الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 25000 تومان
(ایران ترجمه - irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۱۰۳
کد مقاله
IND103
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم – یون شیمی، اجزا، انواع و اصطلاحات – فصل ۶:. تحلیل و طراحی به کمک کامپیوتر
نام انگلیسی
The Handbook of Lithium-Ion Battery Pack Design – Chemistry, Components, Types and Terminology-Chapter6: Computer-Aided Design and Analysis
تعداد صفحه به فارسی
۱۶
تعداد صفحه به انگلیسی
۱۰
کلمات کلیدی به فارسی
باتری لیتیوم – یون
کلمات کلیدی به انگلیسی
Lithium-Ion Battery
مرجع به فارسی
جان وارنر، الزویر
مرجع به انگلیسی
John Warner; XALT Energy, Midland, MI, USA; Elsevier
کشور
ایالات متحده
کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم – یون
شیمی، اجزا، انواع و اصطلاحات
فصل ۶ . تحلیل و طراحی به کمک کامپیوتر
یکی از جنبه های مرتبط با طراحی باتری که بسرعت در حال تکامل است طراحی به کمک کامپیوتر، مهندسی به کمک کامپیوتر و تحلیل های پیشرفته با تأکید بر سیستم ها و ویژگیهای مربوط به باتری است. این ابزارها می توانند فرم های مختلفی از مدل های سه بعدی کلاس های باتری، که امروزه در زمینه مهندسی رایج هستند، تا شبیه سازی های کامپیوتری مقدار و مکان حرارتی که تحت یک پروفایل بار خاص تولید خواهند شد و همچنین شبیه سازی های عملکرد مکانیکی تحت پروفایل ارتعاش مختلف را شامل شوند. همچنین تحقیقات و پروسه های قابل توجه ای در مورد شبیه سازی های الکتروشیمیایی مختلف و مواد فیزیکی، نحوه عملکرد آنها و فعل و انفعال یا برهمکنش آنها تحت پروفایل های مختلف انجام شده است. تمامی این ابزارها با هدف کمک به بهبود کارکرد طراحی باتری و سرعت بخشیدن به فرآیندهای توسعه بکار گرفته شده اند.
زمانی که در مورد سایزبندی باتری ها صحبت می کنیم، هیچ محاسبه کننده استاندارد صنعتی که بتواند حداقل در مورد باتری های لیتیوم یون کمک کند وجود ندارد. چندین تولیدکننده سل باتری ابزارهای خود را طراحی کردند که برخی از آنها روی وب در دسترس هستند اما غالبا تنها برای مشتریان در دسترس می باشند و در مقابل تنها شامل سل های باتری می باشد. بسیاری از این شرکت ها این ابزارها را برای فروش توسعه داده و تیم های مهندسی نرم افزار برای تعیین سریع اندازه و ظرفیت یک سیستم باتری بالقوه با استفاده از تئوری های بنیادی قانون اهم بکار گرفته شدند که در فصل ۵ شرح داده شدند. ایجاد این ابزارها در نرم افزار MS Excel یا صفحات گسترده مشابه یا برنامه نوع پایگاه داده نسبتا آسان است بخصوص اگر داده های عملکردی کافی را در مورد ابزاری که کاملا دقیق است داشته باشید.
