1. Energia berriko ibilgailuetarako litiozko baterien ezaugarriak
Litiozko bateriek batez ere autodeskarga-tasa baxua, energia-dentsitate handia, ziklo-denbora altuak eta erabileran funtzionamendu-eraginkortasun handia dituzte abantaila nagusi gisa. Litiozko bateriak energia berrirako elikadura-gailu nagusi gisa erabiltzea energia-iturri ona lortzearen baliokidea da. Hori dela eta, energia berriko ibilgailuen osagai nagusien osaeran, litiozko bateria-zelulari lotutako litiozko bateria-paketea bihurtu da haien osagai nagusirik garrantzitsuena eta energia ematen duen zati nagusia. Litiozko baterien funtzionamendu-prozesuan, inguruko inguruneak zenbait baldintza ditu. Esperimentu-emaitzen arabera, funtzionamendu-tenperatura optimoa 20 °C eta 40 °C artean mantentzen da. Bateriaren inguruko tenperaturak zehaztutako muga gainditzen duenean, litiozko bateriaren errendimendua asko murriztuko da, eta zerbitzu-bizitza asko murriztuko da. Litiozko bateriaren inguruko tenperatura baxuegia denez, azken deskarga-ahalmena eta deskarga-tentsioa aurrez ezarritako estandarretik aldenduko dira, eta beherakada handia egongo da.
Inguruko tenperatura altuegia bada, litio bateriaren ihes termikoaren probabilitatea asko handituko da, eta barneko beroa toki zehatz batean bilduko da, beroa pilatzeko arazo larriak sortuz. Beroaren zati hori ezin bada modu leunean esportatu, litio bateriaren funtzionamendu denbora luzearekin batera, bateria lehertzeko joera du. Segurtasun arrisku honek mehatxu handia dakar segurtasun pertsonalerako, beraz, litio bateriek hozte gailu elektromagnetikoetan oinarritu behar dute ekipamendu orokorraren segurtasun errendimendua hobetzeko lanean ari direnean. Ikus daiteke ikertzaileek litio baterien tenperatura kontrolatzen dutenean, kanpoko gailuak arrazionalki erabili behar dituztela beroa esportatzeko eta litio baterien funtzionamendu tenperatura optimoa kontrolatzeko. Tenperaturaren kontrolak dagokion estandarra lortu ondoren, energia berriko ibilgailuen gidatze seguruaren helburua ia ez da mehatxatuko.
2. Energia-ibilgailu berrien litiozko bateriaren beroa sortzeko mekanismoa
Bateria hauek potentzia-gailu gisa erabil daitezkeen arren, benetako aplikazio-prozesuan, haien arteko desberdintasunak nabarmenagoak dira. Bateria batzuek desabantaila handiagoak dituzte, beraz, energia berriko ibilgailuen fabrikatzaileek arretaz aukeratu beharko lukete. Adibidez, berun-azido bateriak nahikoa potentzia ematen dio erdiko adarrei, baina kalte handiak eragingo dizkio inguruko ingurumenari funtzionamenduan zehar, eta kalte hori konpondu ezinezkoa izango da geroago. Hori dela eta, segurtasun ekologikoa babesteko, herrialdeak berun-azido bateriak debekatutako zerrendan sartu ditu. Garapen-aldian, nikel-metal hidruro bateriek aukera onak lortu dituzte, garapen-teknologia pixkanaka heldu da eta aplikazio-eremua ere zabaldu da. Hala ere, litiozko bateriekin alderatuta, bere desabantailak apur bat nabariak dira. Adibidez, zaila da ohiko bateria-fabrikatzaileentzat nikel-metal hidruro baterien ekoizpen-kostua kontrolatzea. Ondorioz, nikel-hidrogeno baterien prezioa merkatuan altua izaten jarraitu du. Kostuen errendimendua bilatzen duten energia berriko ibilgailuen marka batzuek nekez hartuko dituzte kontuan auto-pieza gisa erabiltzea. Garrantzitsuagoa dena, Ni-MH bateriak askoz ere sentikorragoak dira giro-tenperaturarekiko litiozko bateriek baino, eta su hartzeko aukera gehiago dute tenperatura altuengatik. Hainbat konparaketa egin ondoren, litiozko bateriak nabarmentzen dira eta gaur egun asko erabiltzen dira energia berriko ibilgailuetan.
