1. Značilnosti litijevih baterij za vozila z novo energijo
Litijeve baterije imajo predvsem prednosti nizke stopnje samopraznjenja, visoke energijske gostote, dolgih časov ciklov in visoke obratovalne učinkovitosti med uporabo. Uporaba litijevih baterij kot glavne napajalne naprave za novo energijo je enakovredna pridobivanju dobrega vira energije. Zato je v sestavi glavnih komponent vozil z novo energijo litijev baterijski sklop, povezan z litijevo baterijsko celico, postal njegova najpomembnejša osrednja komponenta in osrednji del, ki zagotavlja energijo. Med delovnim procesom litijevih baterij obstajajo določene zahteve glede okolice. Glede na eksperimentalne rezultate je optimalna delovna temperatura med 20 °C in 40 °C. Ko temperatura okoli baterije preseže določeno mejo, se bo zmogljivost litijeve baterije močno zmanjšala in življenjska doba se bo močno skrajšala. Ker je temperatura okoli litijeve baterije prenizka, se bosta končna praznilna kapaciteta in praznilna napetost odstopali od vnaprej nastavljenega standarda in bo prišlo do močnega padca.
Če je temperatura okolice previsoka, se verjetnost toplotnega pobega litijeve baterije močno poveča, notranja toplota pa se bo nabirala na določenem mestu, kar bo povzročilo resne težave z akumulacijo toplote. Če se ta del toplote ne more nemoteno odvajati, je baterija zaradi daljšega delovnega časa nagnjena k eksploziji. To varnostno tveganje predstavlja veliko grožnjo za osebno varnost, zato se morajo litijeve baterije zanašati na elektromagnetne hladilne naprave za izboljšanje varnosti celotne opreme med delovanjem. Vidimo lahko, da morajo raziskovalci pri nadzoru temperature litijevih baterij racionalno uporabljati zunanje naprave za odvajanje toplote in nadzor optimalne delovne temperature litijevih baterij. Ko nadzor temperature doseže ustrezne standarde, cilj varne vožnje vozil na nova energijska goriva skoraj ne bo ogrožen.
2. Mehanizem za proizvodnjo toplote nove litijeve baterije za pogon vozil
Čeprav se te baterije lahko uporabljajo kot napajalne naprave, so razlike med njimi v dejanski uporabi bolj očitne. Nekatere baterije imajo večje pomanjkljivosti, zato bi morali proizvajalci vozil z novo energijo skrbno izbirati. Na primer, svinčeno-kislinska baterija zagotavlja zadostno moč za srednjo vejo, vendar med delovanjem povzroča veliko škodo v okolju, ki bo kasneje nepopravljiva. Zato je država za zaščito okoljske varnosti svinčeno-kislinske baterije uvrstila na seznam prepovedanih. Med razvojnim obdobjem so nikelj-metalhidridne baterije dobile dobre možnosti, razvojna tehnologija se je postopoma razvijala in razširil se je tudi obseg uporabe. Vendar pa so v primerjavi z litijevimi baterijami njihove slabosti nekoliko očitne. Na primer, za običajne proizvajalce baterij je težko nadzorovati proizvodne stroške nikelj-metalhidridnih baterij. Posledično je cena nikelj-vodikovih baterij na trgu ostala visoka. Nekatere znamke vozil z novo energijo, ki si prizadevajo za stroškovno učinkovitost, jih komajda uporabljajo kot avtomobilske dele. Še pomembneje je, da so Ni-MH baterije veliko bolj občutljive na temperaturo okolice kot litijeve baterije in se zaradi visokih temperatur pogosteje vnamejo. Po večkratnih primerjavah izstopajo litijeve baterije, ki se zdaj pogosto uporabljajo v vozilih z novo energijo.
