Dè a th 'ann an siostam riaghlaidh teirmeach?

Dè a th 'ann an siostam riaghlaidh teirmeach?

Tha riaghladh teirmeach bataraidh, stèidhichte air buaidh teòthachd air coileanadh bataraidh, còmhla ri feartan electroceimiceach a ’bhataraidh agus uidheamachdan gineadh teas, agus stèidhichte air an raon teòthachd cosgais / sgaoilidh as fheàrr de bataraidh sònraichte, na theicneòlas a tha a’ dèiligeadh ri sgaoileadh teas no ruith teirmeach air adhbhrachadh le teòthachd ro àrd no ìosal rè obrachadh bataraidh. Tha seo air a choileanadh tro dhealbhadh reusanta agus tha e stèidhichte air saidheans stuthan, electrochemistry, gluasad teas, daineamaigs moileciuil, agus cuspairean eile. Tha cumail suas raon teòthachd obrachaidh reusanta deatamach airson am pasgan bataraidh gus deagh choileanadh a chumail suas. Mar sin, tha dealbhadh sgeama riaghlaidh teirmeach reusanta airson pacaidean bataraidh lithium- air leth cudromach airson coileanadh iomlan an t-siostam bataraidh a leasachadh.

Tha na còig prìomh dhleastanasan a leanas aig siostam riaghlaidh teirmeach pacaid bataraidh: ① tomhas ceart agus sgrùdadh teòthachd bataraidh; ② sgaoileadh teas èifeachdach agus fionnarachadh nuair a tha teòthachd pacaid bataraidh ro àrd; ③ teasachadh luath fo chumhachan teòthachd ìosal; ④ fionnarachadh èifeachdach nuair a thèid gasaichean cronail a chruthachadh; agus ⑤ dèanamh cinnteach à cuairteachadh teòthachd èideadh taobh a-staigh a’ phasgan bataraidh.

Tha siostam riaghlaidh teirmeach pacaid bataraidh àrd-choileanadh a’ cur feum air dòigh dealbhaidh rianail. An-dràsta, tha mòran dhòighean dealbhaidh ann airson siostaman riaghlaidh teirmeach. Is e an siostam riaghlaidh teirmeach pacaid bataraidh as cumanta a chaidh a dhealbhadh leis an National Renewable Energy Laboratory (NREL) anns na Stàitean Aonaichte, agus tha seachd ceumannan anns a’ phròiseas dealbhaidh aca:

1) Obraich a-mach inbhe agus riatanasan an t-siostam riaghlaidh teirmeach. Stèidhichte air feartan teòthachd a’ bhataraidh agus an raon teòthachd obrachaidh iomchaidh, co-dhùin inbhe fèin-smachd an t-siostam riaghlaidh teirmeach. Mar eisimpleir, is e an teòthachd obrachaidh iomchaidh airson bataraidhean cumhachd lithium 10 ~ 40 ceum, le crìoch teòthachd ìosal 0 ceum agus crìoch teòthachd àrd de 45 ceum. Mar sin, bu chòir do dhealbhadh an t-siostam riaghlaidh teirmeach, fhad ‘s a tha e a’ coinneachadh ri fìor theodhachd obrachaidh a ’bhataraidh, feuchainn ri coinneachadh ri riatanasan teòthachd obrachaidh iomchaidh a’ bhataraidh.

2) Tomhais no tuairmse a dhèanamh air gineadh teas modal agus comas teas. Tro chosgais bataraidh-deuchainnean sgaoilidh agus àireamhachadh atharrais stèidhichte air comas teas sònraichte a’ bhataraidh, obraich a-mach an sgaoileadh teas no an cumhachd teasachaidh.

