Điện áp, điện trở trong, sinh nhiệt và nhiệt độ tạo thành một vòng kín trong cell NiMH đang sạc: dòng điện và điện trở sinh nhiệt, nhiệt thay đổi điện trở và điện thế điện cực, những thay đổi này làm thay đổi điện áp và mức chấp nhận sạc, còn mức chấp nhận bị thay đổi lại thay đổi lượng dòng điện trở thành nhiệt. Mô hình coi điện và nhiệt tách rời sẽ bỏ lỡ phản hồi quan trọng nhất trong sạc nhanh. Bài này xây dựng một mô hình điện-nhiệt ghép nối – mạch tương đương phụ thuộc nhiệt độ cho điện áp, mạng nhiệt gộp cho nhiệt độ và ghép nối hai chiều giữa chúng – và trình bày cách nó dự đoán quỹ đạo sạc, định cỡ làm mát và dòng điện, và định lượng biên độ so với các giới hạn nhiệt trước khi một nguyên mẫu duy nhất bị lạm dụng.
Mô hình con điện là một mạch tương đương: một điện trở ohmic và một hoặc hai khối phân cực RC mắc nối tiếp với điện áp cân bằng phụ thuộc SOC và nhiệt độ. Các tham số nhận diện từ kiểm tra xung trên lưới SOC và nhiệt độ – các phương pháp của Bài 17 – được lưu thành các mặt tra cứu, để mô hình tái hiện cách cell lạnh thể hiện điện trở lớn hơn và đỉnh điện áp cao hơn, còn cell ấm thì ngược lại. Cốt yếu là các tham số mang sự phụ thuộc nhiệt độ, chính điều này ghép nối nửa điện với nửa nhiệt.
Ngay cả mô hình một RC cũng nắm bắt phần lớn điện áp động; RC thứ hai cải thiện hành vi ở thang khuếch tán, liên quan cho các xung dài và cho việc ước lượng khi nào sự khởi đầu oxy sẽ xảy ra tại một dòng điện cho trước.
Mô hình con nhiệt áp dụng cân bằng năng lượng của Bài 4: sinh nhiệt là tổng nhiệt I-bình phương-R và phân cực (giờ được tính từ các điện trở và dòng điện của ECM), thuật ngữ entropi thuận nghịch được lập bảng theo SOC, và nhiệt tái tổ hợp bật lên sau đầu gối khởi đầu oxy. Một điện dung gộp và điện trở nhiệt với môi trường (hoặc mạng đa nút cho một pack) lan truyền nhiệt độ; các tham số đến từ khối lượng cell, nhiệt dung riêng và đường cong làm mát đo được.
Biểu diễn nhiệt tái tổ hợp như một thuật ngữ được SOC điều khiển là lựa chọn mô hình hóa then chốt cho NiMH, vì nó tái hiện điểm uốn nhiệt cuối sạc mà mô hình thuần điện trở không thể – chính điểm uốn mà bộ kết thúc dT/dt theo dõi.
Ghép nối đi theo cả hai chiều: tổn thất điện trở và tái tổ hợp của mô hình điện cấp cho mô hình nhiệt như các nguồn, trong khi nhiệt độ của mô hình nhiệt hồi tiếp vào các mặt tham số ECM và vào mô hình chấp nhận/hiệu suất sạc. Giải hai mô hình cùng nhau tại mỗi bước thời gian tái hiện các hiện tượng quan sát được mà các mô hình tách rời bỏ lỡ – đỉnh điện áp co lại của cell ấm, nhiệt độ cuối sạc tăng tốc, và phản hồi dương khiến một cell bị mắc kẹt nhiệt phân kỳ.
Nó cũng phơi bày biên độ ổn định: một cấu hình sạc chỉ an toàn nhiệt nếu điểm cân bằng của hệ thống ghép nối tại dòng đề xuất nằm dưới giới hạn nhiệt độ tuyệt đối với biên độ; nếu sinh nhiệt tăng theo nhiệt độ nhanh hơn mức làm mát có thể loại bỏ, mô hình dự đoán sự phân kỳ trước khi mạo hiểm phần cứng.