تحلیل طراحی کامپیوتر ۶ کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم یون شیمی
سازمان ها و محصولات تحلیلی
زمانی که بحث تحلیل ابزارها ارائه می شود، چندین محصول شامل ابزارهای توسعه مداوم وجود دارند که توسط سازمان هایی نظیر آزمایشگاه انرژی تجدپذیرملی (NREL) در ارتباط با چندین شرکت مختلف عرضه شده و بودجه آن تا حدودی توسط وزارت انرژی امریکا (DOE) تأمین شده است. این ابزار مهندسی به کمک کامپیوتر برای پروژه باتری های خودروی برقی (CAEBAT) است، که هدف آن شتاب دادن توسعه و کاهش هزینه باتری های لیتیوم یون برای خودروهای برقی نسل بعدی با چهار هدف اصلی است که به صورت زیر می باشند :
* توسعه ابزارهای مهندسی برای بهبود طراحی سلول های لیتیوم یون و کلاس های باتری
* کاهش زمان بندی مورد نیاز برای تولید و نمونه سازی باتری
* بهبود عملکرد کلی باتری، ایمنی و طول عمر آن
* کاهش هزینه های باتری
شرکت های خصوصی، نظیر CD-ADAPC که تولیدکننده نرم افزار تحلیلی است و یکی از مشارکت کنندگان در برنامه CAEBAT (مهندسی به کمک کامپیوتر برای باتری های خودروی برقی) است، چندین ابزار تحلیلی را ارائه می کند که برای کمک به ارزیابی انواع مختلف سلول، مواد شیمیایی و عملکرد حرارتی طراحی شده اند اما راه حل های آنها هم زمان در توسعه سطح سلولی نیز مورد نظر هستند.
علاوه بر شرکت های خصوصی تولیدکننده ابزارهای تحلیلی و نرم افزاری، بسیاری از آزمایشگاه های دولتی و دانشگاه ها مشارکت جدی در توسعه ابزار دارند. یکی از این گروه ها آزمایشگاه Crashworthiness در دانشگاه MIT است. آزمایشگاه MIT در مورد توسعه مدل ها برای ارزیابی اثرات شرایط تصادف خودرو بر عناصر درون سل ها، خود سل ها و کل کلاس باتری فعالیت می کند. فعالیت آنها بر شناخت اثرات تصادف و نفوذ هر یک از انواع مختلف سل های باتری از طریق مدل سازی، شبیه سازی و سپس همبستگی آنها با تست واقعی تأکید کرده است. در مقاله تحقیقی اخیر که در مجله منابع برق منتشر شد، تیم MIT یافته ها و تحلیل تأثیر ذرات جاده اثرگذار بر کلاس های باتری نصب شده در زیر خودرو را ارائه کرد. این پژوهش در پاسخ به چندین حادثه خودروهای الکتریکی تسل انجام شده است که در آن خودرو ذرات را جاده جابجا می کند که در نتیجه در باتری نفوذ کرده و سبب خرابی کلاس می شود. از طریق استفاده از چند مدل سازی و شبیه سازی های مختلف، تیم MIT قادر به ایجاد یک مجموعه از پیشنهادات برای کمک به طراحان باتری و خودرو در شناخت اولیه نتایج این نوع رویدادها و سپس تضمین ایمنی باتری در زمان بروز این حوادث می باشد.
ارائه کننده دیگر ابزارهای نرم افزاری که قادر به این نوع تحلیل است ANSYS می باشد. ANSYS یک مجموعه ای از ابزارهای تحلیل نرم افزاری با نام Fluent است که یک ابزار دینامیک های سیال محاسباتی (CFD) است. با وجود این که این ابزار در اصل برای تحلیل سیستم های حرارتی و مکانیکی طراحی شد، یک کار خیلی خوب تحلیل سیستم های مدیریت حرارتی در سیستم های ذخیره سازی انرژی است. در این کلاس نرم افزاری، باتری مدل سازی شده و خواص مصالح و تولید حرارتی سلول ها شناسایی شده و با عناصر مورد نظر آنها مرتبط هستند. سپس باتری مدل سازی شده و خواص مواد و نسل حرارتی سلول ها شناسایی شده و عناصر مورد نظر آنها مرتبط هستند. سپس نرم افزار جریان خنک کنندگی هوا یا مایع را در درون کلاس باتری و نقاط داغ را تحلیل می کند. این مورد یک ابزار خیلی ارزشمند است که می تواند در طراحی سیستم های حرارتی از طریق مدل سازی، اصلاح طراحی و اجرای مجدد مدل و تکرار این فرایند برای تدوین یک راه حل حرارتی بهینه بکار رود. ابزار دیگری که ممکن است برای استفاده در سلول باتری لیتیوم یون و تحلیل حرارتی سیستم بکار رود Abaqus است.
