V súčasnosti sa globálne znečistenie zvyšuje deň čo deň. Výfukové emisie z vozidiel na tradičné palivá zhoršujú znečistenie ovzdušia a zvyšujú globálne emisie skleníkových plynov. Úspora energie a znižovanie emisií sa stali kľúčovou otázkou, ktorá znepokojuje medzinárodné spoločenstvo.HVCH). Vozidlá na nové zdroje energie zaujímajú na automobilovom trhu relatívne vysoký podiel vďaka svojej vysoko účinnej, čistej a neznečisťujúcej elektrickej energii. Ako hlavný zdroj energie pre čisto elektrické vozidlá sa lítium-iónové batérie široko používajú kvôli svojej vysokej špecifickej energii a dlhej životnosti.
Lítium-iónové batérie počas prevádzky a vybíjania vytvárajú veľa tepla, ktoré vážne ovplyvňuje ich výkon a životnosť. Prevádzková teplota lítium-iónových batérií je 0 – 50 ℃ a najlepšia prevádzková teplota je 20 – 40 ℃. Teplo v batérii nad 50 ℃ priamo ovplyvňuje jej životnosť a keď teplota batérie prekročí 80 ℃, môže dôjsť k jej explózii.
Táto práca so zameraním na tepelný manažment batérií sumarizuje technológie chladenia a odvodu tepla lítium-iónových batérií v prevádzkovom stave integráciou rôznych metód a technológií odvodu tepla, ktoré sa používajú doma aj v zahraničí. So zameraním na chladenie vzduchom, kvapalinové chladenie a chladenie fázovou zmenou sa rieši súčasný pokrok v technológii chladenia batérií a aktuálne problémy technického vývoja a navrhujú sa témy budúceho výskumu v oblasti tepelného manažmentu batérií.
Chladenie vzduchom
Chladenie vzduchom slúži na udržanie batérie v pracovnom prostredí a výmenu tepla vzduchom, najmä vrátane núteného chladenia vzduchom (PTC ohrievač vzduchu) a prirodzený vietor. Výhody chladenia vzduchom sú nízke náklady, široká prispôsobivosť a vysoká bezpečnosť. Avšak pri lítium-iónových batériách má chladenie vzduchom nízku účinnosť prenosu tepla a je náchylné na nerovnomerné rozloženie teploty v batérii, teda na nízku rovnomernosť teploty. Chladenie vzduchom má určité obmedzenia kvôli svojej nízkej špecifickej tepelnej kapacite, takže je potrebné ho súčasne vybaviť inými metódami chladenia. Chladiaci účinok chladenia vzduchom súvisí najmä s usporiadaním batérie a kontaktnou plochou medzi kanálom prúdenia vzduchu a batériou. Štruktúra paralelného systému tepelného riadenia batérie chladenej vzduchom zlepšuje účinnosť chladenia systému zmenou rozloženia rozstupov batérií v paralelnom systéme chladenom vzduchom.
kvapalinové chladenie
Vplyv počtu kanálov a rýchlosti prúdenia na chladiaci účinok
Kvapalné chladenie (Ohrievač chladiacej kvapaliny PTC) sa široko používa pri odvode tepla automobilových batérií vďaka svojmu dobrému výkonu odvodu tepla a schopnosti udržiavať dobrú rovnomernosť teploty batérie. V porovnaní s chladením vzduchom má kvapalinové chladenie lepší výkon prenosu tepla. Kvapalné chladenie dosahuje odvod tepla prúdením chladiaceho média v kanáloch okolo batérie alebo namáčaním batérie v chladiacom médiu za účelom odvádzania tepla. Kvapalné chladenie má mnoho výhod z hľadiska účinnosti chladenia a spotreby energie a stalo sa hlavným prúdom tepelného manažmentu batérií. V súčasnosti sa technológia kvapalinového chladenia používa na trhu, napríklad v Audi A3 a Tesle Model S. Existuje mnoho faktorov, ktoré ovplyvňujú účinok kvapalinového chladenia, vrátane vplyvu tvaru trubice kvapalinového chladenia, materiálu, chladiaceho média, prietoku a poklesu tlaku na výstupe. Ak sa ako premenné vezme počet žľabov a pomer dĺžky k priemeru žľabov, vplyv týchto štrukturálnych parametrov na chladiacu kapacitu systému pri rýchlosti vybíjania 2 °C sa skúmal zmenou usporiadania vstupov žľabov. S rastúcim pomerom výšky sa maximálna teplota lítium-iónovej batérie znižuje, ale počet bežcov sa do určitej miery zvyšuje a pokles teploty batérie sa tiež zmenšuje.
Čas uverejnenia: 7. apríla 2023
