Ntsuas Kev Ua Tau Zoo Thiab Kev Nyab Xeeb: Kev Ntsuam Xyuas Kev Ntsuas Ntawm Cov Hluav Taws Xob Hluav Taws Xob Thermal Yam ntxwv Ntawm 48V Lithium Ion Roj Teeb Pob

Kab lus no siv 25 lub thermocouples los sim tshawb xyuas qhov ntsuas kub thiab kev coj tus cwj pwm ntawm 48V lithium-ion (Li ion) roj teeb pob thaum ob lub voj voog tawm. Cov txiaj ntsig tau qhia tias qhov hloov pauv hloov pauv tau zoo dua tshwm sim ntawm qhov chaw ntim khoom, thaum lub roj teeb nruab nrab nce mus txog qhov kub siab tshaj plaws. Qhov sib txawv kuj tau pom nyob rau hauv tus cwj pwm ntawm peb lub modules. Lub voj voog tso tawm qhia qhov kub nce ntawm 5.8 ° C, thiab qhov kub ntawm cov roj teeb pob nce ntawm 1.3 ° C mus rau 2.7 ° C. Txoj kev tshawb no hais txog qhov tseem ceeb ntawm kev ntsuas tus cwj pwm thermal ntawm txhua qhov module thiab qhov nyuaj ntawm lithium-ion. roj teeb pob systems. Hauv tib txoj kev tshawb fawb, kev tshawb pom txog cov roj teeb, cov khoom siv, thiab cov pob roj teeb tuaj yeem muab cov kev nkag siab zoo rau kev tsim cov cua txias kom zoo rau cov roj teeb lithium-ion.

1. Taw qhia

Lithium ion roj teeb:Rechargeable lithium-ion roj teeb yog suav hais tias tsim nyog lub zog cia khoom rau me me hybrid tsheb vim lawv lub zog siab ceev, lub zog tshwj xeeb, lub teeb yuag, tsis tshua muaj tus nqi paug, rov ua dua tshiab, thiab lub neej ntev. Hauv 13 xyoo dhau los, tus nqi ntawm lithium-ion roj teeb pob tau poob qis. Txawm li cas los xij, qhov kub thiab txias tsis sib xws yog qhov teeb meem tseem ceeb ntawm cov roj teeb lithium-ion, thiab qhov kub thiab txias ua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv lawv lub neej thiab lub zog muaj peev xwm.

Shortcomings ntawm kev tshawb fawb yav dhau los:Cov kev tshawb fawb yav dhau los ntawm kev coj tus cwj pwm thermal ntawm lithium-ion roj teeb nyob rau hauv cov tsheb me me hybrid feem ntau tsom rau cov roj teeb ib leeg lossis cov roj teeb pob, tsis muaj cov ncauj lus kom ntxaws txog kev cuam tshuam ntawm cov kev cuam tshuam sab nraud (xws li muaj lwm cov roj teeb) ntawm cov roj teeb thermal. Tsis tas li ntawd, txoj kev tshawb fawb txog kev coj tus cwj pwm thermal ntawm 48V lithium-ion roj teeb pob tau raug txwv, thiab tsis muaj kev sim kev tshawb fawb ntawm cov ncauj lus kom ntxaws qhov kub thiab txias ntawm tag nrho cov roj teeb pob.

Lub hom phiaj ntawm txoj kev tshawb no:yog sim tshawb xyuas tus cwj pwm thermal ntawm 48V lithium-ion roj teeb pob los ntawm ob lub voj voog ua tiav. Siv 25 lub thermocouples los ntsuas ntawm qhov chaw sib txawv hauv lub pob roj teeb, peb cia siab tias yuav muab cov kev nkag siab zoo rau kev tsim hluav taws xob ntawm lub roj teeb pob thiab pab xaiv cov roj teeb uas tsim nyog.

