Is cuid thábhachtach den fheithicil leictreach an ceallraí cumhachta, agus cuireann a fheidhmíocht srian díreach ar chumhacht, ar shábháilteacht agus ar gheilleagar na feithicle. Cinneann dlús fuinnimh na ceallraí cumhachta míleáiste na feithicle leictreacha, socraíonn an dlús cumhachta an grádán uasta agus an luas uasta, bíonn tionchar ag an saolré timthriall agus an costas ar chostas na feithicle agus ar an ngeilleagar úsáide, agus ar shábháilteacht leictreachais / teirmeach. agus inoiriúnaitheacht chomhshaoil na ceallraí cumhachta a chinneadh an fheithicil leictreach. Is é an príomhfhachtóir a bhaineann le sábháilteacht feithicle agus inoiriúnaitheacht comhshaoil.
Is leagan uasghrádaithe de chadhnraí hidríde nicil-mhiotail iad cadhnraí litiam-ian. Tá dlús ardfhuinnimh acu (thart ar 250 W h/kg) agus dlús cumhachta (thart ar 1500 W/kg), agus tá buntáistí láidre acu i dtéarmaí raon cúrsála agus saol seirbhíse. Is é fócas an taighde agus na forbartha reatha agus na tionsclaíochta é.
Is foinse cumhachta leictriceimiceach é córas ceallraí litiam-ian le próiseas aistrithe sreabhadh agus teasa casta. Is é an teocht an príomhfhachtóir a dhéanann difear dá fheidhmíocht, a léirítear go príomha i dtrí ghné: (1) Cuirfidh an méadú ar theocht an meath ar chumas na ceallraí. Cause runaway teirmeach; (2) Má tá an teocht ró-íseal, laghdóidh cumhacht agus cumas na ceallraí go mór, agus laghdóidh an éifeachtúlacht muirir agus urscaoilte; (3) Mar thoradh ar an difríocht teochta idir cadhnraí éagsúla sa phacáiste ceallraí beidh neamhréireachtaí i friotaíocht inmheánach agus cumas na gcealla agus luas míchothrom Ag dul in aois, ag foirmiú bord gearr i bhfeidhmíocht agus i saol an chórais ceallraí ar fad.
Dá bhrí sin, tá tionchar mór ag teocht ar fheidhmíocht oibre na ceallraí cumhachta. Is gá struchtúr córas bainistíochta teirmeach réasúnta a dhearadh agus straitéis rialaithe bainistíochta teirmeach chun cinn a fhorbairt chun an ceallraí cumhachta a dhéanamh ag obair laistigh de raon teochta oiriúnach agus an difríocht teochta idir cealla a rialú go héifeachtach. , rud a fheabhsú ar fheidhmíocht na ceallraí cumhachta.
Tugann an páipéar seo isteach ar dtús meicníocht giniúna teasa cadhnraí litiam-ian agus tionchar na teochta ar a bhfeidhmíocht, míníonn sé an tábhacht a bhaineann le bainistíocht theirmeach ar phacáistí ceallraí agus riachtanais deartha na gcóras bainistíochta teirmeach; Taighde ar bhainistíocht theirmeach ceallraí ar theicneolaíocht píopa teasa; ar deireadh, moltar na príomhcheisteanna agus na hionchais taighde atá le réiteach i dtaighde bainistíochta teirmeach ceallraí bunaithe ar theicneolaíocht píopa teasa.
01 Saintréithe giniúna teasa ceallraí litiam-ian agus ceanglais bhainistíochta teirmeach
Is é croílár phróiseas muirir agus urscaoilte cadhnraí litiam-ian ná imirce ian agus imoibriú ceimiceach. Déantar Li plus a idirghaolú agus a bhaint as ábhair charbóin cisealta agus ocsaídí miotail, mar a thaispeántar i bhFíor 1. Faoi ghnáthchoinníollacha oibre, cuimsíonn foinsí teasa ceallraí teas ohmic, teas imoibrithe leictreamaiceimiceach, agus teas polaraithe. De réir mar a ardaíonn an teocht, tarlaíonn sraith imoibrithe ceimiceacha eisiteirmeacha taobh istigh den cheallraí, lena n-áirítear dianscaoileadh leictrilít, dianscaoileadh teirmeach leictreoid diúltach, imoibriú idir leictreoid dhiúltach agus leictrilít, imoibriú dianscaoilte scannáin SEI, srl. Léirítear na frithghníomhartha a tharlaíonn taobh istigh den cheallraí i bhFíor 2.
Fíor 1 Léaráid scéimreach de ghluaiseacht ian le linn cadhnraí litiam-ian a mhuirearú agus a urscaoileadh
Fíor 2 Imoibrithe leictreamaiceimiceacha taobh istigh de chadhnraí Li-ian ag teochtaí éagsúla
Déanann teocht athruithe ar fheidhmíocht leictriceimiceach, rud a chuireann isteach ar fheidhmíocht agus ar shaol na ceallraí. De réir mar a ardaíonn an teocht, méadaíonn an ráta imoibrithe leictriceimiceach, rud a dhianaíonn maolú cumas na ceallraí; beidh an timpeallacht teocht íseal ina chúis le maolú feidhmíochta ceallraí freisin, déantar cumas imirce na n-ian litiam san ábhar gníomhach leictreoid a lagú, agus titeann an cumas muirir agus urscaoilte go tapa.
Ina theannta sin, cuirfidh teocht ró-ard nó ró-íseal dlús le dul in aois na ceallraí agus cuirfidh sé isteach ar shaol na ceallraí. Go háirithe i gcás ardráta a mhuirearú agus a urscaoileadh, tá tionchar na teochta ar shaol na ceallraí níos suntasaí. Tá sé léirithe ag staidéir go bhfuil caillteanas acmhainne cadhnraí litiam Sony 18650 30 faoin gcéad tar éis 800 timthriall ag 25 céim, agus beagnach 60 faoin gcéad tar éis 800 timthriall ag 50 céim. Cuirfidh teocht stórála ró-ard nó ró-íseal faoi deara freisin meath ar chumas ceallraí litiam agus luasghéaróidh sé dul in aois.
