Kico Ta Sistema di Maneho Termico?
Sistema di Maneho Termal
Maneho termal di bateria, basá riba e impakto di temperatura riba rendimentu di bateria, kombiná ku e bateria su karakterístika elektrokímiko i mekanismonan di generashon di kalor, i grounded den e rango di temperatura optimal/descarga di un bateria spesífiko, ta un teknologia ku ta atendé ku disipashon di kalor òf huimentu termal kousá pa temperaturanan eksesivamente haltu òf abou durante operashon di bateria. Esaki ta wòrdu logra pa medio di diseño rashonal i ta funda den siensia di material, elektrokímika, transferensia di kalor, dinámika molekular, i otro disiplinanan. Mantencion di un rango di temperatura di operacion razonabel ta esencial pa e bateria mantene bon rendimento. P’esei, diseñá un skema di maneho termal rasonabel pa e paketenan di bateria litio- ta di gran nifikashon pa mehorá e rendimentu general di e sistema di bateria.
E sistema di maneho termico di bateria tin e siguiente cinco funcionnan principal: 1 midimento y monitoreo exacto di temperatura; 6 disipacion y ventilacion efectivo di calor ora e temperatura di bateria ta demasiado halto; 6 keintamentu rápido bou di kondishonnan abou di-ianan di temperatura; ④ ventilacion efectivo ora cu gasnan dañino ta wordo genera; y 2 sigurando un distribucion di temperatura uniforme dentro di e bateria.
Proceso di Diseño di Sistema di Maneho Termal di Bateria
Un sistema di maneho termal di maneho di bateria di diseño sistemátiko. Actualmente, hopi metodologia di diseño pa sistemanan di maneho termico ta existi. E mas comunmente uza ta un sistema di maneho termico di bateria diseña pa e Laboratorio Nacional di Energia Renovabel (NREL) na Merca, kende su proceso di diseño ta inclui shete paso:
1) Determiná e self- kaliber i eksigensianan di e sistema di maneho termal. Basa riba e karakterístika di temperatura di e bateria i e rango di temperatura di operashon adekuá, determiná e self di kòntròl di e sistema di maneho termal. Por ehèmpel, e temperatura di operashon adekuá pa litio-ion bateria di energia ta 10~40 grado , ku un límite abou-}}-temperatura límite di 0 grado i un límite haltu di 45 grado . P’esei, e diseño di e sistema di maneho termal mester, miéntras ku ta kumpli ku e temperaturanan ekstremo di operashon di e bateria, ta hasi esfuerso pa kumpli ku e rekisitonan di temperatura di operashon adekuá di e bateria.
2) Medida of stima generacion di calor y capacidad di calor. Pa medio di pruebanan di karga di bateria-discarga di prueba i kalkulashonnan di simulashon a base di e kapasidat di kalor spesífiko di e bateria, determiná e disipashon di kalor òf koriente di keintamentu.
3) Evaluashon inisial di e sistema di maneho termal, inkluyendo selektá e medio di transferensia di kalor i diseñá e struktura di disipashon di kalor. Generalmente, refrescamento di bateria ta wordo logra pa medio di refrescamento di aire of refrescamento liquido. Sistemanan di friamentu di aire ta relativamente simpel den struktura pero inefisiente; sistemanan di friamentu líkido ta kompleho den struktura pero sumamente efisiente. Tambe tin diferente forma di método di keintamentu, manera sirkulashon di kalentamentu di aire kayente, keintamentu di fluho líkido, i kalor di radiashon termal direkto for di e fuente di kalor.
4) Pronostica e comportacion termico di e modulo y bateria. Basa riba e condicionnan di operacion di e bateria, pronostica y evalua e disipacion di calor y e rekisitonan di calefaccion durante aplicacion.
5) Diseño preliminar di e sistema di maneho termal. Basa riba e medio di kalor determiná i e resultadonan di evaluashon di komportashon termal, kondusí e prinsipio i diseño di ingenieria di e sistema di maneho termal.