Razlog, zakaj lahko litijeve baterije zagotavljajo energijo za vozila z novo energijo, je prav ta, da njihove pozitivne in negativne elektrode vsebujejo aktivne materiale. Med procesom nenehnega vgrajevanja in črpanja materialov se pridobi velika količina električne energije, nato pa se v skladu z načelom pretvorbe energije električna in kinetična energija izmenjujeta, s čimer se vozilom z novo energijo dostavi močna energija, kar omogoča hojo z avtomobilom. Hkrati pa ima litijeva baterijska celica med kemično reakcijo funkcijo absorbiranja in sproščanja toplote za dokončanje pretvorbe energije. Poleg tega atom litija ni statičen, lahko se nenehno premika med elektrolitom in membrano, pri čemer obstaja notranji polarizacijski upor.
Zdaj se bo toplota tudi ustrezno sproščala. Vendar pa je temperatura okoli litijeve baterije novih vozil previsoka, kar lahko zlahka povzroči razgradnjo pozitivnih in negativnih separatorjev. Poleg tega je sestava nove litijeve baterije sestavljena iz več baterijskih sklopov. Toplota, ki jo ustvarijo vsi baterijski sklopi, daleč presega toploto posamezne baterije. Ko temperatura preseže vnaprej določeno vrednost, je baterija izjemno nagnjena k eksploziji.
3. Ključne tehnologije sistema za upravljanje temperature baterij
Sistemu za upravljanje baterij vozil z novim pogonom so tako doma kot v tujini namenili veliko pozornosti, sprožili vrsto raziskav in dosegli številne rezultate. Ta članek se bo osredotočil na natančno oceno preostale moči baterije sistema za upravljanje temperature baterij vozil z novim pogonom, upravljanje ravnovesja baterij in ključne tehnologije, ki se uporabljajo v...sistem za upravljanje temperature.
3.1 Metoda za oceno preostale moči sistema za upravljanje temperature baterije
Raziskovalci so vložili veliko energije in truda v ocenjevanje stanja napolnjenosti (SOC), predvsem z uporabo znanstvenih podatkovnih algoritmov, kot so metoda integrala amper-ur, metoda linearnega modela, metoda nevronskih mrež in metoda Kalmanovega filtra, za izvedbo velikega števila simulacijskih poskusov. Vendar pa se pri uporabi te metode pogosto pojavijo računske napake. Če napake ne odpravimo pravočasno, se bodo razlike med rezultati izračunov povečale. Da bi odpravili to pomanjkljivost, raziskovalci običajno kombinirajo Anshijevo metodo ocenjevanja z drugimi metodami, da bi se medsebojno preverile in dosegle čim bolj natančne rezultate. Z natančnimi podatki lahko raziskovalci natančno ocenijo praznilni tok baterije.
3.2 Uravnoteženo upravljanje sistema za upravljanje temperature baterije
Upravljanje ravnovesja sistema za upravljanje temperature baterije se uporablja predvsem za usklajevanje napetosti in moči posameznih delov baterije. Ko se različne baterije uporabljajo v različnih delih, se moč in napetost razlikujeta. V tem primeru je treba za odpravo razlike med obema uporabiti upravljanje ravnovesja. Trenutno je najpogosteje uporabljena tehnika upravljanja ravnovesja.
V glavnem se deli na dve vrsti: pasivno izenačevanje in aktivno izenačevanje. Z vidika uporabe se načela izvedbe, ki jih uporabljata ti dve vrsti metod izenačevanja, precej razlikujejo.
(1) Pasivno uravnoteženje. Načelo pasivnega izenačevanja uporablja sorazmerno razmerje med močjo baterije in napetostjo, ki temelji na podatkih o napetosti ene same verige baterij, pretvorba obeh pa se običajno doseže z uporovnim praznjenjem: energija visokozmogljive baterije ustvarja toploto z uporovnim segrevanjem, ki se nato razprši po zraku, da se doseže namen izgube energije. Vendar ta metoda izenačevanja ne izboljša učinkovitosti uporabe baterije. Poleg tega baterija zaradi neenakomernega odvajanja toplote ne bo mogla opraviti naloge toplotnega upravljanja baterije zaradi problema pregrevanja.
