Prueba, funcionamiento y parámetro del modelo térmico de la batería

La prueba del modelo térmico de la batería tiene que ver con la seguridad. Se han producido muchos accidentes cuando las baterías se sobrecalientan y luego se incendian, explotan o liberan gases venenosos. Esto es algo muy común en las baterías de iones de litio en comparación con las demás.

En 2018, un conductor de Tesla murió después de que su automóvil estallara en llamas. Este accidente fue causado como resultado de un derrame térmico en la batería. La fuga térmica se refiere a una reacción en cadena imparable en una batería que provoca un rápido aumento de temperatura en milisegundos. Cuando esto sucede, toda la energía almacenada en la batería se libera repentinamente.

Se crea una temperatura de alrededor de 400 °, liberando gases y, por último, el fuego estalla. Los medios conveccionales apenas pueden extinguir los incendios de las baterías. El riesgo se identifica por primera vez cuando la temperatura de la batería alcanza los 60 ° C y se vuelve muy peligroso a 100 ° C.

Las baterías de iones de litio son muy potentes, pero la cuestión de la seguridad se ha planteado varias veces. Pueden provocar explosiones que pueden provocar la muerte y daños materiales. Todas estas deficiencias han obligado a las industrias a trabajar en formas que las hagan más seguras para el público en general. Aquí es donde entra en juego el modelo térmico de la batería. Un modelo térmico es una técnica que se utiliza para calcular la temperatura de la celda de una batería.

Celda de batería LiFePO4 de baja temperatura de 3,2 V y 20 A -40 ℃ Capacidad de descarga de 3C≥70 % Temperatura de carga: -20~45 ℃ Temperatura de descarga: -40~+55 ℃ Prueba de acupuntura aprobada -40 ℃ Tasa máxima de descarga: 3C

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¿Cómo se prueba el modelo térmico de la batería?

La temperatura es un factor muy importante cuando se trata de la seguridad, la eficiencia y el rendimiento de las celdas de las baterías de litio. Además, su capacidad también se ve influenciada por el proceso de carga y descarga, además de la temperatura ambiental solamente.

Dado que es difícil medir la temperatura de una celda de batería, se miden los polos cercanos y el BMS informa del resultado. Sin embargo, no es preciso predecir la temperatura de la batería basándose únicamente en los datos de los polos. Por lo tanto, se utiliza un modelo térmico para calcular y estimar la temperatura real de la celda.

Puede probar un modelo térmico de batería utilizando una red RC para representar la descripción térmica utilizada. El único desafío aquí es identificar las cantidades de los mismos parámetros en la red R. Por lo tanto, vamos a discutir en detalle cómo funciona el modelo térmico y cómo identificar los parámetros de capacidad calorífica, las resistencias de contacto eléctrico y las resistencias térmicas en los polos del modelo de batería.

Este es un tema importante de discusión porque ha habido un aumento de vehículos eléctricos, bicicletas eléctricas, scooters y hoverboards que dependen en gran medida de las baterías de iones de litio. Además, son la mejor opción ya que brindan un rendimiento óptimo como baja descarga durante el almacenamiento, alta densidad de energía y bajo efecto de memoria. Sin olvidar que ofrecen un ciclo de carga elevado.

Batería de polímero resistente para portátiles de alta densidad de energía y baja temperatura Especificación de la batería: 11,1 V 7800 mAh -40 ℃ Capacidad de descarga de 0,2 C ≥80 % A prueba de polvo, resistencia a caídas, anticorrosión, antiinterferencias electromagnéticas

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¿Cómo funciona el modelo térmico de batería?

Aunque las baterías de litio tienen una superioridad funcional sobre otras baterías, enfrentan muchos problemas térmicos. Por ejemplo, la explosión después de altas temperaturas y la fuga térmica se encuentran entre los problemas de seguridad al usar baterías de iones de litio.

Debido a que su operación de temperatura segura es muy limitada, existe una necesidad imperiosa de tener una predicción precisa. Hacerlo ayuda en gran medida cuando se trata de seguridad y mantenimiento de la longevidad de la batería. Algunos estudios muestran que las células pueden experimentar una diferencia de temperatura de 10 ° C entre las células en determinadas condiciones, como el ciclo de conducción HEV.

Durante el tiempo de ejecución de la batería, no es fácil obtener las lecturas de temperatura correctas. Por tanto, los sistemas de gestión de la batería utilizan modelos térmicos que ayudan a predecir la temperatura central. Hay diferentes tipos de modelos que existen, como los modelos de orden reducido y los modelos térmicos de alta fidelidad. Estos dos modelos son muy esenciales a la hora de capturar la dinámica térmica de una batería de iones de litio. Los modelos de orden reducido son más adecuados para aplicaciones a bordo en comparación con los modelos de alta fidelidad.

Se supone que se deben realizar observaciones agudas para determinar el modelo de batería térmica correcto que se utilizará. La conducción de calor es el factor principal a considerar dentro del núcleo y los polos. Además, la región electroactiva de una celda tiene una conductividad térmica de aproximadamente 0,8 W / Km, por lo que el núcleo tiene una conducción térmica de 40? [W / K · m2]. Si la caja de propileno tiene un grosor de 5 mm, la conductividad térmica será de 0,15? [W / K · m]. Los polos y el núcleo tienen la mayor contribución de calor, por lo que el cálculo se basa en la relación entre el interior y el exterior.

¿Cuál es la identificación del parámetro del modelo térmico de la batería?

La identificación del parámetro del modelo térmico es un procedimiento que se utiliza para determinar el modelo térmico del parámetro de sustitución de la batería. Esto debe basarse en la señal de entrada y salida i y T respectivamente. La carga actual es I, mientras que T representa la temperatura del aluminio o el cobre. Para minimizar el error entre el modelo y el proceso real, se optimiza el parámetro del modelo.

En la identificación de parámetros, se aplican algoritmos de optimización de parámetros de alto grado en cajas de herramientas y desarrollo. El fabricante debe cumplir los siguientes requisitos para aplicar un enfoque de identificación de parámetros

1. Sostenibilidad del modelo: garantiza que se pueda realizar la medición

2. Control: el modelo debe ser controlable para permitir la estimulación e identificación del estado

3. Observable: el modelo debe ser observable para permitir la reconstrucción de estados a partir de las mediciones de entrada y salida.

Los criterios de Kalman se utilizan para probar las propiedades de observabilidad y controlabilidad. Después de la identificación de los parámetros, se debe realizar el análisis del modelo térmico. Esto implica comparar el proceso real con el modelo teórico.

Resumen

Las baterías de iones de litio son sin duda las más potentes. Pueden almacenar más energía, tener un ciclo de vida más largo y son muy eficientes. Sin embargo, todavía existen muchas preocupaciones térmicas asociadas con estas baterías. Cuando se sobrecalientan se vuelven peligrosos porque liberan gases venenosos o estallan en llamas. La prueba del modelo térmico de la batería se utiliza para calcular y estimar la temperatura más precisa de las celdas. A 40 ° C, se dice que las baterías se sobrecalientan y son peligrosas cuando la temperatura alcanza los 100 ° C. Los sistemas de gestión de baterías no pueden informar la temperatura precisa sin pruebas de modelo térmico porque hay una gran diferencia de temperatura entre las celdas y los polos.