2. Kev Txiav Txim Siab

Lithium ion roj teeb parameters:Cov roj teeb lithium ion feem ntau yog tsim los ntawm anode, cathode, electrolyte, thiab tam sim no collector. Cylindrical, prismatic, thiab lub hnab ntim cov roj teeb zoo li siv tau hauv kev lag luam tsheb, thiab cov qauv tsim prismatic tuaj yeem txhim kho qhov chaw siv thiab hloov tau yooj yim. Txoj kev tshawb no siv prismatic NCM lithium-ion roj teeb nrog lub peev xwm ntawm 8.23Ah. Lub roj teeb pob muaj 36 lub roj teeb txuas nrog hauv 12s3p teeb tsa, uas muaj qhov zoo ntawm kev teeb tsa yooj yim, kev hloov pauv, kev nyab xeeb thiab kev cog lus, kev cuam tshuam tsawg kawg ntawm lub tsheb hnyav, thiab kev siv nyiaj ntau.

Kev sim layout:Cov cuab yeej sim ntsuas suav nrog lub roj teeb pob, lub zog hluav taws xob siab tam sim no AVL roj teeb simulator tswj los ntawm AVL PUMA system, K-hom ntsuas kub ntsuas nrog ob qhov kev tau txais cov ntaub ntawv (ES620 ETAS), thiab lub khoos phis tawj rau kev saib xyuas thiab khaws cov ntaub ntawv. Siv 25 lub thermocouples los saib xyuas qhov kub ntawm lub roj teeb, nrog rau cov ntsiab lus ntsuas nyob rau hauv peb lub modules ntawm lub roj teeb pob. Thermocouples pab tshawb xyuas qhov kub thiab txias hloov ntawm qhov zoo thiab qhov tsis zoo ntawm tib lub roj teeb.

Charge thiab tawm cycles:Ob qhov kev ntsuas tag nrho thiab kev tawm mus kuaj tau ua nrog qhov kub thiab txias ntawm lub xeev (SoC) ntawm 26 degree C thiab 47%, feem. Qhov siab tshaj plaws thiab qhov tsawg kawg nkaus tam sim no yog 237A thiab -237A, feem. SoC tau mus txog ob zaug qhov siab tshaj plaws thiab qis tshaj qhov tseem ceeb, piv txwv li 91% thiab 10%, thiab qhov kev xeem tau xaus thaum SoC mus txog qhov pib tus nqi. Txhawm rau kom tsis txhob thermal tsis ua haujlwm ntawm lub roj teeb pob ntawm qhov kub thiab txias, qhov ntsuas tau raug txiav thaum qhov kub mus txog 40 ° C. Hauv qhov kev tshawb fawb no, qhov ntsuas kub tau mus txog qhov kawg ntawm lub voj voog thib ob.

Theoretical keeb kwm:Qhov kub ntawm cov roj teeb muaj feem xyuam rau cov khoom siv sab hauv thiab cov tshuaj tiv thaiv. Lub thermal tiam ntawm lithium-ion roj teeb ntawm qhov kub ib txwm muaj feem cuam tshuam rau kev hloov pauv thiab tshuaj lom neeg thaum lub sijhawm them thiab tawm cov txheej txheem. Thermal tiam muaj xws li cov txheej txheem thim rov qab (entropy heat) thiab cov txheej txheem irreversible. Raws li cov kev cai ntawm thermodynamics, kev hloov pauv hloov pauv ntawm cov cua sov tsim tawm hauv lub roj teeb tuaj yeem ua rau muaj qhov sib txawv ntawm qhov kub thiab txias. Txhawm rau kawm txog kev coj tus cwj pwm thermal ntawm cov roj teeb lithium-ion thiab cov roj teeb pob, lub npe hu ua cov lus pom zoo thiab cov kev ntsuas muaj feem xyuam rau qhov kub thiab txias tau raug txiav txim siab, xws li qhov kub siab tshaj plaws, qhov ntsuas kub tsawg, qhov kub thiab txias sib txawv, thiab qhov nruab nrab kub.