De ghnáth bíonn córais ceallraí feithicle comhdhéanta de na céadta nó na mílte cealla ceallraí, agus bíonn fadhbanna teirmeacha níos déine ag baint le pacáistí ceallraí. Le tionchar ag fachtóirí cosúil le struchtúr aistrithe teasa, modh nasc sraith-comhthreomhar, agus coinníollacha oibriúcháin, léiríonn teocht gach ceallraí aonair sa phacáiste ceallraí neamhréireacht láidir le linn oibriú, rud a fhágann go bhfuil neamhréireacht sa fhriotaíocht inmheánach, maolú acmhainne, agus doimhneacht urscaoilte. na ceallraí, as a dtagann acmhainn inúsáidte iomlán pacáiste Battery agus meath saoil (Fíor 3).
Fíor 3 Éifeacht na difríochta teochta ar an toilleadh atá ar fáil sa phacáiste ceallraí
Go deimhin, is paraiméadar tábhachtach é comhsheasmhacht teocht na cille chun ráta úsáide na beatha cille a chinneadh, rud a chuireann isteach ar shaolré an phacáiste ceallraí (cothromóid (1)). Dá bhrí sin, tá sé tábhachtach go háirithe comhsheasmhacht teocht an chill a chinntiú.
Saol an phacáiste ceallraí=saol na ceallraí x ráta úsáide saol na ceallraí (1)
Go hachomair, tá tábhacht mhór aige teocht an phacáiste ceallraí cumhachta a rialú agus an difríocht teochta idir na cealla aonair a laghdú chun feidhmíocht an phacáiste ceallraí a fheabhsú. Faoi láthair, creidtear go bhfuil an raon teocht oibriúcháin is fearr de chadhnraí litiam 25 ~ 40 céim, agus tá an difríocht teocht idir cealla níos lú ná 5 céim. Tá sé mar aidhm ag an chuid is mó de na teicneolaíochtaí bainistíochta teirmeacha atá ann faoi láthair an difríocht teochta agus teocht thuasluaite, agus dearadh struchtúr agus modh rialaithe an chórais bhainistíochta teirmeach chun éifeachtacht oibre agus saol seirbhíse an phacáiste ceallraí cumhachta a chinntiú.
02 Modhanna coiteanna bainistíochta teirmeacha
Áirítear le bainistíocht teirmeach ceallraí diomailt teasa ardteochta agus téamh íseal teochta. I measc na modhanna diomailt teasa ceallraí coitianta tá teicneolaíochtaí diomailt teasa ceallraí bunaithe ar ghás (aer), leacht, ábhar soladach um athrú céime (ábhar athraithe céime, PCM) agus píopaí teasa. Áirítear ar mhodhanna teasa íseal-teocht an mhodúil ceallraí go príomha téamh seachtrach bunaithe ar chomhéifeacht sreabhach nó teocht dearfach (PTC) agus téamh inmheánach bunaithe ar an teas a ghineann an ceallraí féin.
2.1 Teicneolaíocht fuaraithe ceallraí
Áirítear go príomha comhiompar éigean agus fuarú nádúrtha i bhfeidhm an aeir. Rinne na taighdeoirí staidéar ar shaintréithe aistrithe teasa an phacáiste ceallraí trí dhearadh an struchtúir duct aeir fuaraithe, dearadh an tsocraithe ceallraí, agus leas iomlán a bhaint as an straitéis rialaithe aerála, agus bearta molta chun aistriú teasa a fheabhsú agus aonfhoirmeacht teochta a fheabhsú. Mar gheall ar na buntáistí a bhaineann le costas íseal, struchtúr simplí an chórais, agus cothabháil éasca, cuirtear an córas aer-fuaraithe i bhfeidhm ar roinnt samhlacha le raon cúrsála gearr agus feidhmíocht ardchostas. Mar shampla, úsáideann Nissan LEAF córas bainistíochta teirmeach ceallraí éighníomhach chun teas a scaipeadh dá phacáiste ceallraí pouch litiam-ian. , Ina theannta sin, úsáideann Toyota Prius, Kia Soul EV, SAIC Roewe MARVELX freisin fuarú aer. I gcás pacáistí ceallraí litiam-ian ar scála mór, áfach, ní féidir le fuarú aer na ceanglais maidir le diomailt teasa a chomhlíonadh mar gheall ar ualach mór teirmeach na ceallraí agus an t-am scíthe fada maidir le seoladh teasa. Go háirithe i dtimpeallachtaí ardteochta, tá éifeachtacht aistrithe teasa na teicneolaíochta bainistíochta teirmeach aer-fuaraithe íseal, agus tá an neamhréireacht mór, rud a fhágann go bhfuil sé deacair na ceanglais bhainistíochta teirmeacha a chomhlíonadh.
Mar gheall ar chomhéifeacht aistrithe teasa íseal convective an aeir, tá úsáid leacht in ionad aer ina mhodh dosheachanta chun aistriú teasa a fheabhsú. De ghnáth socraíonn taighde plátaí fuaraithe leachtacha ag bun an phacáiste ceallraí nó idir na cealla le haghaidh diomailt teasa. Faoi láthair, tá an chuid is mó den taighde ar chóras fuaraithe leachtach dírithe ar dhearadh bealaí fuaraithe: trí líon na bealaí leachtacha fuaraithe a mhéadú, feabhas a chur ar struchtúr bealaí fuaraithe, socrú eití i gcainéil, agus plátaí fuar comhcheangailte a dhearadh chun an teas a fheabhsú. diomailt agus aonfhoirmeacht teochta. Le blianta beaga anuas, tá taighde ar úsáid cuisneáin nua mar fhuaraitheoirí bainistíochta teasa coitianta freisin, mar úsáid miotail leachtacha, sreabhán nana-mhiotail, etc. chun diomailt teasa feabhsaithe a bhaint amach.
