1. Жаңа энергетикалық көліктерге арналған литий батареяларының сипаттамалары
Литий батареяларының негізінен төмен өздігінен разрядталу жылдамдығы, жоғары энергия тығыздығы, жоғары цикл уақыты және пайдалану кезінде жоғары жұмыс тиімділігі сияқты артықшылықтары бар. Литий батареяларын жаңа энергияның негізгі қуат құрылғысы ретінде пайдалану жақсы қуат көзін алуға тең. Сондықтан, жаңа энергия көліктерінің негізгі компоненттерінің құрамында литий батарея ұяшығына қатысты литий батарея жинағы оның ең маңызды негізгі компонентіне және қуат беретін негізгі бөлігіне айналды. Литий батареяларының жұмыс процесінде қоршаған ортаға белгілі бір талаптар қойылады. Тәжірибелік нәтижелерге сәйкес, оңтайлы жұмыс температурасы 20°C-тан 40°C-қа дейін сақталады. Батареяның айналасындағы температура белгіленген шектен асып кеткеннен кейін, литий батареясының өнімділігі айтарлықтай төмендейді және қызмет ету мерзімі айтарлықтай қысқарады. Литий батареясының айналасындағы температура тым төмен болғандықтан, соңғы разряд сыйымдылығы мен разряд кернеуі алдын ала белгіленген стандарттан ауытқиды және күрт төмендейді.
Егер қоршаған орта температурасы тым жоғары болса, литий батареясының жылулық ағып кету ықтималдығы айтарлықтай артады және ішкі жылу белгілі бір жерде жиналады, бұл жылудың жиналуында күрделі проблемалар тудырады. Егер жылудың бұл бөлігі литий батареясының ұзақ жұмыс істеу уақытымен қатар тегіс экспортталмаса, батарея жарылуға бейім. Бұл қауіпсіздік қаупі жеке қауіпсіздікке үлкен қауіп төндіреді, сондықтан литий батареялары жұмыс істеген кезде жалпы жабдықтың қауіпсіздік көрсеткіштерін жақсарту үшін электромагниттік салқындату құрылғыларына сүйенуі керек. Зерттеушілер литий батареяларының температурасын басқарған кезде, олар жылуды экспорттау және литий батареяларының оңтайлы жұмыс температурасын басқару үшін сыртқы құрылғыларды ұтымды пайдалануы керек екенін көруге болады. Температураны бақылау тиісті стандарттарға жеткеннен кейін, жаңа энергия көліктерінің қауіпсіз жүргізу нысанасына қауіп төнбейді.
2. Жаңа энергия көліктерінің литий батареясының жылу өндіру механизмі
Бұл батареяларды қуат құрылғылары ретінде пайдалануға болатын болса да, нақты қолдану процесінде олардың арасындағы айырмашылықтар айқынырақ. Кейбір батареялардың кемшіліктері көп, сондықтан жаңа энергия көліктерін өндірушілер мұқият таңдауы керек. Мысалы, қорғасын-қышқылды батарея ортаңғы тармақ үшін жеткілікті қуат береді, бірақ ол жұмыс істеу кезінде қоршаған ортаға үлкен зиян келтіреді және бұл зиян кейінірек қалпына келтірілмейді. Сондықтан, экологиялық қауіпсіздікті қорғау үшін ел қорғасын-қышқылды батареяларды тыйым салынған тізімге енгізді. Әзірлеу кезеңінде никель-металл гидридті батареялар жақсы мүмкіндіктерге ие болды, әзірлеу технологиясы біртіндеп жетілді және қолдану аясы да кеңейді. Дегенмен, литий батареяларымен салыстырғанда оның кемшіліктері аздап айқын. Мысалы, қарапайым батарея өндірушілеріне никель-металл гидридті батареялардың өндіріс құнын бақылау қиын. Нәтижесінде, нарықтағы никель-сутегі батареяларының бағасы жоғары болып қалды. Шығындарды азайтуға тырысатын кейбір жаңа энергия көліктері брендтері оларды автомобиль бөлшектері ретінде пайдалануды қарастырмайды. Ең бастысы, Ni-MH батареялары литий батареяларына қарағанда қоршаған орта температурасына әлдеқайда сезімтал және жоғары температураға байланысты өртеніп кетуі ықтимал. Бірнеше салыстырудан кейін литий батареялары ерекшеленіп, қазір жаңа энергия көліктерінде кеңінен қолданылады.
