Jedna od ključnih tehnologija vozila na novu energiju su baterije za napajanje. Kvalitet baterija određuje cijenu električnih vozila s jedne strane i domet vožnje električnih vozila s druge strane. Ključni faktor za prihvatanje i brzo usvajanje.
Prema karakteristikama upotrebe, zahtjevima i područjima primjene baterija za napajanje, istraživačke i razvojne vrste baterija u zemlji i inostranstvu su otprilike: olovne baterije, nikl-kadmijumske baterije, nikl-metal hidridne baterije, litijum-jonske baterije, gorivne ćelije itd., među kojima se najviše pažnje posvećuje razvoju litijum-jonskih baterija.
Ponašanje generiranja topline iz baterije
Izvor toplote, brzina stvaranja toplote, toplotni kapacitet baterije i drugi povezani parametri modula baterije usko su povezani s prirodom baterije. Toplota koju oslobađa baterija zavisi od hemijske, mehaničke i električne prirode i karakteristika baterije, posebno od prirode elektrohemijske reakcije. Toplotna energija generisana u reakciji baterije može se izraziti kao toplota reakcije baterije Qr; elektrohemijska polarizacija uzrokuje odstupanje stvarnog napona baterije od ravnotežne elektromotorne sile, a gubitak energije uzrokovan polarizacijom baterije izražava se kao Qp. Pored reakcije baterije koja se odvija prema jednačini reakcije, postoje i neke sporedne reakcije. Tipične sporedne reakcije uključuju razgradnju elektrolita i samopražnjenje baterije. Toplina sporedne reakcije generisana u ovom procesu je Qs. Osim toga, budući da svaka baterija neizbježno ima otpor, Džulova toplota Qj će se generisati kada struja prođe. Stoga je ukupna toplota baterije zbir toplote sljedećih aspekata: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
U zavisnosti od specifičnog procesa punjenja (pražnjenja), glavni faktori koji uzrokuju stvaranje toplote u bateriji se također razlikuju. Na primjer, kada je baterija normalno napunjena, Qr je dominantan faktor; a u kasnijoj fazi punjenja baterije, zbog razgradnje elektrolita, počinju se javljati sporedne reakcije (toplota sporedne reakcije je Qs), kada je baterija gotovo potpuno napunjena i prepunjena, uglavnom se dešava razgradnja elektrolita, gdje Qs dominira. Džulova toplota Qj zavisi od struje i otpora. Uobičajeno korištena metoda punjenja se provodi pod konstantnom strujom, a Qj je specifična vrijednost u ovom trenutku. Međutim, tokom pokretanja i ubrzanja, struja je relativno visoka. Za HEV, ovo je ekvivalentno struji od desetina ampera do stotina ampera. U ovom trenutku, Džulova toplota Qj je vrlo velika i postaje glavni izvor oslobađanja toplote baterije.
Sa stanovišta upravljivosti termalnog upravljanja, sistemi termalnog upravljanja mogu se podijeliti na dvije vrste: aktivne i pasivne. Sa stanovišta medija za prenos toplote, sistemi termalnog upravljanja mogu se podijeliti na: sisteme hlađene vazduhom, sisteme hlađene tečnošću i sisteme za skladištenje toplote faznom promjenom.
Termički menadžment sa vazduhom kao medijumom za prenos toplote
Medij za prijenos toplote ima značajan utjecaj na performanse i troškove sistema za upravljanje toplotom. Upotreba zraka kao medija za prijenos toplote služi za direktno uvođenje zraka tako da struji kroz baterijski modul radi postizanja svrhe odvođenja toplote. Općenito su potrebni ventilatori, ulazna i izlazna ventilacija i druge komponente.
Prema različitim izvorima usisavanja zraka, uglavnom 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 sistema je relativno jednostavna i direktno koristi postojeće okruženje. Na primjer, ako je bateriju potrebno zagrijati zimi, vruća okolina u putničkom prostoru može se koristiti za udisanje zraka. Ako je temperatura baterije previsoka tokom vožnje i efekat hlađenja zraka u putničkom prostoru nije dobar, može se udisati hladan zrak izvana radi hlađenja.
Za aktivni sistem potrebno je uspostaviti zaseban sistem koji će obezbjeđivati funkcije grijanja ili hlađenja i koji će se nezavisno kontrolisati u skladu sa statusom baterije, što također povećava potrošnju energije i troškove vozila. Izbor različitih sistema uglavnom zavisi od zahtjeva korištenja baterije.
Termički menadžment sa tečnošću kao medijem za prenos toplote
Za prijenos topline s tekućinom kao medijem, potrebno je uspostaviti komunikaciju za prijenos topline između modula i tekućeg medija, kao što je vodeni omotač, kako bi se provodilo indirektno zagrijavanje i hlađenje u obliku konvekcije i provođenja topline. Medij za prijenos topline može biti voda, etilen glikol ili čak rashladno sredstvo. Postoji i direktan prijenos topline uranjanjem polnog nastavka u tekućinu dielektrika, ali se moraju poduzeti mjere izolacije kako bi se izbjegao kratki spoj.
Pasivno hlađenje tekućinom uglavnom 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 za klimatizaciju putničke kabine/klimatizaciju.
Sistem termalnog 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) Sistem za hlađenje baterije hlađen vodom koristi rashladnu tečnost (50% vode / 50% etilen glikola) za prenos toplote iz baterije u rashladni sistem klima uređaja preko hladnjaka baterije, a zatim u okolinu preko kondenzatora. Temperatura uvezene vode se lako postiže nižom temperaturom nakon izmjene toplote pomoću hladnjaka baterije, a baterija se može podesiti da radi u najboljem radnom temperaturnom rasponu; princip sistema je prikazan na slici. Glavne komponente rashladnog sistema uključuju: kondenzator, električni kompresor, isparivač, ekspanzioni ventil sa zapornim ventilom, hladnjak baterije (ekspanzioni ventil sa zapornim ventilom) i cijevi klima uređaja itd.; krug rashladne vode uključuje:električna vodena pumpa, baterija (uključujući rashladne ploče), hladnjaci baterija, vodovodne cijevi, ekspanzijske posude i ostala dodatna oprema.
Vrijeme objave: 13. jula 2023.
