Una dintre tehnologiile cheie ale vehiculelor cu energie nouă sunt bateriile electrice. Calitatea bateriilor determină costul vehiculelor electrice, pe de o parte, și autonomia vehiculelor electrice, pe de altă parte. Factorul cheie pentru acceptare și adoptare rapidă.
Conform caracteristicilor de utilizare, cerințelor și domeniilor de aplicare ale bateriilor electrice, tipurile de baterii electrice cercetate și dezvoltate în țară și în străinătate sunt, în linii mari: baterii cu plumb, baterii nichel-cadmiu, baterii nichel-hidrură metalică, baterii litiu-ion, pile de combustie etc., printre care dezvoltarea bateriilor litiu-ion atrage cea mai mare atenție.
Comportamentul de generare a căldurii bateriei de putere
Sursa de căldură, rata de generare a căldurii, capacitatea termică a bateriei și alți parametri asociați ai modulului bateriei de alimentare sunt strâns legați de natura bateriei. Căldura eliberată de baterie depinde de natura și caracteristicile chimice, mecanice și electrice ale 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 electromotoare de echilibru, iar pierderea de energie cauzată de polarizarea bateriei este exprimată prin Qp. Pe lângă faptul că reacția bateriei se desfășoară conform ecuației de reacție, există și câteva reacții secundare. Reacțiile secundare tipice includ descompunerea electrolitului și autodescărcarea bateriei. Căldura de reacție secundară generată în acest proces este Qs. În plus, deoarece orice baterie va avea inevitabil rezistență, se va genera căldură Joule Qj la trecerea curentului. 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 determină bateria să genereze căldură sunt, de asemenea, diferiți. De exemplu, atunci când bateria este încărcată normal, Qr este factorul dominant; iar în etapa ulterioară a încărcării bateriei, din cauza descompunerii electrolitului, încep să apară reacții secundare (căldura de reacție secundară 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 se efectuează 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 la zeci de amperi la sute de amperi. În acest moment, căldura Joule Qj este foarte mare și devine principala sursă de eliberare a căldurii bateriei.
Din perspectiva controlabilității managementului termic, sistemele de management termic pot fi împărțite în două tipuri: active și pasive. Din perspectiva mediului de transfer termic, sistemele de management termic pot fi împărțite în: răcire cu aer, răcire cu lichid și stocare termică cu schimbare de fază.
Management termic cu aer ca mediu de transfer de căldură
Mediul de transfer termic are un impact semnificativ asupra performanței și costului sistemului de management termic. Utilizarea aerului ca mediu de transfer termic are ca scop introducerea directă a aerului, astfel încât acesta să curgă prin modulul bateriei pentru a atinge scopul disipării căldurii. În general, sunt necesare ventilatoare, ventilație de admisie și evacuare și alte componente.
În funcție de diferitele surse de admisie a aerului, există în general următoarele forme:
1 Răcire pasivă cu ventilație din exterior
2. Răcire/încălzire pasivă pentru ventilația aerului din habitaclu
3. Răcire/încălzire activă a aerului 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 inhala aer. Dacă temperatura bateriei este prea ridicată în timpul mersului și efectul de răcire al aerului din habitaclu nu este bun, se poate inhala aer rece din exterior 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 a bateriei.
Management termic cu lichid ca mediu de transfer de căldură
Pentru transferul de căldură cu lichid ca mediu, este necesar să se stabilească o comunicare de transfer termic între modul și mediul lichid, cum ar fi o manta de apă, pentru a realiza încălzirea și răcirea indirectă sub formă de convecție și conducere termică. Mediul de transfer termic poate fi apa, etilen glicolul sau chiar agentul frigorific. Există, de asemenea, transfer direct de căldură prin imersarea piesei polare în lichidul dielectricului, dar trebuie luate măsuri de izolație pentru a evita scurtcircuitul.
Răcirea pasivă cu lichid utilizează, în general, schimbul de căldură lichid-aer ambiental și apoi introduce coconi în baterie pentru schimbul secundar de căldură, în timp ce răcirea activă utilizează schimbătoare de căldură cu agent de răcire al motorului - mediu lichid sau încălzire electrică/încălzire cu ulei termic pentru a realiza răcirea primară. Încălzire, răcire primară cu aer în habitaclu/aer condiționat - mediu lichid-agent frigorific.
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 energie din baterie, matrice Densitatea de putere și densitatea de energie a bateriei sunt reduse.
(Lichid de răcire PTCîncălzitorSistemul de răcire a bateriei cu apă utilizează agent de răcire (50% apă/50% etilen glicol) pentru a transfera căldura de la baterie la sistemul de refrigerare al aerului condiționat prin răcitorul bateriei și apoi în mediul înconjurător prin condensator. Temperatura apei importate poate fi ușor atinsă la o temperatură mai scăzută după schimbul de căldură prin răcitorul bateriei, iar bateria poate fi reglată pentru a funcționa la cel mai bun interval de temperatură de funcționare; principiul sistemului este prezentat în figură. Principalele componente ale sistemului de refrigerare includ: condensator, compresor electric, evaporator, supapă de expansiune cu supapă de oprire, răcitor baterie (supapă de expansiune cu supapă de oprire) și conducte de aer condiționat etc.; circuitul apei de răcire include:pompă electrică de apă, baterie (inclusiv plăci de răcire), răcitoare de baterii, conducte de apă, vase de expansiune și alte accesorii.
Data publicării: 13 iulie 2023
