En av nyckelteknikerna för nya energifordon är elbatterier. Batteriernas kvalitet avgör kostnaden för elfordon å ena sidan och räckvidden för elfordon å andra sidan. En nyckelfaktor för acceptans och snabb implementering.
Enligt användningsegenskaper, krav och tillämpningsområden för kraftbatterier är forsknings- och utvecklingstyperna för kraftbatterier hemma och utomlands grovt sett: blybatterier, nickelkadmiumbatterier, nickelmetallhydridbatterier, litiumjonbatterier, bränsleceller etc., bland vilka utvecklingen av litiumjonbatterier får mest uppmärksamhet.
Värmegenereringsbeteende för strömförsörjningsbatteriet
Värmekällan, värmegenereringshastigheten, batteriets värmekapacitet och andra relaterade parametrar för batterimodulen är nära relaterade till batteriets natur. Den värme som frigörs av batteriet beror på batteriets kemiska, mekaniska och elektriska natur och egenskaper, särskilt den elektrokemiska reaktionens natur. Den värmeenergi som genereras i batterireaktionen kan uttryckas med batteriets reaktionsvärme Qr; den elektrokemiska polarisationen gör att batteriets faktiska spänning avviker från dess jämviktselektromotoriska kraft, och energiförlusten som orsakas av batteriets polarisation uttrycks med Qp. Förutom att batterireaktionen fortskrider enligt reaktionsekvationen finns det också några sidoreaktioner. Typiska sidoreaktioner inkluderar elektrolytnedbrytning och batteriets självurladdning. Sidoreaktionsvärmen som genereras i denna process är Qs. Eftersom alla batterier oundvikligen kommer att ha resistans, kommer dessutom joulevärme Qj att genereras när strömmen passerar. Därför är ett batteris totala värme summan av värmen från följande aspekter: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
Beroende på den specifika laddnings- (urladdnings-) processen är de huvudsakliga faktorerna som orsakar att batteriet genererar värme också olika. Till exempel, när batteriet laddas normalt är Qr den dominerande faktorn; och i det senare skedet av batteriladdningen, på grund av elektrolytens nedbrytning, börjar sidoreaktioner uppstå (sidoreaktionsvärmen är Qs). När batteriet är nästan fulladdat och överladdat sker huvudsakligen elektrolytens nedbrytning, där Qs dominerar. Joulevärmen Qj beror på ström och resistans. Den vanligaste laddningsmetoden utförs under konstant ström, och Qj är ett specifikt värde vid denna tidpunkt. Under start och acceleration är dock strömmen relativt hög. För HEV motsvarar detta en ström från tiotals ampere till hundratals ampere. Vid denna tidpunkt är Joulevärmen Qj mycket stor och blir den huvudsakliga källan till batteriets värmefrisättning.
Ur ett perspektiv av reglerbarhet inom termisk hantering, termiska hanteringssystem (HVH) kan delas in i två typer: aktiva och passiva. Ur värmeöverföringsmediets perspektiv kan värmehanteringssystem delas in i: luftkylda (PTC-luftvärmare), vätskekyld (PTC-kylvätskevärmare), och fasövergångslagring.
För värmeöverföring med kylvätska (PTC-kylvätskevärmare) som medium är det nödvändigt att etablera en värmeöverföringskommunikation mellan modulen och det flytande mediet, såsom en vattenmantel, för att genomföra indirekt uppvärmning och kylning i form av konvektion och värmeledning. Värmeöverföringsmediet kan vara vatten, etylenglykol eller till och med köldmedium. Det finns också direkt värmeöverföring genom att polstycket sänks ner i dielektrikumets vätska, men isoleringsåtgärder måste vidtas för att undvika kortslutning.
Passiv kylning av kylvätska använder vanligtvis värmeväxling mellan vätska och omgivande luft och introducerar sedan kokonger i batteriet för sekundär värmeväxling, medan aktiv kylning använder värmeväxlare mellan motorns kylvätska och flytande medium, eller PTC-elvärme/termisk oljeuppvärmning för att uppnå primärkylning. Uppvärmning, primärkylning med kylmedel-flytande medium för passagerarkabinens luftkonditionering/luftkonditionering.
För värmehanteringssystem som använder luft och vätska som medium är strukturen för stor och komplex på grund av behovet av fläktar, vattenpumpar, värmeväxlare, värmare, rörledningar och andra tillbehör, och det förbrukar också batterienergi och minskar batteridensitet och energitäthet.
Det vattenkylda batterikylsystemet använder kylvätska (50 % vatten/50 % etylenglykol) för att överföra batterivärmen till luftkonditioneringens köldmediesystem genom batterikylaren och sedan till omgivningen genom kondensorn. Batteriets inloppsvattentemperatur kyls av batteriet. Det är lätt att uppnå en lägre temperatur efter värmeväxling, och batteriet kan justeras för att köras vid bästa möjliga arbetstemperaturområde; systemprincipen visas i figuren. Huvudkomponenterna i köldmediesystemet inkluderar: kondensor, elektrisk kompressor, förångare, expansionsventil med avstängningsventil, batterikylare (expansionsventil med avstängningsventil) och luftkonditioneringsrör etc.; kylvattenkretsen inkluderar: elektrisk vattenpump, batteri (inklusive kylplattor), batterikylare, vattenrör, expansionskärl och andra tillbehör.
Publiceringstid: 27 april 2023