Литий батареяларының жаңа энергия көліктерін қуатпен қамтамасыз ете алуының себебі, олардың оң және теріс электродтарында белсенді материалдардың болуында. Материалдарды үздіксіз енгізу және алу процесінде көп мөлшерде электр энергиясы алынады, содан кейін энергияны түрлендіру принципіне сәйкес электр энергиясы мен кинетикалық энергия алмасу мақсатына жету үшін, осылайша жаңа энергия көліктеріне күшті қуат беру үшін көлікпен жүру мақсатына қол жеткізуге болады. Сонымен қатар, литий батареясының ұяшығы химиялық реакцияға түскенде, ол энергияны толық түрлендіру үшін жылуды сіңіру және жылуды шығару функциясына ие болады. Сонымен қатар, литий атомы статикалық емес, ол электролит пен диафрагма арасында үздіксіз қозғала алады және поляризацияның ішкі кедергісі бар.
Енді жылу да тиісті түрде бөлінеді. Дегенмен, жаңа энергия көліктерінің литий батареясының айналасындағы температура тым жоғары, бұл оң және теріс бөлгіштердің ыдырауына әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, жаңа энергия литий батареясының құрамы бірнеше батарея блоктарынан тұрады. Барлық батарея блоктары шығаратын жылу бір батареяның жылуынан әлдеқайда асып түседі. Температура алдын ала белгіленген мәннен асып кеткенде, батарея жарылуға өте бейім.
3. Батарея жылуын басқару жүйесінің негізгі технологиялары
Жаңа энергетикалық көліктердің аккумуляторлық батареяны басқару жүйесіне елімізде де, шетелде де жоғары дәрежеде көңіл бөлініп, бірқатар зерттеулер жүргізіліп, көптеген нәтижелерге қол жеткізілді. Бұл мақалада жаңа энергетикалық көліктердің аккумуляторлық батареясының жылулық басқару жүйесінің қалған аккумуляторлық қуатын дәл бағалау, аккумулятор балансын басқару және қолданылатын негізгі технологиялар қарастырылады.жылуды басқару жүйесі.
3.1 Батарея жылуын басқару жүйесінің қалдық қуатын бағалау әдісі
Зерттеушілер SOC бағалауына көп күш пен тынымсыз күш жұмсады, негізінен ампер-сағаттық интегралдық әдіс, сызықтық модель әдісі, нейрондық желі әдісі және Калман сүзгі әдісі сияқты ғылыми деректер алгоритмдерін пайдаланып, көптеген модельдеу эксперименттерін жүргізді. Дегенмен, бұл әдісті қолдану кезінде есептеу қателіктері жиі кездеседі. Егер қате уақытында түзетілмесе, есептеу нәтижелері арасындағы алшақтық барған сайын үлкенейе түседі. Бұл кемшілікті өтеу үшін зерттеушілер әдетте ең дәл нәтижелерге қол жеткізу үшін бір-бірін тексеру үшін Анши бағалау әдісін басқа әдістермен біріктіреді. Дәл деректермен зерттеушілер батареяның разряд тогын дәл бағалай алады.
3.2 Батарея жылуын басқару жүйесін теңгерімді басқару
Батареяның жылу басқару жүйесінің тепе-теңдігін басқару негізінен қуат батареясының әрбір бөлігінің кернеуі мен қуатын үйлестіру үшін қолданылады. Әр түрлі бөліктерде әртүрлі батареялар қолданылғаннан кейін, қуат пен кернеу әртүрлі болады. Қазіргі уақытта екеуінің арасындағы айырмашылықты жою үшін тепе-теңдікті басқаруды қолдану керек. Сәйкессіздік. Қазіргі уақытта ең кең таралған тепе-теңдікті басқару әдісі
Ол негізінен екі түрге бөлінеді: пассивті теңестіру және белсенді теңестіру. Қолдану тұрғысынан алғанда, теңестірудің осы екі әдісі қолданылатын іске асыру принциптері бір-бірінен айтарлықтай ерекшеленеді.
(1) Пассивті теңгерім. Пассивті теңестіру принципі батарея қуаты мен кернеу арасындағы пропорционалды байланысты пайдаланады, бұл бір батарея тізбегінің кернеу деректеріне негізделген, ал екеуінің түрленуі әдетте кедергі разряды арқылы жүзеге асырылады: жоғары қуатты батареяның энергиясы кедергі қыздыру арқылы жылу шығарады, содан кейін энергия шығыны мақсатына жету үшін ауа арқылы таралады. Дегенмен, бұл теңестіру әдісі батареяны пайдалану тиімділігін арттырмайды. Сонымен қатар, егер жылудың таралуы біркелкі болмаса, батарея қызып кету мәселесіне байланысты батареяның жылу басқару міндетін орындай алмайды.
