Examensarbetet gjordes på Volvo Group Trucks Technology. Målet med arbetet var att studeravärmeutveckling i Li-jon cell för hybrid- och elbilar, HEV och EV. Battericeller undersöktesunder sina normala arbetsförhållanden och vid förstörande prov. Undersökningen baserades påcellernas yttemperatur. Arbetet beskrev cellernas beteende och syftade att vara ett underlag förkonstruktörer av batterisystem.En litteraturstudie gjordes för att studera faktorer som påverkar värmeutvecklingen. Sedananalyserades källor till samtliga faktorer. En moduleringsmetod för analys av cellensvärmeeffektivitet togs fram. Miljöpåverkan och ekonomiska aspekter av batterier undersöktes.Tre tester togs fram för att undersöka värmeutvecklingsfaktorer på fem celler. De flestafaktorerna var externa såsom laddning och urladdning, puls och kontinuerlig ström ochomgivningstemperatur. En infraröd kamera användes vid experimenten.Testerna visade hur olika faktorer påverkade cellernas temperatur. Vidare analys av källor visadekritiska områden i cellernas konstruktion.Förstörande värmeprov gjordes på tre par av celler. Dessa värmdes upp till 300°C vilketorsakade ”thermal runaway”. I vissa fall gick temperaturen över 600°C och celler fattade eld.Olika kemiska sammansättningar och uppbyggnad av cellerna gjorde att de betedde sig olika vidgenomförda tester.Testerna visade att olika celler presterade olika vid liknande testförhållanden. Därför är detviktigt att ta fram specifikationer för användningsförhållanden för att välja ut en cell för ettbatterisystem. Sedan kan prestandan av olika celler jämföras och effektivitet kan utvärderas församma belastningscyklar.Thermal Management System kan förhöja batteriets effektivitet och måste designas medanvändningsförhållanden i åtanke. Batteriernas säkerhet är väldigt viktig och människor får inteskadas av batterier. Därför måste säkerheten finnas i åtanke i alla steg av batteridesign.Arbetets resultat blev en sammanfattning av viktiga faktorer och specifikationer för batteridesignsom baserades på värmeutvecklingen. Samtliga riktlinjer sammanfattades i Appendix 5. / Master thesis work was done at Volvo Group Trucks Technology. Aim of the project was tostudy thermal behaviour of Li-ion battery for hybrid and electric vehicles, HEVs and EVs.Battery cells were tested in regular working conditions and abuse conditions. Surfacetemperature of cells was chosen for studying heat evolution.A literature study was conducted to research factors that influence cell temperature. Analysis ofsources of these factors was then performed. A modelling method for analyzing cell thermalefficiency was designed. Sustainability and economics aspects of batteries were also studied.When factors were established three tests were designed to study their effects. Five cells werestudied. Tests mainly examined external factors such as charge and discharge, pulse andcontinuous current, ambient temperature to name a few. An infrared camera was used.Study showed how different factors influenced cell temperature. Further analysis of sourcespointed out some hot spots of cell designs.Thermal abuse test were performed on three pairs of cells. Cells were heated up to 300°C andwent through thermal runaway which in some cases increased temperatures up to 660°C in lessthan a second and caused fire. Different cell chemistries and cell designs reacted differently tothe abuse conditions.A conclusion was reached that cells performed differently in similar test conditions. Whendesigning a battery system a set of specifications for usage conditions is crucial for choosing acell. When conditions and load cycles are known cells can be tested and their thermal andelectrical efficiency evaluated.Thermal Management System TMS can largely enhance cell efficiency and lifecycle. Suchsystem must also be designed according to usage conditions and particular cell’s performance.Battery safety showed to be a very important factor of designing a battery system. Humans shallnot be injured by systems with batteries which must be kept in mind during design.Work resulted in summary of important factors and specifications for designing a battery systembased on cell thermal behaviour. These guidelines are presented in Appendix 5.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-142488 |
| Date | January 2012 |
| Creators | MALTSEV, TIMOFEY |
| Publisher | KTH, Maskinkonstruktion (Inst.) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | MMK 2012:72 IDE 092 |
Page generated in 0.0123 seconds