3) Measadh tùsail air an t-siostam riaghlaidh teirmeach, a’ toirt a-steach taghadh meadhan gluasad teas agus dealbhadh structar sgaoilidh teas. San fharsaingeachd, thèid fuarachadh bataraidh a choileanadh tro fhuarachadh èadhair no fuarachadh leaghaidh. Tha siostaman fuarachaidh adhair gu ìre mhath sìmplidh ann an structar ach neo-èifeachdach; tha siostaman fuarachaidh leaghaidh iom-fhillte ann an structar ach gu math èifeachdach. Tha diofar dhòighean teasachaidh ann cuideachd, leithid cuairteachadh teasachadh èadhair teth, teasachadh sruthadh leaghaidh, agus teasachadh rèididheachd teirmeach dìreach bhon stòr teas.

4) Dèan ro-innse air giùlan teirmeach a’ mhodal agus a’ phasgan bataraidh. A rèir suidheachadh obrachaidh a’ phasgan bataraidh, ro-innse agus dèan measadh air na riatanasan sgaoilidh teas agus teasachaidh rè an tagraidh.

5) Dealbhadh tòiseachaidh den t-siostam riaghlaidh teirmeach. Stèidhichte air meadhan teas dearbhte agus toraidhean measaidh giùlan teirmeach, giùlan prionnsapal agus dealbhadh innleadaireachd an t-siostam riaghlaidh teirmeach.

6) Dealbhaich agus dèan deuchainn air an t-siostam riaghlaidh teirmeach. Dèan siostaman bataraidh aig sgèile sìos no làn agus siostam riaghlaidh teirmeach bataraidh, agus dearbhaich èifeachdas an t-siostam riaghlaidh teirmeach fo chumhachan obrachaidh samhlachail air being deuchainn.

7) Dèan an fheum as fheàrr den t-siostam riaghlaidh teirmeach. Leasaich agus leasaich an siostam riaghlaidh teirmeach stèidhichte air toraidhean deuchainneach.

Chan eil bataraidhean nan deagh stiùirean teas. Chan eil eòlas ach air cuairteachadh teòthachd uachdar gu leòr gus làn thuigse fhaighinn air staid teirmeach a-staigh a’ bhataraidh. Tha obrachadh a-mach an raon teòthachd a-staigh a’ cleachdadh mhodalan matamataigeach agus ro-innse giùlan teirmeach a’ bhataraidh na cheum riatanach ann a bhith a’ dealbhadh siostaman riaghlaidh teirmeach bataraidh. An-dràsta, tha na modailean matamataigeach prìomh-shruthach a’ gabhail a-steach modalan dà-mheudach agus trì-. Nam measg sin, chaidh am modal trì-thaobhach, air sgàth cho mionaideach ‘s a tha e agus cho sùbailte sa tha e, a chleachdadh gu farsaing ann an grunn shiostaman riaghlaidh teirmeach bataraidh. Tha am modail mar a leanas:

Battery Thermal Field Calculation and Temperature Prediction

Far a bheil T an teòthachd;

ρ tha an dùmhlachd cuibheasach;

Is e c_p comas teas sònraichte a’ bhataraidh;

Is e λ_x, λ_y, λ_z giùlan teirmeach a’ bhataraidh anns na stiùiridhean x, y, agus z, fa leth;

Is e q an ìre gineadh teas gach aonad tomhas-lìonaidh.

Bidh eadar-dhealachaidhean teòthachd eadar diofar mhodalan bataraidh taobh a-staigh a’ bhogsa bataraidh ag àrdachadh neo-chunbhalachd ann an strì agus comas bataraidh a-staigh. Thar ùine, faodaidh seo leantainn gu cus cosgais no cus-a’ sgaoileadh cuid de bhataraidhean, a’ toirt buaidh air am beatha agus an coileanadh, agus a’ cruthachadh cunnartan sàbhailteachd. Tha dlùth cheangal eadar na h-eadar-dhealachaidhean teòthachd eadar modalan bataraidh taobh a-staigh a’ bhogsa bataraidh ri rèiteachadh pacaid bataraidh. San fharsaingeachd, bidh bataraidhean sa mheadhan buailteach teas a chruinneachadh, agus tha sgaoileadh teas nas fheàrr aig an fheadhainn aig na h-oirean. Mar sin, nuair a thathar a’ dealbhadh structar pacaid bataraidh agus sgaoileadh teas, tha e deatamach dèanamh cinnteach à sgaoileadh teas èideadh. A’ gabhail fuarachadh èadhair mar eisimpleir, mar as trice tha dà dhòigh fionnarachaidh ann: sreath agus co-shìnte, gus dèanamh cinnteach à sgaoileadh teas èideadh. Feumaidh dealbhadh sruth-adhair cumail ri prionnsapalan bunaiteach meacanaig siùbhlach agus aerodynamics.

