Apa Sistem Manajemen Thermal?

Apa Sistem Manajemen Thermal?

Manajemen termal baterei, adhedhasar impact suhu ing kinerja baterei, digabungake karo karakteristik elektrokimia baterei lan mekanisme generasi panas, lan lemah ing pangisian daya / discharge sawetara suhu baterei tartamtu, iku teknologi sing alamat boros panas utawa runaway termal sing disebabake dening suhu dhuwur banget utawa kurang sak operasi baterei. Iki digayuh liwat desain rasional lan adhedhasar ilmu material, elektrokimia, transfer panas, dinamika molekul, lan disiplin liyane. Njaga sawetara suhu operasi sing cukup penting kanggo paket baterei kanggo njaga kinerja sing apik. Mula, ngrancang skema manajemen termal sing cukup kanggo paket baterei lithium-ion iku penting banget kanggo ningkatake kinerja sakabehe sistem baterei.

Sistem manajemen termal paket baterei nduweni limang fungsi utama ing ngisor iki: ① pangukuran akurat lan ngawasi suhu baterei; ② boros panas efektif lan ventilasi nalika suhu Pack baterei dhuwur banget; ③ dadi panas kanthi cepet ing -kondisi suhu sing sithik; ④ ventilasi efektif nalika gas mbebayani diasilake; lan ⑤ njamin distribusi suhu seragam ing paket baterei.

Sistem manajemen termal paket baterei{0}}kinerja dhuwur mbutuhake pendekatan desain sing sistematis. Saiki, ana akeh metodologi desain kanggo sistem manajemen termal. Sing paling umum digunakake yaiku sistem manajemen termal paket baterei sing dirancang dening National Renewable Energy Laboratory (NREL) ing Amerika Serikat, sing proses desain kalebu pitung langkah:

1) Nemtokake -kaliber dhewe lan syarat sistem manajemen termal. Adhedhasar karakteristik suhu baterei lan kisaran suhu operasi sing cocok, temtokake kaliber kontrol dhewe-sistem manajemen termal. Contone, suhu operasi sing cocog kanggo baterei litium-ion yaiku 10~40 derajat , kanthi watesan suhu -rendhek 0 derajat lan watesan suhu dhuwur- 45 derajat. Mulane, desain sistem manajemen termal kudu, nalika patemon suhu operasi nemen baterei, usaha kanggo nyukupi syarat suhu operasi cocok baterei.

2) Ngukur utawa ngira modul generasi panas lan kapasitas panas. Liwat pangisian daya baterei-tes lan petungan simulasi adhedhasar kapasitas panas tartamtu baterei, nemtokake boros panas utawa daya panas.

3) Evaluasi awal sistem manajemen termal, kalebu milih medium transfer panas lan ngrancang struktur boros panas. Umumé, cooling baterei digayuh liwat cooling online utawa cooling Cairan. Sistem pendingin udara relatif prasaja ing struktur nanging ora efisien; sistem cooling Cairan sing Komplek ing struktur nanging Highly efisien. Ana uga macem-macem cara pemanasan, kayata pemanasan udara panas sirkulasi, pemanasan aliran cairan, lan pemanasan radiasi termal langsung saka sumber panas.

4) Prediksi prilaku termal modul lan baterei. Adhedhasar kahanan operasi baterei, prédhiksi lan evaluasi boros panas lan syarat pemanasan sajrone aplikasi.

5) Desain awal sistem manajemen termal. Adhedhasar medium panas sing ditemtokake lan asil pambiji prilaku termal, tumindak prinsip lan desain teknik sistem manajemen termal.

6) Ngrancang lan nguji sistem manajemen termal. Ngasilake sistem baterei skala -mudhun utawa lengkap- lan sistem manajemen termal baterei, lan verifikasi efektifitas sistem manajemen termal ing kahanan operasi nyata simulasi ing bangku tes.

7) Ngoptimalake sistem manajemen termal. Ngapikake lan ngoptimalake sistem manajemen termal adhedhasar asil eksperimen.

Baterei dudu konduktor panas sing apik. Ngerti mung distribusi suhu permukaan ora cukup kanggo ngerti kahanan termal internal baterei. Ngitung lapangan suhu internal nggunakake model matematika lan prédhiksi prilaku termal baterei minangka langkah sing penting kanggo ngrancang sistem manajemen termal baterei. Saiki, model matematika mainstream kalebu model loro-dimensi lan telung-model. Ing antarane, model telung dimensi-, amarga akurasi lan daya adaptasi sing apik banget, wis akeh digunakake ing pirang-pirang sistem manajemen termal baterei. Modele kaya ing ngisor iki:

Battery Thermal Field Calculation and Temperature Prediction

Where T iku suhu;

ρ punika Kapadhetan rata-rata;

c_p punika kapasitas panas tartamtu saka baterei;

λ_x, λ_y, λ_z minangka konduktivitas termal baterei ing arah x, y, lan z;

q=tingkat produksi panas per unit volume.

Beda suhu antarane modul baterei beda ing kothak baterei exacerbates inconsistencies ing resistance internal baterei lan kapasitas. Suwe-suwe, iki bisa njalari ngisi daya sing berlebihan utawa luwih-mupus sawetara baterei, mengaruhi umur lan kinerja, lan nggawe bebaya safety. Bedane suhu antarane modul baterei ing kothak baterei ana hubungane karo susunan paket baterei. Umume, baterei ing tengah cenderung nglumpukake panas, dene sing ana ing pinggir duwe boros panas sing luwih apik. Mulane, nalika ngrancang struktur paket baterei lan boros panas, iku penting kanggo mesthekake boros panas seragam. Njupuk cooling online minangka conto, umume ana rong cara ventilasi: seri lan podo karo, kanggo mesthekake boros panas seragam. Desain aliran udara kudu netepi prinsip dhasar mekanika cairan lan aerodinamika.