Litiozko bateriek energia berriko ibilgailuentzako energia eman dezaketen arrazoia, hain zuzen ere, haien elektrodo positibo eta negatiboek material aktiboak dituztelako da. Materialak etengabe txertatzeko eta ateratzeko prozesuan, energia elektriko kopuru handia lortzen da, eta energia-bihurketaren printzipioaren arabera, energia elektrikoa eta energia zinetikoa trukatzeko helburua lortzeko, eta horrela energia berriko ibilgailuei potentzia handia emanez, autoarekin ibiltzeko helburua lor daiteke. Aldi berean, litiozko bateria-zelulak erreakzio kimiko bat jasaten duenean, beroa xurgatu eta askatzeko funtzioa izango du energia-bihurketa osatzeko. Gainera, litiozko atomoa ez da estatikoa, etengabe mugi daiteke elektrolitoaren eta diafragmaren artean, eta polarizazio-barne-erresistentzia dago.
Orain, beroa ere modu egokian askatuko da. Hala ere, energia berriko ibilgailuen litiozko bateriaren inguruko tenperatura altuegia da, eta horrek erraz eragin dezake bereizgailu positiboak eta negatiboak deskonposatzea. Gainera, energia berriko litiozko bateriaren osaera bateria-pakete anitzez osatuta dago. Bateria-pakete guztiek sortutako beroa bateria bakarrarena baino askoz handiagoa da. Tenperatura aurrez zehaztutako balio bat gainditzen duenean, bateria oso lehertzeko joera du.
3. Bateriaren kudeaketa termikoaren sistemaren teknologia nagusiak
Energia berriko ibilgailuen bateria kudeatzeko sistemari, bai etxean bai atzerrian arreta handia eskaini zaio, ikerketa sorta bat abiarazi da eta emaitza asko lortu dira. Artikulu honek energia berriko ibilgailuen bateria kudeatzeko sistema termikoaren bateriaren gainerako potentziaren ebaluazio zehatzean, bateriaren balantzearen kudeaketan eta aplikatutako teknologia nagusietan zentratuko da.kudeaketa termiko sistema.
3.1 Bateriaren kudeaketa termikoaren sistemaren hondar-potentziaren ebaluazio-metodoa
Ikertzaileek energia eta ahalegin handia inbertitu dute SOC ebaluazioan, batez ere datu zientifikoen algoritmoak erabiliz, hala nola ampere-orduko integral metodoa, eredu linealaren metodoa, sare neuronalen metodoa eta Kalman iragazkiaren metodoa, simulazio-esperimentu ugari egiteko. Hala ere, kalkulu-erroreak maiz gertatzen dira metodo hau aplikatzean. Erroreak garaiz zuzentzen ez badira, kalkulu-emaitzen arteko aldea gero eta handiagoa izango da. Akats hori konpontzeko, ikertzaileek Anshi ebaluazio-metodoa beste metodo batzuekin konbinatzen dute elkar egiaztatzeko, emaitza zehatzenak lortzeko. Datu zehatzekin, ikertzaileek bateriaren deskarga-korrontea zehatz-mehatz kalkula dezakete.
3.2 Bateriaren kudeaketa termikoaren sistemaren kudeaketa orekatua
Bateriaren kudeaketa termikoaren sistemaren oreka kudeaketa batez ere bateriaren atal bakoitzaren tentsioa eta potentzia koordinatzeko erabiltzen da. Bateria desberdinak atal desberdinetan erabili ondoren, potentzia eta tentsioa desberdinak izango dira. Une honetan, oreka kudeaketa erabili beharko litzateke bien arteko aldea ezabatzeko. Inkoherentzia. Gaur egun, oreka kudeaketa teknika erabiliena da.
Bi motatan banatzen da batez ere: berdinketa pasiboa eta berdinketa aktiboa. Aplikazioaren ikuspegitik, bi berdinketa-metodo mota hauek erabiltzen dituzten inplementazio-printzipioak nahiko desberdinak dira.
(1) Oreka pasiboa. Berdinketa pasiboaren printzipioak bateriaren potentziaren eta tentsioaren arteko proportziozko erlazioa erabiltzen du, bateria-kate bakar baten tentsio-datuetan oinarrituta, eta bien bihurketa, oro har, erresistentzia-deskargaren bidez lortzen da: potentzia handiko bateria baten energiak beroa sortzen du erresistentzia-berokuntzaren bidez, eta gero airean barreiatzen da energia-galera lortzeko. Hala ere, berdinketa-metodo honek ez du bateriaren erabileraren eraginkortasuna hobetzen. Gainera, bero-barreiadura irregularra bada, bateriak ezingo du bateriaren kudeaketa termikoaren zeregina burutu gehiegi berotzearen arazoagatik.
