د حرارتي مدیریت سیسټم څه شی دی؟

د حرارتي مدیریت سیسټم څه شی دی؟

د بیټرۍ تودوخې مدیریت، د بیټرۍ په فعالیت باندې د تودوخې اغیزې پراساس، د بیټرۍ الیکرو کیمیکل ځانګړتیاو او د تودوخې تولید میکانیزمونو سره یوځای، او د ځانګړي بیټرۍ د مطلوب چارج / خارج کولو حرارت درجه کې موقعیت لري، یو ټیکنالوژي ده چې د تودوخې ضایع کول یا د تودوخې تېښته په ګوته کوي چې د بیټرۍ د لوړې یا ټیټې تودوخې په جریان کې د بیټرۍ تودوخې له امله رامینځته کیږي. دا د منطقي ډیزاین له لارې ترلاسه کیږي او د موادو ساینس، الکترو کیمیا، د تودوخې لیږد، مالیکولر متحرکاتو، او نورو څانګو کې موقعیت لري. د ښه فعالیت ساتلو لپاره د بیټرۍ پیک لپاره د مناسب عملیاتي تودوخې حد ساتل اړین دي. له همدې امله، د لیتیم- آیون بیټرۍ کڅوړو لپاره د مناسب حرارتي مدیریت سکیم ډیزاین کول د بیټرۍ سیسټم عمومي فعالیت ښه کولو لپاره خورا مهم دی.

د بیټرۍ بسته حرارتي مدیریت سیسټم لاندې پنځه اصلي دندې لري: ① دقیق اندازه کول او د بیټرۍ تودوخې څارنه؛ ② مؤثره تودوخه ضایع کول او هوا ورکول کله چې د بیټرۍ کڅوړه تودوخه خورا لوړه وي؛ ③ ګړندی تودوخه د ټیټ-د تودوخې شرایطو لاندې؛ ④ مؤثره هوا ورکول کله چې زیان رسونکي ګازونه تولید شي؛ او ⑤ د بیټرۍ په کڅوړه کې د تودوخې یوشان توزیع تضمین کول.

د لوړ فعالیت بیټرۍ بسته حرارتي مدیریت سیسټم سیسټمیک ډیزاین چلند ته اړتیا لري. اوس مهال، د حرارتي مدیریت سیسټمونو لپاره ډیری ډیزاین میتودونه شتون لري. ترټولو عام کارول شوی د بیټرۍ پیک حرارتي مدیریت سیسټم دی چې په متحده ایالاتو کې د نوي کیدونکي انرژي ملي لابراتوار (NREL) لخوا ډیزاین شوی ، چې د ډیزاین پروسه اوه مرحلې لري:

1) د حرارتي مدیریت سیسټم ځان-کیلیبر او اړتیاوې مشخص کړئ. د بیټرۍ د تودوخې ځانګړتیاو او د مناسب عملیاتي تودوخې رینج پراساس، د حرارتي مدیریت سیسټم کنټرول ځان-کیلیبر مشخص کړئ. د مثال په توګه، د لیتیم- د بریښنا بیټرۍ لپاره مناسب عملیاتي تودوخه 10~40 درجې ده، د ټیټ-د تودوخې محدودیت د 0 درجې او د تودوخې لوړ حد د 45 درجې سره. له همدې امله ، د حرارتي مدیریت سیسټم ډیزاین باید د بیټرۍ خورا عملیاتي تودوخې پوره کولو پرمهال ، د بیټرۍ مناسب عملیاتي تودوخې اړتیاو پوره کولو لپاره هڅه وکړي.

2) د ماډل تودوخې تولید او د تودوخې ظرفیت اندازه کول یا اټکل کول. د بیټرۍ د چارج-د بیټرۍ د ځانګړي تودوخې ظرفیت پراساس د ډیسچارج ازموینو او سمولیشن محاسبې له لارې د تودوخې ضایع کول یا د تودوخې ځواک معلوم کړئ.

