1. Karakteristike litijevih baterija za vozila s novim izvorima energije
Litijeve baterije uglavnom imaju prednosti niske stope samopražnjenja, visoke gustoće energije, dugog ciklusa i visoke radne učinkovitosti tijekom upotrebe. Korištenje litijevih baterija kao glavnog uređaja za napajanje nove energije ekvivalentno je dobivanju dobrog izvora energije. Stoga je u sastavu glavnih komponenti vozila s novom energijom, litijev baterijski paket povezan s litijevom baterijskom ćelijom postao njegova najvažnija glavna komponenta i glavni dio koji osigurava napajanje. Tijekom radnog procesa litijevih baterija postoje određeni zahtjevi za okolni okoliš. Prema eksperimentalnim rezultatima, optimalna radna temperatura održava se na 20°C do 40°C. Nakon što temperatura oko baterije prijeđe određenu granicu, performanse litijeve baterije bit će znatno smanjene, a vijek trajanja znatno smanjen. Budući da je temperatura oko litijeve baterije preniska, konačni kapacitet pražnjenja i napon pražnjenja odstupat će od unaprijed postavljenog standarda i doći će do naglog pada.
Ako je temperatura okoline previsoka, vjerojatnost toplinskog bijega litijeve baterije znatno će se povećati, a unutarnja toplina će se nakupljati na određenom mjestu, uzrokujući ozbiljne probleme s akumulacijom topline. Ako se ovaj dio topline ne može nesmetano odvesti, uz produljeno vrijeme rada litijeve baterije, baterija je sklona eksploziji. Ova sigurnosna opasnost predstavlja veliku prijetnju osobnoj sigurnosti, stoga se litijeve baterije moraju oslanjati na elektromagnetske uređaje za hlađenje kako bi poboljšale sigurnosne performanse cijele opreme tijekom rada. Može se vidjeti da kada istraživači kontroliraju temperaturu litijevih baterija, moraju racionalno koristiti vanjske uređaje za odvođenje topline i kontrolu optimalne radne temperature litijevih baterija. Nakon što kontrola temperature dostigne odgovarajuće standarde, cilj sigurne vožnje vozila na novu energiju teško će biti ugrožen.
2. Mehanizam stvaranja topline nove litijeve baterije za napajanje vozila
Iako se ove baterije mogu koristiti kao uređaji za napajanje, u procesu stvarne primjene, razlike među njima su očitije. Neke baterije imaju veće nedostatke, pa bi proizvođači novih vozila trebali pažljivo birati. Na primjer, olovno-kiselinska baterija osigurava dovoljno snage za srednju granu, ali će tijekom rada uzrokovati veliku štetu okolnom okolišu, a ta šteta će kasnije biti nepopravljiva. Stoga je, kako bi se zaštitila ekološka sigurnost, zemlja stavila olovno-kiselinske baterije na popis zabranjenih. Tijekom razdoblja razvoja, nikal-metal hidridne baterije dobile su dobre prilike, tehnologija razvoja postupno je sazrijevala, a opseg primjene se također proširio. Međutim, u usporedbi s litijevim baterijama, njihovi nedostaci su pomalo očiti. Na primjer, običnim proizvođačima baterija teško je kontrolirati troškove proizvodnje nikal-metal hidridnih baterija. Kao rezultat toga, cijena nikal-vodikovih baterija na tržištu ostala je visoka. Neki brendovi novih vozila koji teže isplativosti teško će razmotriti njihovu upotrebu kao autodijelova. Što je još važnije, Ni-MH baterije su daleko osjetljivije na temperaturu okoline od litijevih baterija i vjerojatnije će se zapaliti zbog visokih temperatura. Nakon višestrukih usporedbi, litijeve baterije se ističu i sada se široko koriste u vozilima s novim izvorima energije.
