ახალი ენერგიის მანქანებისთვის ლითიუმის ბატარეის თერმული მართვის ტექნოლოგიის კვლევა

1. ლითიუმის ბატარეების მახასიათებლები ახალი ენერგიის მანქანებისთვის

ლითიუმის ბატარეებს ძირითადად აქვთ დაბალი თვითგამონადენის სიჩქარის, ენერგიის მაღალი სიმკვრივის, მაღალი ციკლის დრო და მაღალი ოპერაციული ეფექტურობის უპირატესობა გამოყენების დროს.ლითიუმის ბატარეების გამოყენება, როგორც ახალი ენერგიის მთავარი დენის მოწყობილობა, კარგი ენერგიის წყაროს ტოლფასია.ამრიგად, ახალი ენერგეტიკული მანქანების ძირითადი კომპონენტების შემადგენლობაში, ლითიუმის ბატარეის პაკეტი, რომელიც დაკავშირებულია ლითიუმის ბატარეასთან, გახდა მისი ყველაზე მნიშვნელოვანი ძირითადი კომპონენტი და ძირითადი ნაწილი, რომელიც უზრუნველყოფს ენერგიას.ლითიუმის ბატარეების მუშაობის პროცესში არსებობს გარკვეული მოთხოვნები გარემოსდაცვით.ექსპერიმენტული შედეგების მიხედვით, ოპტიმალური სამუშაო ტემპერატურა ინახება 20°C-დან 40°C-მდე.როდესაც ბატარეის ირგვლივ ტემპერატურა გადააჭარბებს მითითებულ ზღვარს, ლითიუმის ბატარეის მოქმედება მნიშვნელოვნად შემცირდება, ხოლო მომსახურების ვადა მნიშვნელოვნად შემცირდება.იმის გამო, რომ ლითიუმის ბატარეის ირგვლივ ტემპერატურა ძალიან დაბალია, საბოლოო გამონადენის სიმძლავრე და გამონადენის ძაბვა გადაუხვევს წინასწარ დაყენებულ სტანდარტს და იქნება მკვეთრი ვარდნა.

თუ გარემოს ტემპერატურა ძალიან მაღალია, ლითიუმის ბატარეის თერმული გაქცევის ალბათობა მნიშვნელოვნად გაიზრდება და შიდა სითბო შეგროვდება კონკრეტულ ადგილას, რაც გამოიწვევს სითბოს დაგროვების სერიოზულ პრობლემებს.თუ სითბოს ამ ნაწილის ექსპორტი შეუფერხებლად შეუძლებელია, ლითიუმის ბატარეის მუშაობის გახანგრძლივებულ დროსთან ერთად, ბატარეა მიდრეკილია აფეთქებისკენ.უსაფრთხოების ეს საფრთხე დიდ საფრთხეს უქმნის პირად უსაფრთხოებას, ამიტომ ლითიუმის ბატარეები უნდა დაეყრდნონ ელექტრომაგნიტურ გამაგრილებელ მოწყობილობებს, რათა გააუმჯობესონ მთლიანი აღჭურვილობის უსაფრთხოების მაჩვენებლები მუშაობისას.ჩანს, რომ როდესაც მკვლევარები აკონტროლებენ ლითიუმის ბატარეების ტემპერატურას, მათ რაციონალურად უნდა გამოიყენონ გარე მოწყობილობები სითბოს ექსპორტისთვის და გააკონტროლონ ლითიუმის ბატარეების ოპტიმალური სამუშაო ტემპერატურა.მას შემდეგ, რაც ტემპერატურის კონტროლი შესაბამის სტანდარტებს მიაღწევს, ახალი ენერგეტიკული მანქანების უსაფრთხო მამოძრავებელი სამიზნე ძნელად დაემუქრება საფრთხეს.

