Ena ključnih tehnologij novih energetskih vozil so akumulatorji.Kakovost baterij določa ceno električnih vozil na eni strani in doseg električnih vozil na drugi strani.Ključni dejavnik za sprejemanje in hitro posvojitev.
Glede na značilnosti uporabe, zahteve in področja uporabe električnih baterij so vrste baterij za raziskave in razvoj doma in v tujini približno: svinčeno-kislinske baterije, nikelj-kadmijeve baterije, nikelj-metal-hidridne baterije, litij-ionske baterije, gorivne celice itd., med katerimi največ pozornosti namenjajo razvoju litij-ionskih baterij.
Obnašanje pri nastajanju toplote akumulatorja
Vir toplote, stopnja proizvodnje toplote, toplotna zmogljivost baterije in drugi povezani parametri modula napajalne baterije so tesno povezani z naravo baterije.Toplota, ki jo sprošča baterija, je odvisna od kemijske, mehanske in električne narave ter značilnosti baterije, zlasti od narave elektrokemične reakcije.Toplotno energijo, ki nastane pri reakciji baterije, lahko izrazimo z reakcijsko toploto baterije Qr;elektrokemična polarizacija povzroči, da dejanska napetost baterije odstopa od njene ravnotežne elektromotorne sile, izguba energije, ki jo povzroči polarizacija baterije, pa je izražena z Qp.Poleg tega, da reakcija baterije poteka po reakcijski enačbi, obstaja tudi nekaj stranskih reakcij.Tipični neželeni učinki vključujejo razgradnjo elektrolita in samopraznjenje baterije.Toplota stranske reakcije, ki nastane pri tem procesu, je Qs.Poleg tega, ker bo vsaka baterija neizogibno imela upor, bo ob prehodu toka nastala Joulova toplota Qj.Zato je skupna toplota baterije vsota toplote naslednjih vidikov: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
Glede na konkreten proces polnjenja (praznjenja) se razlikujejo tudi glavni dejavniki, ki povzročijo, da baterija proizvaja toploto.Na primer, ko je baterija normalno napolnjena, je Qr prevladujoč faktor;in v poznejši fazi polnjenja akumulatorja, zaradi razgradnje elektrolita, se začnejo pojavljati stranske reakcije (stranska reakcijska toplota je Qs), ko je akumulator skoraj popolnoma napolnjen in prenapolnjen, se zgodi predvsem razpad elektrolita, kjer prevladuje Qs .Joulova toplota Qj je odvisna od toka in upora.Običajno uporabljena metoda polnjenja se izvaja pod konstantnim tokom, Qj pa je v tem trenutku specifična vrednost.Vendar pa je med zagonom in pospeševanjem tok relativno visok.Za HEV je to enakovredno toku od desetin do stotin amperov.V tem času je Joulova toplota Qj zelo velika in postane glavni vir sproščanja toplote baterije.
Z vidika vodljivosti toplotnega upravljanja lahko sisteme toplotnega upravljanja razdelimo na dve vrsti: aktivne in pasivne.Z vidika medija za prenos toplote lahko sisteme za upravljanje toplote razdelimo na: zračno hlajene, tekočinsko hlajene in fazno spreminjajoče se hranilnike toplote.
Toplotno upravljanje z zrakom kot medijem za prenos toplote
Medij za prenos toplote pomembno vpliva na delovanje in stroške sistema za upravljanje toplote.Uporaba zraka kot medija za prenos toplote je neposredno vnašanje zraka, tako da teče skozi baterijski modul, da se doseže namen odvajanja toplote.Na splošno so potrebni ventilatorji, vstopno in izstopno prezračevanje ter druge komponente.
Glede na različne vire vnosa zraka na splošno obstajajo naslednje oblike:
1 Pasivno hlajenje z zunanjim prezračevanjem
2. Pasivno hlajenje/ogrevanje za prezračevanje potniškega prostora
3. Aktivno hlajenje/ogrevanje zunanjega zraka ali zraka v potniškem prostoru
Struktura pasivnega sistema je relativno enostavna in neposredno izkorišča obstoječe okolje.Na primer, če je treba baterijo ogreti pozimi, lahko vroče okolje v potniškem prostoru izkoristite za vdihavanje zraka.Če je temperatura akumulatorja med vožnjo previsoka in hladilni učinek zraka v potniškem prostoru ni dober, lahko za ohladitev vdihnete hladen zrak od zunaj.
Za aktivni sistem je treba vzpostaviti ločen sistem za zagotavljanje funkcij ogrevanja ali hlajenja in ga neodvisno krmiliti glede na stanje baterije, kar prav tako poveča porabo energije in stroške vozila.Izbira različnih sistemov je v glavnem odvisna od zahtev glede uporabe baterije.
Toplotno upravljanje s tekočino kot medijem za prenos toplote
Za prenos toplote s tekočino kot medijem je treba vzpostaviti komunikacijo za prenos toplote med modulom in tekočim medijem, kot je vodni plašč, za izvajanje indirektnega ogrevanja in hlajenja v obliki konvekcije in prevoda toplote.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 preprečimo kratek stik.
Pasivno tekočinsko hlajenje na splošno uporablja izmenjavo toplote med tekočino in zunanjim zrakom in nato uvede zapredke v baterijo za sekundarno izmenjavo toplote, medtem ko aktivno hlajenje uporablja srednje toplotne izmenjevalnike hladilne tekočine motorja in tekočine ali električno ogrevanje/ogrevanje s termalnim oljem za doseganje primarnega hlajenja.Ogrevanje, primarno hlajenje z zrakom potniške kabine/klimatsko napravo hladilno sredstvo-tekočina.
Sistem toplotnega upravljanja z zrakom in tekočino kot medijem zahteva ventilatorje, vodne črpalke, izmenjevalnike toplote, grelnike (PTC grelnik zraka), cevovodi in drugi dodatki, da postane struktura prevelika in zapletena, poleg tega pa porablja energijo baterije, niz. Gostota moči in energijska gostota baterije se zmanjšata.
(PTC hladilna tekočinagrelec) Vodno hlajeni sistem za hlajenje akumulatorja uporablja hladilno tekočino (50 % vode/50 % etilen glikola) za prenos toplote iz akumulatorja v sistem hladilnega sredstva klimatske naprave prek hladilnika akumulatorja in nato v okolje skozi kondenzator.Temperaturo uvožene vode je enostavno doseči nižjo temperaturo po izmenjavi toplote s hladilnikom baterije, baterijo pa je mogoče prilagoditi za delovanje v najboljšem delovnem temperaturnem območju;princip sistema je prikazan na sliki.Glavne komponente hladilnega sistema vključujejo: kondenzator, električni kompresor, uparjalnik, ekspanzijski ventil z zapornim ventilom, akumulatorski hladilnik (ekspanzijski ventil z zapornim ventilom) in cevi klimatske naprave itd.;krog hladilne vode vključuje:električna vodna črpalka, baterije (vključno s hladilnimi ploščami), hladilniki baterij, vodovodne cevi, ekspanzijske posode in drugi dodatki.
Čas objave: 13. julij 2023