Faoi láthair, tá modhanna iarratais éagsúla ag cuideachtaí gluaisteán éagsúla maidir le fuarú leachtach agus diomailt teasa. Úsáideann córas fuaraithe leacht Tesla chuisnithe measctha uisce agus glycol eitiléine le cóimheas mais 1:1, agus socraíonn sé na píopaí fuaraithe sa chairn ceallraí 18650 ar bhealach corrach. Diomailt teasa do gach cill; Úsáideann modúl ceallraí pouch Chevrolet Volt freisin fuarú leachtach chun teas a scaipeadh. Mar a thaispeántar i bhFíor 4, is ionann gach dhá chill pouch aonad, agus socraítear pláta alúmanaim le cainéal sreabhadh leacht-fuaraithe ar an Idir an dá chealla, glactar le dearadh cainéal sreabhadh comhthreomhar chun fuarú limistéar mór de gach cille a bhaint amach. . Ina theannta sin, tá modh diomailt teasa ceallraí bunaithe ar phrionsabal an athraithe chéim leachtach, is é sin, tá an evaporator córais aerchóirithe suiteáilte ag bun an chórais ceallraí, agus tógtar an teas a ghineann an ceallraí ar shiúl le cuisneán. galú, ar a dtugtar freisin fuaraithe díreach. Is iad na hiarratais tipiciúla ná sraith BMW i3. Is modh sách coitianta é fuarú leachtach agus bainistíocht teasa in iarratais innealtóireachta reatha, ach tá an córas níos casta, tá an mais níos mó, agus tá an deis ann sceitheadh.
Figiúr 4 Córas fuaraithe ceallraí Volta agus struchtúr pláta fuar
Fócas taighde reatha eile is ea bainistíocht theirmeach ceallraí bunaithe ar ábhair athraithe céim soladach-leachtach. Is é an prionsabal ná athrú céim PCM a úsáid chun teas a ionsú chun teocht na ceallraí a laghdú. Is féidir le PCM aonfhoirmeacht teocht an phacáiste ceallraí a chinntiú go héifeachtach, ach tá seoltacht theirmeach an ábhair bocht, agus mar sin díríonn an taighde reatha go príomha ar ullmhú ábhair PCM agus feabhas a chur ar a seoltacht theirmeach. Ina theannta sin, laghdaíonn meáchan trom PCM dlús fuinnimh an phacáiste ceallraí. Cuireann na cúiseanna thuas teorainn le cur i bhfeidhm ábhair athraithe céime i mbainistíocht theirmeach cadhnraí cumhachta.
2.2 Teicneolaíocht téimh ceallraí
Laghdaítear feidhmíocht muirir agus urscaoilte cadhnraí litiam-ian go mór i dtimpeallachtaí teocht íseal. Dá bhrí sin, is gá na cadhnraí a réamhthéamh chun a bhfeidhmíocht a fheabhsú. Tá an teicneolaíocht téimh reatha roinnte go príomha i dhá chatagóir: téamh inmheánach agus téamh seachtrach.
Tagraíonn téamh inmheánach do mhodh téimh na ceallraí trína fhriotaíocht inmheánach chun teas a ghiniúint, lena n-áirítear téamh seachtrach AC, luchtú cuisle frithpháirteach agus téamh a urscaoileadh idir cadhnraí, agus téamh féin-urscaoilte ceallraí. Ina theannta sin, Wang et al. dearadh ceallraí trí-leictreoid, ag cur leictreoidí nicil agus a bhaint amach tús teasa tapa na ceallraí go tapa trí athrú leictreoid.
Áirítear ar théamh seachtrach go príomha modh téimh aeir agus modh téimh leachtach. Úsáideann an chéad cheann sreang teasa leictreacha chun an t-aer a théamh agus ansin an ceallraí a théamh, tá an teocht aonfhoirmeach ach tá an tomhaltas fuinnimh ard. Déanann an dara ceann an pacáiste ceallraí a théamh tríd an leacht a théamh sa chainéal sreafa, a bhfuil struchtúr níos casta aige agus ardú teochta níos moille. Chomh maith leis an modh téimh thuasluaite bunaithe ar chomhiompar, is féidir PTC nó scannán téimh ísealchumhachta a úsáid freisin chun dromchla na ceallraí a théamh go díreach, a mbeidh tionchar áirithe aige ar dhiomailt teasa na ceallraí. Ina theannta sin, tá modh bainistíochta teirmeach ar an gceallraí ag baint úsáide as prionsabal ionsú teasa / scaoileadh PCM.
Fíor 5 Léaráid scéimreach de phrionsabal oibre an phíobáin teasa
Is modh nua bainistíochta teirmeach é píopaí teasa a úsáid mar eilimintí aistrithe teasa le haghaidh diomailt teasa ardteochta/téamh ar theocht íseal cadhnraí. Is eilimint malartaithe teasa éifeachtach é an píopa teasa atá bunaithe ar phrionsabal an athraithe céime gás-leachtach, agus taispeántar a phrionsabal oibre i bhFíor 5. Galú agus vaporizes an meán oibre leachtach ag an deireadh téimh, sreabhadh go dtí an taobh eile tiomáinte ag an. difríocht brú, agus comhdhlúthaíonn agus scaoileann teas sa chuid comhdhlúthúcháin. Filleann an meán oibre leachtach chuig an gcuid galú ar feadh an ábhair scagach trí fhórsa ribeach, a bhfuil na buntáistí a bhaineann le héifeachtacht aistrithe teasa ard agus aonfhoirmeacht teocht maith. .
