans tanperati ant diferan modil batri ki nan bwat batri a agrave enkonsistans nan rezistans entèn batri ak kapasite. Apre yon sèten tan, sa ka lakòz twòp chaj oswa twòp-dechaje kèk pil, ki afekte lavi yo ak pèfòmans yo, epi kreye danje pou sekirite. Diferans tanperati ki genyen ant modil batri ki nan bwat batri a gen rapò ak aranjman pake batri a. Anjeneral, pil nan mitan yo gen tandans akimile chalè, pandan ke sa yo ki nan bor yo gen pi bon dissipation chalè. Se poutèt sa, lè w ap desine estrikti pake batri a ak dissipation chalè, li enpòtan pou asire dissipation chalè inifòm. Pran lè refwadisman kòm yon egzanp, gen jeneralman de metòd vantilasyon: seri ak paralèl, asire inifòm chalè dissipation. Konsepsyon Airflow dwe respekte prensip debaz mekanik likid ak aerodinamik.

Lè w ap desine yon sistèm jesyon tèmik batri, kalite ak pouvwa fanatik la, kantite detèktè tanperati a, ak kote pwen mezi yo dwe chwazi ak anpil atansyon.

Lè w ap pran refwadisman lè a kòm egzanp, lè w ap desine sistèm refwadisman an, pandan w ap asire yon sèten efè refwadisman, rezistans koule yo ta dwe minimize pou diminye bri fanatik ak konsomasyon pouvwa, kidonk amelyore efikasite sistèm jeneral la. Konsomasyon pouvwa fanatik la ka estime lè w estime gout presyon ak to koule lè l sèvi avèk metòd eksperimantal, teyorik, ak dinamik likid (CFD). Lè rezistans koule a ba, fanatik koule axial ka konsidere; lè rezistans koule a wo, fanatik santrifujeur yo pi apwopriye. Natirèlman, espas ki la okipe pa fanatik la ak pri li yo dwe konsidere tou. Jwenn estrateji kontwòl fanatik optimal se tou youn nan fonksyon yon sistèm jesyon tèmik.

Schematic diagram of temperature measurement points in the battery box

Distribisyon tanperati a nan pake batri a nan bwat batri a jeneralman inegal, Se poutèt sa, li nesesè konnen distribisyon an jaden tèmik nan pake batri a nan diferan kondisyon detèmine pwen yo tanperati kritik. Plis detèktè tanperati bay mezi tanperati pi konplè, men ogmante pri sistèm ak konpleksite. Tou depan de kontèks jeni espesifik la, teyorikman, analiz eleman fini, enfrawouj tèmik D nan eksperyans, oswa tan reyèl -siveyans tanperati milti-pwen ka itilize pou analize ak mezire distribisyon an tèmik nan pake batri a, modil batri, ak selil endividyèl, detèmine kantite pwen mezi tanperati ak jwenn pwen apwopriye nan diferan zòn. Yon konsepsyon jeneral ta dwe asire ke detèktè tanperati yo pa ekspoze a koule lè refwadisman amelyore presizyon ak estabilite nan mezi tanperati. Lè w ap desine batri a, yo ta dwe rezève espas pou detèktè tanperati; pou egzanp, ouvèti apwopriye yo ka fèt nan kote ki apwopriye. Pake batri machin elektrik ibrid Prius Toyota a gen 228 selil endividyèl, epi siveyans tanperati a fèt pa 5 detèktè tanperati. Sistèm batri elektrik otobis pouvwa a ki fèt pa Beijing Institute of Technology itilize 6 pwen mezi tanperati pou chak bwat (gade zòn nan sèk nan Figi 8-16a), ranje nan tèminal yo pozitif ak negatif ak pwen yo pwodiksyon liy pouvwa nan bwat la batri, jan yo montre nan Figi 8-16.

Ki baze sou mwayen transfè chalè a, refwadisman pake batri sistèm jesyon tèmik yo ka divize an twa kalite: refwadisman lè, refwadisman likid, ak refwadisman materyèl chanjman faz. Lè nou konsidere rechèch materyèl ak devlopman ak depans fabrikasyon, sistèm dissipation chalè ki pi efikas ak souvan itilize kounye a itilize lè kòm mwayen dissipation chalè.

Ki baze sou estrikti a koule lè dissipation chalè, sistèm refwadisman lè yo ka plis divize an de kalite: vantilasyon seri ak vantilasyon paralèl, jan yo montre nan figi 8-17 ak 8-18, respektivman.

Nan yon seri konfigirasyon, lè tipikman koule soti nan yon bò nan pake batri a nan lòt la pou retire chalè. Sepandan, koule lè sa a pote chalè soti nan zòn li pase nan pi bonè nan zòn li pase nan pita, sa ki lakòz tanperati enkonsistan ak diferans tanperati enpòtan. Nan yon konfigirasyon paralèl, koule lè a ant modil leve vètikal, distribye lè pi respire epi asire dissipation chalè konsistan nan tout pake batri a.

Sistèm jesyon tèmik yo ka klase nan sistèm pasif ak aktif ki baze sou si yo gen aparèy chofaj entèn oswa refwadisman. Sistèm pasif yo mwens chè epi yo mande pou enfrastrikti ki pi senp; sistèm aktif yo pi konplèks epi yo mande plis pouvwa adisyonèl, men yo ofri pi bon pèfòmans.

Figi 8-19, 8-20, ak 8-21 montre dyagram chema nan chofaj lè aktif ak pasif ak estrikti dissipation chalè, respektivman.

Thermal Management System Design and Implementation

Nan figi 8-19 ak 8-20, byenke lè a te refwadi ak chofe pa èkondisyone oswa sistèm chofaj machin nan, li toujou konsidere kòm yon sistèm pasif. Avèk sistèm pasif sa a, akòz enkonsistans nan tanperati lè anbyen ki entwodwi a, lè anbyen an dwe opere nan yon seri tanperati sèten (10 ~ 35 degre) pou bon jesyon tèmik. Fonksyone nan kondisyon trè frèt oswa cho ka lakòz pi gwo inegalite nan pake batri a.

Nan sistèm chofaj, san konte entwodwi lè cho nan pake batri a, yo ka itilize lòt metòd, jan yo montre nan Figi 8-22 ~ 8-25 (pou pil prismatik).

Other heating methods