1. Charakteristiky lítiových batérií pre vozidlá s novými energetickými systémami
Lítiové batérie majú najmä výhody nízkej miery samovybíjania, vysokej hustoty energie, dlhých cyklov a vysokej prevádzkovej účinnosti počas používania. Používanie lítiových batérií ako hlavného zdroja energie je ekvivalentom získania dobrého zdroja energie. Preto sa v zložení hlavných komponentov vozidiel s novou energiou stala lítiová batéria súvisiaca s lítiovým batériovým článkom jej najdôležitejšou základnou súčasťou a základnou časťou, ktorá poskytuje energiu. Počas pracovného procesu lítiových batérií existujú určité požiadavky na okolité prostredie. Podľa experimentálnych výsledkov sa optimálna prevádzková teplota udržiava na 20 °C až 40 °C. Akonáhle teplota okolo batérie prekročí stanovený limit, výkon lítiovej batérie sa výrazne zníži a životnosť sa výrazne skráti. Pretože teplota okolo lítiovej batérie je príliš nízka, konečná vybíjacia kapacita a vybíjacie napätie sa odchýlia od prednastaveného štandardu a dôjde k prudkému poklesu.
Ak je okolitá teplota príliš vysoká, pravdepodobnosť tepelného úniku lítiovej batérie sa výrazne zvýši a vnútorné teplo sa bude hromadiť na určitom mieste, čo spôsobí vážne problémy s akumuláciou tepla. Ak sa táto časť tepla nedá plynule odvádzať, spolu s predĺženým prevádzkovým časom lítiovej batérie je batéria náchylná na výbuch. Toto bezpečnostné riziko predstavuje veľkú hrozbu pre osobnú bezpečnosť, preto sa lítiové batérie musia spoliehať na elektromagnetické chladiace zariadenia, aby sa zlepšil bezpečnostný výkon celého zariadenia počas prevádzky. Je zrejmé, že keď výskumníci kontrolujú teplotu lítiových batérií, musia racionálne používať externé zariadenia na odvádzanie tepla a reguláciu optimálnej prevádzkovej teploty lítiových batérií. Keď regulácia teploty dosiahne zodpovedajúce normy, cieľ bezpečnej jazdy vozidiel na novú energiu už nebude takmer ohrozený.
2. Mechanizmus generovania tepla v novej lítiovej batérii pre vozidlá
Hoci sa tieto batérie dajú použiť ako energetické zariadenia, v procese skutočnej aplikácie sú rozdiely medzi nimi zreteľnejšie. Niektoré batérie majú väčšie nevýhody, takže výrobcovia nových energetických vozidiel by si mali starostlivo vyberať. Napríklad olovené batérie poskytujú dostatočný výkon pre strednú vetvu, ale počas prevádzky spôsobujú veľké škody na okolitom prostredí, ktoré budú neskôr nenapraviteľné. Preto s cieľom ochrany ekologickej bezpečnosti krajina zaradila olovené batérie na zoznam zakázaných produktov. Počas vývojového obdobia získali nikel-metalhydridové batérie dobré príležitosti, vývojová technológia postupne dozrela a rozšíril sa aj rozsah použitia. V porovnaní s lítiovými batériami sú však ich nevýhody trochu zrejmé. Napríklad pre bežných výrobcov batérií je ťažké kontrolovať výrobné náklady nikel-metalhydridových batérií. V dôsledku toho cena nikel-vodíkových batérií na trhu zostala vysoká. Niektoré značky nových energetických vozidiel, ktoré sa zameriavajú na nákladovú výkonnosť, sotva zvažujú ich použitie ako autodielov. A čo je dôležitejšie, Ni-MH batérie sú oveľa citlivejšie na okolitú teplotu ako lítiové batérie a je náchylnejšie na vznietenie v dôsledku vysokých teplôt. Po viacerých porovnaniach vynikajú lítiové batérie a v súčasnosti sa široko používajú v nových energetických vozidlách.
