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 et perspektiv på kontrollerbarhet av termisk styring kan termiske styringssystemer deles inn i to typer: aktive og passive. Fra et varmeoverføringsmedium kan termiske styringssystemer deles inn i: luftkjølte, væskekjølte og faseendringsbaserte termiske lagringssystemer.
Termisk styring med luft som varmeoverføringsmedium
Varmeoverføringsmediet har en betydelig innvirkning på ytelsen og kostnadene til det termiske styringssystemet. Bruken av luft som varmeoverføringsmedium er for å introdusere luften direkte slik at den strømmer gjennom batterimodulen for å oppnå formålet med varmeavledning. Vanligvis kreves vifter, innløps- og utløpsventilasjon og andre komponenter.
I henhold til de ulike kildene til luftinntak, finnes det vanligvis følgende former:
1 Passiv kjøling med uteluftventilasjon
2. Passiv kjøling/oppvarming for ventilasjon av kupeen
3. Aktiv kjøling/oppvarming av uteluft eller kupéluft
Den passive systemstrukturen er relativt enkel og utnytter det eksisterende miljøet direkte. Hvis for eksempel batteriet må varmes opp om vinteren, kan det varme miljøet i kupeen brukes til å puste inn luft. Hvis temperaturen på batteriet er for høy under kjøring og kjøleeffekten til luften i kupeen ikke er god, kan kald luft utenfra pustes inn for å kjøle seg ned.
For det aktive systemet må det etableres et separat system som sørger for varme- eller kjølefunksjoner og som styres uavhengig i henhold til batteristatusen, noe som også øker energiforbruket og kostnaden for kjøretøyet. Valget av forskjellige systemer avhenger hovedsakelig av batteriets brukskrav.
Termisk håndtering med væske som varmeoverføringsmedium
For varmeoverføring med væske 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 væskekjøling 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 elektrisk oppvarming/termisk oljeoppvarming for å oppnå primærkjøling. Oppvarming, primærkjøling med kjølemiddel mellom passasjerkabinen og klimaanlegget, kjølemiddel og væskemedium.
Det termiske styringssystemet med luft og væske som medium krever vifter, vannpumper, varmevekslere, varmeovner (PTC-luftvarmer), rørledninger og annet tilbehør for å gjøre strukturen for stor og kompleks, og bruker også batterienergi, matrise Batteriets effekttetthet og energitetthet senkes.
(PTC-kjølevæskevarmeapparat) Det vannkjølte batterikjølesystemet bruker kjølevæske (50 % vann/50 % etylenglykol) for å overføre varme fra batteriet til klimaanleggets kjølesystem gjennom batterikjøleren, og deretter til omgivelsene gjennom kondensatoren. Temperaturen på det importerte vannet kan lett nås lavere etter varmeveksling via batterikjøleren, og batteriet kan justeres for å fungere 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: 13. juli 2023
