בדיקת מחזור טמפרטורת מערכת סוללות הסוללה

1. מָבוֹא

בתחום רכבי אנרגיה חדשים, מערכות סוללות חשמל הן אבן הפינה לתפעול שלהן. כביקוש ל כלי רכב חשמליים ממשיך לצמוח, להבטיח את האמינות והביצועים של מערכות סוללות אלה בתנאים סביבתיים שונים הופך להיות בעל חשיבות עליונה. בין הגורמים הסביבתיים השונים, לווריאציות טמפרטורה יש השפעה משמעותית על הביצועים ועל תוחלת החיים של מערכות סוללות כוח. זו הסיבה שבדיקת מחזור הטמפרטורה התגלתה כשיטת הערכה מכריעה בפיתוח ובקרת איכות של מערכות סוללות כוח.

2. יעדי בדיקה ושיטות

2.1 יעדי מבחן

המטרה העיקרית של בדיקת מחזור הטמפרטורה היא לדמות במדויק את תנאי העבודה של מערכת הסוללות בסביבה עם תנודות טמפרטורה. על ידי הכפפת מערכת הסוללות לסדרה של מחזורי טמפרטורה, אנו יכולים להעריך באופן מקיף את ביצועיה ואמינותו במהלך טמפרטורה זו – שינוי תהליכים. הערכה זו חיונית מכיוון שרכבים חשמליים צפויים לפעול באקלים מגוון, מאזורים קרים במיוחד לאזורים חמים מתנפחים. ההבנה כיצד מערכת הסוללות מגיבה לשינויי טמפרטורה מסייעת ליצרנים לצפות בעיות פוטנציאליות שעלולות להתעורר במהלך ריאלי – שימוש עולמי. זֶה, בתורו, מאפשר להם לשפר את העיצוב, שפר את העמידות, ולהבטיח את בטיחות מערכות הסוללה, בסופו של דבר מוביל לאמין וארוך יותר – נִמשָׁך כלי רכב חשמליים.

2.2 שיטות בדיקה

תהליך הבדיקה כולל הצבת מערכת סוללות החשמל בתוך אקלים מיוחד – חדר מבוקר. תא זה מסוגל להסדיר במדויק את הטמפרטורה ליצירת תנאים קיצוניים בטמפרטורה שונה. לְדוּגמָה, ניתן לשנות את הטמפרטורה במהירות מהנמוך – טמפרטורה קיצונית, כְּגוֹן – 40° C., לגובה – טמפרטורה קיצונית, כמו 85 מעלות צלזיוס, ואז רכב על אופניים קדימה ואחורה. ניתן להתאים את קצב שינוי הטמפרטורה גם בהתאם לדרישות הבדיקה הספציפיות.

במהלך המבחן, ריבוי פרמטרים הקשורים למערכת הסוללות מנוטרים ומוקלטים ברציפות. חיישני טמפרטורה ממוקמים במיקומי מפתח במערכת הסוללות כדי למדוד במדויק את חלוקת הטמפרטורה הפנימית. המתח על פני תאי הסוללה מנוטר במממש – הגיע הזמן לאתר כל שינוי לא תקין שיכולים להצביע על השפלה בביצועים. גם הזרם הזורם מהסוללה ומחוצה לו, מכיוון שהיא מספקת תובנות לגבי יעילות הטעינה והפריקה של הסוללה. בְּנוֹסַף, קיבולת הסוללה נמדדת מעת לעת. לרוב זה נעשה על ידי ביצוע סדרת מטען – מחזורי פריקה לפני, בְּמַהֲלָך, ואחרי חשיפת מחזור הטמפרטורה. על ידי השוואה בין ערכי הקיבולת, ניתן לקבוע במדויק את מידת השפלת הקיבולת כתוצאה מרכיבה על אופניים בטמפרטורה.

3. השפעת רכיבה על אופניים בטמפרטורה על מערכות סוללות

3.1 שינויים גופניים

שינויי טמפרטורה תכופים יכולים לגרום לרכיבים בתוך מערכת הסוללות להתרחב ולהתקשר. חומרים שונים המשמשים בסוללה, כמו האלקטרודות, מפרידים, ואספנים נוכחיים, יש מקדמים שונים של התפשטות תרמית. אי התאמה זו בהרחבה יכולה להוביל ללחץ מכני ומתח בתוך הסוללה. עם הזמן, זה יכול לגרום לאלקטרודות להתפלל מהאספנים הנוכחיים, שזה נושא רציני מכיוון שהוא יכול לשבש את החיבור החשמלי ולהקטין את ביצועי הסוללה. ההתרחבות וההתכווצות החוזרים ונשנים יכולים גם לגרום למפריד להתעוות או לפתח סדקים קטנים. מכיוון שהמפריד נועד למנוע מגע ישיר בין האנודה לקתודה, כל נזק אליו יכול להעלות את הסיכון לקצר פנימי – מעגלים, מה שיכול להוביל לאובדן כוח פתאומי או אפילו לשריפה במקרים קיצוניים.

