Шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгслийн литийн батерейны дулааны удирдлагын технологийн судалгаа

1. Шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгслийн литийн батерейны шинж чанар

Лити батерей нь голчлон өөрөө цэнэг алдах хурд бага, эрчим хүчний нягтрал өндөр, циклийн хугацаа өндөр, ашиглалтын явцад өндөр үр ашигтай байх зэрэг давуу талуудтай. Лити батерейг шинэ эрчим хүчний гол цахилгаан хэрэгсэл болгон ашиглах нь сайн эрчим хүчний эх үүсвэр олж авахтай тэнцүү юм. Тиймээс шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгслийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн найрлагад литийн батерейны элементтэй холбоотой литийн батерейны багц нь түүний хамгийн чухал цөм бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд эрчим хүчээр хангадаг цөм хэсэг болсон. Лити батерейны ажиллах явцад хүрээлэн буй орчинд тодорхой шаардлага тавигддаг. Туршилтын үр дүнгээс харахад оновчтой ажлын температурыг 20°C-40°C хэмд байлгадаг. Батерейны эргэн тойрон дахь температур тогтоосон хязгаараас хэтэрсэн тохиолдолд литийн батерейны гүйцэтгэл эрс буурч, ашиглалтын хугацаа эрс багасна. Лити батерейны эргэн тойрон дахь температур хэт бага тул эцсийн цэнэг алдах хүчин чадал болон цэнэг алдах хүчдэл нь урьдчилан тогтоосон стандартаас хазайж, огцом уналт үүснэ.

Хэрэв орчны температур хэт өндөр байвал литийн батерейны дулааны алдагдал үүсэх магадлал эрс нэмэгдэж, дотоод дулаан тодорхой газарт хуримтлагдаж, дулаан хуримтлагдах ноцтой асуудал үүсгэнэ. Хэрэв дулааны энэ хэсгийг жигд дамжуулах боломжгүй бөгөөд литийн батерейны ажиллах хугацаа уртассан тохиолдолд батерей дэлбэрэх хандлагатай байдаг. Энэхүү аюулгүй байдлын аюул нь хувийн аюулгүй байдалд ихээхэн аюул учруулж байгаа тул литийн батерей нь ажиллахдаа тоног төхөөрөмжийн аюулгүй ажиллагааны гүйцэтгэлийг сайжруулахын тулд цахилгаан соронзон хөргөлтийн төхөөрөмж ашиглах ёстой. Судлаачид литийн батерейны температурыг хянахдаа дулааныг дамжуулахын тулд гадны төхөөрөмжийг оновчтой ашиглаж, литийн батерейны оновчтой ажиллах температурыг хянах ёстойг харж болно. Температурын хяналт нь зохих стандартад хүрсний дараа шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгслийн аюулгүй жолоодлогын бай бараг аюулд орохгүй.

2. Шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгслийн литийн батерейны дулаан үүсгэх механизм

Эдгээр батерейг цахилгаан төхөөрөмж болгон ашиглаж болох ч бодит хэрэглээний явцад тэдгээрийн хоорондох ялгаа илүү тодорхой байдаг. Зарим батерейнууд илүү их сул талуудтай тул шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгслийн үйлдвэрлэгчид болгоомжтой сонгох хэрэгтэй. Жишээлбэл, хар тугалганы хүчлийн батерей нь дунд хэсэгт хангалттай эрчим хүч өгдөг боловч ашиглалтын явцад хүрээлэн буй орчинд ихээхэн хохирол учруулж, энэ хохирол нь хожим нөхөгдөхгүй болно. Тиймээс экологийн аюулгүй байдлыг хамгаалахын тулд тус улс хар тугалганы хүчлийн батерейг хориглосон жагсаалтад оруулсан. Хөгжлийн хугацаанд никель-металл гидрид батерей нь сайн боломжуудыг олж авсан, хөгжлийн технологи аажмаар боловсорч, хэрэглээний цар хүрээ нь мөн өргөжсөн. Гэсэн хэдий ч литийн батерейтай харьцуулахад түүний сул талууд нь арай илэрхий юм. Жишээлбэл, ердийн батерей үйлдвэрлэгчдэд никель-металл гидрид батерейны үйлдвэрлэлийн зардлыг хянах нь хэцүү байдаг. Үүний үр дүнд зах зээл дээрх никель-устөрөгчийн батерейны үнэ өндөр хэвээр байна. Өртгийн гүйцэтгэлийг эрэлхийлдэг зарим шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгслийн брэндүүд тэдгээрийг автомашины сэлбэг хэрэгсэл болгон ашиглах талаар бараг бодохгүй байна. Хамгийн чухал нь Ni-MH батерей нь литийн батерейгаас илүү орчны температурт илүү мэдрэмтгий бөгөөд өндөр температураас болж гал гарах магадлал өндөр байдаг. Олон удаа харьцуулсны дараа литийн батерейнууд онцгойрч, одоо шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэлд өргөн хэрэглэгдэж байна.