Fíor 6 Léaráid scéimreach de chomparáid feidhmíochta na gcóras bainistíochta teirmeach bunaithe ar fhuaraithe aeir, fuarú leachtach agus píopaí teasa
Úsáidtear píopaí teasa go forleathan i dtionscal fuinnimh agus ceimiceach, aeraspáis, cumhacht leictreonach agus réimsí eile. I réimse na bainistíochta teirmeach ceallraí, tá buntáistí láidre ag píopaí teasa i dtéarmaí diomailt teasa/ráta téimh agus aonfhoirmeacht teocht an phacáiste ceallraí (Fíor 6). I dtéarmaí diomailt teasa ardteochta, i gcomparáid le fuarú aer éigean, is féidir leis an modh seoltachta teasa trí phíopaí teasa agus ansin malartú teasa aer-fuaraithe teocht na ceallraí a laghdú níos mó ná 20 céim (ceallraí 20 Ah cearnach, urscaoileadh 5C); i dtéarmaí téimh íseal-teocht, cadhnraí bunaithe ar sheoladh teasa píopa teasa Tá an ráta téimh 1.5 uair níos airde ná an ráta téimh dhíreach PTC. Go háirithe faoi choinníollacha muirir agus urscaoilte ard reatha, léiríonn an píopa teasa feidhmíocht aistrithe teasa níos fearr agus aonfhoirmeacht teochta. Cuidíonn cur i bhfeidhm píopaí teasa le taighde agus forbairt pacáistí ceallraí ardfheidhmíochta sa todhchaí a bhaint amach, agus tá aird fhorleathan faighte aige le blianta beaga anuas.
03 Taighde ar bhainistíocht teirmeach ceallraí bunaithe ar theicneolaíocht píopa teasa
FIG. Is léaráid scéimeach é 7 de chóras bainistíochta teirmeach ceallraí tipiciúil ag baint úsáide as píopaí teasa mar chomhpháirteanna aistrithe teasa. Aistrítear an teas a ghintear le linn phróiseas muirir agus urscaoilte gach cille go díreach (nó trí mheán seoltachta teasa cosúil le pláta alúmanaim) chuig an bpíopa teasa socraithe ar thaobh nó bun na cille, agus ansin baintear an teas ar shiúl. ag an gcóras diomailt teasa ag deireadh fuar an phíobáin teasa. Is féidir a fheiceáil ón bhfigiúr go gcuimsíonn na príomhfhachtóirí a dhéanann difear do fheidhmíocht aistrithe teasa an chórais trí ghné: (1) Coinníollacha oibriúcháin agus táirgeadh teasa na ceallraí cumhachta, is é sin, tionchar coinníollacha oibre an fhoinse teasa. ar fheidhmíocht an chórais bhainistíochta teirmeach; (2) Saintréithe aistrithe teasa an phíobáin teasa, go príomha Baineann sé le tionchar dearadh struchtúr inmheánach an phíobáin teasa agus a shocrú sa phacáiste ceallraí cumhachta ar fheidhmíocht diomailt teasa an chórais; (3) Áirítear go príomha leis an diomailt teasa ag deireadh fuar an phíobáin teasa dhá chineál fuarú aer díreach agus fuarú uisce le haghaidh malartú teasa tánaisteach. Ina theannta sin, ag teocht íseal, is gá an píopa teasa a théamh go háitiúil le PTC nó scannán téimh leictreach, agus ansin a aistriú chuig an gceallraí i bhfoirm seoltaí teasa. Baineann an chuid seo den taighde le dearadh córais téimh agus taighde straitéise téimh.
Fíor 7 Léaráid scéimreach de chóras bainistíochta teirmeach ceallraí bunaithe ar phíobán teasa
3.1 Taighde ar choinníollacha oibriúcháin ceallraí agus a thionchar ar aistriú teasa an chórais
Cinneann riocht oibriúcháin an chórais saintréithe giniúna teasa na ceallraí agus is príomhfhachtóir é a dhéanann difear d'aistriú teasa an chórais. Sula n-ardóidh teocht na ceallraí go dtí teocht tosaithe an phíobáin teasa, aistríonn an píopa teasa teas i bhfoirm seoltaí teasa tríd an mblaosc. Nuair a ardaíonn an teocht go dtí an teocht tosaithe, tosaíonn an meán oibre sa fheadán teas a ionsú trí úsáid a bhaint as teas folaigh an athraithe céime, rud a mhéadaíonn a seoltacht theirmeach, agus de réir a chéile méadóidh an teocht ceallraí de réir a chéile. níos cobhsaí.
Tá sé léirithe ag staidéir go bhfuil an t-am a theastaíonn chun an ceallraí teocht cobhsaí a bhaint amach ón urscaoileadh tosaigh faoi urscaoileadh ráta seasta thart ar 400-2000s, a bhaineann le fachtóirí ar nós an ráta urscaoileadh ceallraí agus coinníollacha diomailt teasa an. deireadh fuar an phíobáin teasa. Méadaíonn ráta táirgthe teasa na ceallraí go neamhlíneach leis an ráta urscaoilte. Tá ráta táirgthe teasa ceallraí 10 Ah cearnach ag rátaí 3, 5 agus 8C thart ar 10.5, 25.4, agus 54.4 W, faoi seach. Mar thoradh ar athrú coinníollacha foinse teasa tá friotaíocht teirmeach difriúil na bpíopaí teasa agus baintear amach cobhsaíocht. Tá an dáileadh teochta difriúil freisin. Ina theannta sin, is mó an méid aistrithe teasa ag an deireadh fuar, is giorra an t-am a theastaíonn chun an píopa teasa a chobhsú agus an teocht cobhsaí níos ísle.
Tá timpeallacht oibriúcháin feithiclí leictreacha casta agus inathraithe, agus bíonn siad ag tabhairt aghaidhe ar luasghéarú, sciorrthaí talún, coscánaithe tobann agus cásanna eile ag am ar bith. Tá tréithe teirmeacha cadhnraí cumhachta an-difriúil ó na cinn atá i gcoinníollacha seasta. Taispeánann Figiúr 8 an difríocht i dteocht ceallraí agus dlí éagsúlachta difríochta teochta faoi choinníollacha oibriúcháin cobhsaí agus neamhsheasmhach. Tran et al. úsáid a bhaint as cumhacht téimh atá éagsúil ó thaobh ama chun coinníollacha tiomána feithiclí a insamhail, i gcomparáid le luaineacht teocht an mhodúil téimh faoi dhá choinníoll an fhuaraithe aeir fin agus an fhuaraithe aeir eite bunaithe ar phíopaí teasa, agus léirigh sé go raibh teocht na ceallraí ag baint úsáide as píopa teasa cúpláilte eite. fuarú aer Mar sin féin, le linn an phróisis athraithe, níl an treocht athraithe teochta agus flosc teasa comhsheasmhach. Tionchar ag táimhe teirmeach, titeann an ráta táirgthe teasa go tobann agus leanann an teocht ag ardú agus ansin titim.