2. ახალი ენერგეტიკული მანქანის ლითიუმის ბატარეის სითბოს წარმოქმნის მექანიზმი

მიუხედავად იმისა, რომ ეს ბატარეები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც დენის მოწყობილობები, ფაქტობრივი გამოყენების პროცესში, მათ შორის განსხვავებები უფრო აშკარაა.ზოგიერთ ბატარეას უფრო დიდი ნაკლი აქვს, ამიტომ ახალი ენერგეტიკული მანქანების მწარმოებლებმა ფრთხილად უნდა აირჩიონ.მაგალითად, ტყვია-მჟავა ბატარეა უზრუნველყოფს საკმარის სიმძლავრეს შუა ტოტისთვის, მაგრამ მისი მუშაობისას დიდ ზიანს მიაყენებს გარემოს და ეს დაზიანება შემდგომში გამოუსწორებელი იქნება.ამიტომ, ეკოლოგიური უსაფრთხოების დასაცავად, ქვეყანამ აკრძალულ სიაში შეიტანა ტყვიამჟავა ბატარეები.განვითარების პერიოდში ნიკელ-ლითონის ჰიდრიდის ბატარეებმა მიიღეს კარგი შესაძლებლობები, განვითარების ტექნოლოგია თანდათან მომწიფდა და ასევე გაფართოვდა გამოყენების სფერო.თუმცა, ლითიუმის ბატარეებთან შედარებით, მისი ნაკლოვანებები ოდნავ აშკარაა.მაგალითად, ჩვეულებრივი ბატარეის მწარმოებლებისთვის რთულია ნიკელ-მეტალის ჰიდრიდის ბატარეების წარმოების ღირებულების კონტროლი.შედეგად, ბაზარზე ნიკელ-წყალბადის ბატარეების ფასი მაღალი დარჩა.ზოგიერთი ახალი ენერგეტიკული ავტომობილის ბრენდი, რომელიც მიზნად ისახავს ხარჯების შესრულებას, ძნელად განიხილავს მათ ავტონაწილებად გამოყენებას.რაც მთავარია, Ni-MH ბატარეები ბევრად უფრო მგრძნობიარეა ატმოსფერული ტემპერატურის მიმართ, ვიდრე ლითიუმის ბატარეები და უფრო მაღალია ტემპერატურის გამო ხანძრის გაჩენის ალბათობა.მრავალჯერადი შედარების შემდეგ, ლითიუმის ბატარეები გამოირჩევა და ახლა ფართოდ გამოიყენება ახალ ენერგეტიკულ მანქანებში.

მიზეზი, რის გამოც ლითიუმის ბატარეებს შეუძლიათ ენერგიის მიწოდება ახალი ენერგეტიკული მანქანებისთვის არის ზუსტად იმიტომ, რომ მათ დადებით და უარყოფით ელექტროდებს აქვთ აქტიური მასალები.მასალების უწყვეტი ჩანერგვისა და მოპოვების პროცესში მიიღება დიდი რაოდენობით ელექტრო ენერგია, შემდეგ კი ენერგიის გარდაქმნის პრინციპის მიხედვით, ელექტროენერგია და კინეტიკური ენერგია ურთიერთგაცვლის მიზნის მისაღწევად, რითაც მიეწოდება ძლიერ ძალას ახალი ენერგეტიკული მანქანები, შეუძლიათ მიაღწიონ მანქანით სიარულის მიზანს.ამავდროულად, როდესაც ლითიუმის ბატარეის უჯრედი განიცდის ქიმიურ რეაქციას, მას ექნება სითბოს შთანთქმის და სითბოს გათავისუფლების ფუნქცია ენერგიის სრული კონვერტაციისთვის.გარდა ამისა, ლითიუმის ატომი არ არის სტატიკური, მას შეუძლია განუწყვეტლივ გადაადგილება ელექტროლიტსა და დიაფრაგმას შორის და არსებობს პოლარიზაციის შიდა წინააღმდეგობა.

ახლა, სითბოც სათანადოდ გამოიყოფა.თუმცა, ახალი ენერგიის მანქანების ლითიუმის ბატარეის ირგვლივ ტემპერატურა ძალიან მაღალია, რამაც ადვილად შეიძლება გამოიწვიოს დადებითი და უარყოფითი გამყოფების დაშლა.გარდა ამისა, ახალი ენერგეტიკული ლითიუმის ბატარეის შემადგენლობა შედგება მრავალი ბატარეის პაკეტისგან.ყველა ბატარეის მიერ გამომუშავებული სითბო ბევრად აღემატება ერთი ბატარეის სითბოს.როდესაც ტემპერატურა აღემატება წინასწარ განსაზღვრულ მნიშვნელობას, ბატარეა უკიდურესად მიდრეკილია აფეთქებისკენ.

3. ბატარეის თერმული მართვის სისტემის ძირითადი ტექნოლოგიები

ახალი ენერგეტიკული სატრანსპორტო საშუალებების ბატარეის მართვის სისტემისთვის, როგორც სახლში, ისე მის ფარგლებს გარეთ, დიდი ყურადღება დაეთმო, დაიწყო კვლევების სერია და მიიღო ბევრი შედეგი.ეს სტატია ყურადღებას გაამახვილებს ახალი ენერგეტიკული ავტომობილის ბატარეის თერმული მართვის სისტემის დარჩენილი ბატარეის სიმძლავრის ზუსტ შეფასებაზე, ბატარეის ბალანსის მართვასა და ძირითად ტექნოლოგიებზე, რომლებიც გამოიყენებათერმული მართვის სისტემა.