3. Cov txiaj ntsig

SOC thiab Voltage

Daim duab hauv qab no qhia txog qhov voltage, tam sim no, thiab SoC ntawm lub roj teeb pob. Lub sijhawm kuaj tau muab faib ua 8 ntu ntawm ob lub voj voog, nrog LD, EC, LC, thiab ED sawv cev rau kev tso tawm lig, them ntxov, them lig, thiab tawm ntxov, raws li. Hauv thawj ntu LD1, qhov tam sim no yog -237A, thiab lub roj teeb pob thiab roj teeb voltage txo; Hauv seem EC1, qhov tam sim no yog 237A, SoC nce mus txog 33%, thiab cov roj teeb pob hluav taws xob nce ntxiv; Hauv ntu LC1, tam sim no poob rau 33A thiab lub roj teeb pob hluav taws xob nce ntxiv; Hauv seem ED1, qhov tam sim no yog -237A, thiab SoC thiab voltage txo. Hauv lub voj voog thib ob, qhov tam sim no, SoC, thiab qhov hluav taws xob ntawm lub roj teeb pob tau pom lub sijhawm hloov pauv zoo ib yam li thawj lub voj voog, thiab qhov kev sim tau xaus ntawm 2105s.

Cov roj teeb lithium ion feem ntau xav tau lub sijhawm ntev ntawm qhov tam sim no nyob rau hauv cov ntaub ntawv siv tau, yog li BMS yuav txo cov zis los xyuas kom muaj kev nyab xeeb. Daim duab saum toj no qhia tau tias muaj kev txo qis tam sim no thaum lub sij hawm them nqi lig vim yog lub roj teeb thermal tswj.

Kev ua haujlwm thermal

Daim duab qhia tau hais tias qhov kub ntawm lub sij hawm keeb kwm ntawm 8 thermocouples hauv Module 1. Cov txiaj ntsig ntawm T1 thiab +12 tau nyob nruab nrab ntawm qhov ntsuas kub ntawm qhov ntsuas kub thaum pib ntawm qhov kev sim, tab sis poob mus rau qhov qis tshaj ntawm qhov kawg ntawm qhov ntsuas kub. xeem. T1 thiab -01 sib npaug rau Tmin thaum pib ntawm thawj lub voj voog, thiab qhov kub ntawm lub roj teeb nyob rau hauv nruab nrab ntawm lub module yog siab tshaj.

Daim duab b qhia txog qhov kub thiab txias ntawm module 2, qhov twg T2, -12 yog Tmin, T2, +01 yog qhov kub qis tshaj thib ob, thiab T2, +04 yog Tmax.

Daim duab c qhia txog qhov kub thiab txias ntawm module 3, qhov twg T3, -01 yog Tmin, T3, +12 yog qhov kub qis tshaj thib ob, T3, +04, T3, -06, thiab T3, -07 yog Tmax.

Daim duab hauv qab no qhia txog lub sijhawm keeb kwm ntawm qhov nruab nrab qhov kub thiab txias, qhov siab tshaj plaws, qhov kub thiab txias, thiab qhov kub thiab txias sib txawv ntawm cov roj teeb pob thiab txhua qhov module. Lub Trise ntawm lub roj teeb pob hauv EC1 thiab EC2 yog 1.6 degree C thiab 1.2 degree C, feem. Thaum lub sij hawm tso tawm tag nrho (kev sib txuas ntawm ED1 thiab LD2), Trise yog kwv yees li 5.8 degree C. Qhov siab tshaj ∆ T yog 2.0 degree C thiab 3.2 degree C thaum kawg ntawm EC1 thiab EC2, raws li, thaum Qhov tsawg kawg nkaus ∆ T yog 1.3 ° C thiab 2.2 ° C thaum kawg ntawm thawj zaug thiab thib ob tag nrho cov voj voog, raws li T tuaj yeem muab faib ua qhov txawv ntawm Tmax thiab Tavg, nrog rau qhov txawv ntawm Tavg thiab Tmin. Qhov sib txawv ntawm Tavg thiab Tmin txawv linearly thaum tam sim no hloov pauv loj, thaum qhov txawv ntawm Tmax thiab Tavg yog rhiab rau tam sim no thiab nonlinear.

