Նոր էներգիայով տրանսպորտային միջոցների համար լիթիումային մարտկոցի ջերմային կառավարման տեխնոլոգիայի հետազոտություն

1. Նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցների համար լիթիումային մարտկոցների բնութագրերը

Լիթիումային մարտկոցները հիմնականում ունեն ցածր ինքնալիցքաթափման արագություն, բարձր էներգիայի խտություն, բարձր ցիկլի ժամանակ և օգտագործման ընթացքում բարձր շահագործման արդյունավետություն: Լիթիումային մարտկոցները որպես նոր էներգիայի հիմնական սնուցման սարք օգտագործելը համարժեք է լավ սնուցման աղբյուր ստանալուն: Հետևաբար, նոր էներգիայով աշխատող տրանսպորտային միջոցների հիմնական բաղադրիչների կազմում լիթիումային մարտկոցի բլոկը, որը կապված է լիթիումային մարտկոցի բջջի հետ, դարձել է դրանց ամենակարևոր հիմնական բաղադրիչը և հիմնական մասը, որը ապահովում է էներգիա: Լիթիումային մարտկոցների աշխատանքային գործընթացում կան որոշակի պահանջներ շրջակա միջավայրի համար: Փորձարարական արդյունքների համաձայն, օպտիմալ աշխատանքային ջերմաստիճանը պահպանվում է 20°C-ից մինչև 40°C: Երբ մարտկոցի շուրջ ջերմաստիճանը գերազանցում է նշված սահմանը, լիթիումային մարտկոցի աշխատանքը զգալիորեն կնվազի, և ծառայության ժամկետը զգալիորեն կնվազի: Քանի որ լիթիումային մարտկոցի շուրջ ջերմաստիճանը չափազանց ցածր է, վերջնական լիցքաթափման հզորությունը և լիցքաթափման լարումը կշեղվեն նախապես սահմանված ստանդարտից, և կլինի կտրուկ անկում:

Եթե ​​շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը չափազանց բարձր է, լիթիումային մարտկոցի ջերմային արտահոսքի հավանականությունը զգալիորեն կմեծանա, և ներքին ջերմությունը կկուտակվի որոշակի վայրում՝ առաջացնելով ջերմության կուտակման լուրջ խնդիրներ: Եթե ջերմության այս մասը չի կարող սահուն արտահանվել, լիթիումային մարտկոցի երկարացված աշխատանքային ժամանակի հետ մեկտեղ, մարտկոցը հակված է պայթյունի: Այս անվտանգության վտանգը մեծ սպառնալիք է ներկայացնում անձնական անվտանգության համար, ուստի լիթիումային մարտկոցները պետք է հենվեն էլեկտրամագնիսական սառեցման սարքերի վրա՝ աշխատանքի ընթացքում սարքավորումների անվտանգության աշխատանքը բարելավելու համար: Կարելի է տեսնել, որ երբ հետազոտողները վերահսկում են լիթիումային մարտկոցների ջերմաստիճանը, նրանք պետք է ռացիոնալ կերպով օգտագործեն արտաքին սարքեր՝ ջերմությունը արտահանելու և լիթիումային մարտկոցների օպտիմալ աշխատանքային ջերմաստիճանը վերահսկելու համար: Ջերմաստիճանի կարգավորումը համապատասխան չափանիշներին հասնելուց հետո նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցների անվտանգ վարման նպատակը գրեթե չի վտանգվի:

2. Նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցների լիթիումային մարտկոցի ջերմության առաջացման մեխանիզմ