3.2 שינויים כימיים

רכיבה על אופניים בטמפרטורה יכולה גם להאיץ את התגובות הצדדיות המתרחשות בתוך הסוללה. לְמָשָׁל, בליתיום – סוללות יון, המוצק – אינטראקציה אלקטרוליטית (לִהיוֹת) שכבה על פני האנודה מושפעת. בטמפרטורות גבוהות, שכבת ה- SEI יכולה לצמוח במהירות רבה יותר, ובמהלך נמוך – מחזורי טמפרטורה, המבנה שלו עשוי להיות שביר יותר. זה יכול להגדיל את ההתנגדות הפנימית של הסוללה, וכתוצאה מכך ירידה ביכולתה הכוללת. יֶתֶר עַל כֵּן, התגובות הכימיות הקשורות לאלקטרוליט יכולות להיות מושפעות גם. האלקטרוליט עלול להתפרק או להגיב עם רכיבים אחרים בסוללה בטמפרטורה – תנאי אופניים, עוד הידרדר את ביצועי הסוללה.

4. מחווני הערכה בבדיקת מחזור הטמפרטורה

4.1 השפלה של ביצועים

השפלת הביצועים היא אחד ההיבטים הקריטיים ביותר להערכה בבדיקת מחזור הטמפרטורה. על ידי מדידת פרמטרים כמו אובדן קיבולת ושינוי התנגדות פנימית במהלך מחזור הטמפרטורה, אנו יכולים להעריך במדויק כיצד מושפעים ביצועי מערכת הסוללות. אובדן קיבולת הוא אינדיקציה ישירה ליכולת הסוללה לאחסן ולהעביר אנרגיה. ירידה משמעותית בקיבולת על מספר מסוים של מחזורי טמפרטורה פירושה שהאנרגיה של הסוללה – יכולות האחסון נפגעות. שינוי התנגדות פנימית הוא גם קריטי. עלייה בהתנגדות פנימית מרמזת כי לסוללה יש יותר קושי למסור ולקבל זרם חשמלי. זה יכול להוביל להפחתת תפוקת הכוח במהלך פריקה וזמני טעינה איטיים יותר, שניהם אינם רצויים רכב חשמלי יישומים.

4.2 חיי מחזור

חיי המחזור של מערכת הסוללות בטמפרטורה – סביבת אופניים היא מחוון הערכה חשוב נוסף. זה מתייחס למספר מחזורי הטמפרטורה שהסוללה יכולה לעמוד לפני שביצועיה מתחילים להשפיל משמעותית. חיי מחזור ארוכים יותר מצביעים על מערכת סוללות עמידה יותר. קביעת חיי המחזור מסייעת ליצרנים להעריך את אורך החיים של הסוללה בממש. – יישומים עולמיים בהם וריאציות טמפרטורה נפוצות. מידע זה חשוב הן לעיצוב מערכת הסוללות והן עבור לספק לצרכנים אומדן של חיי השירות של הסוללה.

4.3 מהירות תגובת הטמפרטורה

מהירות תגובת הטמפרטורה של מערכת הסוללה היא אינדיקטור ליכולתה להסתגל לשינויי טמפרטורה מהירים. מהיר – מערכת הסוללות המגיבה יכולה להתאים את הטמפרטורה הפנימית והתגובות האלקטרוכימיות שלה במהירות רבה יותר, מה שמועיל לשמירה על ביצועים יציבים. מעקב אחר הזמן שלוקח למערכת הסוללות להגיע לשיווי משקל טמפרטורה חדש כאשר שינויי הטמפרטורה החיצוניים יכולים לעזור להעריך את הטמפרטורה שלה – יכולות בקרה. איטי – מערכת הסוללה המגיבה עשויה לחוות התחממות יתר או מתחת – בעיות חימום במהלך שינויי טמפרטורה מהירים, מה שיכול להוביל להשפלת ביצועים ולסיכוני בטיחות.

4.4 ביצועי בטיחות

לבטיחות יש חשיבות עליונה במערכות סוללות כוח. במהלך בדיקת מחזור הטמפרטורה, ביצועי הבטיחות של מערכת הסוללות מנוטרים מקרוב. זה כולל הערכת יכולת הסוללה למנוע בריחה תרמית, שזה מצב מסוכן בו טמפרטורת הסוללה מסלמת במהירות, מוביל לאש או פיצוץ פוטנציאליים. מערכת הסוללות צריכה להיות מצוידת במנגנוני בטיחות, כמו נתיכים תרמיים ומעל – מעגלי הגנת טמפרטורה, כדי למנוע בורח תרמי. בְּנוֹסַף, הבדיקה בוחנת גם את הגנת הסוללה מפני מעל – פריקה ומעליו – תנאי חיוב, אשר יכול להיות יותר סביר להתרחש בטמפרטורה – תנאי אופניים. מֵעַל – פריקה עלולה לגרום לתאי הסוללה להיפגע באופן בלתי הפיך, ואילו נגמר – מטען יכול להוביל לייצור גז וללחץ פנימי מוגבר.