3) د تودوخې مدیریت سیسټم لومړنۍ ارزونه، په شمول د تودوخې لیږد منځنی انتخاب او د تودوخې د ضایع کولو جوړښت ډیزاین کول. عموما، د بیټرۍ یخ کول د هوا یخولو یا مایع یخولو له لارې ترلاسه کیږي. د هوا یخولو سیسټمونه په جوړښت کې نسبتا ساده دي مګر ناکافي؛ د مایع یخولو سیسټمونه په جوړښت کې پیچلي دي مګر خورا اغیزمن دي. د تودوخې مختلف ډولونه هم شتون لري، لکه د ګرمې هوا تودوخې، د مایع جریان تودوخې، او د تودوخې سرچینې څخه د مستقیم تودوخې وړانګو تودوخه.

4) د ماډل او بیټرۍ پیک د حرارتي چلند وړاندوینه وکړئ. د بیټرۍ پیک عملیاتي شرایطو پراساس ، د غوښتنلیک پرمهال د تودوخې تحلیل او تودوخې اړتیاو اټکل او ارزونه وکړئ.

5) د حرارتي مدیریت سیسټم لومړنۍ ډیزاین. د ټاکل شوي تودوخې منځني او د تودوخې چلند ارزونې پایلو پراساس ، د حرارتي مدیریت سیسټم اصول او انجینري ډیزاین ترسره کړئ.

6) د حرارتي مدیریت سیسټم ډیزاین او ازموینه. د بیټرۍ سیسټمونه او د بیټرۍ حرارتي مدیریت سیسټم اندازه شوي- ښکته یا بشپړ- تولید کړئ، او د تودوخې مدیریت سیسټم اغیزمنتوب تصدیق کړئ د اصلي عملیاتي شرایطو سره سم د ازموینې بنچ کې.

7) د حرارتي مدیریت سیسټم اصلاح کول. د تجربوي پایلو پراساس د حرارتي مدیریت سیسټم ښه کول او اصلاح کول.

بیټرۍ د تودوخې ښه چلونکي ندي. یوازې د سطحې د تودوخې ویش پوهیدل د بیټرۍ داخلي حرارتي حالت په بشپړ ډول پوهیدو لپاره کافي ندي. د ریاضیاتي ماډلونو په کارولو سره د داخلي تودوخې ساحې محاسبه کول او د بیټرۍ تودوخې چلند وړاندوینه د بیټرۍ حرارتي مدیریت سیسټمونو ډیزاین کولو کې یو لازمي ګام دی. اوس مهال، د ریاضیاتو اصلي ماډلونه دوه- ابعادي او درې- ابعادي ماډلونه لري. له دې جملې څخه، درې ابعادي موډل، د خپل غوره دقت او تطابق له امله، د بیټرۍ په ډیری حرارتي مدیریت سیسټمونو کې په پراخه کچه کارول شوي. ماډل په لاندې ډول دی:

Battery Thermal Field Calculation and Temperature Prediction

چیرې چې T د حرارت درجه ده؛

ρ منځنۍ کثافت دی؛

c_p د بیټرۍ د تودوخې ځانګړی ظرفیت دی؛

λ_x، λ_y، λ_z په ترتیب سره د x، y، او z لارښوونو کې د بیټرۍ حرارتي چالکتیا ده؛

q د هر واحد حجم د تودوخې تولید کچه ده.