شبیه سازی و مدل سازی محصولات نرم افزاری مشابه توسط شرکت هایی نظیر MathWorks ارائه شده اند که یک مجموعه از محصولات با نام های MATLAB و SIMULINK را ارائه می کند. این دو ابزار با یک محصول ترکیب شده اند که برای ایجاد و شبیه سازی مدل های ریاضی، توسعه الگوریتم و بسیاری از مدل های محاسباتی طراحی شده است. MATLAB و SIMULINK ابزارهای رشد هستند که عمدتا توسط مهندسان نرم افزار در طراحی نرم افزار سیستم مدیریت باتری، سیستم های ارتباطی و کنترل استفاده شده اند. COMSOL یک ابزار تحلیل و مدل سازی را ارائه می کند که برمبنای یک مدل مولتی فیزیک است که این معناست که می تواند تحلیل های حرارتی، تحلیل مکانیکی، تحلیل جریان سیال، تحلیل های الکتریکی، تحلیل های شیمیایی و تحلیل های بیشتر را انجام دهد.
تمامی این ابزارها و بسته های نرم افزاری برخی از رایج ترین ابزارهای تحلیل و شبیه سازی را نشان می دهند که در فرایند طراحی و مهندسی باتری استفاده شده اند، اما بدون یک فهرست کامل می باشند و هدف آنها ارتقای یک ابزار نسبت به ابزار دیگر است. بهترین پیشنهاد این است که می توانم تیم های مهندسی شما باید نیازهای ارزیابی و مهندسی آنها، مجموعه های مهارتی آنها را ارزیابی کرده و آنها را با عرضه کنندگان نرم افزاری بحث کرده و ابزار درست را برای تحقق اهداف توسعه و بودجه های مهندسی آنها انتخاب کنند.
تحلیل طراحی کامپیوتر ۶ کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم یون شیمی
ابزارهای تحلیل
این محصولات، شرکت و نهادهای مختلف چندین نوع مختلف تحلیل را با این ابزارها ترکیب می کنند. رایج ترین نوع تحلیل برای سیستم های حرارتی CFD است. CFD مجموعه ای از ابزارها برای تحلیل های حرارتی و انتقال حرارتی است که می توانند از سطح سلول تا سیستم برای تحلیل تأثیر تولید حرارت و خنک سازی روی تمامی عناصر در سیستم برمبنای جریان سیال هوای مایع تحلیل شوند. اما برخی برنامه ریزی ها و توسعه توسط یک مهندس حرارتی واجد شرایط یا تحلیل گر لازم است و زمانی این برنامه ریزی انجام می شود که مدل حرارتی مناسب ارائه شود که می تواند ارتباط خیلی نزدیک با عملکرد واقعی یک سیستم باتری داشته باشد. این مدل، زمانی که به طور درست استفاده شود، می تواند یک ابزار خیلی ارزشمند برای پیکربندی های مختلف کلاس باتری و سرعت بخشیدن به فرایند توسعه باشد ( شکل ۱).
شکل ۱٫ مدل های حرارتی سلول های لیتیوم-یون
ابزار تحلیلی پرکاربرد دیگر مدل تحلیل المان محدود (FEA) است. هر جا CFD بر تحلیل عملکرد حرارتی مدل CFD تأکید کرده است یک ابزار تحلیلی مبتنی بر فیزیک است که عمدتا بر تحلیل نیروهای مکانیکی و تنش هایی تأکید می کند که در سلول ها، ماژول ها، کلاس ها و سیستم تأکید کرده اند اما می توانند برای تحلیل راه حل های حرارتی و الکترومغناطیسی نیز بکار روند. با استفاده از فرایندهای مشابه نظیر تحلیل CFD، یک مدل نمادین باتری را می توان ایجاد کرد و خواص ماده را می توان اعمال کرد. از این مدل تنش ها و نیروهای مختلف را می توان برای محصول اعمال کرد تا حالت های نقص و نقاط ضعیف در طراحی مکانیکی مشخص شود.
