Једна од кључних технологија возила на нову енергију су батерије за напајање. Квалитет батерија одређује цену електричних возила с једне стране и домет вожње електричних возила с друге стране. Кључни фактор за прихватање и брзо усвајање.
Према карактеристикама употребе, захтевима и областима примене батерија, врсте батерија које се користе у истраживању и развоју у земљи и иностранству су отприлике: оловно-киселинске батерије, никл-кадмијумске батерије, никл-метал хидридне батерије, литијум-јонске батерије, горивне ћелије итд., међу којима се највише пажње посвећује развоју литијум-јонских батерија.
Понашање производње топлоте батерије
Извор топлоте, брзина стварања топлоте, топлотни капацитет батерије и други повезани параметри модула батерије су уско повезани са природом батерије. Топлота коју ослобађа батерија зависи од хемијске, механичке и електричне природе и карактеристика батерије, посебно од природе електрохемијске реакције. Топлотна енергија генерисана у реакцији батерије може се изразити топлотом реакције батерије Qr; електрохемијска поларизација узрокује одступање стварног напона батерије од њене равнотежне електромоторне силе, а губитак енергије изазван поларизацијом батерије изражава се са Qp. Поред реакције батерије која се одвија према једначини реакције, постоје и неке споредне реакције. Типичне споредне реакције укључују разградњу електролита и самопражњење батерије. Топлота споредне реакције генерисана у овом процесу је Qs. Поред тога, пошто свака батерија неизбежно има отпор, Џулова топлота Qj ће се генерисати када струја прође. Стога је укупна топлота батерије збир топлоте следећих аспеката: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
У зависности од специфичног процеса пуњења (пражњења), главни фактори који узрокују стварање топлоте у батерији такође се разликују. На пример, када је батерија нормално напуњена, Qr је доминантан фактор; а у каснијој фази пуњења батерије, због разградње електролита, почињу да се јављају споредне реакције (топлота споредне реакције је Qs), када је батерија скоро потпуно напуњена и препуњена, оно што се углавном дешава је разградња електролита, где Qs доминира. Џулова топлота Qj зависи од струје и отпора. Уобичајено коришћени метод пуњења се врши под константном струјом, а Qj је специфична вредност у овом тренутку. Међутим, током покретања и убрзања, струја је релативно висока. За HEV, ово је еквивалентно струји од десетина ампера до стотина ампера. У овом тренутку, Џулова топлота Qj је веома велика и постаје главни извор ослобађања топлоте батерије.
Са становишта управљивости термалног управљања, системи термалног управљања могу се поделити на два типа: активне и пасивне. Са становишта медијума за пренос топлоте, системи термалног управљања могу се поделити на: ваздушно хлађене, течно хлађене и фазно променљиве акумулаторе топлоте.
Термално управљање са ваздухом као медијумом за пренос топлоте
Медијум за пренос топлоте има значајан утицај на перформансе и трошкове система за управљање топлотом. Употреба ваздуха као медијума за пренос топлоте је да се ваздух директно уведе тако да струји кроз батеријски модул ради постизања сврхе одвођења топлоте. Генерално, потребни су вентилатори, улазна и излазна вентилација и друге компоненте.
Према различитим изворима усисавања ваздуха, генерално постоје следећи облици:
1 Пасивно хлађење са вентилацијом спољашњег ваздуха
2. Пасивно хлађење/грејање за вентилацију путничког простора
3. Активно хлађење/грејање спољашњег или ваздуха у кабини
Структура пасивног система је релативно једноставна и директно користи постојеће окружење. На пример, ако је батерију потребно загрејати зими, врућа средина у кабини може се користити за удисање ваздуха. Ако је температура батерије превисока током вожње и ефекат хлађења ваздуха у кабини није добар, хладан ваздух споља може се удисати ради хлађења.
За активни систем, потребно је успоставити посебан систем који ће обезбеђивати функције грејања или хлађења и који ће се независно контролисати у складу са статусом батерије, што такође повећава потрошњу енергије и трошкове возила. Избор различитих система углавном зависи од захтева коришћења батерије.
Термално управљање са течношћу као медијумом за пренос топлоте
За пренос топлоте са течношћу као медијумом, неопходно је успоставити комуникацију за пренос топлоте између модула и течног медијума, као што је водени омотач, како би се спровело индиректно загревање и хлађење у облику конвекције и проводљивости топлоте. Медијум за пренос топлоте може бити вода, етилен гликол или чак расхладно средство. Постоји и директан пренос топлоте урањањем пола у течност диелектрика, али морају се предузети мере изолације како би се избегао кратки спој.
Пасивно течно хлађење генерално користи размену топлоте између течности и околног ваздуха, а затим уводи чауре у батерију за секундарну размену топлоте, док активно хлађење користи измењиваче топлоте између расхладне течности мотора и течног медијума или електрично грејање/грејање термалним уљем за постизање примарног хлађења. Грејање, примарно хлађење са расхладним медијумом у кабини за путнике/клима уређајем.
Систем термалног управљања са ваздухом и течношћу као медијумом захтева вентилаторе, водене пумпе, измењиваче топлоте, грејаче (ПТЦ грејач ваздуха), цевоводи и остала додатна опрема чине структуру превеликом и сложеном, а такође троше енергију батерије, низ Густина снаге и густина енергије батерије су смањене.
(PTC расхладна течностгрејач) Систем за хлађење батерије са воденим хлађењем користи расхладну течност (50% воде/50% етилен гликола) за пренос топлоте из батерије у систем хлађења климатизације преко хладњака батерије, а затим у околину преко кондензатора. Температура увезене воде се лако достиже ниже након размене топлоте помоћу хладњака батерије, а батерија се може подесити да ради у најбољем радном температурном опсегу; принцип система је приказан на слици. Главне компоненте система хлађења укључују: кондензатор, електрични компресор, испаривач, експанзиони вентил са запорним вентилом, хладњак батерије (експанзиони вентил са запорним вентилом) и цеви климатизације итд.; коло расхладне воде укључује:електрична водена пумпа, батерија (укључујући расхладне плоче), хладњаци батерија, цеви за воду, експанзионе посуде и остала додатна опрема.
Време објаве: 13. јул 2023.