Nalika ngrancang sistem manajemen termal baterei, jinis lan daya penggemar, jumlah sensor suhu, lan lokasi titik pangukuran kudu dipilih kanthi teliti.

Njupuk cooling online minangka conto, nalika ngrancang sistem cooling, nalika mesthekake efek cooling tartamtu, resistance aliran kudu minimalake kanggo ngurangi gangguan penggemar lan konsumsi daya, saéngga nambah efficiency sistem sakabèhé. Konsumsi daya kipas bisa dikira kanthi ngira-ngira penurunan tekanan lan laju aliran nggunakake metode eksperimen, kalkulasi teoretis, lan dinamika fluida (CFD). Nalika resistance aliran kurang, penggemar aliran aksial bisa dianggep; nalika resistance aliran dhuwur, penggemar centrifugal luwih cocok. Mesthine, papan sing dikuwasani penggemar lan biaya uga kudu dianggep. Nemokake strategi kontrol penggemar sing optimal uga minangka salah sawijining fungsi sistem manajemen termal.

Schematic diagram of temperature measurement points in the battery box

Distribusi suhu paket baterei ing kothak baterei umume ora rata, mula sampeyan kudu ngerti distribusi medan termal paket baterei ing kahanan sing beda-beda kanggo nemtokake titik suhu kritis. Sensor suhu liyane nyedhiyakake pangukuran suhu sing luwih lengkap, nanging nambah biaya lan kerumitan sistem. Gumantung ing konteks engineering tartamtu, sacara teoritis, analisis unsur terhingga, pencitraan termal inframerah ing eksperimen, utawa nyata -pemantau suhu multi{3}}titik bisa digunakake kanggo nganalisa lan ngukur distribusi medan termal saka paket baterei, modul baterei, lan sel individu, nemtokake jumlah titik pangukuran suhu lan nemokake titik sing cocog ing wilayah sing beda-beda. Desain umum kudu mesthekake yen sensor suhu ora kena aliran udara sing adhem kanggo nambah akurasi lan stabilitas pangukuran suhu. Nalika ngrancang baterei, papan kudu dilindhungi undhang-undhang kanggo sensor suhu; contone, bukaan cocok bisa dirancang ing lokasi cocok. Paket baterei kendaraan listrik hibrida Toyota Prius duwe 228 sel individu, lan pemantauan suhu ditindakake kanthi 5 sensor suhu. Sistem baterei daya bis listrik sing dirancang dening Institut Teknologi Beijing nggunakake 6 titik pangukuran suhu saben kothak (pirsani area bunder ing Figure 8-16a), disusun ing terminal positif lan negatif lan titik output baris daya saka kothak baterei, minangka ditampilake ing Figure 8-16.

Adhedhasar medium transfer panas, cooling sistem manajemen termal paket baterei bisa dipérang dadi telung jinis: cooling online, cooling Cairan, lan cooling materi owah-owahan phase. Ngelingi riset lan pangembangan materi lan biaya manufaktur, sistem pembuangan panas sing paling efektif lan umum digunakake saiki nggunakake hawa minangka medium boros panas.

Adhedhasar struktur aliran udara boros panas, sistem pendingin udara bisa dipérang dadi rong jinis: ventilasi seri lan ventilasi paralel, kaya sing ditampilake ing Gambar 8-17 lan 8-18.

Ing konfigurasi seri, udhara biasane mili saka sisih siji baterei menyang sisih liyane kanggo mbusak panas. Nanging, aliran udara iki nggawa panas saka wilayah sing dilewati sadurunge menyang wilayah sing dilewati mengko, nyebabake suhu ora konsisten lan beda suhu sing signifikan. Ing konfigurasi paralel, aliran udara ing antarane modul mundhak vertikal, nyebarake udara luwih merata lan njamin panyebaran panas sing konsisten ing kabeh baterei.

Sistem manajemen termal bisa dikategorikake dadi sistem pasif lan aktif adhedhasar apa ana piranti pemanasan utawa pendinginan internal. Sistem pasif luwih murah lan mbutuhake infrastruktur sing luwih prasaja; sistem aktif luwih Komplek lan mbutuhake daya tambahan luwih, nanging nawakake kinerja luwih.

Tokoh 8-19, 8-20, lan 8-21 nuduhake diagram skematis saka pemanasan udara aktif lan pasif lan struktur disipasi panas.

Thermal Management System Design and Implementation

Ing Gambar 8-19 lan 8-20, sanajan hawa wis digawe adhem lan digawe panas dening AC utawa sistem pemanas mobil, nanging isih dianggep minangka sistem pasif. Kanthi sistem pasif iki, amarga inconsistency ing suhu udhara sekitar ngenalaken, udhara sekitar kudu operate ing sawetara suhu tartamtu (10 ~ 35 derajat) kanggo manajemen termal sing tepat. Operasi ing kahanan sing adhem banget utawa panas bisa nyebabake baterei sing ora rata.

Ing sistem pemanasan, saliyane ngenalake hawa panas menyang paket baterei, cara liya bisa digunakake, kaya sing ditampilake ing Gambar 8-22~8-25 (kanggo baterei prismatik).

Other heating methods