د بیټرۍ بکس دننه د مختلف بیټرۍ ماډلونو تر مینځ د تودوخې توپیر د بیټرۍ داخلي مقاومت او ظرفیت کې متضادیتونه لا پسې زیاتوي. د وخت په تیریدو سره، دا کیدای شي د ځینو بیټریو د ډیر چارج یا زیاتې{1}}خارجه کیدو لامل شي، د دوی عمر او فعالیت اغیزه وکړي، او د خوندیتوب خطرونه رامینځته کړي. د بیټرۍ په بکس کې د بیټرۍ ماډلونو ترمنځ د تودوخې توپیر د بیټرۍ پیک ترتیب سره نږدې تړاو لري. عموما، په منځ کې بیټرۍ تودوخه راټولوي، پداسې حال کې چې په څنډو کې د تودوخې ښه تحلیل لري. نو ځکه، کله چې د بیټرۍ پیک جوړښت او د تودوخې تحلیل ډیزاین کړئ، دا د یونیفورم تودوخې تحلیل ډاډمن کولو لپاره خورا مهم دی. د مثال په توګه د هوا یخولو په نظر کې نیولو سره، په عمومي توګه د هوا د تودوخې دوه طریقې شتون لري: لړۍ او موازي، د یونیفورم تودوخې تحلیل یقیني کولو لپاره. د هوا جریان ډیزاین باید د مایع میکانیکونو او ایروډینامیک اساسي اصولو ته غاړه کیږدي.

کله چې د بیټرۍ حرارتي مدیریت سیسټم ډیزاین کړئ ، د فین ډول او ځواک ، د تودوخې سینسرونو شمیر ، او د اندازه کولو نقطو موقعیت باید په دقت سره وټاکل شي.

د مثال په توګه د هوا یخ کول په پام کې نیولو سره، کله چې د یخولو سیسټم ډیزاین کړئ، پداسې حال کې چې د یو ځانګړي یخولو اغیز ډاډمن کوي، د جریان مقاومت باید د فین شور او بریښنا مصرف کمولو لپاره کم شي، په دې توګه د ټول سیسټم موثریت ته وده ورکوي. د فین بریښنا مصرف د تجربوي، تیوریکي محاسبې، او د مایع متحرکاتو (CFD) میتودونو په کارولو سره د فشار کمیدو او جریان اندازې اټکل کولو سره اټکل کیدی شي. کله چې د جریان مقاومت ټیټ وي، د محوری جریان پرستار په پام کې نیول کیدی شي؛ کله چې د جریان مقاومت لوړ وي، سینټرفیوګال فین ډیر مناسب دي. البته، هغه ځای چې د فین لخوا نیول شوی او لګښت یې هم باید په پام کې ونیول شي. د غوره فین کنټرول ستراتیژۍ موندل هم د حرارتي مدیریت سیسټم یو له دندو څخه دی.

Schematic diagram of temperature measurement points in the battery box

د بیټرۍ په بکس کې د بیټرۍ کڅوړې د تودوخې ویش عموما غیر مساوي وي، نو له همدې امله، دا اړینه ده چې د بیټرۍ کڅوړې د تودوخې ساحې ویش په مختلفو شرایطو پوه شي ترڅو د تودوخې مهم ټکي مشخص کړي. د تودوخې ډیر سینسرونه د تودوخې پراخه اندازه اندازه کوي، مګر د سیسټم لګښت او پیچلتیا زیاتوي. د ځانګړو انجینرۍ شرایطو پورې اړه لري، په تیوریکي لحاظ، د محدود عنصر تحلیل، په تجربو کې د انفراریډ حرارتي عکس العمل، یا د ریښتیني- وخت څو- نقطه د حرارت درجه څارنه د بیټرۍ کڅوړې د تودوخې ساحې ویش تحلیل او اندازه کولو لپاره کارول کیدی شي، د بیټرۍ ماډلونه، او د انفرادي شمیرو حجرو د تودوخې نقطې اندازه کول او د مختلفو نقطو د تودوخې ساحې مشخص کول. عمومي ډیزاین باید ډاډ ترلاسه کړي چې د تودوخې سینسرونه د تودوخې د اندازه کولو دقت او ثبات ته وده ورکولو لپاره د هوا د یخولو سره مخ ندي. کله چې د بیټرۍ ډیزاین کول، ځای باید د تودوخې سینسرونو لپاره خوندي شي؛ د مثال په توګه، مناسب ځایونه په مناسبو ځایونو کې ډیزاین کیدی شي. د ټویوټا د پریوس هایبرډ بریښنایی موټر د بیټرۍ کڅوړه 228 انفرادي حجرې لري ، او د تودوخې څارنه د 5 تودوخې سینسرونو لخوا ترسره کیږي. د بریښنایی بس بریښنا بیټرۍ سیسټم چې د بیجینګ ټیکنالوژۍ انسټیټیوټ لخوا ډیزاین شوی په هر بکس کې د تودوخې اندازه کولو 6 نقطې کاروي (په 8-16a شکل کې حلقه شوې ساحه وګورئ) ، په مثبت او منفي ټرمینلونو او د بیټرۍ بکس د بریښنا لیک تولید نقطو کې تنظیم شوی ، لکه څنګه چې په 8-16 شکل کې ښودل شوي.