ابزار دیگری که برخی مهندسان حرارتی برای ارزیابی عملکرد سیستم های ذخیره سازی انرژی استفاده می کنند مدل پارامتر توده ای یا مدل ظرفیت فشرده شده است. مدل پارامتر توده ای یک ابزار مفید است چون بجای تعریف هر یک از انواع مواد و ویژگی ها به صورت لازم در یک تحلیل دینامیسم محاسباتی سیال (CFD) یا تحلیل المان محدود (FEA)، مدل پارامتر توده ای ویژگی ها را با هم در طبقات جمع کرده و این فرض را مطرح می کند که تفاوت های هر یک از این گروه ها مهم نیست. مزیت این مدل این است که می تواند بسرعت توسعه یابد و سریع اجرا شده و برآوردهای درستی از عملکرد حرارتی سیستم ذخیره سازی انرژی را فراهم می کند. در طی فرایند طراحی، انجام تغییرات مداوم برای مدل پارامتر توده ای شما جهت ارزیابی اثرات این تغییرات مختلف روی عملکرد حرارتی سیستم خیلی آسان است. در این مورد، تقریب یک برآورد خوب از عملکرد یک سیستم را ارائه می کند و در عین حال تعداد محاسبات پیچیده ای که باید انجام شوند را کاهش می دهد. یکی از مزایای این مدل این است که می تواند با استفاده از یک صفحه گسترده ساده Excel تهیه شود به جای این که به استفاده از یک ابزار نرم افزار اختصاصی نیاز باشد.
شبیه سازی های داخل حلقه (HIL) و نرم افزار داخل حلقه (SIL) مجموعه دیگری از ابزارها هستند که می توانند به ارزیابی سریع پروفیل های عملکردی و طراحی مختلف سیستم در یک محیط نوع آزمایشگاهی کمک کنند. یک سیستم HIL از یک سری ابزارها استفاده می کند که می توانند شامل برخی سخت افزارهای واقعی باشند اما احتمال بیشتری دارد که سخت افزار با استفاده از مدل شبیه سازی محاسباتی نشان داده شود. در مورد کلاس باتری، سخت افزار ممکن است شامل کنترل کننده های BMS، موتورهای برقی، سوئیچ ها و اتصال دهنده ها یا حتی یک کلاس باتری کامل یا نیمه کامل باشد. اما برای گردش سریع بیشتر مهندسین HIL مدل های شبیه سازی را برای بسیاری از عناصر ایجاد می کنند. در این نوع سیستم، امکان تست دقیق شرایط مختلف، حالت های نقص و مدل های عملکردی در طی چند ساعت وجود دارد. در مورد یک کنترل کننده باتری، ممکن است شبیه سازی های کلاس باتری را انجام داده و می توانید هر یک را اجرا کنید و هر وضعیت کد خطای مختلف تنظیم شده توسط تیم نرم افزاری شما تضمین می کند که سیستم بطور درست پاسخ می دهد و مطابق طراحی است.
به عنوان یک تفکر نهایی، یادآوری این مورد مهم است که هیچ یک از این ابزارها برای فرد فروشنده نیست بلکه یک مهندس مکانیکی یا حرارتی باید در توسعه و استفاده از این ابزارها بخاطر پیچیدگی های موجود درگیر شود.
تحلیل طراحی کامپیوتر ۶ کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم یون شیمی
ابزارهای اندازه گیری باتری
زمانی که با ابزارهای اندازه گیری باتری لیتیوم-یون سرو کار داریم، هیچ استاندارد صنعتی وضع شده برای کمک به طراحی سیستم در تولید یک مشخصه اولیه برای یک سیستم ذخیره سازی انرژی مبتنی بر لیتیوم یون وجود ندارد. این مورد یک نقطه ضعف در ادبیات کنونی در این زمینه محسوب می شود. با این حال، همان طور که قبلا در ذکر شد چندین تولیدکننده سل ابزارهای خود را برای انجام این نوع تحلیل توسعه دادند و بسیاری از تولیدکنندگان دیگر ابزارهایی را توسعه دادند که بطور داخلی استفاده شده اما بطور عمومی توزیع نمی شوند.