Չնայած այս մարտկոցները կարող են օգտագործվել որպես էլեկտրական սարքեր, իրական կիրառման գործընթացում դրանց միջև տարբերությունները ավելի ակնհայտ են: Որոշ մարտկոցներ ունեն ավելի մեծ թերություններ, ուստի նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցների արտադրողները պետք է ուշադիր ընտրեն: Օրինակ, կապարաթթվային մարտկոցը բավարար հզորություն է ապահովում միջին ճյուղի համար, բայց շահագործման ընթացքում այն ​​մեծ վնաս կհասցնի շրջակա միջավայրին, և այդ վնասը հետագայում անդառնալի կլինի: Հետևաբար, էկոլոգիական անվտանգությունը պաշտպանելու համար երկիրը կապարաթթվային մարտկոցները ներառել է արգելվածների ցանկում: Մշակման ժամանակահատվածում նիկել-մետաղական հիդրիդային մարտկոցները լավ հնարավորություններ են ստացել, մշակման տեխնոլոգիան աստիճանաբար հասունացել է, և կիրառման շրջանակը նույնպես ընդլայնվել է: Այնուամենայնիվ, լիթիումային մարտկոցների համեմատ, դրանց թերությունները մի փոքր ակնհայտ են: Օրինակ, սովորական մարտկոցների արտադրողների համար դժվար է վերահսկել նիկել-մետաղական հիդրիդային մարտկոցների արտադրության արժեքը: Արդյունքում, շուկայում նիկել-ջրածնային մարտկոցների գինը մնացել է բարձր: Որոշ նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցների ապրանքանիշեր, որոնք հետապնդում են ծախսարդյունավետությունը, դժվար թե դիտարկեն դրանք որպես ավտոպահեստամասեր օգտագործելը: Ավելի կարևոր է, որ Ni-MH մարտկոցները շատ ավելի զգայուն են շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի նկատմամբ, քան լիթիումային մարտկոցները, և ավելի հավանական է, որ բռնկվեն բարձր ջերմաստիճանների պատճառով: Բազմաթիվ համեմատություններից հետո լիթիումային մարտկոցները առանձնանում են և այժմ լայնորեն օգտագործվում են նոր էներգիայով աշխատող տրանսպորտային միջոցներում։

Լիթիումային մարտկոցները կարող են էներգիա ապահովել նոր էներգիայով աշխատող տրանսպորտային միջոցների համար հենց այն պատճառով, որ դրանց դրական և բացասական էլեկտրոդները պարունակում են ակտիվ նյութեր: Նյութերի անընդհատ ներդրման և արդյունահանման գործընթացում ստացվում է մեծ քանակությամբ էլեկտրական էներգիա, ապա էներգիայի փոխակերպման սկզբունքի համաձայն՝ էլեկտրական էներգիան և կինետիկ էներգիան փոխանակման նպատակին հասնելու համար, այդպիսով նոր էներգիայով աշխատող տրանսպորտային միջոցներին հաղորդելով հզոր էներգիա, կարող են հասնել մեքենայի հետ քայլելու նպատակին: Միևնույն ժամանակ, երբ լիթիումային մարտկոցի բջիջը ենթարկվում է քիմիական ռեակցիայի, այն կունենա ջերմությունը կլանելու և ջերմությունը արտանետելու գործառույթ՝ էներգիայի փոխակերպումն ավարտելու համար: Բացի այդ, լիթիումի ատոմը ստատիկ չէ, այն կարող է անընդհատ շարժվել էլեկտրոլիտի և դիաֆրագմայի միջև, և կա բևեռացման ներքին դիմադրություն:

Այժմ ջերմությունը նույնպես համապատասխանաբար կարտազատվի։ Սակայն նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցների լիթիումային մարտկոցի շուրջ ջերմաստիճանը չափազանց բարձր է, ինչը կարող է հեշտությամբ հանգեցնել դրական և բացասական բաժանարարների քայքայման։ Բացի այդ, նոր էներգետիկ լիթիումային մարտկոցի կազմը բաղկացած է մի քանի մարտկոցներից։ Բոլոր մարտկոցների կողմից առաջացող ջերմությունը զգալիորեն գերազանցում է մեկ մարտկոցի ջերմությանը։ Երբ ջերմաստիճանը գերազանցում է նախապես որոշված ​​արժեքը, մարտկոցը չափազանց հակված է պայթյունի։

3. Մարտկոցի ջերմային կառավարման համակարգի հիմնական տեխնոլոգիաները

Նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցների մարտկոցների կառավարման համակարգին, ինչպես հայրենիքում, այնպես էլ արտերկրում, մեծ ուշադրություն է դարձվել, սկսվել են մի շարք հետազոտություններ և ստացվել են բազմաթիվ արդյունքներ: Այս հոդվածը կկենտրոնանա նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցների մարտկոցների ջերմային կառավարման համակարգի մնացորդային հզորության ճշգրիտ գնահատման, մարտկոցների հաշվեկշռի կառավարման և կիրառվող հիմնական տեխնոլոգիաների վրա:ջերմային կառավարման համակարգ.