3.1 ბატარეის თერმული მართვის სისტემის ნარჩენი სიმძლავრის შეფასების მეთოდი
მკვლევარებმა დიდი ენერგია და შრომატევადი ძალისხმევა დახარჯეს SOC-ის შეფასებაში, ძირითადად გამოიყენეს სამეცნიერო მონაცემთა ალგორითმები, როგორიცაა ამპერ-საათის ინტეგრალური მეთოდი, ხაზოვანი მოდელის მეთოდი, ნერვული ქსელის მეთოდი და კალმანის ფილტრის მეთოდი, რათა ჩაეტარებინათ სიმულაციური ექსპერიმენტები.თუმცა, ამ მეთოდის გამოყენებისას ხშირად ხდება გაანგარიშების შეცდომები.თუ შეცდომა დროულად არ გამოსწორდება, გაანგარიშების შედეგებს შორის უფსკრული უფრო და უფრო დიდი გახდება.ამ დეფექტის გამოსასწორებლად, მკვლევარები ჩვეულებრივ აერთიანებენ ანშის შეფასების მეთოდს სხვა მეთოდებთან, რათა ერთმანეთს გადაამოწმონ, რათა მიიღონ ყველაზე ზუსტი შედეგები.ზუსტი მონაცემებით, მკვლევარებს შეუძლიათ ზუსტად შეაფასონ ბატარეის გამონადენი.

3.2 ბატარეის თერმული მართვის სისტემის დაბალანსებული მართვა
ბატარეის თერმული მართვის სისტემის ბალანსის მართვა ძირითადად გამოიყენება ელექტროენერგიის ბატარეის თითოეული ნაწილის ძაბვისა და სიმძლავრის კოორდინაციისთვის.სხვადასხვა ნაწილებში სხვადასხვა ბატარეის გამოყენების შემდეგ, სიმძლავრე და ძაბვა განსხვავებული იქნება.ამ დროს, ბალანსის მენეჯმენტი უნდა იქნას გამოყენებული ამ ორს შორის განსხვავების აღმოსაფხვრელად.შეუსაბამობა.ამჟამად ბალანსის მართვის ყველაზე ფართოდ გამოყენებული ტექნიკა

იგი ძირითადად იყოფა ორ ტიპად: პასიური გათანაბრება და აქტიური გათანაბრება.გამოყენების თვალსაზრისით, ამ ორი ტიპის გათანაბრების მეთოდების მიერ გამოყენებული განხორციელების პრინციპები საკმაოდ განსხვავებულია.

(1) პასიური ბალანსი.პასიური გათანაბრების პრინციპი იყენებს ბატარეის სიმძლავრესა და ძაბვას შორის პროპორციულ ურთიერთობას, რომელიც ეფუძნება ბატარეების ერთი სტრიქონის ძაბვის მონაცემებს და ორივეს კონვერტაცია ზოგადად მიიღწევა წინააღმდეგობის გამონადენით: მაღალი სიმძლავრის ბატარეის ენერგია წარმოქმნის სითბოს. წინააღმდეგობის გათბობით, შემდეგ გაიფანტეთ ჰაერში ენერგიის დაკარგვის მიზნის მისაღწევად.თუმცა, ეს გათანაბრების მეთოდი არ აუმჯობესებს ბატარეის გამოყენების ეფექტურობას.გარდა ამისა, თუ სითბოს გაფრქვევა არათანაბარია, ბატარეა ვერ შეძლებს ბატარეის თერმული მართვის ამოცანის შესრულებას გადახურების პრობლემის გამო.

(2) აქტიური ბალანსი.აქტიური ბალანსი არის პასიური ბალანსის განახლებული პროდუქტი, რომელიც ავსებს პასიური ბალანსის ნაკლოვანებებს.რეალიზაციის პრინციპის თვალსაზრისით, აქტიური გათანაბრების პრინციპი არ ეხება პასიური გათანაბრების პრინციპს, არამედ იღებს სრულიად განსხვავებულ ახალ კონცეფციას: აქტიური გათანაბრება არ გარდაქმნის ბატარეის ელექტრო ენერგიას სითბოს ენერგიად და ანაწილებს მას. , ისე რომ მაღალი ენერგია გადაეცეს ბატარეიდან ენერგია გადადის დაბალ ენერგეტიკულ ბატარეაზე.უფრო მეტიც, ასეთი გადაცემა არ არღვევს ენერგიის დაზოგვის კანონს და აქვს დაბალი დანაკარგების, გამოყენების მაღალი ეფექტურობის და სწრაფი შედეგის უპირატესობა.თუმცა, ბალანსის მართვის შემადგენლობის სტრუქტურა შედარებით რთულია.თუ ბალანსის წერტილი სათანადოდ არ კონტროლდება, ამან შეიძლება შეუქცევადი ზიანი მიაყენოს კვების ელემენტის პაკეტს მისი გადაჭარბებული ზომის გამო.შეჯამებისთვის, როგორც ბალანსის აქტიურ მართვას, ასევე ბალანსის პასიურ მენეჯმენტს აქვს უარყოფითი მხარეები და უპირატესობები.კონკრეტულ აპლიკაციებში მკვლევარებს შეუძლიათ არჩევანი გააკეთონ ლითიუმის ბატარეების ტევადობისა და რაოდენობის მიხედვით.დაბალი სიმძლავრის, მცირე რაოდენობის ლითიუმის ბატარეების პაკეტები შესაფერისია პასიური გათანაბრების მართვისთვის, ხოლო მაღალი სიმძლავრის, მაღალი სიმძლავრის ლითიუმის ბატარეების პაკეტები შესაფერისია აქტიური გათანაბრების მართვისთვის.