Fíor 8. Léaráid scéimreach ar athrú teochta ceallraí faoi choinníollacha feithicle. (a) Bail chobhsaí; (b) Bail chorraitheach
Phléigh an taighde thuas an tionchar a bhíonn ag coinníollacha oibre éagobhsaí ar an gceallraí agus ar iontaofacht an phíobáin teasa ón leibhéal monaiméir. Tá tréithe aistrithe teasa dinimiciúil an ghrúpa ceallraí difriúil go leor ó na cinn atá ag an gceallraí aonair, go háirithe tá tionchar níos soiléire ag an struchtúr bainistíochta teirmeach ar an difríocht teochta sa ghrúpa ceallraí.
Tá dlúthbhaint ag ardú teochta agus dáileadh teocht an phacáiste ceallraí le próiseas aistrithe teasa dinimiciúil an chórais bhainistíochta teirmeach. Tá an taighde reatha fós sa chéim fíoraithe éifeacht aistrithe teasa. Conas coinníollacha oibriúcháin an phacáiste ceallraí a chomhcheangal chun straitéis rialaithe fíor-ama éifeachtach a fhoirmiú don chóras bainistíochta teirmeach chun ard-éifeachtúlacht a bhaint amach. , Is fadhb é bainistíocht teirmeach ceallraí ísealfhuinnimh a chaithfear a réiteach tuilleadh.
3.2 Anailís ar shaintréithe aistrithe teasa agus taighde dearadh píopa teasa
3.2.1 Dearadh agus leas iomlán a bhaint as píopa teasa bunaithe ar cheallraí cumhachta
Is fachtóir tábhachtach é dearadh píopa teasa a dhéanann difear do fheidhmíocht aistrithe teasa. Tá dlúthbhaint ag a éifeacht aistrithe teasa le fachtóirí cosúil le méid cainéal, croí-struchtúr ionsú leacht, agus ráta líonadh leachtach. Tá dearadh píopa teasa réasúnta an-tábhachtach chun éifeachtúlacht bainistíochta teirmeach ceallraí a fheabhsú. Mar gheall ar shainiúlacht ghiniúint teasa ceallraí cumhachta, tá taighde déanta ag go leor scoláirí ar dhearadh píopaí teasa le haghaidh cadhnraí. Tá Jang et al. staidéar ar éifeacht na sreabhán oibre éagsúla ar fheidhmíocht aistrithe teasa píopaí teasa domhantarraingthe lúb-cineál. Nuair a bhíonn luach calrach na ceallraí 50 W, trí úsáid a bhaint as aicéatón mar is féidir leis an sreabhán oibre meánteocht na ceallraí a rialú faoi bhun 45 céim, rud is fearr ná uisce a úsáid mar an sreabhach oibre. Éifeacht fuaraithe cáilíochta. Tá Putra et al. fuarthas amach go bhfuil dlúthbhaint ag éifeacht diomailt teasa an tsreabháin oibre le ráta giniúna teasa na ceallraí. De réir an teas a ghineann foinsí teasa éagsúla, is féidir sreabhán oibre éagsúla a úsáid chun éifeachtacht an phíobáin teasa a uasmhéadú. Nuair a bhíonn ráta táirgthe teasa na ceallraí níos mó ná 1.61 W/cm2, úsáidtear eatánól mar an sreabhán oibre an éifeachtacht aistrithe teasa is airde. Rinne Chi et al staidéar ar éifeacht an ráta líonadh leachta ar aistriú teasa an phíobáin teasa pulsating, agus fuarthas amach go n-ardóidh an ráta líonadh leachtach is fearr den phíobán teasa le méadú ar ráta táirgthe teasa na ceallraí. Dá bhrí sin, is gá an cineál sreabhach oibre cuí agus ráta líonadh leachtach a roghnú de réir na gcoinníollacha foinse teasa chun an éifeacht aistrithe teasa is fearr a bhaint amach.
Déanann an chuid is mó de na taighde atá ann faoi láthair staidéar agus uasmhéadú ar shaintréithe aistrithe teasa na bpíopaí teasa a úsáidtear i gcadhnraí cumhachta ón leibhéal sreabhach oibre (cineál sreabhán oibre, ráta líonadh leachtach), agus tá roinnt litríochta ann freisin a fheabhsaíonn feidhmíocht píopaí teasa. ó thaobh struchtúir de. Dhear Swanepoel córas bainistíochta teirmeach ceallraí bunaithe ar phíobáin teasa pulsating, rinne sé anailís ar thionchar leithead meán agus píopa ar fheidhmíocht aistrithe teasa na bpíopaí teasa, agus fuarthas amach nuair a bhíonn an sreabhach oibre sa phíobán teasa uisce amóinia, leithead an teasa. ní mór píopa a bheith níos lú ná 2.5 mm chun a fheidhmíocht i mbainistíocht teirmeach ceallraí a chinntiú. An éifeachtacht tosaithe agus diomailt teasa i.
Úsáidtear cineálacha éagsúla píopaí teasa sa taighde bainistíochta teirmeach atá ann faoi láthair ar chadhnraí cumhachta, mar shampla píopaí teasa domhantarraingthe, píopaí teasa sintéaraithe, píopaí teasa pulsating, píopaí teasa lúb pláta comhréidh, píopaí micrea-teasa pláta cothrom, etc., agus níl aon mhodh roghnaithe nó dearadh aontaithe ann. Ó thaobh struchtúrach de, léiríonn píopaí teasa pláta comhréidh barr feabhais i gcórais bhainistíochta teirmeach ceallraí cumhachta, agus táthar ag súil go mbeidh siad ar an gcéad rogha maidir le bainistiú teirmeach ceallraí cumhachta. Mar sin féin, is beag taighde atá déanta faoi láthair ar dhearadh píopaí teasa comhréidh.
