HV akkumulátorok élettartamtervezése – 2. rész

Nem újdonság, hogy az elektromos járművek akkumulátorainak fejlesztése az elektrifikáció egyik legnagyobb kihívását jelenti, mivel az akkumulátorok kulcsszerepet játszanak az elektromos járművek teljesítményében, hatótávjában, biztonságában és költségeiben. Az amerikai autógyártók és az Egyesült Államok Energiaminisztériuma (DOE) alapított USABC konzorcium által támogatott projektek széles kört fednek le, beleértve az akkumulátor anyagok kutatását, új akkumulátor architektúrák kifejlesztését, valamint az akkumulátor-újrahasznosítási és életciklus-kezelési stratégiák kidolgozását. Rövid cikkünkben ennek legfontosabb fogalmait érintjük.

Alkalmazási Példák

Optimális Működési Hőmérséklet Tartomány: Az Arrhenius-egyenlet segítségével az akkumulátorok számára optimális működési hőmérsékleti tartomány határozható meg. A tervezők olyan akkumulátor hőmérséklet-kezelő rendszereket (BTMS) fejleszthetnek, amelyek képesek fenntartani az akkumulátor hőmérsékletét ebben az optimális működési tartományban, javítva ezzel az élettartamot és a teljesítményt. Különböző típusú BTMS technikák léteznek, amelyek a cél, forrás és hűtőközeg függvényében különböznek.

Élettartam Modellezés: Az Arrhenius-egyenletet használva kialakíthatók matematikai modellek az akkumulátorok élettartamának előrejelzésére különböző hőmérsékleti körülmények mellett. Ez lehetővé teszi a gyártók számára, hogy előrejelzésekkel lássák el a vásárlókat az akkumulátor várható élettartamáról különböző használati feltételek mellett.

Az autóiparban (is) már régóta alkalmazott szimulációs technológiák, mint például a „digitális ikrek” és az ETC (elektro-termikus) analízisek, lehetővé teszik a mérnöki csapatok számára, hogy gyorsabban és hatékonyabban optimalizálják az akkumulátorok teljesítményét, hőgazdálkodását és biztonságát.

Digitális ikrek: A „digitális ikrek” virtuális reprezentációi a fizikai objektumoknak, lehetővé teszik a mérnökök számára, hogy részletesen modellezzék és szimulálják – esetünkben - az akkumulátorok viselkedését a valós világban. Ez magában foglalja az akkumulátorok teljesítményének elemzését különböző üzemeltetési körülmények között, a hőmérséklet-változások hatásának vizsgálatát, valamint az esetleges hibák és meghibásodások előrejelzését. A „digitális ikrek” használata lehetővé teszi, hogy gyorsan iteráljanak és optimalizálják az akkumulátorok tervezését anélkül, hogy szükség lenne a fizikai prototípusok drága és időigényes tesztelésére.

ETC (Elektro-termikus) analízisek: Az ETC analízisek az elektromos és termikus viselkedés összekapcsolásával dolgoznak, lehetővé téve a mérnökök számára, hogy részletesen megértsék és optimalizálják az akkumulátorok hőkezelési rendszereit. Az ETC modellek segítségével a mérnökök előre tudják jelezni, hogyan fog viselkedni az akkumulátor különböző terhelések és környezeti feltételek mellett, beleértve a gyors töltést és a magas környezeti hőmérsékleteket is. 

Ezek az analízisek kulcsfontosságúak az akkumulátorbiztonság javításában, mivel lehetővé teszik a potenciális hőmérsékleti problémák azonosítását és kezelését még a fizikai prototípus létrehozása előtt. A hőmérséklet-kezelés továbbfejlesztése és finomítása elengedhetetlen az elektromos járművek hosszú távú teljesítményének és megbízhatóságának biztosítása érdekében. Hatékony hőmérséklet-kezelő rendszerek, mint az aktív és passzív BTMS technológiák, jelentősen hozzájárulnak az SoH (Status of Health – akku egészségi állapot)meghosszabbításához, miközben kezelik a biztonsági kihívásokat és javítják a teljesítményt.

Cikkünk végén a teljesség kedvéért vájt szemű olvasóinkra tekintettel megosztjuk az Arrhenius-egyenletről és annak részletesebb magyarázatáról szóló webes ismertető anyagot:

Forrás: electronicdesign.com, automotive-iq.com, uscar.org, sciencedirect.com, mdpi.com