Dôvod, prečo môžu lítiové batérie poskytovať energiu pre vozidlá s novou energiou, je práve ten, že ich kladné a záporné elektródy obsahujú aktívne materiály. Počas procesu kontinuálneho zavádzania a odoberania materiálov sa získava veľké množstvo elektrickej energie a potom sa podľa princípu premeny energie elektrická a kinetická energia vymieňajú, čím sa do vozidiel s novou energiou dodáva silný výkon, čo umožňuje chôdzu s vozidlom. Zároveň, keď článok lítiovej batérie prechádza chemickou reakciou, má funkciu absorbovať teplo a uvoľňovať teplo na dokončenie premeny energie. Atóm lítia navyše nie je statický, môže sa neustále pohybovať medzi elektrolytom a membránou a existuje vnútorný polarizačný odpor.
Teraz sa teplo tiež primerane uvoľní. Teplota okolo lítiovej batérie nových energetických vozidiel je však príliš vysoká, čo môže ľahko viesť k rozkladu kladných a záporných separátorov. Okrem toho sa nová energetická lítiová batéria skladá z viacerých batériových blokov. Teplo generované všetkými batériovými blokmi ďaleko prevyšuje teplo generované jednou batériou. Keď teplota prekročí vopred stanovenú hodnotu, batéria je mimoriadne náchylná na výbuch.
3. Kľúčové technológie systému tepelného riadenia batérií
Systému správy batérií nových energetických vozidiel sa venuje veľká pozornosť doma aj v zahraničí, spustil sa rad výskumov a dosiahol sa množstvo výsledkov. Tento článok sa zameria na presné vyhodnotenie zostávajúcej energie batérie systému tepelnej správy batérií nových energetických vozidiel, správu vyváženia batérií a kľúčové technológie používané v tomto systéme.systém tepelného manažmentu.
3.1 Metóda posúdenia zvyškového výkonu systému tepelného riadenia batérie
Výskumníci investovali veľa energie a úsilia do hodnotenia stavu nabitia batérie (SOC), pričom pri vykonávaní veľkého množstva simulačných experimentov využívali najmä vedecké algoritmy založené na dátach, ako je metóda integrácie ampérhodín, metóda lineárneho modelu, metóda neurónových sietí a metóda Kalmanovho filtra. Pri aplikácii tejto metódy sa však často vyskytujú chyby vo výpočtoch. Ak sa chyba včas neopraví, rozdiel medzi výsledkami výpočtov sa bude zväčšovať. Aby sa tento nedostatok vyrovnal, výskumníci zvyčajne kombinujú Anshiho metódu hodnotenia s inými metódami, aby sa navzájom overili a získali čo najpresnejšie výsledky. S presnými údajmi môžu výskumníci presne odhadnúť vybíjací prúd batérie.
3.2 Vyvážené riadenie systému tepelného manažmentu batérie
Riadenie vyváženia systému tepelného riadenia batérie sa používa hlavne na koordináciu napätia a výkonu každej časti batérie. Po použití rôznych batérií v rôznych častiach sa výkon a napätie budú líšiť. V tomto prípade by sa malo použiť riadenie vyváženia, aby sa eliminoval rozdiel medzi týmito dvoma faktormi. Nekonzistentnosť. V súčasnosti je najpoužívanejšou technikou riadenia vyváženia.
Delí sa hlavne na dva typy: pasívne vyrovnávanie a aktívne vyrovnávanie. Z hľadiska aplikácie sa implementačné princípy používané týmito dvoma typmi metód vyrovnávania značne líšia.
(1) Pasívne vyváženie. Princíp pasívneho vyrovnávania využíva proporcionálny vzťah medzi výkonom batérie a napätím na základe údajov o napätí jednej batériovej šnúry a premena týchto dvoch parametrov sa vo všeobecnosti dosahuje odporovým vybíjaním: energia vysokovýkonnej batérie generuje teplo odporovým ohrevom, ktoré sa potom rozptyľuje vzduchom, čím sa dosahuje účel energetických strát. Táto metóda vyrovnávania však nezlepšuje účinnosť používania batérie. Okrem toho, ak je odvod tepla nerovnomerný, batéria nebude schopná plniť úlohu tepelného riadenia kvôli problému s prehriatím.
