Jedna od ključnih tehnologija novih energetskih vozila su baterije.Kvaliteta baterija određuje cijenu električnih vozila s jedne strane, te domet vožnje električnih vozila s druge strane.Ključni faktor za prihvaćanje i brzo usvajanje.
Prema karakteristikama uporabe, zahtjevima i poljima primjene baterija za napajanje, tipovi baterija za istraživanje i razvoj u zemlji i inozemstvu su otprilike: olovne baterije, nikal-kadmijeve baterije, nikal-metal-hidridne baterije, litij-ionske baterije, gorive ćelije itd., među kojima se najviše pažnje posvećuje razvoju litij-ionskih baterija.
Ponašanje generiranja topline akumulatora
Izvor topline, brzina proizvodnje topline, toplinski kapacitet baterije i drugi povezani parametri modula energetske baterije usko su povezani s prirodom baterije.Toplina koju oslobađa baterija ovisi o kemijskoj, mehaničkoj i električnoj prirodi i karakteristikama baterije, posebno o prirodi elektrokemijske reakcije.Toplinska energija nastala u reakciji baterije može se izraziti reakcijskom toplinom baterije Qr;elektrokemijska polarizacija uzrokuje da stvarni napon baterije odstupa od svoje ravnotežne elektromotorne sile, a gubitak energije uzrokovan polarizacijom baterije izražava se s Qp.Osim reakcije baterije koja se odvija prema jednadžbi reakcije, postoje i neke nuspojave.Tipične nuspojave uključuju razgradnju elektrolita i samopražnjenje baterije.Toplina bočne reakcije koja se stvara u ovom procesu je Qs.Osim toga, budući da će svaka baterija neizbježno imati otpor, Joulova toplina Qj će se generirati kada struja prođe.Stoga je ukupna toplina baterije zbroj topline sljedećih aspekata: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
Ovisno o konkretnom procesu punjenja (pražnjenja), različiti su i glavni čimbenici koji uzrokuju stvaranje topline baterije.Na primjer, kada je baterija normalno napunjena, Qr je dominantan faktor;a u kasnijoj fazi punjenja akumulatora, zbog razgradnje elektrolita, počinju se javljati nusreakcije (bočna reakcijska toplina je Qs), kada je baterija skoro potpuno napunjena i prenapunjena, Ono što se uglavnom događa je razgradnja elektrolita, gdje dominira Qs .Jouleova toplina Qj ovisi o struji i otporu.Uobičajena metoda punjenja provodi se pod konstantnom strujom, a Qj je specifična vrijednost u ovom trenutku.Međutim, tijekom pokretanja i ubrzanja struja je relativno visoka.Za HEV, to je ekvivalentno struji od desetaka ampera do stotina ampera.U to vrijeme, Jouleova toplina Qj je vrlo velika i postaje glavni izvor oslobađanja topline baterije.
Sa stajališta upravljivosti upravljanja toplinom, sustavi upravljanja toplinom mogu se podijeliti u dvije vrste: aktivne i pasivne.Iz perspektive medija za prijenos topline, sustavi za upravljanje toplinom mogu se podijeliti na: zračno hlađene, tekućinom hlađene i sustave za pohranu topline s promjenom faza.
Upravljanje toplinom zrakom kao medijem za prijenos topline
Medij za prijenos topline ima značajan utjecaj na performanse i cijenu sustava upravljanja toplinom.Upotreba zraka kao medija za prijenos topline je izravno uvođenje zraka tako da on struji kroz baterijski modul kako bi se postigla svrha odvođenja topline.Općenito, potrebni su ventilatori, ulazna i izlazna ventilacija i druge komponente.
Prema različitim izvorima unosa zraka, općenito postoje sljedeći oblici:
1 Pasivno hlađenje s vanjskom ventilacijom
2. Pasivno hlađenje/grijanje za ventilaciju zraka u putničkom prostoru
3. Aktivno hlađenje/grijanje vanjskog zraka ili zraka u putničkom prostoru
Struktura pasivnog sustava relativno je jednostavna i izravno iskorištava postojeće okruženje.Na primjer, ako bateriju treba zagrijati zimi, vruće okruženje u putničkom prostoru može se iskoristiti za udisanje zraka.Ako je temperatura akumulatora previsoka tijekom vožnje, a učinak hlađenja zraka u putničkom prostoru nije dobar, može se udisati hladan zrak izvana kako bi se ohladio.
Za aktivni sustav potrebno je uspostaviti poseban sustav za pružanje funkcija grijanja ili hlađenja i kojim se neovisno upravlja prema statusu baterije, što također povećava potrošnju energije i troškove vozila.Izbor različitih sustava uglavnom ovisi o zahtjevima upotrebe baterije.
Upravljanje toplinom s tekućinom kao medijem za prijenos topline
Za prijenos topline s tekućinom kao medijem, potrebno je uspostaviti komunikaciju za prijenos topline između modula i tekućeg medija, kao što je vodeni omotač, za provedbu neizravnog zagrijavanja i hlađenja u obliku konvekcije i provođenja topline.Medij za prijenos topline može biti voda, etilen glikol ili čak rashladno sredstvo.Također postoji izravan prijenos topline uranjanjem polarnog dijela u tekućinu dielektrika, ali moraju se poduzeti mjere izolacije kako bi se izbjegao kratki spoj.
Pasivno tekuće hlađenje općenito koristi izmjenu topline između tekućine i okolnog zraka, a zatim uvodi čahure u bateriju za sekundarnu izmjenu topline, dok aktivno hlađenje koristi srednje toplinske izmjenjivače rashladne tekućine motora ili električno grijanje/grijanje toplinskim uljem za postizanje primarnog hlađenja.Grijanje, primarno hlađenje putničke kabine zrak/klima uređaj rashladno sredstvo-tekući medij.
Sustav upravljanja toplinom sa zrakom i tekućinom kao medijem zahtijeva ventilatore, vodene pumpe, izmjenjivače topline, grijače (PTC grijač zraka), cjevovode i druge dodatke kako bi struktura bila prevelika i složena, a također troši energiju baterije, niz Gustoća snage i gustoća energije baterije su smanjene.
(PTC rashladna tekućinagrijač) Vodeno hlađeni sustav za hlađenje baterije koristi rashladnu tekućinu (50% vode/50% etilen glikola) za prijenos topline iz baterije u sustav rashladnog sredstva klima uređaja kroz hladnjak baterije, a zatim u okolinu kroz kondenzator.Uvezenu temperaturu vode lako je postići nižu temperaturu nakon izmjene topline pomoću hladnjaka baterije, a baterija se može podesiti za rad u najboljem radnom temperaturnom rasponu;princip sustava prikazan je na slici.Glavne komponente rashladnog sustava uključuju: kondenzator, električni kompresor, isparivač, ekspanzijski ventil sa zapornim ventilom, hladnjak baterije (ekspanzijski ventil sa zapornim ventilom) i cijevi klima uređaja, itd.;krug rashladne vode uključuje:električna pumpa za vodu, baterije (uključujući rashladne ploče), hladnjake baterija, cijevi za vodu, ekspanzijske posude i ostali pribor.
Vrijeme objave: 13. srpnja 2023