4. Kev sib tham

Kev tshawb nrhiav roj teeb:Nyob rau hauv tib lub lithium-ion roj teeb, qhov kub ntawm qhov zoo davhlau ya nyob twg yog siab tshaj ntawm qhov tsis zoo davhlau ya nyob twg, nrog rau qhov kub siab tshaj qhov sib txawv ntawm li 0.6 degree C. Qhov tshwm sim no kuj tau hais nyob rau hauv cov ntaub ntawv. Ntxiv mus, thaum kawg ntawm ob lub voj voog, Tmin tshwm hauv T1, +12 thiab T1, -01 hauv module 1, T2, -12 thiab T2, +01 hauv module 2, thiab T3, -01 thiab T3,+12 nyob rau hauv module 3. Qhov no qhia tau hais tias Tmin tshwm nyob rau sab nraud ntawm lub roj teeb pob, vim zoo dua convective tshav kub thiab txias nyhuv nyob rau hauv module ciam teb nto piv rau ambient kub. Thiab Tmax ntawm txhua lub module tshwm nyob rau hauv nruab nrab roj teeb, tab sis qhov no tsis yog symmetrical, qhia txog tus cwj pwm dynamic thiab kub tsis sib xws ntawm txhua lub roj teeb. Qhov tshwm sim no qhia txog qhov nyuaj ntawm qhov system dynamic thiab qhia txog qhov tseem ceeb ntawm kev ntsuas qhov ntsuas kub ntawm txhua qhov modules hauv lub roj teeb pob.

Module kev tshawb fawb:Lub Tavg ntawm Module 1 yog siab dua li ntawm cov roj teeb pob hauv thawj ib nrab ntawm LDs, ECs, EDs, thiab LCs, qhia tias Module 1 yog rhiab heev rau cov tam sim no siab dua li lwm cov modules, tsim kom muaj cua sov ntau dua, nce ceev hauv qhov kub thiab txias, thiab sib pauv cua sov zoo dua li lwm cov modules. Qhov no qhia tau hais tias qhov nyuaj ntawm lub roj teeb pob system, thiab tus cwj pwm thermal ntawm txhua lub module yuav tsum tau kawm thiab tshuaj xyuas nyias.

Kev tshawb nrhiav roj teeb pob:Hauv cov roj teeb lithium-ion, modules, thiab cov roj teeb pob, qhov kub ib txwm nce hauv EDs, LDs, thiab ECs. Yog li ntawd, Tmax tshwm tsis tau tsuas yog nyob rau hauv nruab nrab ntawm LC1 thiab LC2, tab sis kuj nyob rau hauv lub kawg ntawm EC1 thiab EC2. Hauv lwm lo lus, thaum muaj qhov kub tam sim no, qhov kub yuav nce siab vim tias ntau lithium ions yuav tsum txav mus los ntawm daim nyias nyias thiab tsim kom muaj cua sov ntau dua. Yog li ntawd, thaum pib ntawm LCs, yuav muaj qhov kub thiab txias, ua raws li kev soj ntsuam ntawm quasi khov kho lub xeev tus cwj pwm ntawm qhov kub thiab txias.

Thaum lub sij hawm ua tiav lub voj voog ntawm ob lub voj voog them, qhov kub ntawm monotonically nce; Zuag qhia tag nrho, Trise nce 5.8 degree C los ntawm nws thawj tus nqi ntawm 31.8 degree C. Tsis tas li ntawd, ∆ T kuj tau qhia tib yam kev nce siab ntawm 1.3 degree C mus rau 2.7 degree C. Qhov no yog vim qhov siab tam sim no raws li kev sib npaug (2) Thaum lub sijhawm no, nrog rau kev nkag siab ntawm module 1 rau tam sim no. Tsis tas li ntawd, cov qauv Trise hauv ob lub voj voog them nyiaj tau pom zoo sib xws. Thaum pib, nws nce, ces ntog, thiab thaum kawg tuav ib tug quasi khov kho lub xeev kub. Yog li ntawd, thaum muaj hluav taws xob ntau dua yog siv rau lub pob roj teeb, siab dua Trise thiab ∆ T yuav ua tiav.

