Jednou z kľúčových technológií nových energetických vozidiel sú batérie.Kvalita batérií určuje na jednej strane náklady na elektrické vozidlá a na druhej strane dojazd elektromobilov.Kľúčový faktor pre prijatie a rýchle prijatie.
Podľa vlastností použitia, požiadaviek a oblastí použitia výkonových batérií sú výskumné a vývojové typy výkonových batérií doma a v zahraničí zhruba: olovené batérie, nikel-kadmiové batérie, nikel-metal hydridové batérie, lítium-iónové batérie, palivové články atď., medzi ktorými sa najviac pozornosti venuje vývoju lítium-iónových batérií.
Správanie sa pri vytváraní tepla napájacej batérie
Zdroj tepla, rýchlosť generovania tepla, tepelná kapacita batérie a ďalšie súvisiace parametre modulu napájacej batérie úzko súvisia s povahou batérie.Teplo uvoľňované batériou závisí od chemickej, mechanickej a elektrickej povahy a vlastností batérie, najmä od povahy elektrochemickej reakcie.Tepelná energia generovaná pri reakcii batérie môže byť vyjadrená reakčným teplom batérie Qr;elektrochemická polarizácia spôsobuje, že skutočné napätie batérie sa odchyľuje od jej rovnovážnej elektromotorickej sily a strata energie spôsobená polarizáciou batérie je vyjadrená pomocou Qp.Okrem toho, že reakcia batérie prebieha podľa reakčnej rovnice, existujú aj niektoré vedľajšie reakcie.Typické vedľajšie reakcie zahŕňajú rozklad elektrolytu a samovybíjanie batérie.Vedľajšie reakčné teplo generované v tomto procese je Qs.Navyše, pretože každá batéria bude mať nevyhnutne odpor, pri prechode prúdu sa vytvorí Joule teplo Qj.Preto je celkové teplo batérie súčtom tepla nasledujúcich aspektov: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
V závislosti od konkrétneho procesu nabíjania (vybíjania) sa líšia aj hlavné faktory, ktoré spôsobujú, že batéria vytvára teplo.Napríklad, keď je batéria normálne nabitá, Qr je dominantným faktorom;a v neskoršom štádiu nabíjania batérie, v dôsledku rozkladu elektrolytu, sa začnú objavovať vedľajšie reakcie (teplo vedľajšej reakcie je Qs), keď je batéria takmer úplne nabitá a prebitá. Čo sa deje hlavne, je rozklad elektrolytu, kde dominuje Qs .Jouleove teplo Qj závisí od prúdu a odporu.Bežne používaná metóda nabíjania sa vykonáva pri konštantnom prúde a Qj je v tomto čase špecifická hodnota.Pri rozbehu a akcelerácii je však prúd pomerne vysoký.Pre HEV je to ekvivalentné prúdu desiatok ampérov až stoviek ampérov.V tomto čase je Joule teplo Qj veľmi veľké a stáva sa hlavným zdrojom uvoľňovania tepla batérie.
Z hľadiska ovládateľnosti tepelného manažmentu možno systémy tepelného manažmentu rozdeliť na dva typy: aktívne a pasívne.Z hľadiska teplonosného média možno systémy tepelného manažmentu rozdeliť na: vzduchom chladené, kvapalinou chladené a akumulačné zásobníky s fázovou zmenou.
Tepelné hospodárenie so vzduchom ako teplonosným médiom
Teplonosné médium má významný vplyv na výkon a cenu systému tepelného manažmentu.Použitie vzduchu ako teplonosného média spočíva v priamom zavádzaní vzduchu tak, aby prúdil cez modul batérie, aby sa dosiahol účel odvádzania tepla.Vo všeobecnosti sú potrebné ventilátory, vstupná a výstupná ventilácia a ďalšie komponenty.
Podľa rôznych zdrojov nasávania vzduchu existujú vo všeobecnosti tieto formy:
1 Pasívne chladenie s ventiláciou vonkajšieho vzduchu
2. Pasívne chladenie/kúrenie na vetranie priestoru pre cestujúcich
3. Aktívne chladenie/ohrievanie vonkajšieho vzduchu alebo vzduchu v priestore pre cestujúcich
Štruktúra pasívneho systému je pomerne jednoduchá a priamo využíva existujúce prostredie.Ak je napríklad potrebné v zime zohriať batériu, horúce prostredie v priestore pre cestujúcich sa dá využiť na vdychovanie vzduchu.Ak je teplota akumulátora počas jazdy príliš vysoká a chladiaci účinok vzduchu v priestore pre cestujúcich nie je dobrý, môžete na ochladenie vdychovať studený vzduch zvonku.
Pre aktívny systém je potrebné vytvoriť samostatný systém, ktorý bude zabezpečovať funkcie kúrenia alebo chladenia a bude nezávisle riadený podľa stavu batérie, čo tiež zvyšuje spotrebu energie a náklady na vozidlo.Výber rôznych systémov závisí hlavne od požiadaviek na používanie batérie.
Tepelné hospodárenie s kvapalinou ako teplonosným médiom
Na prenos tepla kvapalinou ako médiom je potrebné vytvoriť spojenie prenosu tepla medzi modulom a kvapalným médiom, ako je vodný plášť, na vykonávanie nepriameho ohrevu a chladenia vo forme konvekcie a vedenia tepla.Teplonosným médiom môže byť voda, etylénglykol alebo dokonca chladivo.Existuje tiež priamy prenos tepla ponorením pólového nástavca do kvapaliny dielektrika, ale je potrebné vykonať izolačné opatrenia, aby sa zabránilo skratu.
Pasívne chladenie kvapalinou vo všeobecnosti využíva výmenu tepla kvapalina-vzduch a potom zavádza kokóny do batérie na sekundárnu výmenu tepla, zatiaľ čo aktívne chladenie využíva výmenníky tepla chladivo-kvapalina motora alebo elektrické vykurovanie/ohrievanie termálneho oleja na dosiahnutie primárneho chladenia.Vykurovanie, primárne chladenie s kabínou pre cestujúcich/klimatizácia chladivo-kvapalné médium.
Systém tepelného manažmentu so vzduchom a kvapalinou ako médiom vyžaduje ventilátory, vodné čerpadlá, výmenníky tepla, ohrievače (PTC ohrievač vzduchu), potrubia a iné príslušenstvo, aby bola štruktúra príliš veľká a zložitá a tiež spotrebováva energiu batérie, pole Hustota výkonu a hustota energie batérie sú znížené.
(PTC chladiaca kvapalinaohrievač) Vodou chladený chladiaci systém batérie využíva chladiacu kvapalinu (50 % vody/50 % etylénglykolu) na prenos tepla z batérie do chladiaceho systému klimatizácie cez chladič batérie a potom do okolia cez kondenzátor.Dovážanú teplotu vody je možné ľahko dosiahnuť na nižšiu teplotu po výmene tepla chladičom batérie a batériu je možné nastaviť tak, aby fungovala v najlepšom rozsahu pracovných teplôt;princíp systému je znázornený na obrázku.Medzi hlavné komponenty chladiaceho systému patria: kondenzátor, elektrický kompresor, výparník, expanzný ventil s uzatváracím ventilom, chladič batérie (expanzný ventil s uzatváracím ventilom) a potrubia klimatizácie atď.;okruh chladiacej vody obsahuje:elektrické vodné čerpadlo, batérie (vrátane chladiacich dosiek), chladiče batérií, vodovodné potrubia, expanzné nádoby a ďalšie príslušenstvo.
Čas odoslania: 13. júla 2023