(2) Oreka aktiboa. Oreka aktiboa oreka pasiboaren produktu hobetua da, eta oreka pasiboaren desabantailak konpentsatzen ditu. Errealizazio-printzipioaren ikuspuntutik, berdinketa aktiboaren printzipioak ez du berdinketa pasiboaren printzipioari egiten erreferentzia, baizik eta kontzeptu guztiz desberdin bat hartzen du: berdinketa aktiboak ez du bateriaren energia elektrikoa bero-energia bihurtzen eta xahutzen, energia handia transferitzeko. Bateriatik energia energia baxuko bateriara transferitzen da. Gainera, transmisio mota honek ez du energiaren kontserbazioaren legea urratzen, eta galera txikiaren, erabilera-eraginkortasun handiaren eta emaitza azkarren abantailak ditu. Hala ere, oreka-kudeaketaren egitura nahiko konplexua da. Oreka-puntua behar bezala kontrolatzen ez bada, kalte itzulezinak eragin ditzake bateria-multzoari, bere tamaina gehiegizkoa dela eta. Laburbilduz, bai oreka aktiboaren kudeaketak bai oreka pasiboaren kudeaketak desabantailak eta abantailak dituzte. Aplikazio zehatzetan, ikertzaileek litiozko bateria-multzoen kateen edukieraren eta kopuruaren arabera egin ditzakete aukerak. Edukiera txikiko eta zenbaki txikiko litiozko bateria-paketeak egokiak dira berdintze pasiboaren kudeaketarako, eta edukiera handiko eta zenbaki handiko potentziako litiozko bateria-paketeak egokiak dira berdintze aktiboaren kudeaketarako.
3.3 Bateriaren kudeaketa termikoaren sisteman erabiltzen diren teknologia nagusiak
(1) Zehaztu bateriaren funtzionamendu-tenperatura-tarte optimoa. Kudeaketa termikoaren sistema batez ere bateriaren inguruko tenperatura koordinatzeko erabiltzen da, beraz, kudeaketa termikoaren sistemaren aplikazio-efektua bermatzeko, ikertzaileek garatutako teknologia nagusia batez ere bateriaren funtzionamendu-tenperatura zehazteko erabiltzen da. Bateriaren tenperatura tarte egoki baten barruan mantentzen den bitartean, litiozko bateria beti egon daiteke funtzionamendu-egoera onenean, energia berriko ibilgailuen funtzionamendurako nahikoa potentzia emanez. Horrela, energia berriko ibilgailuen litiozko baterien errendimendua beti egon daiteke egoera bikainan.
(2) Bateriaren irismen termikoaren kalkulua eta tenperaturaren iragarpena. Teknologia honek eredu matematikoen kalkulu ugari dakartza. Zientzialariek kalkulu-metodo egokiak erabiltzen dituzte bateriaren barruko tenperatura-diferentzia lortzeko, eta hori oinarri gisa erabiltzen dute bateriaren portaera termiko posiblea aurreikusteko.
(3) Bero-transferentzia euskarriaren hautaketa. Kudeaketa termikoaren sistemaren errendimendu bikaina bero-transferentzia euskarriaren aukeraketaren araberakoa da. Gaur egungo energia berriko ibilgailu gehienek airea/hozgarria erabiltzen dute hozte-euskarri gisa. Hozte-metodo hau erabiltzeko erraza da, fabrikazio-kostu txikia du eta bateriaren beroa xahutzeko helburua ondo lor dezake.PTC aire berogailua/PTC hozgarri-berogailua)
(4) Aireztapen eta beroa xahutzeko egitura paraleloaren diseinua hartu. Litiozko bateria-paketeen arteko aireztapen eta beroa xahutzeko diseinuak aire-fluxua zabaldu dezake, bateria-paketeen artean uniformeki banatu dadin, bateria-moduluen arteko tenperatura-aldea eraginkortasunez konponduz.
(5) Haizagailuaren eta tenperaturaren neurketa puntuaren hautaketa. Modulu honetan, ikertzaileek esperimentu ugari erabili zituzten kalkulu teorikoak egiteko, eta ondoren fluidoen mekanikako metodoak erabili zituzten haizagailuaren energia-kontsumoaren balioak lortzeko. Ondoren, ikertzaileek elementu finituak erabiliko dituzte tenperaturaren neurketa punturik egokiena aurkitzeko, bateriaren tenperaturaren datuak zehatz-mehatz lortzeko.
Argitaratze data: 2024ko irailaren 10a