5. יישום מבחן וניתוח תוצאות

5.1 יישום מבחן

יישום בדיקת מחזור הטמפרטורה דורש שליטה קפדנית על סביבת הבדיקה. האקלים – יש לכייל את החדר הנשלט באופן קבוע כדי להבטיח הגדרות טמפרטורה מדויקות. מערכת הסוללות מותקנת בתא באופן המדמה את מיקום ההפעלה בפועל ברכב. כל החיישנים הדרושים לניטור הפרמטרים השונים מחוברים כראוי ומכוילים לפני תחילת הבדיקה.

דפוס שינוי הטמפרטורה במהלך הבדיקה יכול לבצע כללים שונים. שינוי טמפרטורה ליניארית כרוך בהדרגה בהדרגה או הקטנת הטמפרטורה בקצב קבוע. לְדוּגמָה, הטמפרטורה עשויה להיות מוגברת מ – 20° C עד 60 מעלות צלזיוס לאורך תקופה של 2 שעות. שינוי טמפרטורה תקופתית, מִצַד שֵׁנִי, כרוך ברכיבה על אופניים בטמפרטורה בין שתי נקודות שנקבעו במרווח קבוע. לְמָשָׁל, ניתן לרכוב על הטמפרטורה בין 0 ° C ל- 50 ° C 4 שעות. מספר המחזורים ומשך הזמן של כל מחזור נקבעים על סמך דרישות הבדיקה הספציפיות והתקנים שיש לעמוד בהם.

5.2 ניתוח תוצאות

לאחר סיום הבדיקה, הנתונים שנאספו מנותחים בפירוט. ניתוח נתוני השפלת הביצועים יכול לסייע בזיהוי הגורמים התורמים לאובדן קיבולת ועליית התנגדות פנימית. לְדוּגמָה, אם נמצא כי אובדן הקיבול הוא משמעותי יותר בגובה – מחזורי טמפרטורה, זה עשוי להצביע על כך שחומרי האלקטרודה רגישים יותר לגובה – תנאי טמפרטורה, וניתן לעשות מחקר נוסף כדי לשפר את יציבות החומר בטמפרטורות גבוהות.

ניתוח המחזור – נתוני החיים יכולים לספק תובנות לגבי הארוך – עמידות לטווח של מערכת הסוללה. על ידי השוואה בין המחזור – תוצאות החיים של עיצובים או חומרים שונים של סוללות, היצרנים יכולים לבחור את האפשרויות המתאימות ביותר לשיפור אורך החיים של הסוללה.

ניתוח הטמפרטורה – תְגוּבָה – נתוני מהירות יכולים לעזור לייעל את מערכת הניהול התרמית של הסוללה. אם נמצא כי למערכת הסוללות יש תגובה טמפרטורה איטית, ניתן לנקוט במדדים לשיפור החום – יעילות העברה, כגון הוספת חום יעיל יותר – פיזור סנפירים או שיפור זרימת נוזל הקירור בנוזל – מערכת מקוררת.

ניתוח הבטיחות – נתוני ביצועים הם מכריעים להבטיח את אמינות מערכת הסוללה. אם מתגלים בעיות בטיחות, כמו סיכון פוטנציאלי לבריחה תרמית או מעל – פְּרִיקָה, ניתן לשפר את מנגנוני הבטיחות של הסוללה. זה עשוי להיות כרוך בהוספת מתקדמת יותר – חיישני טמפרטורה או שיפור העיצוב של ה- Over – מעגל הגנת טעינה.

6. מַסְקָנָה

בדיקת מחזור טמפרטורה ממלאת תפקיד חיוני בפיתוח ובבטחת איכות של מערכות סוללות חשמל לרכבי אנרגיה חדשים. על ידי הכפפת מערכות הסוללה לטמפרטורה מציאותית – שינוי תנאים, היצרנים יכולים לזהות חולשות פוטנציאליות ולבצע שיפורים כדי לשפר את הביצועים שלהם, אֲמִינוּת, ובטיחות. ההערכה המקיפה של השפלת הביצועים, חיי מחזור, מהירות תגובת הטמפרטורה, וביצועי בטיחות מספקים תובנות חשובות לתכנון ואופטימיזציה של מערכות סוללות.

כאשר שוק הרכב החשמלי ממשיך להתרחב ורכבים חשמליים צפויים לפעול בסביבות מגוונות ומאתגרות יותר, החשיבות של בדיקת מחזור הטמפרטורה רק תגדל. זה משמש ככלי קריטי להבטיח שמערכות סוללות חשמל יכולות לעמוד בדרישות המחמירות של Real – שימוש עולמי, תורם לאימוץ הנרחב וארוך – הצלחה לטווח של כלי רכב חשמליים אנרגיה חדשים.