3.1 Մարտկոցի ջերմային կառավարման համակարգի մնացորդային հզորության գնահատման մեթոդ
Հետազոտողները մեծ էներգիա և քրտնաջան աշխատանք են ներդրել SOC գնահատման մեջ՝ հիմնականում օգտագործելով գիտական ​​տվյալների ալգորիթմներ, ինչպիսիք են ամպեր-ժամյա ինտեգրալ մեթոդը, գծային մոդելի մեթոդը, նեյրոնային ցանցի մեթոդը և Կալմանի ֆիլտրի մեթոդը՝ մեծ թվով սիմուլյացիոն փորձեր կատարելու համար: Այնուամենայնիվ, այս մեթոդի կիրառման ընթացքում հաճախ տեղի են ունենում հաշվարկային սխալներ: Եթե սխալը ժամանակին չի շտկվում, հաշվարկների արդյունքների միջև եղած բացը գնալով մեծանում է: Այս թերությունը լրացնելու համար հետազոտողները սովորաբար համատեղում են Անշիի գնահատման մեթոդը այլ մեթոդների հետ՝ միմյանց ստուգելու և առավել ճշգրիտ արդյունքներ ստանալու համար: Ճշգրիտ տվյալներով հետազոտողները կարող են ճշգրիտ գնահատել մարտկոցի լիցքաթափման հոսանքը:

3.2 Մարտկոցի ջերմային կառավարման համակարգի հավասարակշռված կառավարում
Մարտկոցի ջերմային կառավարման համակարգի հավասարակշռության կառավարումը հիմնականում օգտագործվում է մարտկոցի յուրաքանչյուր մասի լարման և հզորության համակարգման համար: Տարբեր մասերում տարբեր մարտկոցներ օգտագործելուց հետո հզորությունն ու լարումը կտարբերվեն: Այս պահին հավասարակշռության կառավարումը պետք է օգտագործվի երկուսի միջև եղած տարբերությունը վերացնելու համար: Անհամապատասխանություն: Ներկայումս հավասարակշռության կառավարման ամենատարածված տեխնիկան է:

Այն հիմնականում բաժանվում է երկու տեսակի՝ պասիվ հավասարեցում և ակտիվ հավասարեցում: Կիրառման տեսանկյունից, այս երկու տեսակի հավասարեցման մեթոդների կողմից օգտագործվող իրականացման սկզբունքները բավականին տարբեր են:

(1) Պասիվ հավասարակշռություն։ Պասիվ հավասարեցման սկզբունքը օգտագործում է մարտկոցի հզորության և լարման միջև համեմատական ​​​​կապը՝ հիմնվելով մարտկոցների մեկ շարքի լարման տվյալների վրա, և երկուսի փոխակերպումը սովորաբար իրականացվում է դիմադրության լիցքաթափման միջոցով. բարձր հզորության մարտկոցի էներգիան ջերմություն է առաջացնում դիմադրության տաքացման միջոցով, այնուհետև ցրվում է օդում՝ էներգիայի կորստի նպատակին հասնելու համար։ Սակայն այս հավասարեցման մեթոդը չի բարելավում մարտկոցի օգտագործման արդյունավետությունը։ Բացի այդ, եթե ջերմության ցրումը անհավասար է, մարտկոցը չի կարողանա կատարել մարտկոցի ջերմային կառավարման խնդիրը՝ գերտաքացման խնդրի պատճառով։

(2) Ակտիվ հավասարակշռություն։ Ակտիվ հավասարակշռությունը պասիվ հավասարակշռության բարելավված արդյունք է, որը փոխհատուցում է պասիվ հավասարակշռության թերությունները։ Իրականացման սկզբունքի տեսանկյունից, ակտիվ հավասարեցման սկզբունքը չի վերաբերում պասիվ հավասարեցման սկզբունքին, այլ ընդունում է բոլորովին այլ նոր հայեցակարգ. ակտիվ հավասարեցումը մարտկոցի էլեկտրական էներգիան չի փոխակերպում ջերմային էներգիայի և ցրում է այն, որպեսզի բարձր էներգիան փոխանցվի մարտկոցից էներգիան փոխանցվի ցածր էներգիայի մարտկոցին։ Ավելին, այս տեսակի փոխանցումը չի խախտում էներգիայի պահպանման օրենքը և ունի ցածր կորուստների, բարձր օգտագործման արդյունավետության և արագ արդյունքների առավելություններ։ Այնուամենայնիվ, հավասարակշռության կառավարման կազմի կառուցվածքը համեմատաբար բարդ է։ Եթե հավասարակշռության կետը պատշաճ կերպով չի վերահսկվում, այն կարող է անդառնալի վնաս հասցնել մարտկոցի հզորությանը՝ դրա չափազանց մեծ չափերի պատճառով։ Ամփոփելով՝ և՛ ակտիվ հավասարակշռության կառավարումը, և՛ պասիվ հավասարակշռության կառավարումն ունեն թերություններ և առավելություններ։ Հատուկ կիրառություններում հետազոտողները կարող են ընտրություն կատարել՝ հիմնվելով լիթիումային մարտկոցների շարքերի հզորության և քանակի վրա։ Ցածր տարողունակությամբ, փոքր թվով լիթիումային մարտկոցները հարմար են պասիվ հավասարեցման կառավարման համար, իսկ բարձր տարողունակությամբ, մեծ թվով հզորությամբ լիթիումային մարտկոցները՝ ակտիվ հավասարեցման կառավարման համար։