6) Diseño y test e sistema di maneho termico. Produsí eskala{{2} abou òf yen di sistemanan di bateria di eskala i e sistema di maneho termal di bateria, i verifiká e efektividat di e sistema di maneho termal bou di kondishonnan di operashon real simulá riba un banki di prueba.
7) Optimalisá e sistema di maneho termal. Mehorá i optimalisá e sistema di maneho termal a base di e resultadonan eksperimental.
Struktura i selekshon di parameter den e proseso di diseño di sistema di maneho termal
Calculacion di Campo Termico di Bateria y Pronostico di Temperatura
Bateria no ta bon conductor di calor. Sabiendo solamente e distribushon di temperatura di superfisie ta insufisiente pa komprondé kompletamente e estado termal interno di e bateria. Calcula e campo di temperatura interno usando modelonan matematico y pronostica e comportacion termico di e bateria ta un paso indispensabel den diseña sistemanan di maneho termico di bateria. Aktualmente, e modelonan matemátiko prinsipal ta inkluí dos-dimenshonal i tres{4}}dimenshonal modelonan. Entre esakinan, e modelo di tres-dimenshonal, debí na su ekselente eksaktitut i adaptabilidat, a wòrdu usá ampliamente den numeroso sistemanan di maneho termal di bateria. E modelo ta lo siguiente:
Unda T ta e temperatura;
ρ ta e densidad promedio;
c_p ta e kapasidat di kalor spesífiko di e bateria;
λ_x, λ_y, λ_z ta e konduktividat termal di e bateria den e x, y, i z direkshonnan, respektivamente;
q ta e tasa di generashon di kalor pa volúmen di unidat.
Diseño di Struktura di Struktura di Struktura di Kalor di Sistema di Maneho Termal
Diferensianan di temperatura entre diferente mòdul di bateria dentro di e kaha di bateria ta agravá inkonsistensianan den resistensia interno di bateria. Cu tempo, esaki por conduci na overcharging of riba-discansamento di algun bateria, afectando nan duracion di bida y rendimento, y creando peligernan di seguridad. E diferencianan di temperatura entre modulonan di bateria dentro di e caha di bateria ta estrechamente relaciona cu e areglo di bateria. Generalmente, bateria den mitar tin e tendencia di acumula calor, mientras cu esnan na e randnan tin miho disipacion di calor. P’esei, ora di diseñá e struktura di bateria i disipashon di kalor, ta krusial pa sigurá disipashon di kalor uniforme. Tumando aire di friamentu komo ehèmpel, generalmente tin dos método di ventilashon: serie i paralelo, pa sigurá disipashon di kalor uniforme. Diseño di fluho di aire mester atene nan mes na e prinsipionan básiko di mekánika di líkido i aerodinamika.
Selekshon di Fanátikonan i Puntonan di Medida di Temperatura
Ora di diseña un sistema di maneho termico di bateria, e tipo y poder di e ventilador, e cantidad di sensor di temperatura, y e ubicacion di e puntonan di midi mester wordo scogi cuidadosamente.
Tumando aire friando como ehempel, ora di diseña e sistema di refrescamento, mientras ta sigura un cierto efecto di refrescamento, mester minimalisa e resistencia di fluho pa reduci e zonido di ventilador y e consumo di energia, mehorando asina e eficiencia general di e sistema. E konsumo di energia di e ventiladó por wòrdu kalkulá dor di stima e bahada di preshon i e tasa di fluho usando e métodonan di kalkulashon eksperimental, teóriko, i dinámiko di líkido (CFD). Ora e resistensia di fluho ta abou, por konsiderá e ventiladónan di fluho axial; ora e resistensia di fluho ta haltu, e fanátikonan sentrifugal ta mas adekuá. Naturalmente, e espacio ocupa pa e fanatico y su costo tambe mester wordo considera. Busca e strategia optimal di control di fanaticonan tambe ta un di e funcionnan di un sistema di maneho termico.
