Ena ključnih tehnologij vozil na nova energijska energetska omrežja so akumulatorji. Kakovost akumulatorjev na eni strani določa ceno električnih vozil, na drugi pa doseg električnih vozil. To je ključni dejavnik za sprejetje in hitro uporabo.
Glede na značilnosti uporabe, zahteve in področja uporabe baterij so raziskovalne in razvojne vrste baterij doma in v tujini približno naslednje: svinčeno-kislinske baterije, nikelj-kadmijeve baterije, nikelj-metalhidridne baterije, litij-ionske baterije, gorivne celice itd., med katerimi je največ pozornosti namenjene razvoju litij-ionskih baterij.
Obnašanje pri segrevanju akumulatorja
Vir toplote, hitrost proizvodnje toplote, toplotna kapaciteta baterije in drugi sorodni parametri baterijskega modula so tesno povezani z naravo baterije. Toplota, ki jo sprosti baterija, je odvisna od kemične, mehanske in električne narave ter značilnosti baterije, zlasti od narave elektrokemične reakcije. Toplotno energijo, ki nastane med reakcijo baterije, lahko izrazimo z reakcijsko toploto baterije Qr; elektrokemična polarizacija povzroči odstopanje dejanske napetosti baterije od njene ravnotežne elektromotorne sile, izguba energije zaradi polarizacije baterije pa je izražena s Qp. Poleg reakcije baterije, ki poteka po reakcijski enačbi, obstajajo tudi nekatere stranske reakcije. Tipične stranske reakcije vključujejo razgradnjo elektrolita in samopraznjenje baterije. Stranska reakcijska toplota, ki nastane v tem procesu, je Qs. Poleg tega, ker ima vsaka baterija neizogibno upor, se ob prehodu toka ustvari Joulova toplota Qj. Zato je skupna toplota baterije vsota toplote naslednjih vidikov: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
Glede na specifičen postopek polnjenja (praznjenja) se razlikujejo tudi glavni dejavniki, ki povzročajo sproščanje toplote v bateriji. Na primer, ko je baterija normalno napolnjena, je Qr prevladujoči dejavnik; v kasnejši fazi polnjenja baterije pa se zaradi razgradnje elektrolita začnejo pojavljati stranske reakcije (toplota stranske reakcije je Qs). Ko je baterija skoraj popolnoma napolnjena in prenapolnjena, se v glavnem zgodi razgradnja elektrolita, kjer prevladuje Qs. Joulova toplota Qj je odvisna od toka in upora. Običajno uporabljena metoda polnjenja se izvaja s konstantnim tokom, Qj pa je v tem času specifična vrednost. Vendar pa je med zagonom in pospeševanjem tok relativno visok. Pri HEV je to enakovredno toku od deset do sto amperov. V tem času je Joulova toplota Qj zelo velika in postane glavni vir sproščanja toplote v bateriji.
Z vidika obvladljivosti toplotnega upravljanja, sistemi toplotnega upravljanja (HVH) lahko razdelimo na dve vrsti: aktivne in pasivne. Z vidika medija za prenos toplote lahko sisteme za upravljanje toplote razdelimo na: zračno hlajene(PTC grelec zraka), tekočinsko hlajeno(PTC grelec hladilne tekočine) in shranjevanje toplote s fazno spremembo.
Za prenos toplote s hladilnim medijem (PTC grelnik hladilne tekočine) je treba vzpostaviti komunikacijo za prenos toplote med modulom in tekočim medijem, kot je vodni plašč, za posredno segrevanje in hlajenje v obliki konvekcije in toplotne prevodnosti. Medij za prenos toplote je lahko voda, etilen glikol ali celo hladilno sredstvo. Obstaja tudi neposreden prenos toplote s potopitvijo pola v tekočino dielektrika, vendar je treba sprejeti izolacijske ukrepe, da se prepreči kratek stik.
Pasivno hlajenje s hladilno tekočino običajno uporablja izmenjavo toplote med tekočino in zunanjim zrakom, nato pa v akumulator vnese kokone za sekundarno izmenjavo toplote, medtem ko aktivno hlajenje uporablja toplotne izmenjevalnike med hladilno tekočino motorja in tekočinskim medijem ali električno ogrevanje PTC/ogrevanje s termalnim oljem za doseganje primarnega hlajenja. Ogrevanje, primarno hlajenje s hladilnim medijem v potniški kabini/klimatsko napravo.
Za sisteme za upravljanje toplote, ki kot medij uporabljajo zrak in tekočino, je struktura prevelika in zapletena zaradi potrebe po ventilatorjih, vodnih črpalkah, toplotnih izmenjevalnikih, grelnikih, cevovodih in drugi opremi, poleg tega pa porablja energijo baterije in zmanjšuje gostoto moči baterije.
Vodno hlajeni hladilni sistem akumulatorja uporablja hladilno tekočino (50 % vode/50 % etilen glikola) za prenos toplote akumulatorja v hladilni sistem klimatske naprave prek hladilnika akumulatorja in nato v okolje prek kondenzatorja. Akumulator ohladi dovodno vodo, ki se nato ohladi. Po izmenjavi toplote je enostavno doseči nižjo temperaturo, akumulator pa je mogoče nastaviti tako, da deluje v najboljšem delovnem temperaturnem območju; načelo sistema je prikazano na sliki. Glavne komponente hladilnega sistema vključujejo: kondenzator, električni kompresor, uparjalnik, ekspanzijski ventil z zapornim ventilom, hladilnik akumulatorja (ekspanzijski ventil z zapornim ventilom) in cevi klimatske naprave itd.; krog hladilne vode vključuje: električno vodno črpalko, akumulator (vključno s hladilnimi ploščami), hladilnike akumulatorja, vodovodne cevi, ekspanzijske posode in drugo dodatno opremo.
Čas objave: 27. april 2023
