Одной из ключевых технологий транспортных средств на новой энергии являются аккумуляторные батареи.Качество аккумуляторов определяет стоимость электромобилей, с одной стороны, и запас хода электромобилей, с другой.Ключевой фактор для принятия и быстрого внедрения.
В соответствии с характеристиками использования, требованиями и областями применения силовых батарей, типы исследований и разработок силовых батарей в стране и за рубежом примерно следующие: свинцово-кислотные батареи, никель-кадмиевые батареи, никель-металлогидридные батареи, литий-ионные батареи, топливные элементы и др., среди которых наибольшее внимание уделяется разработке литий-ионных аккумуляторов.
Поведение тепловыделения силовой батареи
Источник тепла, скорость тепловыделения, теплоемкость батареи и другие параметры модуля силовой батареи тесно связаны с природой батареи.Тепло, выделяемое батареей, зависит от химической, механической и электрической природы и характеристик батареи, особенно от характера электрохимической реакции.Тепловая энергия, выделяемая при реакции батареи, может быть выражена теплотой реакции батареи Qr;электрохимическая поляризация вызывает отклонение фактического напряжения батареи от ее равновесной электродвижущей силы, а потери энергии, вызванные поляризацией батареи, выражаются Qp.Помимо реакции аккумулятора, протекающей по уравнению реакции, существуют еще и некоторые побочные реакции.Типичные побочные реакции включают разложение электролита и саморазряд аккумулятора.Теплота побочной реакции, выделяемая в этом процессе, равна Qs.Кроме того, поскольку любая батарея неизбежно имеет сопротивление, при прохождении тока будет выделяться джоулево тепло Qj.Следовательно, общее тепло батареи представляет собой сумму тепла следующих аспектов: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
В зависимости от конкретного процесса зарядки (разрядки) различаются и основные факторы, вызывающие выделение тепла аккумулятором.Например, когда аккумулятор нормально заряжен, Qr является доминирующим фактором;а на более поздней стадии зарядки аккумулятора из-за разложения электролита начинают происходить побочные реакции (теплота побочной реакции - Qs), когда аккумулятор почти полностью заряжен и перезаряжен. В основном происходит разложение электролита, где доминирует Qs. .Джоулево тепло Qj зависит от силы тока и сопротивления.Обычно используемый метод зарядки осуществляется при постоянном токе, и Qj в настоящее время представляет собой определенное значение.Однако во время запуска и разгона ток относительно высок.Для HEV это эквивалентно току от десятков до сотен ампер.В это время Джоулево тепло Qj очень велико и становится основным источником тепловыделения аккумулятора.
С точки зрения управляемости терморегулирования системы терморегулирования можно разделить на два типа: активные и пассивные.С точки зрения теплоносителя системы управления температурным режимом можно разделить на: с воздушным охлаждением, с жидкостным охлаждением и с накоплением тепла с фазовым переходом.
Управление температурным режимом с использованием воздуха в качестве теплоносителя
Теплоноситель оказывает существенное влияние на производительность и стоимость системы терморегулирования.Использование воздуха в качестве теплоносителя заключается в непосредственном введении воздуха так, чтобы он проходил через аккумуляторный модуль для достижения цели рассеивания тепла.Как правило, требуются вентиляторы, приточная и выпускная вентиляция и другие компоненты.
В зависимости от различных источников поступления воздуха обычно выделяют следующие формы:
1 Пассивное охлаждение с вентиляцией наружного воздуха
2. Пассивное охлаждение/обогрев вентиляции салона.
3. Активное охлаждение/обогрев наружного воздуха или воздуха в салоне.
Структура пассивной системы относительно проста и напрямую использует существующую среду.Например, если зимой аккумулятор необходимо прогреть, жаркую среду в салоне можно использовать для вдыхания воздуха.Если температура аккумуляторной батареи во время движения слишком высока и охлаждающий эффект воздуха в салоне неудовлетворителен, для охлаждения можно вдыхать холодный воздух снаружи.
Для активной системы необходимо установить отдельную систему, обеспечивающую функции обогрева или охлаждения и независимо управляемую в зависимости от состояния аккумулятора, что также увеличивает потребление энергии и стоимость транспортного средства.Выбор различных систем в основном зависит от требований к использованию аккумулятора.
Управление температурным режимом с использованием жидкости в качестве теплоносителя
Для передачи тепла с жидкостью в качестве среды необходимо установить теплообменную связь между модулем и жидкой средой, например водяной рубашкой, для проведения косвенного нагрева и охлаждения в виде конвекции и теплопроводности.Теплоносителем может быть вода, этиленгликоль или даже хладагент.Существует также прямая передача тепла путем погружения полюсного наконечника в жидкость диэлектрика, но необходимо принять меры по изоляции, чтобы избежать короткого замыкания.
Пассивное жидкостное охлаждение обычно использует теплообмен жидкость-окружающий воздух, а затем вводит коконы в батарею для вторичного теплообмена, тогда как активное охлаждение использует теплообменники охлаждающая жидкость двигателя-жидкая среда или электрический нагрев/нагрев термомасла для достижения первичного охлаждения.Отопление, первичное охлаждение с помощью кондиционера пассажирской кабины/кондиционера с жидким хладагентом.
Система терморегулирования с воздухом и жидкостью в качестве среды требует наличия вентиляторов, водяных насосов, теплообменников, нагревателей (ПТК воздухонагреватель), трубопроводы и другие аксессуары, чтобы сделать конструкцию слишком большой и сложной, а также потреблять энергию батареи, массив. Плотность мощности и плотность энергии батареи снижаются.
(ПТК охлаждающая жидкостьобогреватель) В системе охлаждения аккумулятора с водяным охлаждением используется охлаждающая жидкость (50 % воды/50 % этиленгликоля) для передачи тепла от аккумулятора в систему хладагента кондиционера через охладитель аккумулятора, а затем в окружающую среду через конденсатор.Температуру импортируемой воды легко достичь более низкой температуры после теплообмена с помощью охладителя батареи, а батарею можно отрегулировать для работы в наилучшем рабочем диапазоне температур;принцип системы показан на рисунке.К основным компонентам системы хладагента относятся: конденсатор, электрический компрессор, испаритель, расширительный клапан с запорным клапаном, охладитель аккумулятора (расширительный клапан с запорным клапаном), трубы кондиционирования воздуха и т. д.;Контур охлаждающей воды включает в себя:электрический водяной насос, аккумулятор (включая охлаждающие пластины), охладители аккумулятора, водопроводные трубы, расширительные баки и другие аксессуары.
Время публикации: 13 июля 2023 г.
