ახალი ენერგიის მქონე სატრანსპორტო საშუალებებისთვის ლითიუმის აკუმულატორის თერმული მართვის ტექნოლოგიის კვლევა

1. ლითიუმის აკუმულატორების მახასიათებლები ახალი ენერგიის მქონე სატრანსპორტო საშუალებებისთვის

ლითიუმის აკუმულატორების უპირატესობები ძირითადად შემდეგია: დაბალი თვითგანმუხტვის სიჩქარე, მაღალი ენერგიის სიმკვრივე, მაღალი ციკლის დრო და მაღალი ოპერაციული ეფექტურობა გამოყენების დროს. ლითიუმის აკუმულატორების გამოყენება ახალი ენერგიის მთავარ ენერგომომარაგების მოწყობილობად უდრის კარგი ენერგიის წყაროს მიღებას. ამიტომ, ახალი ენერგიის მქონე სატრანსპორტო საშუალებების ძირითადი კომპონენტების შემადგენლობაში, ლითიუმის აკუმულატორის უჯრედთან დაკავშირებული ლითიუმის აკუმულატორის პაკეტი გახდა მისი ყველაზე მნიშვნელოვანი ძირითადი კომპონენტი და ენერგიის მიმწოდებელი ბირთვის ნაწილი. ლითიუმის აკუმულატორების მუშაობის პროცესში არსებობს გარკვეული მოთხოვნები გარემოს მიმართ. ექსპერიმენტული შედეგების მიხედვით, ოპტიმალური სამუშაო ტემპერატურა შენარჩუნებულია 20°C-დან 40°C-მდე. როგორც კი აკუმულატორის გარშემო ტემპერატურა გადააჭარბებს მითითებულ ზღვარს, ლითიუმის აკუმულატორის მუშაობა მნიშვნელოვნად შემცირდება და მისი მომსახურების ვადაც მნიშვნელოვნად შემცირდება. რადგან ლითიუმის აკუმულატორის გარშემო ტემპერატურა ძალიან დაბალია, საბოლოო განმუხტვის სიმძლავრე და განმუხტვის ძაბვა გადაიხრება წინასწარ დადგენილ სტანდარტს და მკვეთრი ვარდნა იქნება.

თუ გარემოს ტემპერატურა ძალიან მაღალია, ლითიუმის ბატარეის თერმული გადინების ალბათობა მნიშვნელოვნად გაიზრდება და შიდა სითბო დაგროვდება კონკრეტულ ადგილას, რაც სითბოს დაგროვების სერიოზულ პრობლემებს გამოიწვევს. თუ სითბოს ეს ნაწილი შეუფერხებლად ვერ გაიცემა, ლითიუმის ბატარეის გახანგრძლივებულ სამუშაო დროსთან ერთად, ბატარეა აფეთქებისკენ მიდრეკილია. ეს უსაფრთხოების საფრთხე დიდ საფრთხეს უქმნის პირად უსაფრთხოებას, ამიტომ ლითიუმის ბატარეები მუშაობის დროს აღჭურვილობის უსაფრთხოების გასაუმჯობესებლად ელექტრომაგნიტურ გაგრილების მოწყობილობებს უნდა დაეყრდნონ. ჩანს, რომ როდესაც მკვლევარები აკონტროლებენ ლითიუმის ბატარეების ტემპერატურას, მათ რაციონალურად უნდა გამოიყენონ გარე მოწყობილობები სითბოს გასატანად და ლითიუმის ბატარეების ოპტიმალური სამუშაო ტემპერატურის გასაკონტროლებლად. ტემპერატურის კონტროლის შესაბამის სტანდარტებს მიღწევის შემდეგ, ახალი ენერგიის მქონე ავტომობილების უსაფრთხო მართვის მიზანი თითქმის არ დადგება საფრთხის ქვეშ.

