En af nøgleteknologierne i nye energikøretøjer er elbatterier. Batteriernes kvalitet bestemmer prisen på elbiler på den ene side og rækkevidden for elbiler på den anden side. En nøglefaktor for accept og hurtig implementering.
I henhold til brugsegenskaber, krav og anvendelsesområder for strømbatterier er forsknings- og udviklingstyperne for strømbatterier i ind- og udland omtrent: blybatterier, nikkel-cadmium-batterier, nikkel-metalhydridbatterier, lithium-ion-batterier, brændselsceller osv., hvoraf udviklingen af lithium-ion-batterier får mest opmærksomhed.
Adfærd i forbindelse med varmegenerering af strømbatteriet
Varmekilden, varmegenereringshastigheden, batteriets varmekapacitet og andre relaterede parametre for batterimodulet er tæt forbundet med batteriets natur. Den varme, der frigives af batteriet, afhænger af batteriets kemiske, mekaniske og elektriske natur og egenskaber, især arten af den elektrokemiske reaktion. Den varmeenergi, der genereres i batterireaktionen, kan udtrykkes ved batteriets reaktionsvarme Qr; den elektrokemiske polarisering får batteriets faktiske spænding til at afvige fra dets ligevægtselektromotoriske kraft, og energitabet forårsaget af batteriets polarisering udtrykkes ved Qp. Ud over at batteriets reaktion forløber i henhold til reaktionsligningen, er der også nogle sidereaktioner. Typiske sidereaktioner omfatter elektrolytnedbrydning og batteriets selvafladning. Den sidereaktionsvarme, der genereres i denne proces, er Qs. Derudover, fordi ethvert batteri uundgåeligt vil have modstand, vil der blive genereret joulevarme Qj, når strømmen passerer. Derfor er et batteris samlede varme summen af varmen fra følgende aspekter: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
Afhængigt af den specifikke opladnings- (afladnings-) proces er de vigtigste faktorer, der får batteriet til at generere varme, også forskellige. For eksempel, når batteriet er normalt opladet, er Qr den dominerende faktor; og i den senere fase af batteriopladningen, på grund af nedbrydningen af elektrolytten, begynder sidereaktioner at forekomme (sidereaktionsvarme er Qs). Når batteriet er næsten fuldt opladet og overopladet, sker der primært nedbrydning af elektrolytten, hvor Qs dominerer. Joule-varmen Qj afhænger af strøm og modstand. Den almindeligt anvendte opladningsmetode udføres under konstant strøm, og Qj er en specifik værdi på dette tidspunkt. Under opstart og acceleration er strømmen dog relativt høj. For HEV svarer dette til en strøm på ti ampere til hundredvis af ampere. På dette tidspunkt er Joule-varmen Qj meget stor og bliver den primære kilde til batteriets varmeafgivelse.
Fra et perspektiv på kontrollerbarhed af termisk styring kan termiske styringssystemer opdeles i to typer: aktive og passive. Fra et varmeoverføringsmediums perspektiv kan termiske styringssystemer opdeles i: luftkølede, væskekølede og faseskiftende termisk lagring.
Termisk styring med luft som varmeoverføringsmedium
Varmeoverføringsmediet har en betydelig indflydelse på ydeevnen og omkostningerne ved det termiske styringssystem. Brugen af luft som varmeoverføringsmedium er til direkte at indføre luften, så den strømmer gennem batterimodulet for at opnå formålet med varmeafledning. Generelt kræves der ventilatorer, indløbs- og udløbsventilation og andre komponenter.
Afhængigt af de forskellige kilder til luftindtag er der generelt følgende former:
1 Passiv køling med udeluftventilation
2. Passiv køling/opvarmning til ventilation af kabinen
3. Aktiv køling/opvarmning af udeluft eller kabineluft
Den passive systemstruktur er relativt enkel og udnytter direkte det eksisterende miljø. Hvis batteriet f.eks. skal opvarmes om vinteren, kan det varme miljø i kabinen bruges til at indånde luft. Hvis batteriets temperatur er for høj under kørsel, og køleeffekten af luften i kabinen ikke er god, kan kold luft udefra indåndes for at køle ned.
For det aktive system skal der etableres et separat system, der kan levere varme- eller kølefunktioner og styres uafhængigt i henhold til batteriets status, hvilket også øger køretøjets energiforbrug og omkostninger. Valget af forskellige systemer afhænger primært af batteriets brugskrav.
Termisk styring med væske som varmeoverføringsmedium
For varmeoverførsel med væske som medium er det nødvendigt at etablere en varmeoverførselskommunikation mellem modulet og det flydende medium, såsom en vandkappe, for at udføre indirekte opvarmning og afkøling i form af konvektion og varmeledning. Varmeoverførselsmediet kan være vand, ethylenglycol eller endda kølemiddel. Der er også direkte varmeoverførsel ved at nedsænke polstykket i dielektrikummets væske, men der skal træffes isoleringsforanstaltninger for at undgå kortslutning.
Passiv væskekøling bruger generelt varmeveksling mellem væske og omgivende luft og introducerer derefter kokoner i batteriet til sekundær varmeveksling, mens aktiv køling bruger varmevekslere mellem motorens kølevæske og væskemedium eller elektrisk opvarmning/termisk olieopvarmning til at opnå primær køling. Opvarmning, primær køling med kølemiddel-væskemedium i passagerkabinen/klimaanlægget.
Det termiske styringssystem med luft og væske som medie kræver ventilatorer, vandpumper, varmevekslere, varmelegemer (PTC-luftvarmer), rørledninger og andet tilbehør, der gør strukturen for stor og kompleks, og som også forbruger batterienergi, array. Batteriets effekttæthed og energitæthed sænkes.
(PTC-kølemiddelvarmeapparat) Det vandkølede batterikølesystem bruger kølemiddel (50 % vand/50 % ethylenglycol) til at overføre varme fra batteriet til klimaanlæggets kølesystem gennem batterikøleren og derefter til omgivelserne gennem kondensatoren. Den importerede vandtemperatur kan nemt nå en lavere temperatur efter varmeudveksling via batterikøleren, og batteriet kan justeres til at fungere ved det bedste driftstemperaturområde; systemprincippet er vist på figuren. Hovedkomponenterne i kølesystemet omfatter: kondensator, elektrisk kompressor, fordamper, ekspansionsventil med stopventil, batterikøler (ekspansionsventil med stopventil) og klimaanlægsrør osv.; kølevandskredsløbet omfatter:elektrisk vandpumpe, batteri (inklusive køleplader), batterikølere, vandrør, ekspansionsbeholdere og andet tilbehør.
Opslagstidspunkt: 13. juli 2023