امکان استفاده از برخی مدل های اندازه گیری باتری وجود دارد که سازمان IEEE آنها را ابداع کرده است. شماره استاندارد IEEE یعنی ۴۸۵-۲۰۱۰ مجموعه ای از دستورالعمل ها را برای سایزبندی یک کلاس باتری اسید سرب برای موارد کاربردی ذخیره انرژی ساکن و شماره استاندارد IEEE 1115-2000 یک روش مشابه را برای سایزبندی یک باتری نیکل-کادمیوم برای کاربردهای ساکن ارائه می کند.
یک ابزار سایزبندی باتری که برمبنای استانداردهای IEEE است سایزبندی باتری آنلاین و سیستم پیکربندی Alcad’s “BaSiCs می باشد.. این نرم افزار برای یک دوره آزمایشی بطور رایگان دانلود شده است. با این حال، این ابزا برای کاربردهای صنعتی نوع اسید سرب طراحی شد که به این معناست که همواره تناسب زیادی را برای یک برنامه کاربردی لیتیوم یون ندارند اما با برخی دستکاری ها و شناخت استاندارد ممکن است بطور کلی وظیفه مشابه برای لیتیوم یون انجام شود.
بزرگترین چالش برای پذیرش مدل سایزبندی اسید سرب برای کاربرد باتری لیتیوم یون تفاوت در مدل های بار است. با مدل سایزبندی اسید سرب، بطور معمول امکان اضافه کردن سریع تمامی بارها و دفعات برای تعیین توان مورد نیاز وجود دارد. با یک باتری لیتیوم یون، سیکل عملیاتی کمتر ساکن است و بطور قابل توجه ای در طی پروفایل عملیاتی خود تغییر می کند. مدل های اسید سرب بکار رفته در استانداردهای EEE نیز در زمان تلاش برای تبدیل آنها برای استفاده لیتیوم یون داده های گسترده هستند که به تست برای تضمین دقت ابزار نیاز دارد. همچنین بطور قطع یک بخش از تست لیتیوم یون وجود دارد که باید انجام شود، اما برای سایزبندی باتری این داده ها معمولاَ بخشی از فرایند خصوصیات استاندارد هستند.
تحلیل طراحی کامپیوتر ۶ کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم یون شیمی
دستورالعمل ها و بهترین شیوه های طراحی
* بسیاری از بسته های نرم افزار تحلیلی برای کمک به تیم مهندسی در زمینه های تحلیل های عملکرد حرارتی، مکانیکی و الکتریکی اصلاح و یا توسعه یافته اند.
* تیم مهندسی در زمینه های تحلیل عملکرد برقی، مکانیکی و حرارتی
* کلاس های مهندسی تحلیلی به روز رسانی سریع و مکرر طراحی را قبل از ساخته شدن سخت افزار امکان پذیر می کنند.
* کلاس های نرم افزار تحلیلی دینامیک سیال محاسباتی برای تحلیل های حرارتی طرح های کلاس باتری و سیستم های آن استفاده شده اند.
* تحلیل های المان محدود می توانند برای تحلیل های حرارتی، الکترومغناطیسی و مکانیکی بکار روند، اما عمدتا در تحلیل تنش ها و ارتعاش طرح های مکانیکی بکار رفته اند.
* در حال حاضر هیچ ابزار سایزبندی باتری استاندارد صنعت برای سیستم های ذخیره سازی انرژی وجود ندارد.
* استانداردهای IEEE برای باتری های نیکل کادمیوم و اسید سرب ممکن است به عنوان جایگزین ها استفاده شوند.
* بسیاری از شرکت های باتری سازی ابزارهای سایزبندی باتری خود را توسعه داده اند.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