(2) Aktivno ravnovesje. Aktivno ravnovesje je nadgrajen produkt pasivnega ravnovesja, ki odpravlja slabosti pasivnega ravnovesja. Z vidika principa izvedbe se princip aktivnega izenačevanja ne nanaša na princip pasivnega izenačevanja, temveč uporablja povsem drugačen nov koncept: aktivno izenačevanje ne pretvarja električne energije baterije v toplotno energijo, temveč jo razprši, tako da se visoka energija prenese iz baterije v nizkoenergijsko baterijo. Poleg tega ta vrsta prenosa ne krši zakona o ohranjanju energije in ima prednosti nizkih izgub, visoke učinkovitosti uporabe in hitrih rezultatov. Vendar pa je sestavna struktura upravljanja ravnovesja relativno zapletena. Če točka ravnovesja ni pravilno nadzorovana, lahko zaradi prevelike velikosti povzroči nepopravljivo škodo na baterijskem paketu. Skratka, tako aktivno kot pasivno upravljanje ravnovesja imata tako slabosti kot prednosti. V specifičnih aplikacijah se lahko raziskovalci odločijo glede na kapaciteto in število nizov litijevih baterijskih paketov. Litijeve baterije z nizko kapaciteto in majhnim številom polnjenj so primerne za pasivno izenačevanje, litijeve baterije z visoko kapaciteto in veliko močjo pa so primerne za aktivno izenačevanje.
3.3 Glavne tehnologije, uporabljene v sistemu za upravljanje temperature baterij
(1) Določite optimalno območje delovanja baterije. Sistem za upravljanje temperature se uporablja predvsem za usklajevanje temperature okoli baterije, zato se za zagotovitev učinka uporabe sistema za upravljanje temperature ključna tehnologija, ki so jo razvili raziskovalci, uporablja predvsem za določanje delovne temperature baterije. Dokler se temperatura baterije ohranja v ustreznem območju, je litijeva baterija lahko vedno v najboljšem delovnem stanju in zagotavlja zadostno moč za delovanje vozil z novim pogonom. Na ta način je lahko delovanje litijeve baterije vozil z novim pogonom vedno v odličnem stanju.
(2) Izračun toplotnega območja baterije in napoved temperature. Ta tehnologija vključuje veliko število matematičnih modelnih izračunov. Znanstveniki uporabljajo ustrezne računske metode za določitev temperaturne razlike v bateriji in to uporabijo kot osnovo za napovedovanje morebitnega toplotnega obnašanja baterije.
(3) Izbira medija za prenos toplote. Vrhunska učinkovitost sistema za upravljanje toplote je odvisna od izbire medija za prenos toplote. Večina trenutnih vozil z novimi energijskimi viri uporablja zrak/hladilno tekočino kot hladilni medij. Ta metoda hlajenja je preprosta za uporabo, ima nizke proizvodne stroške in lahko dobro doseže namen odvajanja toplote akumulatorja.PTC grelec zraka/PTC grelec hladilne tekočine)
(4) Uporabite vzporedno zasnovo prezračevanja in odvajanja toplote. Zasnova prezračevanja in odvajanja toplote med litijevimi baterijskimi sklopi lahko razširi pretok zraka, tako da se ta enakomerno porazdeli med baterijskimi sklopi, kar učinkovito rešuje temperaturno razliko med baterijskimi moduli.
(5) Izbira merilne točke ventilatorja in temperature. V tem modulu so raziskovalci uporabili veliko število poskusov za teoretične izračune in nato z metodami mehanike tekočin pridobili vrednosti porabe energije ventilatorja. Nato bodo raziskovalci z metodo končnih elementov našli najprimernejšo merilno točko temperature, da bi natančno pridobili podatke o temperaturi baterije.
Čas objave: 10. september 2024