Một bộ điều khiển dự đoán đảo ngược mô hình: với thời gian sạc mục tiêu và nhiệt độ cell tối đa cho trước, nó tìm quỹ đạo dòng lớn nhất mà nhiệt độ mô phỏng, đại diện áp suất và điện áp của nó vẫn nằm trong giới hạn – tạo ra cấu hình đa giai đoạn dựa trên mô hình kiểu được nghiên cứu sạc tối ưu ủng hộ (phát triển trong nhóm biên). So với bảng giảm định mức cố định, hoạch định dựa trên mô hình sạc nhanh hơn khi cell lạnh và mạnh, và lùi lại chính xác khi mô hình ghép nối dự đoán điểm uốn nhiệt.
Cùng mô hình đó hỗ trợ thiết kế pack: các mạng nhiệt đa nút phơi bày cell trong cùng nóng nhất và luồng không khí hoặc dẫn truyền cần thiết để giữ nó trong giới hạn, trực tiếp cấp cho các bài quản lý nhiệt trong nhóm pack.
Nhận diện tiến hành qua các kiểm tra xung và nhiệt có kiểm soát trên không gian SOC–nhiệt độ–dòng, hiệu chỉnh các tham số ECM, nhiệt dung và điện trở nhiệt, rồi kiểm định so với các lần sạc đầy độc lập trong các điều kiện để dành – mô hình phải dự đoán một lần sạc 0,7C chưa từng thấy từ các tham số nhận diện ở các tốc độ khác. Các tổng quan mô hình hóa nhiệt bằng học máy ngày càng bổ sung cho mô hình vật lý hiệu chỉnh phần dư dựa trên dữ liệu, nhưng chính lõi vật lý mới cho phép mô hình ngoại suy an toàn vượt ra ngoài dữ liệu huấn luyện.
Hình đầu tiên sơ đồ hóa cấu trúc ghép nối hai chiều; hình thứ hai so sánh các quỹ đạo điện áp/nhiệt độ đo được và dự đoán, bằng chứng kiểm định cần thiết trước khi mô hình được phép đặt dòng.
Một mô hình điện-nhiệt hữu ích cung cấp các mặt tham số, việc bật khởi đầu oxy/nhiệt tái tổ hợp, nhiệt độ trường hợp xấu nhất dự đoán cho mỗi cấu hình ứng viên, và các giới hạn tin cậy phản ánh sự không chắc chắn của tham số. Các giới hạn của nó thành thật: nó dự đoán hành vi trung bình của cell thay vì các điểm nóng cục bộ, và áp suất được biểu diễn gián tiếp trừ khi thêm một mô hình con cân bằng khí (Bài 3). Dùng trong các giới hạn này, nó biến thiết kế sạc nhanh từ thử-sai thành kỹ thuật dẫn dắt bằng mô phỏng.
Weijiang hỗ trợ các đối tác dựa trên mô hình bằng dữ liệu xung, nhiệt và chấp nhận cần thiết cho nhận diện tham số. Bài tiếp theo hỏi một mô hình sạc thực sự cần bao nhiêu chi tiết vật lý, so sánh các cách tiếp cận mạch tương đương và mô hình hóa điện hóa.
Weijiang Power thiết kế và sản xuất cell nickel-kim loại hydride, các pack được ghép nối và các cấu hình sẵn sàng sạc cho khách hàng tiêu dùng, công nghiệp, y tế và di động, đồng thời hỗ trợ đối tác bằng hướng dẫn giao thức sạc, hồ sơ hiệu năng IEC 61951-2, bằng chứng an toàn IEC 62133-1 và đồng kiểm định bộ sạc. Cho chúng tôi biết định dạng cell, tốc độ sạc, dải nhiệt và mục tiêu vòng đời, và các kỹ sư của chúng tôi sẽ chỉ định tổ hợp cell-sạc bảo vệ cả thời gian chạy lẫn tuổi thọ. Xem dải sản phẩm trên trang sản phẩm.
