Jedna od ključnih tehnologija vozila na novu energiju su baterije. Kvaliteta baterija određuje cijenu električnih vozila s jedne strane i domet vožnje električnih vozila s druge strane. Ključni faktor za prihvaćanje i brzo usvajanje.
Prema karakteristikama upotrebe, zahtjevima i područjima primjene baterija, istraživačke i razvojne vrste baterija u zemlji i inozemstvu su otprilike: olovne baterije, nikal-kadmijeve baterije, nikal-metal hidridne baterije, litij-ionske baterije, gorivne ćelije itd., među kojima se najviše pažnje posvećuje razvoju litij-ionskih baterija.
Ponašanje generiranja topline iz baterije
Izvor topline, brzina stvaranja topline, toplinski kapacitet baterije i drugi povezani parametri modula 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 generirana u reakciji baterije može se izraziti toplinom reakcije baterije Qr; elektrokemijska polarizacija uzrokuje odstupanje stvarnog napona baterije od 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 nuspojave generirana u ovom procesu je Qs. Osim toga, budući da svaka baterija neizbježno ima otpor, Jouleova toplina Qj će se generirati kada struja prođe. Stoga je ukupna toplina baterije zbroj topline sljedećih aspekata: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
Ovisno o specifičnom procesu punjenja (pražnjenja), glavni čimbenici koji uzrokuju stvaranje topline u bateriji također se razlikuju. Na primjer, kada je baterija normalno napunjena, Qr je dominantan čimbenik; a u kasnijoj fazi punjenja baterije, zbog razgradnje elektrolita, počinju se događati nuspojave (toplina nuspojave je Qs), kada je baterija gotovo potpuno napunjena i prepunjena, uglavnom se događa razgradnja elektrolita, gdje Qs dominira. Jouleova toplina Qj ovisi o struji i otporu. Uobičajena metoda punjenja provodi se pod konstantnom strujom, a Qj je u ovom trenutku specifična vrijednost. Međutim, tijekom pokretanja i ubrzanja struja je relativno visoka. Za HEV to je ekvivalentno struji od desetaka ampera do stotina ampera. U ovom trenutku, Jouleova toplina Qj je vrlo velika i postaje glavni izvor oslobađanja topline baterije.
S gledišta upravljivosti upravljanja toplinom, sustavi upravljanja toplinom mogu se podijeliti u dvije vrste: aktivne i pasivne. S gledišta medija za prijenos topline, sustavi upravljanja toplinom mogu se podijeliti na: zrakom hlađene, tekućinom hlađene i sustave za pohranu topline s promjenom faze.
Toplinski menadžment sa zrakom kao medijem za prijenos topline
Medij za prijenos topline ima značajan utjecaj na performanse i troškove sustava za upravljanje toplinom. Korištenje zraka kao medija za prijenos topline je izravno uvođenje zraka tako da struji kroz baterijski modul radi postizanja svrhe odvođenja topline. Općenito su potrebni ventilatori, ulazna i izlazna ventilacija i druge komponente.
Prema različitim izvorima usisa zraka, općenito postoje sljedeći oblici:
1 Pasivno hlađenje s ventilacijom vanjskog zraka
2. Pasivno hlađenje/grijanje za ventilaciju putničkog prostora
3. Aktivno hlađenje/grijanje vanjskog zraka ili zraka u putničkoj kabini
Struktura pasivnog sustava je relativno jednostavna i izravno koristi postojeće okruženje. Na primjer, ako je bateriju potrebno zagrijati zimi, vruće okruženje u putničkom prostoru može se koristiti za udisanje zraka. Ako je temperatura baterije previsoka tijekom vožnje i učinak hlađenja zraka u putničkom prostoru nije dobar, može se udisati hladan zrak izvana kako bi se rashladilo.
Za aktivni sustav potrebno je uspostaviti zaseban sustav koji će osiguravati funkcije grijanja ili hlađenja i neovisno se upravljati prema stanju baterije, što također povećava potrošnju energije i trošak vozila. Izbor različitih sustava uglavnom ovisi o zahtjevima korištenja baterije.
Toplinski menadžment 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, poput vodenog plašta, kako bi se provodilo neizravno grijanje i hlađenje u obliku konvekcije i provođenja topline. Medij za prijenos topline može biti voda, etilen glikol ili čak rashladno sredstvo. Postoji i izravan prijenos topline uranjanjem polnog nastavka u tekućinu dielektrika, ali moraju se poduzeti mjere izolacije kako bi se izbjegao kratki spoj.
Pasivno hlađenje tekućinom općenito koristi izmjenu topline između tekućine i okolnog zraka, a zatim uvodi čahure u bateriju za sekundarnu izmjenu topline, dok aktivno hlađenje koristi izmjenjivače topline između rashladne tekućine motora i tekućeg medija ili električno grijanje/grijanje termalnim uljem za postizanje primarnog hlađenja. Grijanje, primarno hlađenje s rashladnim medijem i tekućim medijem u putničkoj kabini/klima uređajem.
Sustav toplinskog upravljanja sa zrakom i tekućinom kao medijem zahtijeva ventilatore, vodene pumpe, izmjenjivače topline, grijače (PTC grijač zraka), cjevovodi i ostali pribor čine strukturu prevelikom i složenom, a također troše 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 rashladni sustav klima uređaja kroz hladnjak baterije, a zatim u okolinu kroz kondenzator. Temperatura uvezene vode lako se postiže nižom temperaturom 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 vodena pumpa, baterija (uključujući rashladne ploče), hladnjaci baterija, cijevi za vodu, ekspanzijske posude i ostali pribor.
Vrijeme objave: 13. srpnja 2023.