Лити батерей нь шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэлд цахилгаан эрчим хүч өгч чаддаг шалтгаан нь тэдний эерэг ба сөрөг электродууд нь идэвхтэй материалтай байдагтай холбоотой юм. Материалыг тасралтгүй оруулах, гаргаж авах үйл явцын явцад их хэмжээний цахилгаан энерги гаргаж авдаг бөгөөд дараа нь энерги хувиргалтын зарчмын дагуу цахилгаан энерги болон кинетик энергийг солилцох зорилгод хүрэхийн тулд шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэлд хүчтэй эрчим хүч өгөхийн тулд машинтай хамт алхах зорилгод хүрч болно. Үүний зэрэгцээ, литийн батерейны эс нь химийн урвалд ороход дулааныг шингээж, дулааныг ялгаруулж энерги хувиргалтыг бүрэн хийх үүрэгтэй болно. Үүнээс гадна, литийн атом нь статик биш, электролит ба диафрагмын хооронд тасралтгүй хөдөлж чаддаг бөгөөд туйлшралын дотоод эсэргүүцэл байдаг.

Одоо дулааныг мөн зохих ёсоор ялгаруулах болно. Гэсэн хэдий ч шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгслийн литийн батерейны эргэн тойрон дахь температур хэт өндөр байгаа нь эерэг ба сөрөг тусгаарлагчийг задлахад хүргэж болзошгүй юм. Үүнээс гадна, шинэ эрчим хүчний литийн батерейны найрлага нь олон батерейны багцаас бүрддэг. Бүх батерейны багцаас үүссэн дулаан нь нэг батерейны дулаанаас хамаагүй их байдаг. Температур нь урьдчилан тогтоосон утгаас хэтэрсэн тохиолдолд батерей дэлбэрэх магадлал маш өндөр байдаг.

3. Батерейны дулааны удирдлагын системийн гол технологиуд

Шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгслийн батерейны удирдлагын системд дотоод болон гадаадын аль аль нь өндөр анхаарал хандуулж, цуврал судалгаа эхлүүлж, олон үр дүнд хүрсэн. Энэхүү нийтлэлд шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгслийн батерейны дулааны удирдлагын системийн үлдсэн батерейны хүчин чадлыг үнэн зөв үнэлэх, батерейны балансын удирдлага болон ашигласан гол технологиудад анхаарлаа хандуулах болно.дулааны удирдлагын систем.