2. ახალი ენერგიის მქონე ავტომობილის ლითიუმის აკუმულატორის სითბოს გენერირების მექანიზმი

მიუხედავად იმისა, რომ ეს აკუმულატორები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც კვების მოწყობილობები, ფაქტობრივი გამოყენების პროცესში მათ შორის განსხვავებები უფრო აშკარაა. ზოგიერთ აკუმულატორს უფრო დიდი ნაკლოვანებები აქვს, ამიტომ ახალი ენერგიის მქონე ავტომობილების მწარმოებლებმა ფრთხილად უნდა აირჩიონ. მაგალითად, ტყვიის მჟავას აკუმულატორი უზრუნველყოფს საკმარის სიმძლავრეს შუა ტოტისთვის, მაგრამ მისი ექსპლუატაციის დროს ის დიდ ზიანს აყენებს გარემოს და ეს ზიანი მოგვიანებით გამოუსწორებელი იქნება. ამიტომ, ეკოლოგიური უსაფრთხოების დასაცავად, ქვეყანამ ტყვიის მჟავას აკუმულატორები აკრძალულ სიაში შეიტანა. განვითარების პერიოდში ნიკელ-ლითონის ჰიდრიდულ აკუმულატორებს კარგი შესაძლებლობები მიეცათ, განვითარების ტექნოლოგია თანდათან დამწიფდა და გამოყენების სფეროც გაფართოვდა. თუმცა, ლითიუმის აკუმულატორებთან შედარებით, მისი ნაკლოვანებები ოდნავ აშკარაა. მაგალითად, ჩვეულებრივი აკუმულატორების მწარმოებლებისთვის რთულია ნიკელ-ლითონის ჰიდრიდული აკუმულატორების წარმოების ღირებულების კონტროლი. შედეგად, ნიკელ-წყალბადის აკუმულატორების ფასი ბაზარზე მაღალი დარჩა. ზოგიერთი ახალი ენერგიის მქონე ავტომობილების ბრენდი, რომელიც ხარჯების შემცირებას ისახავს მიზნად, ნაკლებად განიხილავს მათ ავტონაწილებად გამოყენებას. უფრო მნიშვნელოვანია, რომ Ni-MH აკუმულატორები გაცილებით მგრძნობიარეა გარემოს ტემპერატურის მიმართ, ვიდრე ლითიუმის აკუმულატორები და მაღალი ტემპერატურის გამო უფრო მეტად მიდრეკილნი არიან აალებისკენ. მრავალჯერადი შედარების შემდეგ, ლითიუმის ბატარეები გამოირჩევა და ამჟამად ფართოდ გამოიყენება ახალი ენერგიის მომუშავე მანქანებში.

ლითიუმის აკუმულატორების ახალი ენერგიის მქონე ავტომობილებისთვის ენერგიის მიწოდება სწორედ იმიტომ ხდება, რომ მათ დადებით და უარყოფით ელექტროდებს აქტიური მასალები აქვთ. მასალების უწყვეტი ჩასმისა და გამოყოფის პროცესში მიიღება დიდი რაოდენობით ელექტროენერგია, შემდეგ კი ენერგიის გარდაქმნის პრინციპის თანახმად, ელექტროენერგია და კინეტიკური ენერგია ურთიერთგაცვლის მიზნის მისაღწევად, რითაც ახალი ენერგიის მქონე ავტომობილებს ძლიერი სიმძლავრე მიეწოდება და ავტომობილთან ერთად სიარულის მიზნის მიღწევა შეუძლია. ამავდროულად, როდესაც ლითიუმის აკუმულატორი ქიმიურ რეაქციას განიცდის, მას ექნება სითბოს შთანთქმის და სითბოს გამოყოფის ფუნქცია ენერგიის სრულად გარდაქმნისთვის. გარდა ამისა, ლითიუმის ატომი არ არის სტატიკური, მას შეუძლია უწყვეტად გადაადგილება ელექტროლიტსა და დიაფრაგმას შორის და აქვს პოლარიზაციის შიდა წინააღმდეგობა.

ახლა სითბოც შესაბამისად გამოიყოფა. თუმცა, ახალი ენერგიის მქონე ავტომობილების ლითიუმის აკუმულატორის გარშემო ტემპერატურა ძალიან მაღალია, რამაც შეიძლება ადვილად გამოიწვიოს დადებითი და უარყოფითი გამყოფების დაშლა. გარდა ამისა, ახალი ენერგიის მქონე ლითიუმის აკუმულატორის შემადგენლობა მრავალი აკუმულატორისგან შედგება. ყველა აკუმულატორის მიერ გამომუშავებული სითბო გაცილებით აღემატება ერთი აკუმულატორის სითბოს. როდესაც ტემპერატურა წინასწარ განსაზღვრულ მნიშვნელობას გადააჭარბებს, აკუმულატორი აფეთქების უკიდურესად მიდრეკილია.