Razlog zašto litijeve baterije mogu napajati vozila s novom energijom je upravo taj što njihove pozitivne i negativne elektrode sadrže aktivne materijale. Tijekom procesa kontinuiranog ugrađivanja i vađenja materijala dobiva se velika količina električne energije, a zatim se prema principu pretvorbe energije, električna i kinetička energija međusobno izmjenjuju, čime se vozilima s novom energijom isporučuje snažna snaga, što omogućuje postizanje svrhe hodanja s automobilom. Istovremeno, kada ćelija litijeve baterije prolazi kroz kemijsku reakciju, ona će imati funkciju apsorpcije topline i oslobađanja topline kako bi se dovršila pretvorba energije. Osim toga, atom litija nije statičan, može se kontinuirano kretati između elektrolita i dijafragme, a postoji i unutarnji polarizacijski otpor.
Sada će se toplina također oslobađati na odgovarajući način. Međutim, temperatura oko litijeve baterije novih energetskih vozila je previsoka, što lako može dovesti do raspadanja pozitivnih i negativnih separatora. Osim toga, sastav nove energetske litijeve baterije sastoji se od više baterijskih paketa. Toplina koju generiraju svi baterijski paketi daleko premašuje toplinu jedne baterije. Kada temperatura prijeđe unaprijed određenu vrijednost, baterija je izuzetno sklona eksploziji.
3. Ključne tehnologije sustava za upravljanje toplinom baterije
Sustavu upravljanja baterijama vozila s novim energetskim pogonom posvećena je velika pozornost, pokrenut je niz istraživanja i postignuti su brojni rezultati. Ovaj članak usredotočit će se na točnu procjenu preostale snage baterije sustava termičkog upravljanja baterijama vozila s novim energetskim pogonom, upravljanje ravnotežom baterije i ključne tehnologije primijenjene u...sustav termalnog upravljanja.
3.1 Metoda procjene preostale snage sustava za upravljanje toplinom baterije
Istraživači su uložili mnogo energije i mukotrpnog truda u procjenu stanja napunjenosti (SOC), uglavnom koristeći znanstvene algoritme podataka kao što su metoda integrala amper-sati, metoda linearnog modela, metoda neuronskih mreža i metoda Kalmanovog filtera kako bi proveli veliki broj simulacijskih eksperimenata. Međutim, tijekom primjene ove metode često se javljaju pogreške u izračunu. Ako se pogreška ne ispravi na vrijeme, jaz između rezultata izračuna postat će sve veći i veći. Kako bi nadoknadili ovaj nedostatak, istraživači obično kombiniraju Anshijevu metodu procjene s drugim metodama kako bi se međusobno provjerili i dobili najtočnije rezultate. S točnim podacima, istraživači mogu točno procijeniti struju pražnjenja baterije.
3.2 Uravnoteženo upravljanje sustavom toplinskog upravljanja baterijom
Upravljanje ravnotežom sustava za termičko upravljanje baterijom uglavnom se koristi za koordinaciju napona i snage svakog dijela baterije. Nakon što se različite baterije koriste u različitim dijelovima, snaga i napon će biti različiti. U ovom slučaju, upravljanje ravnotežom treba koristiti kako bi se uklonila razlika između ta dva. Nedosljednost. Trenutno najšire korištena tehnika upravljanja ravnotežom
Uglavnom se dijeli na dvije vrste: pasivno izjednačavanje i aktivno izjednačavanje. S gledišta primjene, principi implementacije koje koriste ove dvije vrste metoda izjednačavanja prilično su različiti.
(1) Pasivno balansiranje. Princip pasivnog izjednačavanja koristi proporcionalni odnos između snage baterije i napona, na temelju podataka o naponu jednog niza baterija, a pretvorba ta dva se općenito postiže otpornim pražnjenjem: energija baterije velike snage stvara toplinu otpornim zagrijavanjem, a zatim se raspršuje kroz zrak kako bi se postigao cilj gubitka energije. Međutim, ova metoda izjednačavanja ne poboljšava učinkovitost korištenja baterije. Osim toga, ako je odvođenje topline neravnomjerno, baterija neće moći izvršiti zadatak upravljanja toplinom baterije zbog problema pregrijavanja.