3.1 Батерейны дулааны удирдлагын системийн үлдэгдэл чадлыг үнэлэх арга
Судлаачид SOC үнэлгээнд маш их эрч хүч, шаргуу хөдөлмөр зарцуулж, голчлон ампер цагийн интеграл арга, шугаман загварын арга, мэдрэлийн сүлжээний арга, Калманы шүүлтүүрийн арга зэрэг шинжлэх ухааны өгөгдлийн алгоритмуудыг ашиглан олон тооны симуляцийн туршилт хийсэн. Гэсэн хэдий ч энэ аргыг хэрэглэх явцад тооцооллын алдаа ихэвчлэн гардаг. Хэрэв алдааг цаг хугацаанд нь засаагүй бол тооцооллын үр дүнгийн хоорондох зөрүү улам бүр нэмэгдэх болно. Энэ дутагдлыг нөхөхийн тулд судлаачид хамгийн зөв үр дүнд хүрэхийн тулд Анши үнэлгээний аргыг бусад аргуудтай хослуулан бие биенээ баталгаажуулдаг. Нарийвчлалтай өгөгдлийн тусламжтайгаар судлаачид батерейны цэнэг алдалтын гүйдлийг зөв тооцоолж чаддаг.

3.2 Батерейны дулааны удирдлагын системийн тэнцвэртэй удирдлага
Батерейны дулааны удирдлагын системийн тэнцвэрийн менежментийг голчлон цахилгаан батерейны хэсэг бүрийн хүчдэл болон чадлыг зохицуулахад ашигладаг. Өөр өөр батерейг өөр өөр хэсэгт ашигласны дараа чадал болон хүчдэл өөр өөр байх болно. Энэ үед хоёрын хоорондох зөрүүг арилгахын тулд тэнцвэрийн менежментийг ашиглах хэрэгтэй. Тогтворгүй байдал. Одоогоор хамгийн өргөн хэрэглэгддэг тэнцвэрийн удирдлагын арга

Үүнийг голчлон идэвхгүй тэгшитгэл ба идэвхтэй тэгшитгэл гэсэн хоёр төрөлд хуваадаг. Хэрэглээний үүднээс авч үзвэл эдгээр хоёр төрлийн тэгшитгэлийн аргуудын ашигладаг хэрэгжүүлэх зарчим нь нэлээд өөр юм.

(1) Идэвхгүй тэнцвэржүүлэлт. Идэвхгүй тэнцвэржүүлэлтийн зарчим нь батерейны нэг цувааны хүчдэлийн өгөгдөл дээр үндэслэн батерейны чадал ба хүчдэлийн пропорциональ хамаарлыг ашигладаг бөгөөд энэ хоёрын хувиргалтыг ерөнхийдөө эсэргүүцлийн цэнэг алдалтаар хийдэг: өндөр хүчин чадалтай батерейны энерги нь эсэргүүцлийн халаалтаар дулаан үүсгэдэг бөгөөд дараа нь агаараар тархаж, энергийн алдагдлын зорилгод хүрдэг. Гэсэн хэдий ч энэхүү тэнцвэржүүлэлтийн арга нь батерейны ашиглалтын үр ашгийг сайжруулдаггүй. Үүнээс гадна, дулааны тархалт жигд бус байвал батерей нь хэт халалтын асуудлаас болж батерейны дулааны менежментийн ажлыг гүйцэтгэж чадахгүй болно.

(2) Идэвхтэй тэнцвэр. Идэвхтэй тэнцвэр нь идэвхгүй тэнцвэрийн сайжруулсан бүтээгдэхүүн бөгөөд идэвхгүй тэнцвэрийн сул талыг нөхдөг. Ухаарах зарчмын үүднээс авч үзвэл идэвхтэй тэнцвэржүүлэх зарчим нь идэвхгүй тэнцвэржүүлэх зарчимд хамаарахгүй, харин огт өөр шинэ ойлголтыг баримталдаг: идэвхтэй тэнцвэржүүлэх нь батерейны цахилгаан энергийг дулааны энерги болгон хувиргадаггүй бөгөөд үүнийг тараадаг тул өндөр энерги шилждэг. Батерейгаас гарч буй энергийг бага энергитэй батерей руу шилжүүлдэг. Түүнээс гадна, энэ төрлийн дамжуулалт нь эрчим хүчний хэмнэлтийн хуулийг зөрчөөгүй бөгөөд бага алдагдал, өндөр ашиглалтын үр ашиг, хурдан үр дүн зэрэг давуу талуудтай. Гэсэн хэдий ч тэнцвэрийн удирдлагын найрлагын бүтэц харьцангуй төвөгтэй байдаг. Хэрэв тэнцвэрийн цэгийг зөв хянахгүй бол хэт их хэмжээтэй тул цахилгаан батерейны багцад эргэлт буцалтгүй хохирол учруулж болзошгүй юм. Дүгнэж хэлэхэд, идэвхтэй тэнцвэрийн удирдлага болон идэвхгүй тэнцвэрийн удирдлага хоёулаа сул болон давуу талуудтай. Тодорхой хэрэглээнд судлаачид литийн батерейны багцын багтаамж болон утасны тооноос хамааран сонголт хийх боломжтой. Бага багтаамжтай, цөөн тооны литийн батерейны багцууд нь идэвхгүй тэгшитгэлийн удирдлагад тохиромжтой, өндөр багтаамжтай, олон тооны чадлын литийн батерейны багцууд нь идэвхтэй тэгшитгэлийн удирдлагад тохиромжтой.

