Una de les tecnologies clau dels vehicles de nova energia són les bateries. La qualitat de les bateries determina el cost dels vehicles elèctrics, d'una banda, i l'autonomia de conducció dels vehicles elèctrics, de l'altra. Factor clau per a l'acceptació i l'adopció ràpida.
Segons les característiques d'ús, els requisits i els camps d'aplicació de les bateries d'energia, els tipus de recerca i desenvolupament de bateries d'energia a nivell nacional i internacional són aproximadament: bateries de plom-àcid, bateries de níquel-cadmi, bateries de níquel-hidrur metàl·lic, bateries de ions de liti, piles de combustible, etc., entre les quals el desenvolupament de bateries de ions de liti rep la major atenció.
Comportament de generació de calor de la bateria d'energia
La font de calor, la velocitat de generació de calor, la capacitat calorífica de la bateria i altres paràmetres relacionats del mòdul de bateria estan estretament relacionats amb la naturalesa de la bateria. La calor alliberada per la bateria depèn de la naturalesa i les característiques químiques, mecàniques i elèctriques de la bateria, especialment de la naturalesa de la reacció electroquímica. L'energia calorífica generada en la reacció de la bateria es pot expressar mitjançant la calor de reacció de la bateria Qr; la polarització electroquímica fa que el voltatge real de la bateria es desviï de la seva força electromotriu d'equilibri, i la pèrdua d'energia causada per la polarització de la bateria s'expressa mitjançant Qp. A més que la reacció de la bateria es produeix segons l'equació de reacció, també hi ha algunes reaccions secundàries. Les reaccions secundàries típiques inclouen la descomposició de l'electròlit i l'autodescàrrega de la bateria. La calor de reacció secundària generada en aquest procés és Qs. A més, com que qualsevol bateria inevitablement tindrà resistència, es generarà calor Joule Qj quan passi el corrent. Per tant, la calor total d'una bateria és la suma de la calor dels aspectes següents: Qt = Qr + Qp + Qs + Qj.
Segons el procés específic de càrrega (descàrrega), els principals factors que fan que la bateria generi calor també són diferents. Per exemple, quan la bateria es carrega normalment, Qr és el factor dominant; i en l'etapa posterior de la càrrega de la bateria, a causa de la descomposició de l'electròlit, comencen a produir-se reaccions secundàries (la calor de reacció secundària és Qs), quan la bateria està gairebé completament carregada i sobrecarregada. El que passa principalment és la descomposició de l'electròlit, on Qs domina. La calor en Joule Qj depèn del corrent i la resistència. El mètode de càrrega més utilitzat es duu a terme sota un corrent constant, i Qj és un valor específic en aquest moment. Tanmateix, durant l'arrencada i l'acceleració, el corrent és relativament alt. Per als HEV, això equival a un corrent de desenes d'amperes a centenars d'amperes. En aquest moment, la calor en Joule Qj és molt gran i es converteix en la principal font d'alliberament de calor de la bateria.
Des de la perspectiva de la controlabilitat de la gestió tèrmica, els sistemes de gestió tèrmica (HVH) es poden dividir en dos tipus: actius i passius. Des de la perspectiva del medi de transferència de calor, els sistemes de gestió tèrmica es poden dividir en: refrigerats per aire (Escalfador d'aire PTC), refrigerat per líquid (Escalfador de refrigerant PTC) i emmagatzematge tèrmic de canvi de fase.
Per a la transferència de calor amb refrigerant (escalfador de refrigerant PTC) com a medi, cal establir una comunicació de transferència de calor entre el mòdul i el medi líquid, com ara una jaqueta d'aigua, per dur a terme un escalfament i refredament indirectes en forma de convecció i conducció de calor. El medi de transferència de calor pot ser aigua, etilenglicol o fins i tot refrigerant. També hi ha una transferència de calor directa submergint la peça polar en el líquid del dielèctric, però s'han de prendre mesures d'aïllament per evitar curtcircuits.
La refrigeració passiva per refrigerant generalment utilitza l'intercanvi de calor líquid-aire ambient i després introdueix capolls a la bateria per a l'intercanvi de calor secundari, mentre que la refrigeració activa utilitza intercanviadors de calor del medi líquid-refrigerant del motor o calefacció elèctrica PTC/escalfament d'oli tèrmic per aconseguir la refrigeració primària. Calefacció, refrigeració primària amb aire condicionat/aire condicionat a la cabina de passatgers amb medi líquid-refrigerant.
Per als sistemes de gestió tèrmica que utilitzen aire i líquid com a medi, l'estructura és massa gran i complexa a causa de la necessitat de ventiladors, bombes d'aigua, intercanviadors de calor, escalfadors, canonades i altres accessoris, i també consumeix energia de la bateria i redueix la densitat i la densitat d'energia de la bateria.
El sistema de refrigeració de bateries refrigerades per aigua utilitza refrigerant (50% aigua/50% etilenglicol) per transferir la calor de la bateria al sistema de refrigeració de l'aire condicionat a través del refrigerador de la bateria i, a continuació, a l'entorn a través del condensador. La temperatura de l'aigua d'entrada de la bateria es refreda mitjançant la bateria. És fàcil assolir una temperatura més baixa després de l'intercanvi de calor i la bateria es pot ajustar per funcionar al millor rang de temperatura de funcionament; el principi del sistema es mostra a la figura. Els components principals del sistema de refrigeració inclouen: condensador, compressor elèctric, evaporador, vàlvula d'expansió amb vàlvula de tancament, refrigerador de bateria (vàlvula d'expansió amb vàlvula de tancament) i canonades d'aire condicionat, etc.; el circuit d'aigua de refrigeració inclou: bomba d'aigua elèctrica, bateria (incloses les plaques de refrigeració), refrigeradors de bateria, canonades d'aigua, dipòsits d'expansió i altres accessoris.
Data de publicació: 27 d'abril de 2023
