In the past decade, automobile manufacturers have gone through the initial adoption phase of electric mobility. The increasing momentum behind electric vehicles (EV) suggests that electrified storage systems will play an important role in electric mobility going forward. Lithium ion batteries have become one of the most common solutions for energy storage due to their light weight, high specific energy, low self-discharge rate, and non-memory effect. To fully benefit from a lithium-ion energy storage system and avoid its physical limitations, an accurate battery management system (BMS) is required. One of the key issues for successful BMS implementation is the battery model. A robust, accurate, and high fidelity battery model is required to mimic the battery dynamic behavior in a harsh environment. This dissertation introduces a robust and accurate model-based approach for lithium-ion battery management system. Many strategies for modeling the electrochemical processes in the battery have been proposed in the literature. The proposed models are often highly complex, requiring long computational time, large memory allocations, and real-time control. Thus, model-order reduction and minimization of the CPU run-time while maintaining the model accuracy are critical requirements for real-time implementation of lithium-ion electrochemical battery models. In this dissertation, different modeling techniques are developed. The proposed models reduce the model complexity while maintaining the accuracy. The thermal management of the lithium ion batteries is another important consideration for a successful BMS. Operating the battery pack outside the recommended operating conditions could result in unsafe operating conditions with undesirable consequences. In order to keep the battery within its safe operating range, the temperature of the cell core must be monitored and controlled. The dissertation implements a real-time electrochemical, thermal model for large prismatic cells used in electric vehicles' energy storage systems. The presented model accurately predicts the battery's core temperature and terminal voltage. / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)

Urychlovačem řízené podkritické systémy (ADS) se schopností transmutovat dlouhodobě žijící radionuklidy mohou vyřešit problematiku použitého jaderného paliva z aktuálních jaderných reaktorů. Stejně tak i potenciální problém s nedostatkem dnes používaného paliva, U-235, jelikož jsou schopny energeticky využít U-238 nebo i hojný izotop thoria Th-232. Tato disertační práce se v rámci základního ADS výzkumu zabývá spalačními reakcemi a produkcí tepla různých experimentálních terčů. Experimentální měření bylo provedeno ve Spojeném ústavu jaderných výzkumů v Dubně v Ruské federaci. V rámci doktorského studia bylo v průběhu let 2015-2019 provedeno 13 experimentů. Během výzkumu byly na urychlovači Fázotron ozařovány různé terče protony s energií 660 MeV. Nejdříve spalační terč QUINTA složený z 512 kg přírodního uranu, následně pak experimentální terče z olova a uhlíku nebo terč složený z olověných cihel. Byl proveden také speciální experiment zaměřený na detailní výzkum dvou protony ozařovaných uranových válečků, z nichž je složen spalační terč QUINTA. Výzkum byl především zaměřen na monitorování uvolňovaného tepla ze zpomalovaných protonů, spalační reakce a štěpení, způsobeného neutrony produkovanými spalační reakcí. Dále se na uvolňování tepla podílely piony a fotony. Teplota byla experimentálně měřena pomocí přesných termočlánků se speciální kalibrací. Rozdíly teplot byly monitorovány jak na povrchu, tak uvnitř terčů. Další výzkum byl zaměřený na monitorování unikajících neutronů z terče porovnávací metodou mezi dvěma detektory. První obsahoval malé množství štěpného materiálu s teplotním čidlem. Druhý byl složený z neštěpného materiálu (W nebo Ta), avšak s podobnými materiálovými vlastnostmi se stejnými rozměry. Unik neutronů (resp. neutronový tok mimo experimentální terč) byl detekován uvolněnou energií ze štěpné reakce. Tato práce se zabývá přesným měřením změny teploty pomocí termočlánků, s využitím elekroniky od National Instrument a softwaru LabView pro sběr dat. Pro práci s daty, analýzu a vizualizaci dat byl použit skriptovací jazyk Python 3.7. (s využitím několika knihoven). Přenos částic by simulován pomocí MCNPX 2.7.0., a konečně simulace přenosu tepla a určení povrchové teploty simulovaného modelu bylo provedeno v programu ANSYS Fluent (pro jednodušší výpočty ANSYS Transient Thermal).

No description available.

No description available.

科学研究費補助金 研究種目:基盤研究(B)(2) 課題番号:08458123 研究代表者:松田 仁樹 研究期間:1996-1997年度