— Выходная мощность аккумулятора, рассчитанная по внутреннему сопротивлению — объяснение, связь с выделением тепла и фактической мощностью?
спросил
Изменено 3 года, 7 месяцев назад
Просмотрено 118 раз
\$\начало группы\$В спецификации производителя батареи (https://www.scib.jp/en/product/cell.htm, «Ячейка высокой мощности 10 Ач») указано: Выходная мощность 1800 Вт* (SOC: 50%, 10 с, 25°). C), *Это значение рассчитывается исходя из внутреннего сопротивления.
Как именно осуществляется расчет номинальной мощности по внутреннему сопротивлению батареи?
Как рассчитанная выше выходная мощность соотносится с мощностью тепловыделения (Вт) батареи, которая также рассчитывается на основе внутреннего сопротивления?
И как эта теоретическая выходная мощность (обычно) соотносится с фактической выходной мощностью батареи, доступной пользователю на практике?
- мощность
- батареи
- тепло
- внутреннее сопротивление
Как точно выполняется расчет номинальной мощности по внутреннему сопротивлению батареи?
Я предполагаю, что он основан на теореме о максимальной передаче мощности, поэтому максимальная мощность, которую вы можете передать в нагрузку, зависит от внутреннего сопротивления батареи.
Как вычисленная выше выходная мощность соотносится с мощностью тепловыделения (Вт) батареи, которая также рассчитывается на основе внутреннего сопротивления?
Если приведенное выше предположение верно, то отдаваемая мощность равна мощности, рассеиваемой в самой батарее.
И как эта теоретическая выходная мощность (обычно) соотносится с фактической выходной мощностью батареи, доступной пользователю на практике?
При передаче максимальной мощности выходное напряжение элемента батареи будет составлять половину напряжения холостого хода. Кроме того, КПД будет 50%, и, следовательно, большая часть энергии будет потеряна на внутреннее рассеяние. В практическом случае допустимое падение напряжения и критерии энергоэффективности будут ограничивать подачу энергии. У меня нет отраслевого опыта работы с аккумуляторными системами, но для повышения энергоэффективности до уровня выше 80% или 90%, мощность должна быть уменьшена менее чем на 64% или 36% от заявленного значения максимальной выходной мощности (снова по той же теореме).
Однако внутреннее сопротивление зависит от нескольких рабочих параметров, поэтому я привожу цифры для идеального случая.
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google Зарегистрироваться через Facebook Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и парольОпубликовать как гость
Электронная почтаТребуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почтаТребуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания и подтверждаете, что прочитали и поняли нашу политику конфиденциальности и кодекс поведения.
Каков соответствующий расчет тепла батареи?-Tycorun Batteries
основное содержание:
1. Выработка тепла батареями и расчет тарифа
Для двухэлектролитной батареи без учета влияния изменения энтальпии смешения и процесса фазового перехода общее тепловыделение батареи можно выразить как
где α sj – площадь поверхности раздела в единице объема, см 2 ·см -3 ; i nj – плотность тока переноса, А·см -2 ; Ф s – потенциал подложки, В; Ф e – потенциал раствора, В; U j – равновесный потенциал, В; Т — температура, К; σ eff – эффективная электропроводность матрицы, Ом -1 ·см -1 ; ce – концентрация электролита, моль·см 
Видно, что расчет по приведенной выше формуле более сложен. Для упрощения расчетов теплоту реакции батареи обозначают как Q р ; потеря энергии, вызванная поляризацией батареи, представлена как Q p ; в аккумуляторе происходят побочные реакции, типичными побочными реакциями являются разложение и саморазряд электролита, а потери энергии, вызванные побочными реакциями, представлены Q s ; в батарее имеется сопротивление, которое выделяет джоулево тепло Q j . Следовательно, общий источник тепла батареи может быть выражен как
Q=Q r +Q p + Q с + Q j
Средняя теплопроизводительность батареи (Вт) = выработанное тепло (Дж) / время цикла (с)
Математически выражается как
V=Q/t
В формуле V — средняя мощность теплопроизводительности, Вт; Q — общая теплопродукция батареи за время работы батареи, Дж; t — время работы батареи, с.