3.2.2 Dearadh scéim leagan amach píopa teasa
Is príomhfhachtóir eile é leagan amach an chórais bhainistíochta teirmeach ceallraí a dhéanann difear do sheoltacht theirmeach an phíobáin teasa. Tran et al. chuir seoltacht theirmeach na bpíopaí teasa i gcomparáid nuair a chuirtear iad go cothrománach agus go hingearach. Nuair a chuirtear foinse teasa 38 W i bhfeidhm chun giniúint teasa an phacáiste ceallraí a insamhail, sroicheann an teocht ag deireadh galú an phíobáin teasa 61 céim nuair a bhíonn sé socraithe go cothrománach, agus gan ach 51 céim nuair a shocraítear go hingearach é. Fuair Rao Zhonghao riail chomhchosúil freisin trí úsáid a bhaint as píopaí teasa bíogacha chun turgnaimh a dhéanamh. Thóg sé ardán tástála turgnamhach bainistíochta teirmeach ceallraí mar a thaispeántar i bhFíor 9. Léiríonn an turgnamh, faoin gcumhacht giniúna teasa céanna, go bhfuil ardú teochta dromchla na ceallraí beag nuair a chuirtear an ceallraí go hingearach, agus tá an difríocht teocht áitiúil níos lú ná nuair a curtha go cothrománach.
Fíor 9 Léaráid scéimreach den chóras fuaraithe ceallraí píopa teasa pulsating
Ina theannta sin, bíonn tionchar ag uillinn tilt an fheiste ar an aistriú teasa freisin. Nuair a shuiteáiltear an píopa teasa go cothrománach, bíonn tionchar mór ag an uillinn claonta ar an difríocht teochta ar dhromchla na ceallraí; nuair a shuiteáiltear an píopa teasa go hingearach, laghdaíonn na héifeachtaí dé-mheáchanlár agus fórsa ribeach friotaíocht aistrithe teasa an phíobáin teasa, agus níl mórán éifeacht ag fána an bhóthair ar an difríocht teocht áitiúil.
Léiríonn na staidéir thuas go léir go bhfuil éifeacht diomailt teasa agus aonfhoirmeacht teochta socrú ingearach an phíobáin teasa níos fearr ná an socrú cothrománach. Wang et al. staidéar ar thionchar treo socrúcháin ceallraí ar éifeacht aistrithe teasa píopaí teasa faoi shocrú ingearach na bpíopaí teasa, agus léirigh sé gur féidir leis an sreabhach oibre sa fheadán an teas a aistriú go tapa ón deireadh teocht ard (leictreoid) go dtí an deireadh comhdhlúthaithe, agus an leictreoid atá os comhair aníos faoin chumhacht táirgthe teasa céanna Is féidir leis an modh moill a chur ar an am ardú teochta.
D'fhonn feidhmíocht aistrithe teasa an phíobáin teasa a áirithiú, ba cheart go ndéanfadh dearadh struchtúrach an chórais bainistíochta teirmeach ceallraí machnamh iomlán ar thionchar an tsocraithe píopa teasa ar a seoltacht theirmeach.
3.3 Dearadh struchtúr diomailt teasa agus anailís aistrithe teasa ar an gcóras bainistíochta teirmeach
Mar chomhpháirt aistrithe teasa do bhainistiú teirmeach ceallraí, ní mór don phíobán teasa an teas a scaipeadh go tapa agus an teas a ghineann an ceallraí a ionsú chun a ghnáthoibriú a chinntiú sa phacáiste ceallraí. De ghnáth, is féidir le deireadh fuar an phíobáin teasa dhá bhealach fuaraithe a ghlacadh: fuarú aer agus fuarú uisce. Tá struchtúr simplí ag an gcéad cheann agus tá sé éasca a chur i bhfeidhm, agus tá struchtúr sách casta ag an dara ceann, ach léiríonn sé feidhmíocht níos fearr nuair a bhíonn an t-éileamh diomailt teasa mór.
3.3.1 Diomailt teasa aer-fhuaraithe ag an deireadh fuar
Is é fuarú aer díreach an modh diomailt teasa is simplí don chuid comhdhlúthaithe den phíobán teasa. Tá et al. úsáidtear fuarú aer éigean ag deireadh fuar an phíobáin teasa chun an ceallraí (LiFePO4, 18 Ah) a choinneáil faoi bhun 35 céim faoi choinníollacha urscaoilte 1C. Dá mbeadh an deireadh fuar fuaraithe go nádúrtha, bheadh an teocht ag deireadh an urscaoilte níos airde ná 40 céim. D'fhonn cumas diomailt teasa an phíobáin teasa a neartú, tá modhanna cosúil le méadú ar líon na n-eití ag an deireadh fuar, feabhas a chur ar dhearadh na n-eití ag an deireadh fuar, ag méadú ráta sreafa an fhuaraithe aeir, agus ag méadú an fad. is féidir an chuid comhdhlúthaithe a úsáid.
Tá tionchar tábhachtach freisin ag líon na bpíopaí teasa, líon na n-eití, agus an spásáil idir eití ar an éifeacht diomailt teasa. Is féidir le píopaí teasa iolracha a shocrú ar dhromchla ceallraí feabhas a chur ar dhiomailt teasa, ach toisc go bhfuil meán-chomhéifeacht aistrithe teasa an deireadh fuar ar feadh treo an tsreafa aeir ag fáil níos ísle agus níos ísle, méadaítear míchothromacht teocht dromchla na ceallraí. Is féidir aonfhoirmeacht teochta dhromchla na ceallraí a fheabhsú tríd an bhfeadán spoiler a shocrú roimh an gcéad phíobán teasa (Fíor 10(d)).
