Една от ключовите технологии на новите енергийни превозни средства са захранващите батерии.Качеството на батериите определя цената на електрическите превозни средства, от една страна, и пробега на електрическите превозни средства, от друга.Ключов фактор за приемане и бързо осиновяване.
Според характеристиките на употреба, изискванията и областите на приложение на захранващите батерии, типовете захранващи батерии за научни изследвания и разработки у нас и в чужбина са приблизително: оловно-киселинни батерии, никел-кадмиеви батерии, никел-метал хидридни батерии, литиево-йонни батерии, горивни клетки и др., сред които най-голямо внимание се отделя на развитието на литиево-йонните батерии.
Поведение при генериране на топлина от захранващата батерия
Източникът на топлина, скоростта на генериране на топлина, топлинният капацитет на батерията и други свързани параметри на модула на захранващата батерия са тясно свързани с естеството на батерията.Топлината, отделена от батерията, зависи от химическата, механичната и електрическата природа и характеристиките на батерията, особено от природата на електрохимичната реакция.Топлинната енергия, генерирана при реакцията на батерията, може да бъде изразена чрез реакционната топлина на батерията Qr;електрохимичната поляризация кара действителното напрежение на батерията да се отклони от нейната равновесна електродвижеща сила и загубата на енергия, причинена от поляризацията на батерията, се изразява с Qp.В допълнение към реакцията на батерията, протичаща според уравнението на реакцията, има и някои странични реакции.Типичните странични реакции включват разлагане на електролита и саморазреждане на батерията.Топлината на страничната реакция, генерирана в този процес, е Qs.В допълнение, тъй като всяка батерия неизбежно ще има съпротивление, при преминаване на тока ще се генерира джаулова топлина Qj.Следователно общата топлина на една батерия е сумата от топлината на следните аспекти: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
В зависимост от конкретния процес на зареждане (разреждане), основните фактори, които карат батерията да генерира топлина, също са различни.Например, когато батерията е нормално заредена, Qr е доминиращият фактор;и в по-късния етап на зареждане на батерията, поради разлагането на електролита, започват да се появяват странични реакции (топлинната реакция на страничната реакция е Qs), когато батерията е почти напълно заредена и презаредена, Това, което се случва главно, е разлагането на електролита, където Qs доминира .Джауловата топлина Qj зависи от тока и съпротивлението.Често използваният метод на зареждане се извършва при постоянен ток и Qj е специфична стойност в този момент.Въпреки това, по време на стартиране и ускорение, токът е относително висок.За HEV това е еквивалентно на ток от десетки ампера до стотици ампери.По това време джауловата топлина Qj е много голяма и се превръща в основния източник на отделяне на топлина от батерията.
От гледна точка на контролируемостта на термичното управление, системите за термично управление могат да бъдат разделени на два типа: активни и пасивни.От гледна точка на топлопреносната среда, системите за управление на топлината могат да бъдат разделени на: с въздушно охлаждане, с течно охлаждане и фазово-променливо съхранение на топлина.
Топлинно управление с въздух като топлоносител
Топлоносителят има значително влияние върху производителността и цената на системата за управление на топлината.Използването на въздух като топлопреносна среда е за директно вкарване на въздуха, така че той да тече през модула на батерията, за да се постигне целта за разсейване на топлината.Като цяло са необходими вентилатори, входна и изходяща вентилация и други компоненти.
Според различните източници на поглъщане на въздух обикновено има следните форми:
1 Пасивно охлаждане с външна вентилация
2. Пасивно охлаждане/отопление за вентилация на въздуха в купето
3. Активно охлаждане/отопление на въздуха отвън или в купето
Структурата на пасивната система е относително проста и директно използва съществуващата среда.Например, ако батерията трябва да се загрее през зимата, горещата среда в купето може да се използва за вдишване на въздух.Ако температурата на батерията е твърде висока по време на шофиране и охлаждащият ефект на въздуха в купето не е добър, може да се вдиша студен въздух отвън, за да се охлади.
За активната система трябва да се създаде отделна система, която да осигурява функции за отопление или охлаждане и да се контролира независимо според състоянието на батерията, което също увеличава консумацията на енергия и цената на превозното средство.Изборът на различни системи зависи главно от изискванията за използване на батерията.
Топлинно управление с течност като топлоносител
За пренос на топлина с течност като среда е необходимо да се установи комуникация за пренос на топлина между модула и течната среда, като например водна риза, за провеждане на индиректно нагряване и охлаждане под формата на конвекция и топлопроводимост.Топлоносителят може да бъде вода, етиленгликол или дори хладилен агент.Има и директен топлопренос чрез потапяне на полюсния накрайник в течността на диелектрика, но трябва да се вземат мерки за изолация, за да се избегне късо съединение.
Пасивното течно охлаждане обикновено използва топлообмен течност-околен въздух и след това вкарва пашкули в батерията за вторичен топлообмен, докато активното охлаждане използва средни топлообменници охладителна течност-течност на двигателя или електрическо отопление/нагряване с термично масло за постигане на първично охлаждане.Отопление, първично охлаждане с въздух в пътническата кабина/климатик хладилен агент-течна среда.
Системата за управление на топлината с въздух и течност като среда изисква вентилатори, водни помпи, топлообменници, нагреватели (PTC въздушен нагревател), тръбопроводи и други аксесоари, за да направи структурата твърде голяма и сложна, а също така консумира енергия от батерията, масив. Плътността на мощността и енергийната плътност на батерията са намалени.
(PTC охлаждаща течностнагревател) Системата за охлаждане на батерията с водно охлаждане използва охлаждаща течност (50% вода/50% етилен гликол) за пренос на топлина от батерията към охлаждащата система на климатика през охладителя на батерията и след това към околната среда през кондензатора.Внесената температура на водата е лесно да се достигне по-ниска температура след топлообмен от охладителя на батерията и батерията може да се регулира, за да работи в най-добрия работен температурен диапазон;принципът на системата е показан на фигурата.Основните компоненти на хладилната система включват: кондензатор, електрически компресор, изпарител, разширителен вентил със спирателен вентил, охладител на батерията (разширителен вентил със спирателен вентил) и тръби за климатизация и др.;кръгът на охлаждащата вода включва:електрическа водна помпа, батерия (включително охлаждащи плочи), охладители на батерии, водопроводни тръби, разширителни резервоари и други аксесоари.
Време на публикуване: 13 юли 2023 г
