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 dels vehicles elèctrics, de l'altra.Factor clau per a l'acceptació i la ràpida adopció.
Segons les característiques d'ús, els requisits i els camps d'aplicació de les bateries d'energia, els tipus d'investigació i desenvolupament de bateries d'alimentació a casa i a l'estranger són aproximadament: bateries de plom-àcid, bateries de níquel-cadmi, bateries d'hidrur de níquel-metall, bateries d'ions de liti, piles de combustible, etc., entre les quals el desenvolupament de bateries d'ions de liti crida més l'atenció.
Comportament de generació de calor de la bateria d'energia
La font de calor, la taxa de generació de calor, la capacitat de calor de la bateria i altres paràmetres relacionats del mòdul de la bateria d'alimentació estan estretament relacionats amb la naturalesa de la bateria.La calor alliberada per la bateria depèn de la naturalesa química, mecànica i elèctrica i de les característiques de la bateria, especialment de la naturalesa de la reacció electroquímica.L'energia tèrmica generada en la reacció de la bateria es pot expressar per la calor de reacció de la bateria Qr;la polarització electroquímica fa que la tensió 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 per Qp.A més de la reacció de la bateria segons l'equació de reacció, també hi ha algunes reaccions secundaris.Les reaccions secundaries típiques inclouen la descomposició d'electròlits i l'autodescàrrega de la bateria.La calor de reacció lateral generada en aquest procés és Qs.A més, com que qualsevol bateria tindrà inevitablement resistència, es generarà calor Joule Qj quan passi el corrent.Per tant, la calor total d'una pila és la suma de la calor dels aspectes següents: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
Segons el procés de càrrega (descàrrega) específic, els factors principals que fan que la bateria generi calor també són diferents.Per exemple, quan la bateria està carregada normalment, Qr és el factor dominant;i en l'etapa posterior de càrrega de la bateria, a causa de la descomposició de l'electròlit, comencen a produir-se reaccions laterals (la calor de reacció lateral és Qs), quan la bateria està gairebé completament carregada i sobrecarregada, el que passa principalment és la descomposició d'electròlits, on predomina Qs. .La calor de Joule Qj depèn del corrent i de la resistència.El mètode de càrrega que s'utilitza habitualment es realitza amb corrent constant i Qj és un valor específic en aquest moment.Tanmateix, durant l'arrencada i l'acceleració, el corrent és relativament alt.Per a HEV, això és equivalent a un corrent de desenes d'amperes a centenars d'amperes.En aquest moment, la calor de 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 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: emmagatzematge tèrmic refrigerat per aire, refrigerat per líquid i emmagatzematge tèrmic de canvi de fase.
Gestió tèrmica amb aire com a mitjà de transferència de calor
El medi de transferència de calor té un impacte significatiu en el rendiment i el cost del sistema de gestió tèrmica.L'ús de l'aire com a mitjà de transferència de calor és introduir directament l'aire perquè flueixi a través del mòdul de la bateria per aconseguir la finalitat de la dissipació de la calor.En general, es requereixen ventiladors, ventilació d'entrada i sortida i altres components.
Segons les diferents fonts d'entrada d'aire, generalment hi ha les formes següents:
1 Refrigeració passiva amb ventilació d'aire exterior
2. Refrigeració/escalfament passiu per a la ventilació de l'habitacle
3. Refrigeració/escalfament actiu de l'aire exterior o de l'habitacle
L'estructura del sistema passiu és relativament simple i utilitza directament l'entorn existent.Per exemple, si la bateria s'ha d'escalfar a l'hivern, l'ambient calent de l'habitacle es pot utilitzar per inhalar aire.Si la temperatura de la bateria és massa alta durant la conducció i l'efecte de refrigeració de l'aire de l'habitacle no és bo, es pot inhalar aire fred de l'exterior per refredar-se.
Per al sistema actiu, s'ha d'establir un sistema independent per oferir funcions de calefacció o refrigeració i que es controli de manera independent segons l'estat de la bateria, la qual cosa també augmenta el consum d'energia i el cost del vehicle.L'elecció dels diferents sistemes depèn principalment dels requisits d'ús de la bateria.
Gestió tèrmica amb líquid com a mitjà de transferència de calor
Per a la transferència de calor amb líquid com a mitjà, cal establir una comunicació de transferència de calor entre el mòdul i el medi líquid, com ara una camisa d'aigua, per dur a terme l'escalfament i la refrigeració indirectes en forma de convecció i conducció de calor.El mitjà de transferència de calor pot ser aigua, etilenglicol o fins i tot refrigerant.També hi ha transferència directa de calor mitjançant la immersió de la peça polar en el líquid del dielèctric, però s'han de prendre mesures d'aïllament per evitar curtcircuits.
La refrigeració líquida passiva generalment utilitza l'intercanvi de calor entre l'aire líquid i l'ambient i després introdueix capolls a la bateria per a l'intercanvi de calor secundari, mentre que la refrigeració activa utilitza intercanviadors de calor mitjà líquid refrigerant del motor o calefacció elèctrica/escalfament d'oli tèrmic per aconseguir la refrigeració primària.Calefacció, refrigeració primària amb aire condicionat/aire condicionat de l'habitacle refrigerant-líquid.
El sistema de gestió tèrmica amb aire i líquid com a mitjà requereix ventiladors, bombes d'aigua, intercanviadors de calor, calefactors (Escalfador d'aire PTC), canonades i altres accessoris per fer que l'estructura sigui massa gran i complexa, i també consumeix energia de la bateria, matriu La densitat de potència i la densitat d'energia de la bateria es redueixen.
(Refrigerant PTCescalfador) El sistema de refrigeració de la bateria refrigerat per aigua utilitza refrigerant (50% aigua/50% etilenglicol) per transferir la calor de la bateria al sistema de refrigeració d'aire condicionat a través del refrigerador de la bateria, i després al medi ambient a través del condensador.La temperatura de l'aigua importada és fàcil d'assolir una temperatura més baixa després de l'intercanvi de calor pel refrigerador de la bateria, i la bateria es pot ajustar per funcionar al millor rang de temperatura de treball;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 d'aturada, refrigerador de bateries (vàlvula d'expansió amb vàlvula d'aturada) i canonades d'aire condicionat, etc.;El circuit d'aigua de refrigeració inclou:bomba d'aigua elèctrica, bateria (incloses plaques de refrigeració), refrigeradors de bateries, canonades d'aigua, dipòsits d'expansió i altres accessoris.
Hora de publicació: 13-jul-2023