Fig.10 Scéim deartha de chuid comhdhlúthaithe píopa teasa. (a) Is píopa lom é an deireadh comhdhlúthaithe; (b) Is é 10 mm an spásáil eite; (c) Is é 3 mm an spásáil eite; (d) Tá píopa teasa fíorúil ag an bhfoirceann fuaraithe
Úsáideann go leor taighdeoirí píopaí teasa agus ábhair athraithe céime chun diomailt teasa a chúpla chun aonfhoirmeacht teocht dromchla na ceallraí a fheabhsú, PCM a cheangal le dromchla na ceallraí, tá píopaí teasa leabaithe i PCM chun teas a bhaint, agus úsáideann foircinn fuar fuarú aer chun teas a scaipeadh. Is gnáth-phíobán teasa é Fíor 11 - tá PCM in éineacht le córas diomailt teasa aer-fuaraithe. Is féidir leis an struchtúr seo a chinntiú go bhfuil difríocht teocht uasta an phacáiste ceallraí níos ísle ná 2 chéim tar éis urscaoileadh 2C, agus beidh tionchar ag luas na gaoithe fuaraithe ar ardú teocht uasta na ceallraí.
Fíor 11 Píobán teasa ceallraí prismatic-córas bainistíochta teirmeach cúplála PCM
Is bealach éifeachtach eile é fad an ailt comhdhlúthaithe a mhéadú chun cumas diomailt teasa an phíobáin teasa a fheabhsú. Mar sin féin, beidh méadú ar dhifríocht teocht an phacáiste ceallraí mar thoradh ar fhad an ailt comhdhlúthaithe a mhéadú. Tá an luach is fearr ann maidir le fad na coda comhdhlúthaithe.
3.3.2 Fuarú leachtach ag an deireadh fuar
Mar gheall ar an toilleadh teasa sonrach íseal aeir, is féidir le húsáid píopaí teasa agus fuarú leachtach i dteannta le teas a scaipeadh an easpa aerfhuaraithe a dhéanamh. De réir an mhodh teagmhála idir deireadh fuar an phíobáin teasa agus an cainéal sreabhadh leachtach, is féidir é a roinnt ina aistriú teasa fuaraithe leachtach teagmhála agus aistriú teasa fuaraithe leachtach neamhtheagmhála. Taispeántar an córas fuaraithe leacht teagmhála i bhFíor 12. Tá deireadh fuar an phíobáin teasa sáithithe i ndabhach uisce, agus tugtar ráta sreabhadh áirithe leacht isteach sa taobh istigh. Tar éis leath uair an chloig de urscaoileadh leanúnach ag 2C, ní théann an teocht ceallraí thar 42 céim, rud a léiríonn éifeacht diomailt teasa an phíobáin teasa agus an cúplála fuaraithe leachtach.
Fig.12 Léaráid scéimreach den chóras malartaithe teasa fuaraithe leacht teagmhála ag deireadh fuar an phíobáin teasa
Tá Zhao et al. úsáid spraeáil uisce ag an deireadh fuar chun feabhas a chur ar éifeachtacht diomailt teasa na ceallraí. Cuireadh píopa teasa micrea cothrom idir gach dhá chadhnraí agus spraeáladh uisce ar an dromchla ag minicíocht áirithe. Ní raibh ardú teochta na ceallraí ach 4 céim faoin gcoinníoll urscaoilte leanúnach 2C. , Tá an difríocht teochta faoi choinníoll urscaoilte 3C níos lú ná 2.5 céim.
De ghnáth socraíonn an córas fuaraithe leachtach neamhtheagmhála na píopaí teasa ar dhromchla na ceallraí, agus tógtar an teas ar shiúl trí theagmháil an chainéil sreafa fuaraithe leachtach le deireadh fuar an phíobáin teasa. Níl deireadh fuar an phíobáin teasa tumtha go díreach sa leacht fuaraithe, mar sin tá an sábháilteacht níos airde. Tá réiteach bainistíochta teirmeach ceallraí deartha ag Audi mar a thaispeántar i bhFíor 13. Socraítear pláta copair idir gach dhá chadhnraí, agus tá ceithre phíobán teasa sintéaraithe leabaithe sa phláta copair. Ar deireadh, aistrítear an teas tríd an pláta fuaraithe leachtach atá ceangailte le deireadh fuar an phíobáin teasa. beir leat. Faoi choinníoll giniúna teasa ceallraí 400W, is féidir leis an gcóras teocht na ceallraí a choimeád faoi bhun 50 céim, a bhfuil éifeacht fuaraithe maith aige.
Fíor 13 Scéim deartha diomailt teasa píopa teasa ceallraí cumhachta
Úsáideann an chuid is mó den taighde atá ann faoi láthair ardú teochta agus difríocht teochta na ceallraí mar an t-innéacs meastóireachta. Mar sin féin, tabharfaidh an t-aistriú teasa feabhsaithe níos mó tomhaltas fuinnimh agus méadú meáchain ar an gcóras, agus níl mórán cúinsí dearaidh ó leibhéal an chórais. Conas tréithe urscaoilte ceallraí, éifeacht diomailt teasa, tomhaltas fuinnimh an chórais agus meáchan éadrom agus táscairí eile a chur san áireamh, agus scéim éifeachtúil diomailt teasa a mholadh don chóras bainistíochta teirmeach is fócas don taighde sa todhchaí ar dhiomailt teasa ceallraí feabhsaithe.
3.4 Taighde ar théamh ceallraí ag baint úsáide as píopaí teasa
Mar a luadh thuas, laghdaítear éifeachtacht muirir agus urscaoilte cadhnraí litiam-ian go mór i dtimpeallachtaí íseal-teocht. Faoi láthair, tharraing taighde ar théamh íseal-teocht ag baint úsáide as píopaí teasa mar chomhpháirteanna aistrithe teasa aird fhorleathan.
