Una dintre tehnologiile cheie ale vehiculelor cu energie nouă este bateriile de putere.Calitatea bateriilor determină costul vehiculelor electrice, pe de o parte, și autonomia de rulare a vehiculelor electrice, pe de altă parte.Factorul cheie pentru acceptare și adoptare rapidă.
În funcție de caracteristicile de utilizare, cerințele și domeniile de aplicare ale bateriilor de putere, tipurile de cercetare și dezvoltare de baterii de putere în țară și în străinătate sunt aproximativ: baterii plumb-acid, baterii nichel-cadmiu, baterii nichel-hidrură metalică, baterii litiu-ion, pile de combustibil etc., dintre care dezvoltarea bateriilor litiu-ion primește cea mai mare atenție.
Comportament de generare de căldură a bateriei
Sursa de căldură, rata de generare a căldurii, capacitatea de căldură a bateriei și alți parametri corelați ai modulului bateriei de putere sunt strâns legate de natura bateriei.Căldura eliberată de baterie depinde de natura chimică, mecanică și electrică și de caracteristicile bateriei, în special de natura reacției electrochimice.Energia termică generată în reacția bateriei poate fi exprimată prin căldura de reacție a bateriei Qr;polarizarea electrochimică face ca tensiunea reală a bateriei să devieze de la forța sa electromotoare de echilibru, iar pierderea de energie cauzată de polarizarea bateriei este exprimată prin Qp.Pe lângă reacția bateriei care decurge conform ecuației de reacție, există și unele reacții secundare.Reacțiile secundare tipice includ descompunerea electroliților și autodescărcarea bateriei.Căldura de reacție secundară generată în acest proces este Qs.În plus, deoarece orice baterie va avea inevitabil rezistență, căldura Joule Qj va fi generată atunci când trece curentul.Prin urmare, căldura totală a unei baterii este suma căldurii următoarelor aspecte: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
În funcție de procesul specific de încărcare (descărcare), principalii factori care fac ca bateria să genereze căldură sunt și ei diferiți.De exemplu, atunci când bateria este încărcată în mod normal, Qr este factorul dominant;iar în etapa ulterioară a încărcării bateriei, din cauza descompunerii electrolitului, încep să apară reacții secundare (căldura de reacție laterală este Qs), când bateria este aproape complet încărcată și supraîncărcată, ceea ce se întâmplă în principal este descompunerea electrolitului, unde Qs domină .Căldura Joule Qj depinde de curent și rezistență.Metoda de încărcare utilizată în mod obișnuit este efectuată sub curent constant, iar Qj este o valoare specifică în acest moment.Cu toate acestea, în timpul pornirii și accelerării, curentul este relativ mare.Pentru HEV, acest lucru este echivalent cu un curent de zeci de amperi la sute de amperi.În acest moment, căldura Joule Qj este foarte mare și devine principala sursă de eliberare de căldură a bateriei.
Din perspectiva controlabilității managementului termic, sistemele de management termic pot fi împărțite în două tipuri: active și pasive.Din perspectiva mediului de transfer de căldură, sistemele de management termic pot fi împărțite în: stocare termică răcită cu aer, răcită cu lichid și stocare termică cu schimbare de fază.
Management termic cu aer ca mediu de transfer termic
Mediul de transfer termic are un impact semnificativ asupra performanței și costului sistemului de management termic.Utilizarea aerului ca mediu de transfer de căldură este de a introduce direct aerul, astfel încât acesta să curgă prin modulul bateriei pentru a atinge scopul de disipare a căldurii.În general, sunt necesare ventilatoare, ventilație de intrare și ieșire și alte componente.
În funcție de diferitele surse de admisie a aerului, există în general următoarele forme:
1 Răcire pasivă cu ventilație exterior
2. Răcire/încălzire pasivă pentru ventilarea habitaclului
3. Răcirea/încălzirea activă a aerului din exterior sau din habitaclu
Structura sistemului pasiv este relativ simplă și utilizează direct mediul existent.De exemplu, dacă bateria trebuie încălzită iarna, mediul cald din habitaclu poate fi folosit pentru a inspira aer.Dacă temperatura bateriei este prea mare în timpul conducerii și efectul de răcire al aerului din habitaclu nu este bun, aerul rece din exterior poate fi inhalat pentru a se răci.
Pentru sistemul activ, trebuie stabilit un sistem separat care să ofere funcții de încălzire sau răcire și să fie controlat independent în funcție de starea bateriei, ceea ce crește, de asemenea, consumul de energie și costul vehiculului.Alegerea diferitelor sisteme depinde în principal de cerințele de utilizare ale bateriei.
Management termic cu lichid ca mediu de transfer termic
Pentru transferul de căldură cu lichid ca mediu, este necesar să se stabilească o comunicare de transfer de căldură între modul și mediul lichid, cum ar fi o manta de apă, pentru a conduce încălzirea și răcirea indirectă sub formă de convecție și conducție a căldurii.Mediul de transfer termic poate fi apa, etilenglicol sau chiar agent frigorific.Există și transfer direct de căldură prin imersarea piesei polare în lichidul dielectricului, dar trebuie luate măsuri de izolare pentru a evita scurtcircuitul.
Răcirea pasivă cu lichid utilizează în general schimbul de căldură lichid-aer ambiental și apoi introduce coconuri în baterie pentru schimbul secundar de căldură, în timp ce răcirea activă utilizează schimbătoare de căldură mediu lichid de răcire a motorului sau încălzire electrică/încălzire termică cu ulei pentru a obține răcirea primară.Încălzire, răcire primară cu aer/aer condiționat în cabină agent frigorific-lichid.
Sistemul de management termic cu aer și lichid ca mediu necesită ventilatoare, pompe de apă, schimbătoare de căldură, încălzitoare (Încălzitor de aer PTC), conducte și alte accesorii pentru a face structura prea mare și complexă și, de asemenea, consumă energia bateriei, matrice Densitatea de putere și densitatea de energie a bateriei sunt reduse.
(Lichid de răcire PTCîncălzitor) Sistemul de răcire a bateriei răcit cu apă utilizează lichid de răcire (50% apă/50% etilen glicol) pentru a transfera căldura de la baterie la sistemul de răcire a aerului condiționat prin răcitorul bateriei și apoi către mediu prin condensator.Temperatura apei importate este ușor de atins la o temperatură mai scăzută după schimbul de căldură de către răcitorul bateriei, iar bateria poate fi reglată pentru a funcționa la cel mai bun interval de temperatură de lucru;principiul sistemului este prezentat în figură.Principalele componente ale sistemului frigorific includ: condensator, compresor electric, evaporator, supapă de expansiune cu supapă de oprire, răcitor de baterie (supapă de expansiune cu supapă de oprire) și conducte de aer condiționat etc.;Circuitul de apă de răcire include:pompa electrica de apa, baterie (inclusiv plăci de răcire), răcitoare pentru baterii, conducte de apă, rezervoare de expansiune și alte accesorii.
Ora postării: Iul-13-2023