3. ბატარეის თერმული მართვის სისტემის ძირითადი ტექნოლოგიები

ახალი ენერგომობილების აკუმულატორის მართვის სისტემას, როგორც ქვეყნის შიგნით, ასევე მის ფარგლებს გარეთ, დიდი ყურადღება დაეთმო, დაიწყო კვლევების სერია და მიღწეული იქნა უამრავი შედეგი. ეს სტატია ფოკუსირებული იქნება ახალი ენერგომობილის აკუმულატორის თერმული მართვის სისტემის დარჩენილი სიმძლავრის ზუსტ შეფასებაზე, აკუმულატორის ბალანსის მართვასა და გამოყენებულ ძირითად ტექნოლოგიებზე.თერმული მართვის სისტემა.

3.1 აკუმულატორის თერმული მართვის სისტემის ნარჩენი სიმძლავრის შეფასების მეთოდი
მკვლევარებმა დიდი ენერგია და შრომატევადი ძალისხმევა დახარჯეს SOC-ის შეფასებაში, ძირითადად სამეცნიერო მონაცემების ალგორითმების გამოყენებით, როგორიცაა ამპერ-საათიანი ინტეგრალური მეთოდი, წრფივი მოდელის მეთოდი, ნეირონული ქსელის მეთოდი და კალმანის ფილტრის მეთოდი, სიმულაციური ექსპერიმენტების დიდი რაოდენობის ჩასატარებლად. თუმცა, ამ მეთოდის გამოყენებისას ხშირად ხდება გამოთვლითი შეცდომები. თუ შეცდომა დროულად არ გამოსწორდება, გამოთვლის შედეგებს შორის სხვაობა სულ უფრო და უფრო იზრდება. ამ დეფექტის გამოსასწორებლად, მკვლევარები, როგორც წესი, ანშის შეფასების მეთოდს სხვა მეთოდებთან აერთიანებენ ერთმანეთის გადასამოწმებლად, რათა მიიღონ ყველაზე ზუსტი შედეგები. ზუსტი მონაცემებით, მკვლევარებს შეუძლიათ ზუსტად შეაფასონ აკუმულატორის განმუხტვის დენი.

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

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

(1) პასიური ბალანსი. პასიური გათანაბრების პრინციპი იყენებს აკუმულატორის სიმძლავრესა და ძაბვას შორის პროპორციულ დამოკიდებულებას, რომელიც დაფუძნებულია აკუმულატორების ერთი რიგის ძაბვის მონაცემებზე და ამ ორის გარდაქმნა, როგორც წესი, მიიღწევა წინააღმდეგობის განმუხტვის გზით: მაღალი სიმძლავრის აკუმულატორის ენერგია წარმოქმნის სითბოს წინააღმდეგობის გაცხელების გზით, შემდეგ კი ჰაერში იფანტება ენერგიის დაკარგვის მიზნის მისაღწევად. თუმცა, გათანაბრების ეს მეთოდი არ აუმჯობესებს აკუმულატორის გამოყენების ეფექტურობას. გარდა ამისა, თუ სითბოს გაფრქვევა არათანაბარია, აკუმულატორი ვერ შეძლებს აკუმულატორის თერმული მართვის ამოცანის შესრულებას გადახურების პრობლემის გამო.

