Power batterij warmteoverdracht medium thermisch beheersysteem
Een van de sleuteltechnologieën van nieuwe energievoertuigen is de power-accu, die enerzijds de kostprijs van elektrische voertuigen en anderzijds de actieradius van elektrische voertuigen bepaalt. Volgens de kenmerken, vereisten en toepassingen van power-batterijen zijn de typen power-batterijen die in binnen- en buitenland zijn ontwikkeld: loodzuurbatterijen, nikkel-cadmium-batterijen, nikkel-waterstofbatterijen, lithium-ionbatterijen, brandstofcellen, enz., waaronder de ontwikkeling van lithium-ionbatterijen de meeste aandacht heeft gekregen.
Gedrag van de warmteproductie van de energiecel
De warmtebron, de warmteproductiesnelheid, de warmtecapaciteit van de cel en andere relevante parameters van de vermogenscelmodule hangen nauw samen met de aard van de cel. De warmte die vrijkomt uit de batterij is afhankelijk van de chemische, mechanische en elektrische aard en kenmerken van de batterij, met name de aard van de elektrochemische reactie. De warmte-energie die wordt gegenereerd in de batterijreactie kan worden uitgedrukt door de batterijreactiewarmte Qr; elektrochemische polarisatie zorgt ervoor dat de werkelijke batterijspanning afwijkt van zijn elektrische evenwichtspotentiaal, en het energieverlies veroorzaakt door de batterijpolarisatie wordt uitgedrukt door Qp. Naast de reactievergelijking zijn er ook enkele nevenreacties, zoals elektrolytontleding en zelfontlading van de batterij, en de warmte van de nevenreactie die in dit proces wordt gegenereerd, is Qs. Bovendien, aangezien er onvermijdelijk weerstand bestaat in elke batterij, wordt Joule-warmte Qj gegenereerd wanneer er stroom doorheen gaat. daarom is de totale warmte van een batterij de som van de volgende aspecten: Qt= Qr plus Qp plus Qs plus Qj Qp plus Qs plus Qj.
Afhankelijk van het specifieke laad- (ontlaad)proces zijn de belangrijkste factoren die de warmteontwikkeling van de batterij veroorzaken verschillend. Als de batterij bijvoorbeeld normaal wordt opgeladen, is Qr de dominante factor; terwijl in de late fase van het opladen van de batterij de ontleding van de elektrolyt leidt tot het begin van nevenreacties (de warmte van de nevenreactie is Qs), en wanneer de batterij bijna volledig is opgeladen en overladen, is de belangrijkste gebeurtenis de ontleding van de elektrolyt, wanneer Qs domineert. De Joule-warmte Qj hangt af van de stroom en weerstand, en wordt gewoonlijk geladen met een constante stroom, wanneer Qj een specifieke waarde is. Tijdens het opstarten en accelereren is de stroom echter hoger. Dit komt overeen met tientallen tot honderden ampère voor HEV's, wanneer de Joule-warmte Qj groot is en de belangrijkste bron van accu-exotherm wordt.
Thermisch beheer met lucht als warmteoverdrachtsmedium
Het warmteoverdrachtsmedium heeft een aanzienlijke invloed op de prestaties en kosten van het thermisch beheersysteem. Het gebruik van lucht als warmteoverdrachtsmedium betekent dat lucht rechtstreeks door de batterijmodule stroomt voor warmteafvoerdoeleinden, waarvoor doorgaans componenten nodig zijn zoals ventilatoren en inlaat- en uitlaatluchtdoorgangen.
Afhankelijk van de bron van binnenkomende lucht zijn er over het algemeen verschillende vormen:
1 Externe luchtventilatie passieve koeling
2. Luchtventilatie passagiersruimte passieve koeling/verwarming
3. Buiten- of passagierscabine lucht actief koelen/verwarmen
Passieve systemen zijn relatief eenvoudig van opbouw en maken direct gebruik van de bestaande omgeving. Als de batterij bijvoorbeeld in de winter moet worden verwarmd, kan de lucht worden aangezogen met behulp van de warme omgeving van het passagierscompartiment, en als de batterijtemperatuur tijdens het rijden te hoog is en het koeleffect van de lucht in het interieur niet goed is , kan de koude buitenlucht worden aangezogen om deze af te koelen.
Het actieve systeem vereist daarentegen de oprichting van een afzonderlijk systeem voor verwarming of koeling, dat onafhankelijk wordt geregeld op basis van de batterijstatus, wat ook het energieverbruik en de kosten van het hele voertuig verhoogt. De keuze voor verschillende systemen hangt grotendeels af van de vereisten van het batterijgebruik.
Thermisch beheer van vloeistoffen als warmteoverdrachtsmedium
Voor warmteoverdracht met vloeistof als medium moeten tussen de module en het vloeibare medium warmteoverdrachtsdoorgangen worden gemaakt, zoals een watermantel, voor indirecte verwarming en koeling in de vorm van zowel convectie als geleiding, en kan het warmteoverdrachtsmedium worden water, glycol of zelfs koelmiddel. Er zijn ook poolblokken ondergedompeld in de diëlektrische vloeistof directe warmteoverdracht, maar moeten isolatiemaatregelen gebruiken om kortsluiting te voorkomen.
Passieve vloeistofkoeling vindt over het algemeen plaats via de warmteoverdracht vloeistof - omgevingslucht en vervolgens de cocon in de batterij voor secundaire warmteoverdracht, terwijl het actieve type via de motorkoelvloeistof - vloeistofmediumwarmtewisselaar of elektrische verwarming / thermische olieverwarming is om een niveau van verwarming naar de passagierscabine lucht / airconditioning koelmiddel - vloeibaar medium om primaire koeling te bereiken. Voor lucht- en vloeistofgebaseerde thermische beheersystemen zijn ventilatoren, pompen, warmtewisselaars, verwarmers, leidingen en andere accessoires nodig, waardoor de structuur te groot en te complex wordt, terwijl ook batterij-energie wordt verbruikt en de vermogensdichtheid en energiedichtheid van de batterij worden verlaagd.
Watergekoeld batterijkoelsysteem maakt gebruik van koelvloeistof (50 procent water/50 procent glycol) om de batterijwarmte over te dragen aan het koelsysteem van de airconditioning via de batterijkoeler en naar de omgeving via de condensor, verdamper, expansieklep met maximaal ventiel, batterij koeler (expansieventiel met maximaal ventiel) en airconditioningleiding, enz.; koelwatercircuit bestaat uit: elektrische waterpomp, accu (inclusief koelplaat), accukoeler en hulpstukken zoals waterleiding en expansievat.