(2) Aktívne vyváženie. Aktívne vyváženie je vylepšeným produktom pasívneho vyváženia, ktoré kompenzuje nevýhody pasívneho vyváženia. Z hľadiska realizačného princípu sa princíp aktívneho vyváženia neodkazuje na princíp pasívneho vyváženia, ale prijíma úplne iný nový koncept: aktívne vyváženie nepremieňa elektrickú energiu batérie na tepelnú energiu, ale ju rozptyľuje, takže sa prenáša vysokoenergetická energia z batérie do nízkoenergetickej batérie. Tento druh prenosu navyše neporušuje zákon zachovania energie a má výhody nízkych strát, vysokej účinnosti využitia a rýchlych výsledkov. Štruktúra zloženia riadenia vyváženia je však pomerne zložitá. Ak nie je bod vyváženia správne riadený, môže to spôsobiť nezvratné poškodenie batérie v dôsledku jej nadmernej veľkosti. Stručne povedané, aktívne aj pasívne riadenie vyváženia majú svoje nevýhody aj výhody. V špecifických aplikáciách si výskumníci môžu vybrať podľa kapacity a počtu reťazcov lítiových batérií. Lítiové batérie s nízkou kapacitou a nízkym číslom sú vhodné na pasívne vyrovnávanie a lítiové batérie s vysokou kapacitou a vysokým číslom výkonu sú vhodné na aktívne vyrovnávanie.
3.3 Hlavné technológie používané v systéme tepelného manažmentu batérií
(1) Určenie optimálneho rozsahu prevádzkovej teploty batérie. Systém tepelného manažmentu sa používa hlavne na koordináciu teploty okolo batérie, takže na zabezpečenie aplikačného efektu systému tepelného manažmentu sa kľúčová technológia vyvinutá výskumníkmi používa hlavne na určenie prevádzkovej teploty batérie. Pokiaľ sa teplota batérie udržiava v príslušnom rozsahu, lítiová batéria môže byť vždy v najlepšom prevádzkovom stave a poskytovať dostatočný výkon na prevádzku vozidiel s novým energetickým pohonom. Týmto spôsobom môže byť výkon lítiovej batérie vozidiel s novým energetickým pohonom vždy vo vynikajúcom stave.
(2) Výpočet teplotného rozsahu batérie a predikcia teploty. Táto technológia zahŕňa veľké množstvo výpočtov matematických modelov. Vedci používajú zodpovedajúce výpočtové metódy na získanie teplotného rozdielu vo vnútri batérie a tento rozdiel používajú ako základ na predpovedanie možného tepelného správania batérie.
(3) Výber média na prenos tepla. Vynikajúci výkon systému tepelného manažmentu závisí od výberu média na prenos tepla. Väčšina súčasných vozidiel s novými energetickými motormi používa ako chladiace médium vzduch/chladivo. Táto metóda chladenia je jednoduchá na obsluhu, má nízke výrobné náklady a dokáže dobre dosiahnuť účel odvádzania tepla z batérie.PTC ohrievač vzduchu/Ohrievač chladiacej kvapaliny PTC)
(4) Použitie paralelnej ventilácie a konštrukcie odvodu tepla. Vetranie a odvod tepla medzi lítiovými batériami umožňuje rozšíriť prúdenie vzduchu tak, aby sa rovnomerne rozložil medzi batériami, čím sa efektívne rieši teplotný rozdiel medzi batériovými modulmi.
(5) Výber bodu merania ventilátora a teploty. V tomto module výskumníci použili veľké množstvo experimentov na vykonanie teoretických výpočtov a potom použili metódy mechaniky tekutín na získanie hodnôt spotreby energie ventilátora. Následne výskumníci použijú metódu konečných prvkov na nájdenie najvhodnejšieho bodu merania teploty, aby presne získali údaje o teplote batérie.
Čas uverejnenia: 10. septembra 2024