Тепловыделение батареи связано с ее собственными свойствами, включая следующие части:
(1) Химический состав и структура батареи.
(2) Начальное состояние и состояние окончания заряда.
(3) Начальная температура батареи.
(4) Темпы и режимы заряда и разряда.
Когда тип батареи определен, необходимо изучить влияние вышеприведенных пунктов (2)–(4) и спланировать эксперименты для измерения и расчета. Например, аккумуляторный модуль разряжается от состояния заряда 100% (SOC) до состояния заряда 0% при 1C, а время цикла составляет 3600 с. Скорость выделения тепла можно рассчитать после измерения тепла, выделяемого в процессе.
Энергоэффективность аккумулятора во время циклов заряда, разряда или заряда-разряда также можно определить путем измерения скорости выделения тепла аккумулятором.
Математически выражается как
H=(1-Q/E)×100
Чтобы спроектировать систему управления температурным режимом, в дополнение к знанию скорости тепловыделения батареи, также необходимо знать теплоемкость батареи.
Теплоемкость относится к энергии, необходимой для нагрева или охлаждения 1 кг материала батареи, чтобы повысить или понизить его на 1°C, и единицей измерения является Дж·кг-1·°C-1. В соответствии с калориметрическим методом для получения тепла Q, потерянного или полученного при изменении температуры модуля батареи от начальной температуры T1 до конечной температуры T2, теплоемкость батареи составляет
Cp=Q/м (T 1 -T 2 )
, где m — общая масса аккумуляторного модуля.
2. Распространение тепла батареи
Существует три основных способа передачи тепловой энергии: теплопроводность, тепловая конвекция и тепловое излучение. Рассеивание тепла литий-ионных аккумуляторов включает в себя эти три метода теплопередачи, а различные технологии рассеивания тепла сосредоточены на определенных конкретных методах. Тепловое излучение в основном происходит на поверхности батареи, что связано со свойствами материала на поверхности батареи.
Это выражается законом Стефана-Больцмана как
P r (T)=εσ(T 4 -T 4 S )
В формуле P r – мощность излучения; ε — коэффициент теплового излучения, для черного тела ε=1; σ – постоянная Стефана-Больцмана, т. е. постоянная излучения черного тела; Т — температура батареи, К; Т
Теплопроводность в основном включает теплообмен между различными веществами внутри батареи, такими как электрод, электролит, токосъемник и т.д. батареи, т.е. в целом, а теплота передается изнутри батареи к поверхности батареи, что выражается законом Фурье.
qn=-k (əT/ən)
В формуле qn – плотность теплового потока, Вт·м -2 ; k — теплопроводность, Вт·м -1 ·К -1 ; əT/ən – градиент температуры в направлении нормали к изотерме электрода, К·м -1 .
Тепловая конвекция означает, что теплота на текущей поверхности обменивается теплом через поток теплообменных сред (таких как воздух, вода и т.
д.), что пропорционально разнице температур и выражается формулой Ньютона как
Q=hA(T m -T f )
где Q — тепловой поток, Вт; h — коэффициент конвективной теплоотдачи, Вт·м -2 ·К -1 ; А – площадь, м 2 ; Tm – температура стенки, К; T f – температура жидкости, К.
Для силовых литий-ионных аккумуляторов тепловое излучение и тепловая конвекция внутри аккумулятора мало влияют, что в основном определяется теплопроводностью. Тепло, поглощаемое самой батареей, зависит от удельной теплоемкости материала батареи, а повышение температуры батареи обратно пропорционально удельной теплоемкости самого материала батареи.
В таблице 1 приведены тепловыделение q T литий-ионного аккумулятора типа 18650 (емкостью 1,35 А·ч) при различных скоростях разряда и тепловыделение q d в различных диапазонах рабочих температур, где q по составляет тепло, поглощаемое самой батареей.