Nuair a bhios tu a’ dealbhadh siostam riaghlaidh teirmeach bataraidh, feumar taghadh faiceallach a dhèanamh de sheòrsa agus cumhachd an neach-leantainn, an àireamh de luchd-mothachaidh teothachd, agus suidheachadh nan puingean tomhais.

A’ gabhail fuarachadh èadhair mar eisimpleir, nuair a bhios tu a’ dealbhadh an t-siostam fuarachaidh, agus aig an aon àm a’ dèanamh cinnteach à buaidh fuarachaidh sònraichte, bu chòir strì an aghaidh sruthadh a lughdachadh gus fuaim luchd-leantainn agus caitheamh cumhachd a lughdachadh, agus mar sin a’ leasachadh èifeachdas an t-siostaim iomlan. Faodar caitheamh cumhachd an neach-leantainn a thomhas le bhith a ’toirt tuairmse air tuiteam cuideam agus ìre sruthadh a’ cleachdadh modhan deuchainneach, teòiridheach, agus daineamaigs siùbhlach (CFD). Nuair a tha an aghaidh sruth ìosal, faodar beachdachadh air luchd-leantainn sruthadh aiseach; nuair a tha an aghaidh sruth àrd, tha luchd-leantainn centrifugal nas freagarraiche. Gu dearbh, feumar beachdachadh cuideachd air an àite anns a bheil an neach-leantainn agus a chosgais. Tha a bhith a’ lorg an ro-innleachd smachd luchd-leantainn as fheàrr cuideachd mar aon de na gnìomhan aig siostam riaghlaidh teirmeach.

Schematic diagram of temperature measurement points in the battery box

Tha cuairteachadh teòthachd a’ phacaid bataraidh taobh a-staigh a’ bhogsa bataraidh sa chumantas neo-chòmhnard, mar sin, feumar fios a bhith agad air cuairteachadh raon teirmeach a’ phacaid bataraidh fo chumhachan eadar-dhealaichte gus na puingean teodhachd èiginneach a dhearbhadh. Bidh barrachd mothachairean teodhachd a’ toirt seachad tomhas teothachd nas coileanta, ach ag àrdachadh cosgais siostam agus iom-fhillteachd. A rèir co-theacsa innleadaireachd sònraichte, gu teòiridheach, faodar mion-sgrùdadh eileamaid chrìochnaichte, ìomhaighean teirmeach infridhearg ann an deuchainnean, no sgrùdadh teothachd puing fìor-ùine a chleachdadh gus cuairteachadh achadh teirmeach pacaid bataraidh, modalan bataraidh, agus ceallan fa leth a sgrùdadh agus a thomhas, a’ dearbhadh an àireamh de phuingean tomhais teodhachd agus a’ lorg puingean iomchaidh ann an diofar raointean. Bu chòir dealbhadh coitcheann dèanamh cinnteach nach bi na mothachairean teodhachd fosgailte do shruth-adhair fuarachaidh gus cruinneas agus seasmhachd tomhais teothachd a leasachadh. Nuair a bhios tu a 'dealbhadh a' bhataraidh, bu chòir àite a ghleidheadh airson mothachaidhean teòthachd; mar eisimpleir, faodar fosglaidhean freagarrach a dhealbhadh ann an àiteachan iomchaidh. Tha 228 ceallan fa leth anns a’ phasgan bataraidh de charbad dealain hybrid Prius Toyota, agus thathas a’ cumail sùil air teòthachd le 5 mothachairean teodhachd. Bidh an siostam bataraidh cumhachd bus dealain air a dhealbhadh le Institiùd Teicneòlais Beijing a’ cleachdadh 6 puingean tomhais teothachd gach bogsa (faic an raon cearcallach ann am Figear 8-16a), air a chuir air dòigh aig na cinn-uidhe adhartach is àicheil agus puingean toraidh loidhne cumhachd a’ bhogsa bataraidh, mar a chithear ann am Figear 8-16.