3.3 Մարտկոցի ջերմային կառավարման համակարգում օգտագործվող հիմնական տեխնոլոգիաները
(1) Որոշել մարտկոցի օպտիմալ աշխատանքային ջերմաստիճանի միջակայքը։ Ջերմային կառավարման համակարգը հիմնականում օգտագործվում է մարտկոցի շուրջ ջերմաստիճանը համակարգելու համար, ուստի ջերմային կառավարման համակարգի կիրառման ազդեցությունն ապահովելու համար հետազոտողների կողմից մշակված հիմնական տեխնոլոգիան հիմնականում օգտագործվում է մարտկոցի աշխատանքային ջերմաստիճանը որոշելու համար։ Քանի դեռ մարտկոցի ջերմաստիճանը պահպանվում է համապատասխան միջակայքում, լիթիումային մարտկոցը միշտ կարող է լինել լավագույն աշխատանքային վիճակում՝ ապահովելով բավարար հզորություն նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցների շահագործման համար։ Այսպիսով, նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցների լիթիումային մարտկոցի աշխատանքը միշտ կարող է լինել գերազանց վիճակում։

(2) Մարտկոցի ջերմային տիրույթի հաշվարկ և ջերմաստիճանի կանխատեսում: Այս տեխնոլոգիան ներառում է մաթեմատիկական մոդելի մեծ թվով հաշվարկներ: Գիտնականները օգտագործում են համապատասխան հաշվարկային մեթոդներ՝ մարտկոցի ներսում ջերմաստիճանի տարբերությունը ստանալու համար, և սա օգտագործում են որպես հիմք՝ մարտկոցի հնարավոր ջերմային վարքագիծը կանխատեսելու համար:

(3) Ջերմափոխանակման միջավայրի ընտրություն։ Ջերմային կառավարման համակարգի գերազանց աշխատանքը կախված է ջերմափոխանակման միջավայրի ընտրությունից։ Ժամանակակից նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցների մեծ մասը որպես սառեցման միջավայր օգտագործում է օդ/սառեցնող նյութ։ Այս սառեցման մեթոդը պարզ է շահագործման մեջ, ունի ցածր արտադրական արժեք և կարող է լավ հասնել մարտկոցի ջերմության ցրման նպատակին։PTC օդային ջեռուցիչ/PTC սառեցնող հեղուկի տաքացուցիչ)

(4) Ընդունեք զուգահեռ օդափոխության և ջերմության ցրման կառուցվածքի դիզայն։ Լիթիումային մարտկոցների միջև օդափոխության և ջերմության ցրման դիզայնը կարող է ընդլայնել օդի հոսքը, որպեսզի այն հավասարաչափ բաշխվի մարտկոցների միջև՝ արդյունավետորեն լուծելով մարտկոցի մոդուլների միջև ջերմաստիճանի տարբերությունը։

(5) Օդափոխիչի և ջերմաստիճանի չափման կետի ընտրություն: Այս մոդուլում հետազոտողները մեծ թվով փորձեր են օգտագործել տեսական հաշվարկներ կատարելու համար, ապա հեղուկային մեխանիկայի մեթոդներ են օգտագործել օդափոխիչի էներգիայի սպառման արժեքները ստանալու համար: Այնուհետև հետազոտողները կօգտագործեն վերջավոր տարրեր՝ ամենահարմար ջերմաստիճանի չափման կետը գտնելու համար՝ մարտկոցի ջերմաստիճանի տվյալները ճշգրիտ ստանալու համար: