Systém tepelného manažmentu média na prenos tepla napájacej batérie
Jednou z kľúčových technológií nových energetických vozidiel je napájacia batéria, ktorá určuje náklady na elektromobily na jednej strane a dojazd elektromobilov na strane druhej. Podľa vlastností, požiadaviek a aplikácií výkonových batérií sú typy výkonových batérií vyvinuté doma aj v zahraničí: olovené batérie, nikel-kadmiové batérie, nikel-vodíkové batérie, lítium-iónové batérie, palivové články atď. medzi ktorými bola najväčšia pozornosť venovaná vývoju lítium-iónových batérií.
Správanie sa pri výrobe tepla výkonových článkov
Zdroj tepla, rýchlosť výroby tepla, tepelná kapacita článku a ďalšie relevantné parametre modulu energetického článku úzko súvisia s povahou článku. Teplo uvoľnené z batérie závisí od chemickej, mechanickej a elektrickej povahy a vlastností batérie, najmä od povahy elektrochemickej reakcie. Tepelná energia generovaná pri reakcii batérie môže byť vyjadrená reakčným teplom batérie Qr; elektrochemická polarizácia spôsobuje odchýlku skutočného napätia batérie od jej rovnovážneho elektrického potenciálu a strata energie spôsobená polarizáciou batérie je vyjadrená pomocou Qp. Okrem reakčnej rovnice existujú aj niektoré vedľajšie reakcie, medzi ktoré patrí rozklad elektrolytu a samovybíjanie batérie, pričom teplo vedľajšej reakcie generované pri tomto procese je Qs. Okrem toho, keďže v každej batérii nevyhnutne existuje odpor, pri prechode prúdu sa generuje Jouleovo teplo Qj. preto je celkové teplo batérie súčtom nasledujúcich aspektov: Qt= Qr plus Qp plus Qs plus Qj Qp plus Qs plus Qj.
V závislosti od konkrétneho procesu nabíjania (vybíjania) sú hlavné faktory, ktoré spôsobujú tvorbu tepla batérie, rôzne. Napríklad, keď je batéria nabitá normálne, Qr je dominantným faktorom; zatiaľ čo v neskoršom štádiu nabíjania batérie vedie rozklad elektrolytu k spusteniu vedľajších reakcií (teplo vedľajšej reakcie je Qs), a keď sa batéria blíži k úplnému nabitiu a prebitiu, hlavným javom je rozklad elektrolyt, keď dominuje Qs . Jouleove teplo Qj závisí od prúdu a odporu a bežne sa nabíja konštantným prúdom, keď Qj je špecifická hodnota. Pri rozbehu a akcelerácii je však prúd vyšší. To zodpovedá desiatkam až stovkám ampérov pre HEV, keď je Jouleovo teplo Qj veľké a stáva sa hlavným zdrojom exotermie batérie.
Tepelné hospodárenie so vzduchom ako teplonosným médiom
Teplonosné médium má významný vplyv na výkon a cenu systému tepelného manažmentu. Použitie vzduchu ako teplonosného média znamená privádzanie vzduchu priamo do prúdenia cez modul batérie na účely rozptylu tepla, čo si vo všeobecnosti vyžaduje komponenty, ako sú ventilátory a vstupné a výstupné vzduchové kanály.
V závislosti od zdroja privádzaného vzduchu existuje vo všeobecnosti niekoľko foriem:
1 Externá ventilácia vzduchu pasívne chladenie
2. Ventilácia vzduchu v priestore pre cestujúcich pasívne chladenie/kúrenie
3. Aktívne chladenie/kúrenie vonkajším vzduchom alebo vzduchom v kabíne pre cestujúcich
Pasívne systémy majú relatívne jednoduchú štruktúru a priamo využívajú existujúce prostredie. Napríklad, ak je potrebné batériu v zime zohriať, vzduch môže byť nasávaný pomocou horúceho prostredia v kabíne pre cestujúcich a ak je teplota batérie počas jazdy príliš vysoká a chladiaci účinok vzduchu v kabíne nie je dobrý. , môže byť nasávaný studený vonkajší vzduch, aby sa ochladil.
Aktívny systém si na druhej strane vyžaduje zriadenie samostatného systému na zabezpečenie vykurovania alebo chladenia, ktorý je nezávisle riadený podľa stavu batérie, čo tiež zvyšuje spotrebu energie a náklady na celé vozidlo. Výber rôznych systémov závisí vo veľkej miere od požiadaviek na použitie batérie.
Tepelné hospodárenie kvapalín ako teplonosného média
Na prenos tepla kvapalinou ako médiom je potrebné vytvoriť prechody na prenos tepla medzi modulom a kvapalným médiom, ako je vodný plášť, na nepriamy ohrev a chladenie vo forme konvekcie aj vedenia a teplonosné médium môže byť voda, glykol alebo dokonca chladivo. Tam sú tiež pólové bloky ponorené do dielektrickej kvapaliny priamy prenos tepla, ale musia použiť izolačné opatrenia, aby sa zabránilo skratu.
Pasívne kvapalinové chladenie sa vo všeobecnosti uskutočňuje prostredníctvom prenosu tepla kvapalina - okolitý vzduch a potom kokónom do batérie na sekundárny prenos tepla, zatiaľ čo aktívny typ je cez chladiacu kvapalinu motora - výmenník tepla kvapalného média alebo elektrický ohrev / ohrev termálneho oleja na dosiahnutie úroveň ohrevu do kabíny cestujúcich vzduch / klimatizácia chladivo - kvapalné médium na dosiahnutie primárneho chladenia. Systémy tepelného manažmentu na báze vzduchu a kvapalín vyžadujú ventilátory, čerpadlá, výmenníky tepla, ohrievače, potrubia a ďalšie príslušenstvo, čím sa štruktúra stáva príliš veľkou a zložitou a zároveň spotrebúva energiu batérie a znižuje hustotu výkonu a hustotu energie batérie.
Vodou chladený systém chladenia batérie využíva chladiacu kvapalinu (50 percent vody/50 percent glykolu) na prenos tepla batérie do chladiaceho systému klimatizácie cez chladič batérie a do okolia cez kondenzátor, výparník, expanzný ventil s až ventilom, batériu chladič (expanzný ventil s až ventilom) a potrubie klimatizácie a pod.; okruh chladiacej vody obsahuje: elektrické vodné čerpadlo, batériu (vrátane chladiacej platne), chladič batérie a pomocné diely, ako je vodovodné potrubie a expanzná nádrž.