∆ T tuaj yeem muab faib ua qhov sib txawv ntawm Tmax thiab Tavg, nrog rau qhov sib txawv ntawm Tavg thiab Tmin. Tmax yog rhiab heev rau qhov kub thiab txias gradients thiab sib txawv nyob rau lub sij hawm, thaum Tmin tsis tshua muaj kev cuam tshuam rau cov kev hloov pauv tam sim no. Yog li ntawd, qhov tseem ceeb tshaj plaws ntawm kev hloov pauv kub hauv lub pob roj teeb yog vim yog tus cwj pwm ntawm Tmax. Hauv lwm lo lus, qhov sib txawv ntawm Tavg thiab Tmin sib txawv linearly thaum muaj qhov sib txawv tseem ceeb hauv tam sim no, thiab txoj kab nqes hloov. Qhov sib txawv ntawm Tmax thiab Tavg yog rhiab heev rau tam sim no, thiab txoj kab nqes yuav nce ntxiv raws sijhawm. Yog li ntawd, nyob rau hauv qhov thib ob scenario, tshwj tsis yog rau cov kev hloov tseem ceeb nyob rau hauv loj tam sim no sib txawv, ∆ T qhia tsis muaj linear cwj pwm nyob rau hauv tas li thiab dynamic tam sim no. Kev ua haujlwm yav tom ntej yuav tsum tsom mus rau kev tsim cov tshuab ua kom txias kom zoo thiab tshawb xyuas cov tswv yim kev tswj hwm thermal sib txawv los txhim kho kev ua haujlwm thiab kev nyab xeeb ntawm lithium-ion roj teeb pob raws li cov txiaj ntsig tau los ntawm txoj kev tshawb no.

5. Cov ntsiab lus

Kab lus no kawm txog kev coj tus cwj pwm thermal ntawm 48V lithium-ion roj teeb pob nyob rau hauv dynamic tam sim no, uas yog ib qho tseem ceeb rau kev nkag siab txog kev nyab xeeb thiab txhim khu kev qha ntawm lithium-ion roj teeb pob, tshwj xeeb tshaj yog nyob rau hauv cov ntawv thov uas xav tau lub zog siab thiab lub zog ntom ntom.

Cov txiaj ntsig kev sim qhia tau hais tias tus cwj pwm kub ntawm lub pob roj teeb yog qhov nyuaj thiab tsis muaj kab, nrog qhov sib txawv ntawm cov roj teeb sib txawv, cov qauv, thiab tag nrho cov roj teeb pob. Qhov kub ntawm sab nraum lub roj teeb pob yog qis dua lub roj teeb sab hauv vim qhov hloov pauv tau zoo dua, thiab qhov ntsuas kub zoo ntawm ib lub roj teeb yog siab dua qhov ntsuas kub tsis zoo. Ib qho module yog rhiab heev rau cov tam sim no siab, uas ua rau kom ceev kub nce thiab kub tiam, uas tsuas yog tau los ntawm kev kawm tag nrho cov modules nyob rau hauv tib lub lithium-ion roj teeb pob.

Tus cwj pwm kub ntawm cov roj teeb pob yog feem ntau cuam tshuam los ntawm Tmax, uas yog rhiab rau tam sim no. Trise feem ntau yog vim muaj qhov siab tam sim no thiab cov cua sov tsim los ntawm kev txav ntawm lithium ions los ntawm kev sib cais. Qhov txawv ntawm Tmin thiab Tavg txawv linearly nyob rau hauv tas li tam sim no, thaum qhov sib txawv ntawm Tmax thiab Tavg txawv nonlinearly nyob rau hauv tam sim no hloov, tshwj xeeb tshaj yog nyob rau hauv loj tam sim no sib txawv.

Zuag qhia tag nrho, cov kev tshawb fawb tshawb pom qhia txog qhov tseem ceeb ntawm kev tshuaj xyuas tus kheej thiab ntsuas tus cwj pwm thermal ntawm txhua lub roj teeb, module, thiab tag nrho cov roj teeb pob kom nkag siab txog qhov nyuaj thiab tsis muaj kev coj tus cwj pwm ntawm lithium-ion roj teeb pob hauv qab dynamic tam sim no. Cov txiaj ntsig ntawm txoj kev tshawb no yuav pab txhawb kev txhim kho cov roj teeb muaj txiaj ntsig thiab txhim khu kev qha thermal tswj lub tshuab rau lithium-ion roj teeb pob hauv kev siv tsheb yav tom ntej. Thaum txiav txim siab roj teeb thermal tswj cov tswv yim thiab tsis, nws yog ib qho tsim nyog yuav tau xav txog qhov sib txawv ntawm module Tavg, Tavg qhov kev vam khom rau Tmax, thiab qhov cuam tshuam ntawm cov roj teeb qhov chaw ntawm nws qhov kub thiab txias.