En av nøkkelteknologiene for nye energikjøretøy er kraftbatterier. Kvaliteten på batteriene bestemmer kostnaden for elbiler på den ene siden, og rekkevidden til elbiler på den andre. En nøkkelfaktor for aksept og rask adopsjon.
I henhold til bruksegenskapene, kravene og anvendelsesområdene til kraftbatterier, er forsknings- og utviklingstypene for kraftbatterier i inn- og utland omtrent: blybatterier, nikkel-kadmiumbatterier, nikkel-metallhydridbatterier, litium-ion-batterier, brenselceller, etc., hvorav utviklingen av litium-ion-batterier får mest oppmerksomhet.
Varmegenereringsatferd for strømbatteriet
Varmekilden, varmegenereringshastigheten, batteriets varmekapasitet og andre relaterte parametere for batterimodulen er nært knyttet til batteriets natur. Varmen som frigjøres av batteriet avhenger av batteriets kjemiske, mekaniske og elektriske natur og egenskaper, spesielt naturen til den elektrokjemiske reaksjonen. Varmeenergien som genereres i batterireaksjonen kan uttrykkes ved batteriets reaksjonsvarm Qr; den elektrokjemiske polarisasjonen fører til at batteriets faktiske spenning avviker fra dens likevektselektromotoriske kraft, og energitapet forårsaket av batteriets polarisasjon uttrykkes ved Qp. I tillegg til at batterireaksjonen forløper i henhold til reaksjonsligningen, er det også noen sidereaksjoner. Typiske sidereaksjoner inkluderer elektrolyttnedbrytning og selvutlading av batteriet. Sidereaksjonsvarmen som genereres i denne prosessen er Qs. I tillegg, fordi ethvert batteri uunngåelig vil ha motstand, vil joule-varme Qj genereres når strømmen passerer. Derfor er den totale varmen til et batteri summen av varmen fra følgende aspekter: Qt = Qr + Qp + Qs + Qj.
Avhengig av den spesifikke lade- (utladings-) prosessen, er hovedfaktorene som forårsaker at batteriet genererer varme også forskjellige. For eksempel, når batteriet er normalt ladet, er Qr den dominerende faktoren; og i den senere fasen av batteriladingen, på grunn av nedbrytning av elektrolytten, begynner sidereaksjoner å oppstå (sidereaksjonsvarme er Qs). Når batteriet er nesten fulladet og overladet, skjer det hovedsakelig nedbrytning av elektrolytt, der Qs dominerer. Joule-varmen Qj avhenger av strøm og motstand. Den vanligste lademetoden utføres under konstant strøm, og Qj er en spesifikk verdi på dette tidspunktet. Under oppstart og akselerasjon er imidlertid strømmen relativt høy. For HEV tilsvarer dette en strøm på titalls ampere til hundrevis av ampere. På dette tidspunktet er Joule-varmen Qj veldig stor og blir hovedkilden til batteriets varmeutløsning.
Fra perspektivet til kontrollerbarhet av termisk styring, termiske styringssystemer (HVH) kan deles inn i to typer: aktiv og passiv. Fra et varmeoverføringsmediums perspektiv kan termiske styringssystemer deles inn i: luftkjølte (PTC-luftvarmer), væskekjølt (PTC kjølevæskevarmer), og faseendringslagring.
For varmeoverføring med kjølevæske (PTC-kjølevæskevarmer) som medium, er det nødvendig å etablere en varmeoverføringskommunikasjon mellom modulen og det flytende mediet, for eksempel en vannkappe, for å utføre indirekte oppvarming og kjøling i form av konveksjon og varmeledning. Varmeoverføringsmediet kan være vann, etylenglykol eller til og med kjølemiddel. Det er også direkte varmeoverføring ved å senke polstykket ned i væsken i dielektrikumet, men isolasjonstiltak må tas for å unngå kortslutning.
Passiv kjøling av kjølevæske bruker vanligvis varmeveksling mellom væske og omgivende luft og introduserer deretter kokonger i batteriet for sekundær varmeveksling, mens aktiv kjøling bruker varmevekslere mellom motorens kjølevæske og væskemedium, eller PTC elektrisk oppvarming/termisk oljeoppvarming for å oppnå primærkjøling. Oppvarming, primærkjøling med kjølemiddel-væskemedium i passasjerkabinen/klimaanlegget.
For termiske styringssystemer som bruker luft og væske som medium, er strukturen for stor og kompleks på grunn av behovet for vifter, vannpumper, varmevekslere, varmeovner, rørledninger og annet tilbehør, og den forbruker også batterienergi og reduserer batterikrafttetthet og energitetthet.
Det vannkjølte batterikjølesystemet bruker kjølevæske (50 % vann/50 % etylenglykol) for å overføre batterivarmen til klimaanleggets kjølesystem gjennom batterikjøleren, og deretter til omgivelsene gjennom kondensatoren. Temperaturen på batteriets innløpsvann kjøles ned av batteriet. Det er enkelt å oppnå en lavere temperatur etter varmeveksling, og batteriet kan justeres for å kjøre i det beste driftstemperaturområdet. Systemprinsippet er vist i figuren. Hovedkomponentene i kjølesystemet inkluderer: kondensator, elektrisk kompressor, fordamper, ekspansjonsventil med avstengningsventil, batterikjøler (ekspansjonsventil med avstengningsventil) og klimaanleggsrør, etc.. Kjølevannskretsen inkluderer: elektrisk vannpumpe, batteri (inkludert kjøleplater), batterikjølere, vannrør, ekspansjonstanker og annet tilbehør.
Publisert: 27. april 2023