Stèidhichte air meadhan gluasad teas, faodar fuarachadh siostaman riaghlaidh teirmeach pacaid bataraidh a roinn ann an trì seòrsaichean: fuarachadh èadhair, fuarachadh leaghaidh, agus fuarachadh stuthan atharrachadh ìre. A’ beachdachadh air rannsachadh is leasachadh stuthan agus cosgaisean saothrachaidh, tha an siostam sgaoilidh teas as èifeachdaiche agus as cumanta an-dràsta a’ cleachdadh èadhar mar mheadhan sgaoilidh teas.

Stèidhichte air structar sruth-adhair sgaoileadh teas, faodar siostaman fuarachaidh èadhair a roinn ann an dà sheòrsa: fionnarachadh sreath agus fionnarachadh co-shìnte, mar a chithear ann am Figearan 8-17 agus 8-18, fa leth.

Ann an rèiteachadh sreath, bidh èadhar mar as trice a’ sruthadh bho aon taobh den phasgan bataraidh chun taobh eile gus teas a thoirt air falbh. Ach, bidh an t-sruth-adhair seo a’ giùlan teas bho cheàrnaidhean air an tèid e troimhe nas tràithe gu raointean air an tèid e troimhe nas fhaide air adhart, a’ leantainn gu teòthachd neo-chunbhalach agus eadar-dhealachaidhean mòra ann an teòthachd. Ann an rèiteachadh co-shìnte, bidh an sruth-adhair eadar modalan ag èirigh gu dìreach, a’ cuairteachadh èadhar nas cothromaiche agus a’ dèanamh cinnteach à sgaoileadh teas cunbhalach tron phasgan bataraidh.

Faodar siostaman riaghlaidh teirmeach a sheòrsachadh ann an siostaman fulangach agus gnìomhach a rèir a bheil innealan teasachaidh no fuarachaidh a-staigh aca. Chan eil siostaman fulangach cho daor agus tha feum aca air bun-structar nas sìmplidh; tha siostaman gnìomhach nas iom-fhillte agus feumach air barrachd cumhachd a bharrachd, ach tha iad a’ tabhann coileanadh nas fheàrr.

Tha figearan 8-19, 8-20, agus 8-21 a’ sealltainn diagraman sgeamach de structaran teasachaidh èadhair gnìomhach agus fulangach agus sgaoileadh teas, fa leth.

Thermal Management System Design and Implementation

Ann am Figearan 8-19 agus 8-20, ged a tha an èadhar air fhuarachadh agus air a theasachadh le siostam fionnarachaidh no teasachaidh a 'chàir, tha e fhathast air a mheas mar shiostam fulangach. Leis an t-siostam fulangach seo, mar thoradh air neo-chunbhalachd ann an teòthachd an èadhair àrainneachdail a chaidh a thoirt a-steach, feumaidh an èadhar àrainneachd obrachadh taobh a-staigh raon teòthachd sònraichte (10 ~ 35 ceum) airson riaghladh teirmeach ceart. Le bhith ag obair fo chumhachan fìor fhuar no teth dh’ fhaodadh barrachd mì-chothromachd a bhith anns a’ phasgan bataraidh.

Ann an siostaman teasachaidh, a bharrachd air èadhar teth a thoirt a-steach don phasgan bataraidh, faodar dòighean eile a chleachdadh, mar a chithear ann am Figearan 8-22 ~ 8-25 (airson bataraidhean prismatic).

Other heating methods