Једна од кључних технологија нових енергетских возила су батерије.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 енергетских батерија, типови за истраживање и развој енергетских батерија 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 генерисања топлоте батерије
Извор топлоте, брзина производње топлоте, топлотни капацитет батерије и други сродни параметри модула батерије за напајање су уско повезани са природом батерије.Топлота коју ослобађа батерија зависи од хемијске, механичке и електричне природе и карактеристика батерије, посебно природе електрохемијске реакције.Топлотна енергија настала у реакцији батерије може се изразити топлотом реакције батерије Кр;електрохемијска поларизација узрокује да стварни напон батерије одступи од њене равнотежне електромоторне силе, а губитак енергије изазван поларизацијом батерије изражава се са Кп.Поред реакције батерије која се одвија према једначини реакције, постоје и неке споредне реакције.Типичне нуспојаве укључују разградњу електролита и самопражњење батерије.Топлота споредне реакције која се генерише у овом процесу је Кс.Поред тога, пошто ће свака батерија неизбежно имати отпор, џулова топлота Кј ће се генерисати када струја прође.Дакле, укупна топлота батерије је збир топлоте следећих аспеката: Кт=Кр+Кп+Кс+Кј.
У зависности од специфичног процеса пуњења (пражњења), различити су и главни фактори који узрокују да батерија производи топлоту.На пример, када је батерија нормално напуњена, Кр је доминантан фактор;а у каснијој фази пуњења батерије, услед распадања електролита, почињу да се јављају нуспојаве (топлота споредне реакције је Кс), када је батерија скоро потпуно напуњена и пренапуњена, Оно што се углавном дешава је распадање електролита, где Кс доминира .Џоулова топлота Кј зависи од струје и отпора.Уобичајена метода пуњења се врши под константном струјом, а Кј је специфична вредност у овом тренутку.Међутим, током покретања и убрзања струја је релативно велика.За ХЕВ, ово је еквивалентно струји од десетина ампера до стотина ампера.У овом тренутку, џулова топлота Кј је веома велика и постаје главни извор ослобађања топлоте батерије.
Из перспективе управљивости термичког управљања, системи управљања топлотом се могу поделити на два типа: активни и пасивни.Из перспективе медијума за пренос топлоте, системи за управљање топлотом се могу поделити на: ваздушно хлађене, течно хлађене и термоакумулацију са променом фазе.
Управљање топлотом са ваздухом као медијумом за пренос топлоте
Медијум за пренос топлоте има значајан утицај на перформансе и цену система управљања топлотом.Употреба ваздуха као медијума за пренос топлоте је да се директно уведе ваздух тако да протиче кроз батеријски модул како би се постигла сврха одвођења топлоте.Генерално, потребни су вентилатори, улазна и излазна вентилација и друге компоненте.
Према различитим изворима уласка ваздуха, генерално постоје следећи облици:
1 Пасивно хлађење са спољашњом вентилацијом
2. Пасивно хлађење/грејање за вентилацију путничког простора
3. Активно хлађење/грејање спољашњег ваздуха или ваздуха у путничком простору
Структура пасивног система је релативно једноставна и директно користи постојеће окружење.На пример, ако батерију треба загрејати зими, врело окружење у путничкој кабини може се користити за удисање ваздуха.Ако је температура батерије превисока током вожње и ефекат хлађења ваздуха у путничком простору није добар, хладан ваздух споља може да се удахне да се охлади.
За активни систем потребно је успоставити посебан систем који ће обезбедити функције грејања или хлађења и да се независно контролише у складу са статусом батерије, што такође повећава потрошњу енергије и трошкове возила.Избор различитих система углавном зависи од захтева употребе батерије.
Управљање топлотом са течношћу као медијумом за пренос топлоте
За пренос топлоте са течношћу као медијумом, потребно је успоставити комуникацију за пренос топлоте између модула и течног медијума, као што је водени омотач, за индиректно загревање и хлађење у виду конвекције и провођења топлоте.Медијум за пренос топлоте може бити вода, етилен гликол или чак расхладно средство.Такође постоји директан пренос топлоте урањањем стуба у течност диелектрика, али се морају предузети мере изолације како би се избегао кратки спој.
Пасивно течно хлађење генерално користи размену топлоте течност-амбијентални ваздух, а затим уводи чауре у батерију за секундарну размену топлоте, док активно хлађење користи средње измењиваче топлоте расхладна течност-течност мотора или електрично грејање/грејање топлотног уља за постизање примарног хлађења.Грејање, примарно хлађење са климатизацијом путничке кабине/клима расхладно-течно средство.
Систем управљања топлотом са ваздухом и течношћу као медијумом захтева вентилаторе, водене пумпе, измењиваче топлоте, грејаче (ПТЦ грејач ваздуха), цевоводи и други додаци да би структура била превелика и сложена, а такође троши енергију батерије, низ Густина снаге и густина енергије батерије су смањени.
(ПТЦ расхладна течностгрејач) Систем за хлађење акумулатора са воденим хлађењем користи расхладну течност (50% воде/50% етилен гликол) за пренос топлоте са батерије на систем расхладног средства клима уређаја кроз хладњак батерије, а затим у околину кроз кондензатор.Увезена температура воде је лако достићи нижу температуру након размене топлоте помоћу хладњака батерије, а батерија се може подесити да ради у најбољем опсегу радне температуре;принцип система је приказан на слици.Главне компоненте система расхладног средства укључују: кондензатор, електрични компресор, испаривач, експанзиони вентил са зауставним вентилом, хладњак батерије (експанзиони вентил са зауставним вентилом) и цеви за климатизацију итд.;Круг расхладне воде укључује:електрична пумпа за воду, батерија (укључујући плоче за хлађење), хладњаци батерија, водоводне цеви, експанзиони резервоари и други прибор.
Време поста: 13. јул 2023