E distribushon di temperatura di e pakete di bateria dentro di e kaha di bateria ta generalmente desigual, pues, ta nesesario pa sa e distribushon di kampo termal di e pakete di bateria bou di diferente kondishon pa determiná e puntonan di temperatura krítiko. Mas sensor di temperatura ta duna midimentu di temperatura mas amplio, pero ta oumentá kosto i kompleksidat di sistema. Dependiendo di e konteksto di ingenieria spesífiko, teórétikamente, analisis di elemento fini, infraredmentu di imágen termal den eksperimentonan, òf real- di e monitoreo di temperatura di punto por wòrdu usá pa analisá i midi e distribushon di kampo termal di e pakete di bateria, mòdulnan di bateria, i sèlnan individual, determiná e kantidat di puntonan di midimentu di temperatura i haña puntonan adekuá den diferente área. Un diseño general mester percura pa e sensornan di temperatura no ta exponi na e fluho di aire di refrescamento pa mehora e exactitud y stabilidad di e midimentonan di temperatura. Ora di diseña e bateria, mester reserva espacio pa sensornan di temperatura; por ehempel, aperturanan adecua por wordo diseña den luganan apropia. E bateria di Toyota su vehíkulo eléktriko hibrido di Prius tin 228 sèl individual, i monitoreo di temperatura ta wòrdu realisá dor di 5 sensor di temperatura. E sistema di bateria di energia di bus eléktriko diseñá pa Instituto di Teknologia di Beijing ta usa 6 punto di midimentu di temperatura pa kaha (mira e área sirkulá den Figura 8-16a), areglá na e terminalnan positivo i negativo i e puntonan di salida di liña di koriente di e kaha di bateria, manera ta mustra den Figura 8-16.
Diseño i Implementashon di Sistema di Maneho di Termal
Basa riba e medio di transferencia di calor, e refrescamento di sistemanan di maneho termico di bateria por wordo parti den tres tipo: refrescamento di aire, refrescamento di likido, y refrescamento di material di cambio di fase. Considerando investigacion di investigacion y desaroyo y fabricacion di fabricacion, e sistema di disipacion di calor mas efectivo y comunmente uza actualmente ta uza aire como e medio di disipacion di calor.
Basa riba e struktura di fluho di aire di disipashon di kalor, sistemanan di friamentu di aire por wòrdu dividí mas aleu den dos tipo: ventilashon di serie i ventilashon paralelo, manera ta mustra den Figuranan 8-17 i 8-18, respektivamente.
Den un configuracion di serie, aire tipicamente ta flui di un banda di e bateria pa e otro pa kita calor. Sinembargo, e fluho di aire aki ta karga kalor for di áreanan ku e ta pasa aden mas tempran pa áreanan ku e ta pasa aden despues, resultando den temperaturanan inkonsistente i diferensianan di temperatura signifikante. Den un configuracion paralelo, e fluho di aire entre modulonan ta subi vertical, repartiendo aire mas uniformemente y sigurando disipacion consistente di calor den henter e bateria.
Sistemanan di maneho termico por wordo categorisa den sistemanan pasivo y activo basa riba si nan tin aparatonan interno di calefaccion of refrescamento. Sistemanan pasivo ta menos costoso y ta rekeri infrastructura mas simpel; sistemanan activo ta mas compleho y ta rekeri mayor poder adicional, pero ofrece miho rendimento.
Figuranan 8-19, 8-20, i 8-21 ta mustra diagramnan skemátiko di strukturanan di keintamentu di aire aktivo i pasivo i disipashon di kalor, respektivamente.
Den Figuranan 8-19 y 8-20, aunke e aire a wordo fria y calenta door di e auto su sistema di airco of calefaccion, toch e ta wordo considera un sistema pasivo. Ku e sistema pasivo aki, debí na e inkonsistensia den e temperatura di e aire ambiental introdusí, e aire ambiente mester operá denter di un sierto rango di temperatura (10~35 grado ) pa maneho termal korekto. Operacion bou di condicionnan sumamente friu of cayente por resulta den un desigualdad mas grandi den e bateria.
Den sistemanan di calefaccion, banda di introduci aire cayente den e bateria, por uza otro metodonan, manera ta mustra den Figuranan 8-22~8-25 (pa baterianan prismatico).