(2) Aktivna ravnoteža. Aktivna ravnoteža je nadograđeni proizvod pasivne ravnoteže, koji nadoknađuje nedostatke pasivne ravnoteže. S gledišta principa realizacije, princip aktivne ravnoteže ne odnosi se na princip pasivne ravnoteže, već usvaja potpuno drugačiji novi koncept: aktivna ravnoteža ne pretvara električnu energiju baterije u toplinsku energiju, već je raspršuje, tako da se visoka energija prenosi iz baterije na niskoenergetsku bateriju. Štoviše, ova vrsta prijenosa ne krši zakon o očuvanju energije i ima prednosti niskih gubitaka, visoke učinkovitosti korištenja i brzih rezultata. Međutim, struktura upravljanja ravnotežom je relativno složena. Ako se točka ravnoteže ne kontrolira pravilno, to može uzrokovati nepovratnu štetu baterijskom paketu zbog njegove prevelike veličine. Ukratko, i aktivno upravljanje ravnotežom i pasivno upravljanje ravnotežom imaju nedostatke i prednosti. U specifičnim primjenama, istraživači mogu donositi odluke prema kapacitetu i broju nizova litijevih baterijskih paketa. Litijske baterije malog kapaciteta i malog broja punjenja prikladne su za pasivno upravljanje izjednačavanjem, a litijske baterije velikog kapaciteta i velike snage prikladne su za aktivno upravljanje izjednačavanjem.
3.3 Glavne tehnologije korištene u sustavu upravljanja toplinom baterije
(1) Odredite optimalni raspon radne temperature baterije. Sustav za upravljanje toplinom uglavnom se koristi za koordinaciju temperature oko baterije, pa kako bi se osigurao učinak primjene sustava za upravljanje toplinom, ključna tehnologija koju su razvili istraživači uglavnom se koristi za određivanje radne temperature baterije. Sve dok se temperatura baterije održava unutar odgovarajućeg raspona, litijeva baterija uvijek može biti u najboljem radnom stanju, pružajući dovoljno snage za rad vozila s novim energetskim pogonom. Na taj način, performanse litijeve baterije vozila s novim energetskim pogonom uvijek mogu biti u izvrsnom stanju.
(2) Izračun toplinskog raspona baterije i predviđanje temperature. Ova tehnologija uključuje veliki broj izračuna matematičkih modela. Znanstvenici koriste odgovarajuće metode izračuna kako bi dobili temperaturnu razliku unutar baterije i to koriste kao osnovu za predviđanje mogućeg toplinskog ponašanja baterije.
(3) Odabir medija za prijenos topline. Vrhunske performanse sustava za upravljanje toplinom ovise o izboru medija za prijenos topline. Većina trenutnih vozila s novim izvorima energije koristi zrak/rashladnu tekućinu kao rashladni medij. Ova metoda hlađenja jednostavna je za rukovanje, ima niske troškove proizvodnje i može dobro postići svrhu odvođenja topline iz baterije.PTC grijač zraka/PTC grijač rashladne tekućine)
(4) Usvojite paralelni dizajn strukture ventilacije i odvođenja topline. Dizajn ventilacije i odvođenja topline između litijevih baterijskih paketa može proširiti protok zraka tako da se on ravnomjerno rasporedi među baterijskim paketima, učinkovito rješavajući temperaturnu razliku između baterijskih modula.
(5) Odabir točke mjerenja ventilatora i temperature. U ovom modulu, istraživači su koristili velik broj eksperimenata za teorijske izračune, a zatim su koristili metode mehanike fluida za dobivanje vrijednosti potrošnje energije ventilatora. Nakon toga, istraživači će koristiti konačne elemente kako bi pronašli najprikladniju točku mjerenja temperature kako bi točno dobili podatke o temperaturi baterije.
Vrijeme objave: 10. rujna 2024.