(2) აქტიური ბალანსი. აქტიური ბალანსი პასიური ბალანსის გაუმჯობესებული პროდუქტია, რომელიც ანაზღაურებს პასიური ბალანსის ნაკლოვანებებს. რეალიზაციის პრინციპის თვალსაზრისით, აქტიური გათანაბრების პრინციპი არ ეხება პასიური გათანაბრების პრინციპს, არამედ იღებს სრულიად განსხვავებულ ახალ კონცეფციას: აქტიური გათანაბრება არ გარდაქმნის აკუმულატორის ელექტროენერგიას სითბურ ენერგიად და ფანტავს მას, რის შედეგადაც მაღალი ენერგია გადადის აკუმულატორიდან ენერგია გადადის დაბალი ენერგიის აკუმულატორში. უფრო მეტიც, გადაცემის ეს სახეობა არ არღვევს ენერგიის შენარჩუნების კანონს და აქვს დაბალი დანაკარგების, მაღალი გამოყენების ეფექტურობის და სწრაფი შედეგების უპირატესობები. თუმცა, ბალანსის მართვის შემადგენლობის სტრუქტურა შედარებით რთულია. თუ ბალანსის წერტილი სათანადოდ არ არის კონტროლირებადი, ამან შეიძლება გამოიწვიოს შეუქცევადი დაზიანება აკუმულატორის ბლოკისთვის მისი გადაჭარბებული ზომის გამო. შეჯამებისთვის, როგორც აქტიური ბალანსის მართვას, ასევე პასიურ ბალანსის მართვას აქვს როგორც ნაკლოვანებები, ასევე უპირატესობები. კონკრეტულ აპლიკაციებში, მკვლევარებს შეუძლიათ არჩევანის გაკეთება ლითიუმის აკუმულატორების ბლოკების სიმძლავრისა და სიმების რაოდენობის მიხედვით. დაბალი ტევადობის, მცირე რაოდენობის ლითიუმის აკუმულატორები შესაფერისია პასიური გათანაბრების მართვისთვის, ხოლო მაღალი ტევადობის, დიდი რაოდენობის სიმძლავრის ლითიუმის აკუმულატორები შესაფერისია აქტიური გათანაბრების მართვისთვის.

3.3 აკუმულატორის თერმული მართვის სისტემაში გამოყენებული ძირითადი ტექნოლოგიები
(1) ბატარეის ოპტიმალური სამუშაო ტემპერატურის დიაპაზონის განსაზღვრა. 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 შესაბამის დიაპაზონშია შენარჩუნებული, ლითიუმის აკუმულატორი ყოველთვის შეიძლება იყოს საუკეთესო სამუშაო მდგომარეობაში, რაც უზრუნველყოფს საკმარის სიმძლავრეს ახალი ენერგიის მქონე ავტომობილების მუშაობისთვის. ამ გზით, ახალი ენერგიის მქონე ავტომობილების ლითიუმის აკუმულატორის მუშაობა ყოველთვის შეიძლება იყოს შესანიშნავ მდგომარეობაში.

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

(3) სითბოს გადამცემი საშუალების შერჩევა. სითბოს მართვის სისტემის უმაღლესი ეფექტურობა დამოკიდებულია სითბოს გადამცემი საშუალების არჩევანზე. ამჟამინდელი ახალი ენერგიის მქონე ავტომობილების უმეტესობა გამაგრილებელ საშუალებად ჰაერს/გამაგრილებელს იყენებს. გაგრილების ეს მეთოდი მარტივი გამოსაყენებელია, დაბალი წარმოების ღირებულება აქვს და კარგად შეუძლია ბატარეის სითბოს გაფრქვევის მიზნის მიღწევა. (PTC ჰაერის გამათბობელი/PTC გამაგრილებლის გამაცხელებელი)

(4) გამოიყენეთ პარალელური ვენტილაციისა და სითბოს გაფრქვევის სტრუქტურის დიზაინი. ლითიუმის ელემენტების პაკეტებს შორის ვენტილაციისა და სითბოს გაფრქვევის დიზაინი აფართოებს ჰაერის ნაკადს ისე, რომ ის თანაბრად გადანაწილდეს ელემენტების პაკეტებს შორის, ეფექტურად აგვარებს ბატარეის მოდულებს შორის ტემპერატურულ სხვაობას.

(5) ვენტილატორისა და ტემპერატურის გაზომვის წერტილის შერჩევა. ამ მოდულში, მკვლევარებმა გამოიყენეს ექსპერიმენტების დიდი რაოდენობა თეორიული გამოთვლების ჩასატარებლად, შემდეგ კი გამოიყენეს სითხის მექანიკის მეთოდები ვენტილატორის ენერგომოხმარების მნიშვნელობების მისაღებად. შემდგომში, მკვლევარები გამოიყენებენ სასრული ელემენტების გამოყენებას ტემპერატურის ყველაზე შესაფერისი გაზომვის წერტილის მოსაძებნად, რათა ზუსტად მიიღონ აკუმულატორის ტემპერატურის მონაცემები.