Tá et al. shocraigh píopaí teasa micrea-phláta ar dhromchla na ceallraí, agus théitear an taobh eile le eilimint téimh (Fíor 14). Ba é an t-am a thóg sé ar an gceallra téamh suas ó -10, -20, -30 céim go 0 céim ná 350, 780, agus 1100í, faoi seach. , Tá an ráta ardú teochta 1.5 uair níos airde ná an modh traidisiúnta téimh bun. Le linn an phróisis teasa, is féidir an difríocht teochta a rialú faoi bhun 3 céim , i bhfad níos ísle ná an modh teasa traidisiúnta (9 céim). Dúirt Liang Jianan et al. fuarthas amach gur féidir leis an chumhacht téimh a mhéadú ráta téimh na ceallraí a mhéadú, ach ag an am céanna an difríocht teochta ar dhromchla na ceallraí a mhéadú. Dá bhrí sin, is gá machnamh cuimsitheach a dhéanamh ar an am téimh agus difríocht teocht na ceallraí chun an straitéis teasa is fearr a chinneadh.
Fíor 14 Léaráid scéimreach de struchtúr teasa cadhnraí litiam-ian bunaithe ar phíopaí teasa
Tá Zou et al. dearadh córas bainistíochta teirmeach comhtháite cúplála píopa-leachtach mar a thaispeántar i bhFíor 15, ar féidir leo téamh íseal-teocht agus fuarú ardteochta na ceallraí a bhaint amach. Téiteann an PTC an cuisneán sa phíopa, agus ansin aistríonn sé an teas chuig an gceallraí tríd an bpíopa teasa. I gcéim tosaigh an téimh, ardaíonn teocht na ceallraí go tapa. De réir mar a laghdaíonn an difríocht teochta idir foircinn fuar agus te an phíobáin teasa de réir a chéile, lagaíonn an cumas aistrithe teasa, agus tá an luach aistrithe teasa deiridh ag druidim le luach leanúnach. Tar éis thart ar 900 s, ardaíonn an teocht ceallraí go 20 céim.
Fíor 15 Léaráid scéimreach de chóras teasa píopa teasa
Úsáideann an córas téimh ceallraí reatha atá bunaithe ar phíopaí teasa de ghnáth píopaí teasa traidisiúnta nó píopaí teasa microchannel chun socrú a dhéanamh ar dhromchla na ceallraí, agus úsáideann an ceann eile téamh uisce te nó téamh PTC. Tá an chuid is mó den taighde sa chéim fíoraithe turgnamhach. Léiríonn na torthaí taighde atá ann cheana féin go hiomlán éifeachtacht ard téimh píopa teasa. agus aonfhoirmeacht teochta, ba cheart go ndíreodh tuilleadh taighde ar straitéisí teasa íseal-teocht.
04 Achoimre agus Dearcadh
Is príomhfhachtóir é teocht a dhéanann difear do fheidhmíocht cadhnraí cumhachta, agus tá tábhacht mhór ag baint le córas bainistíochta teirmeach éifeachtach do fheithiclí leictreacha. Tá cumas láidir aistrithe teasa agus aonfhoirmeachta teochta ag píopaí teasa, agus tá siad ina dtreo taighde tábhachtach do chórais bhainistíochta teirmeach ceallraí sa todhchaí. Tá dul chun cinn suntasach déanta in úsáid píopaí teasa mar eilimintí fuaraithe/téamh ceallraí. Mar sin féin, le feabhas a chur ar riachtanais feithiclí leictreacha maidir le córais bhainistíochta teirmeacha, tá roinnt fadhbanna fós le réiteach maidir le píopaí teasa a chur i bhfeidhm:
(1) Tá dlúthbhaint ag teocht na ceallraí cumhachta lena choinníollacha táirgthe teasa dinimiciúla. Ba cheart tuilleadh taighde a chomhcheangal leis na coinníollacha feithicle iarbhír chun straitéis rialaithe éifeachtach fíor-ama a fhoirmiú chun bainistíocht teirmeach ceallraí éifeachtach agus íseal-fhuinnimh a bhaint amach.
(2) Maidir le haistriú teasa píopaí teasa, ós rud é go bhfuil go leor fachtóirí ann a théann i bhfeidhm ar fheidhmíocht aistrithe teasa na bpíopaí teasa, is gá machnamh cuimsitheach a dhéanamh ar dhearadh struchtúr inmheánach na bpíopaí teasa agus ar a socrú sa phacáiste ceallraí chun an leas is fearr a bhaint astu. feidhmíocht aistrithe teasa le linn úsáide, go háirithe don chineál pláta comhréidh Tá an anailís tréith aistrithe teasa agus an taighde dearadh is fearr ar phíobán teasa ar cheann de na príomhphointí taighde sa todhchaí.
(3) Maidir le diomailt teasa píopa teasa, díríonn an chuid is mó de na dearaí córais atá ann faoi láthair ar ardú teochta agus difríocht teocht an phacáiste ceallraí a laghdú, agus ní thugtar aird níos lú ar thomhaltas agus meáchan fuinnimh an chórais. Ba cheart go ndíreodh tuilleadh taighde ar dhiomailt teasa feabhsaithe ar phíobán teasa ar leas iomlán a bhaint as ilchuspóireach an chórais, ar shaintréithe cuimsitheacha teirmeacha agus leictreacha an chórais, ar thomhaltas fuinnimh an chórais agus ar mheáchan éadrom agus ar tháscairí eile, agus réitigh diomailt teasa an chórais bhainistíochta theirmeach a mholadh.
(4) Maidir le taighde téimh ag baint úsáide as píopaí teasa, tá an chuid is mó den taighde atá ann faoi láthair i gcéim na tástála agus an éifeacht a fhíorú. Tá tuilleadh taighde ar shaintréithe aistrithe teasa píopaí teasa i dtimpeallachtaí éagsúla, go háirithe an taighde ar straitéisí téimh i dtimpeallachtaí teocht íseal, ar cheann de na príomhphointí taighde sa todhchaí. aon.
Le forbairt feithiclí leictreacha agus dul chun cinn leanúnach na teicneolaíochta ceallraí cumhachta agus na teicneolaíochta píopa teasa, déanfar píopaí teasa a úsáid níos forleithne i mbainistíocht teirmeach ceallraí.
Nóta: Is leis an údar bunaidh cóipcheart an ailt atáirgthe. Má tá aon sárú ann, déan teagmháil le do thoil chun é a scriosadh.