3.3 ბატარეის თერმული მართვის სისტემაში გამოყენებული ძირითადი ტექნოლოგიები
(1) განსაზღვრეთ ბატარეის მუშაობის ოპტიმალური ტემპერატურის დიაპაზონი.თერმული მართვის სისტემა ძირითადად გამოიყენება ბატარეის გარშემო ტემპერატურის კოორდინაციისთვის, ამიტომ თერმული მართვის სისტემის გამოყენების ეფექტის უზრუნველსაყოფად, მკვლევარების მიერ შემუშავებული ძირითადი ტექნოლოგია ძირითადად გამოიყენება ბატარეის სამუშაო ტემპერატურის დასადგენად.სანამ ბატარეის ტემპერატურა შენარჩუნებულია შესაბამის დიაპაზონში, ლითიუმის ბატარეა ყოველთვის შეიძლება იყოს საუკეთესო სამუშაო მდგომარეობაში, რაც უზრუნველყოფს საკმარის ენერგიას ახალი ენერგეტიკული მანქანების მუშაობისთვის.ამ გზით, ახალი ენერგეტიკული მანქანების ლითიუმის ბატარეის მუშაობა ყოველთვის შეიძლება იყოს შესანიშნავ მდგომარეობაში.

(2) ბატარეის თერმული დიაპაზონის გაანგარიშება და ტემპერატურის პროგნოზირება.ეს ტექნოლოგია მოიცავს მათემატიკური მოდელის გამოთვლების დიდ რაოდენობას.მეცნიერები იყენებენ გამოთვლის შესაბამის მეთოდებს ბატარეის შიგნით ტემპერატურის სხვაობის დასადგენად და ამას იყენებენ ბატარეის შესაძლო თერმული ქცევის პროგნოზირებისთვის.

(3) სითბოს გადაცემის საშუალების შერჩევა.თერმული მართვის სისტემის უმაღლესი შესრულება დამოკიდებულია სითბოს გადაცემის საშუალების არჩევანზე.ამჟამინდელი ახალი ენერგეტიკული მანქანების უმეტესობა იყენებს ჰაერს/გამაგრილებელს, როგორც გაგრილების საშუალებას.გაგრილების ეს მეთოდი მარტივი გამოსაყენებელია, დაბალი წარმოების ღირებულებაა და შეუძლია მიაღწიოს ბატარეის სითბოს გაფრქვევის მიზანს.PTC ჰაერის გამაცხელებელი/PTC გამაგრილებლის გამაცხელებელი)

(4) პარალელური ვენტილაციისა და სითბოს გაფრქვევის სტრუქტურის დიზაინის მიღება.ლითიუმის ბატარეებს შორის ვენტილაციისა და სითბოს გაფრქვევის დიზაინს შეუძლია გააფართოოს ჰაერის ნაკადი ისე, რომ იგი თანაბრად გადანაწილდეს ბატარეის პაკეტებს შორის, ეფექტურად გადაჭრის ტემპერატურის სხვაობას ბატარეის მოდულებს შორის.

(5) ვენტილატორის და ტემპერატურის საზომი წერტილის შერჩევა.ამ მოდულში მკვლევარებმა გამოიყენეს დიდი რაოდენობით ექსპერიმენტები თეორიული გამოთვლების გასაკეთებლად, შემდეგ კი გამოიყენეს სითხის მექანიკის მეთოდები გულშემატკივართა ენერგიის მოხმარების მნიშვნელობების მისაღებად.ამის შემდეგ, მკვლევარები გამოიყენებენ სასრულ ელემენტებს, რათა იპოვონ ყველაზე შესაფერისი ტემპერატურის საზომი წერტილი, რათა ზუსტად მიიღონ ბატარეის ტემპერატურის მონაცემები.