3.3 Батерейны дулааны удирдлагын системд ашигладаг үндсэн технологиуд
(1) Батерейны оновчтой ажиллах температурын хязгаарыг тодорхойлох. Дулааны удирдлагын системийг голчлон батерейны эргэн тойрон дахь температурыг зохицуулахад ашигладаг тул дулааны удирдлагын системийн хэрэглээний үр нөлөөг хангахын тулд судлаачдын боловсруулсан гол технологийг голчлон батерейны ажиллах температурыг тодорхойлоход ашигладаг. Батерейны температурыг зохих хязгаарт байлгасан тохиолдолд литийн батерей үргэлж хамгийн сайн ажиллах нөхцөлд байж, шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгслийн ажиллагаанд хангалттай хүчийг хангаж чадна. Ийм байдлаар шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгслийн литийн батерейны гүйцэтгэл үргэлж маш сайн нөхцөлд байж чадна.

(2) Батерейны дулааны хязгаарын тооцоо болон температурын таамаглал. Энэхүү технологи нь олон тооны математик загварын тооцооллыг хамардаг. Эрдэмтэд батерей доторх температурын зөрүүг олж авахын тулд харгалзах тооцооллын аргуудыг ашигладаг бөгөөд үүнийг батерейны дулааны боломжит зан төлөвийг урьдчилан таамаглах үндэс болгон ашигладаг.

(3) Дулаан дамжуулах орчны сонголт. Дулааны удирдлагын системийн илүү сайн гүйцэтгэл нь дулаан дамжуулах орчны сонголтоос хамаарна. Одоогийн шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгслийн ихэнх нь агаар/хөргөлтийн бодисыг хөргөлтийн орчин болгон ашигладаг. Энэхүү хөргөлтийн арга нь ажиллуулахад хялбар, үйлдвэрлэлийн өртөг багатай бөгөөд батерейны дулааныг сарниулах зорилгод сайн хүрч чадна.PTC агаар халаагч/PTC хөргөлтийн халаагуур)

(4) Зэрэгцээ агааржуулалт болон дулаан сарниулах бүтцийн загварыг нэвтрүүлэх. Литиум батерейны хоорондох агааржуулалт болон дулаан сарниулах загвар нь агаарын урсгалыг өргөжүүлж, батерейны хооронд жигд хуваарилж, батерейны модулиудын хоорондох температурын зөрүүг үр дүнтэй шийдвэрлэх боломжтой.

(5) Сэнс болон температурын хэмжилтийн цэгийн сонголт. Энэ модульд судлаачид онолын тооцоолол хийхийн тулд олон тооны туршилтуудыг ашигласан бөгөөд дараа нь сэнсний эрчим хүчний хэрэглээний утгыг олж авахын тулд шингэний механикийн аргуудыг ашигласан. Үүний дараа судлаачид батерейны температурын өгөгдлийг үнэн зөв авахын тулд хамгийн тохиромжтой температурын хэмжилтийн цэгийг олохын тулд хязгаарлагдмал элементүүдийг ашиглах болно.