(2) Белсенді тепе-теңдік. Белсенді тепе-теңдік - пассивті тепе-теңдіктің кемшіліктерін өтейтін пассивті тепе-теңдіктің жаңартылған өнімі. Іске асыру принципі тұрғысынан белсенді теңестіру принципі пассивті теңестіру принципіне жатпайды, бірақ мүлдем басқа жаңа тұжырымдаманы қабылдайды: белсенді теңестіру батареяның электр энергиясын жылу энергиясына айналдырмайды және оны таратады, осылайша жоғары энергия беріледі. Батареядан шығатын энергия төмен энергиялы батареяға беріледі. Сонымен қатар, бұл беріліс түрі энергияны сақтау заңын бұзбайды және төмен шығын, жоғары пайдалану тиімділігі және жылдам нәтиже сияқты артықшылықтарға ие. Дегенмен, тепе-теңдікті басқарудың құрамдық құрылымы салыстырмалы түрде күрделі. Егер тепе-теңдік нүктесі дұрыс басқарылмаса, оның шамадан тыс өлшеміне байланысты қуат батареясы жинағына қайтымсыз зақым келтіруі мүмкін. Қорытындылай келе, белсенді тепе-теңдікті басқару мен пассивті тепе-теңдікті басқарудың кемшіліктері мен артықшылықтары бар. Нақты қолданбаларда зерттеушілер литий батареяларының сыйымдылығы мен тізбектерінің санына сәйкес таңдау жасай алады. Сыйымдылығы төмен, саны аз литий батареялары пассивті теңестіруді басқаруға жарамды, ал сыйымдылығы жоғары, саны көп литий батареялары белсенді теңестіруді басқаруға жарамды.
3.3 Аккумулятордың жылу басқару жүйесінде қолданылатын негізгі технологиялар
(1) Батареяның оңтайлы жұмыс температурасы диапазонын анықтаңыз. Термиялық басқару жүйесі негізінен батарея айналасындағы температураны үйлестіру үшін қолданылады, сондықтан термиялық басқару жүйесінің қолдану әсерін қамтамасыз ету үшін зерттеушілер әзірлеген негізгі технология негізінен батареяның жұмыс температурасын анықтау үшін қолданылады. Батарея температурасы тиісті диапазонда сақталған жағдайда, литий батареясы әрқашан ең жақсы жұмыс жағдайында бола алады, бұл жаңа энергия көліктерінің жұмысына жеткілікті қуат береді. Осылайша, жаңа энергия көліктерінің литий батареясының өнімділігі әрқашан тамаша жағдайда бола алады.
(2) Батареяның жылу диапазонын есептеу және температураны болжау. Бұл технология көптеген математикалық модельдік есептеулерді қамтиды. Ғалымдар батарея ішіндегі температура айырмашылығын алу үшін тиісті есептеу әдістерін пайдаланады және мұны батареяның мүмкін жылулық мінез-құлқын болжау үшін негіз ретінде пайдаланады.
(3) Жылу тасымалдағышты таңдау. Жылу басқару жүйесінің жоғары өнімділігі жылу тасымалдағышты таңдауға байланысты. Қазіргі жаңа энергетикалық көліктердің көпшілігі салқындатқыш ретінде ауа/салқындатқышты пайдаланады. Бұл салқындату әдісін пайдалану оңай, өндіріс құны төмен және батарея жылуын тарату мақсатына жақсы қол жеткізе алады.PTC ауа жылытқышы/PTC салқындатқыш жылытқышы)
(4) Параллель желдету және жылу тарату құрылымының дизайнын қабылдау. Литий батареялары арасындағы желдету және жылу тарату дизайны ауа ағынын кеңейтіп, оны батареялар арасында біркелкі бөлуге мүмкіндік береді, бұл батарея модульдері арасындағы температура айырмашылығын тиімді түрде шешеді.
(5) Желдеткіш пен температураны өлшеу нүктесін таңдау. Бұл модульде зерттеушілер теориялық есептеулер жүргізу үшін көптеген тәжірибелерді пайдаланды, содан кейін желдеткіштің қуат тұтыну мәндерін алу үшін сұйықтық механикасы әдістерін қолданды. Кейіннен зерттеушілер батарея температурасы туралы деректерді дәл алу үшін ең қолайлы температураны өлшеу нүктесін табу үшін ақырлы элементтерді пайдаланады.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 10 қыркүйек