د تودوخې لیږد منځني پراساس ، د بیټرۍ بسته حرارتي مدیریت سیسټمونو یخ کول په دریو ډولونو ویشل کیدی شي: د هوا یخ کول ، د مایع یخ کول ، او د مرحله بدلون موادو یخ کول. د موادو د څیړنې او پراختیا او تولید لګښتونو په پام کې نیولو سره، د تودوخې د ضایع کولو ترټولو اغیزمن او عام کارول شوي سیسټم اوس مهال هوا د تودوخې د تودوخې منځنۍ په توګه کاروي.

د تودوخې د ضایع کیدو د هوا جریان جوړښت پراساس، د هوا یخولو سیسټمونه نور په دوه ډوله ویشل کیدی شي: لړۍ وینټیلیشن او موازي وینټیلیشن، لکه څنګه چې په ترتیب سره په 8-17 او 8-18 شکل کې ښودل شوي.

د لړۍ ترتیب کې، هوا عموما د بیټرۍ کڅوړې له یو اړخ څخه بل لوري ته د تودوخې لرې کولو لپاره تیریږي. په هرصورت، دا د هوا جریان له هغو سیمو څخه تودوخه لیږدوي چې مخکې تیریږي هغه سیمو ته چې وروسته تیریږي، په پایله کې د متضاد تودوخې او د تودوخې د پام وړ توپیرونه. په موازي ترتیب کې، د ماډلونو تر مینځ د هوا جریان په عمودي ډول لوړیږي، هوا په مساوي ډول توزیع کوي او د بیټرۍ په ټول بسته کې د تودوخې دوامداره تحلیل تضمینوي.

د حرارتي مدیریت سیسټمونه په غیر فعال او فعال سیسټمونو ویشل کیدی شي د دې پراساس چې ایا دوی داخلي تودوخې یا یخولو وسایل لري. غیر فعال سیسټمونه لږ ګران دي او ساده زیربنا ته اړتیا لري؛ فعال سیسټمونه ډیر پیچلي دي او ډیر اضافي بریښنا ته اړتیا لري، مګر غوره فعالیت وړاندې کوي.

8-19، 8-20، او 8-21 شکلونه په ترتیب سره د فعال او غیر فعال هوا تودوخې او د تودوخې تحلیل جوړښتونو سکیماتیک ډیاګرامونه ښیې.

Thermal Management System Design and Implementation

په 8-19 او 8-20 شکلونو کې، که څه هم هوا د موټر د ایرکنډیشن یا تودوخې سیسټم لخوا سړه او تودوخه شوې، دا لاهم یو غیر فعال سیسټم ګڼل کیږي. د دې غیر فعال سیسټم سره، د معرفي شوي محیطي هوا د تودوخې د توپیر له امله، محیطي هوا باید د مناسب حرارتي مدیریت لپاره د تودوخې ټاکلې حد (10 ~ 35 درجې) کې کار وکړي. په خورا سړه یا ګرمو شرایطو کې کار کول ممکن د بیټرۍ کڅوړه کې د لوی نابرابرۍ لامل شي.

د تودوخې په سیسټمونو کې، د بیټرۍ په کڅوړه کې د ګرمې هوا د معرفي کولو سربیره، نورې طریقې هم کارول کیدی شي، لکه څنګه چې په 8-22 ~ 8-25 شکل کې ښودل شوي (د پریزماتیک بیټرۍ لپاره).

Other heating methods