Systém tepelného managementu média pro přenos tepla z napájecí baterie
Jednou z klíčových technologií nových energetických vozidel je napájecí baterie, která určuje náklady na elektromobily na jedné straně a dojezd elektromobilů na straně druhé. Podle vlastností, požadavků a aplikací výkonových baterií jsou typy výkonových baterií vyvinuté doma i v zahraničí: olověné baterie, nikl-kadmiové baterie, nikl-vodíkové baterie, lithium-iontové baterie, palivové články atd. mezi nimiž je největší pozornost věnována vývoji lithium-iontových baterií.
Chování výroby tepla v energetických článcích
Zdroj tepla, rychlost produkce tepla, tepelná kapacita článku a další relevantní parametry modulu energetického článku úzce souvisí s povahou článku. Teplo uvolněné z baterie závisí na chemické, mechanické a elektrické povaze a vlastnostech baterie, zejména na povaze elektrochemické reakce. Tepelná energie generovaná při reakci baterie může být vyjádřena reakčním teplem baterie Qr; elektrochemická polarizace způsobuje odchylku skutečného napětí baterie od jejího rovnovážného elektrického potenciálu a ztráta energie způsobená polarizací baterie je vyjádřena pomocí Qp. Kromě reakční rovnice existují také některé vedlejší reakce, pro které je typický rozklad elektrolytu a samovybíjení baterie, přičemž teplo vedlejší reakce vznikající při tomto procesu je Qs. Navíc, protože v každé baterii nevyhnutelně existuje odpor, při průchodu proudu se generuje Jouleovo teplo Qj. proto je celkové teplo baterie součtem následujících aspektů: Qt= Qr plus Qp plus Qs plus Qj Qp plus Qs plus Qj.
V závislosti na konkrétním procesu nabíjení (vybíjení) jsou hlavní faktory, které způsobují tvorbu tepla baterie, různé. Například, když je baterie nabitá normálně, Qr je dominantním faktorem; zatímco v pozdní fázi nabíjení baterie vede rozklad elektrolytu k zahájení vedlejších reakcí (teplo vedlejší reakce je Qs), a když se baterie blíží úplnému nabití a přebití, hlavním jevem je rozklad elektrolyt, když Qs dominuje . Jouleovo teplo Qj závisí na proudu a odporu a běžně se nabíjí konstantním proudem, když Qj je specifická hodnota. Při rozběhu a zrychlení je však proud vyšší. To odpovídá desítkám až stovkám ampérů u HEV, kdy je Jouleovo teplo Qj velké a stává se hlavním zdrojem exotermie baterie.
Tepelné hospodářství se vzduchem jako teplonosným médiem
Teplonosné médium má významný vliv na výkon a cenu systému tepelného managementu. Použití vzduchu jako média pro přenos tepla znamená zavádění vzduchu přímo do proudění bateriovým modulem pro účely rozptylu tepla, což obecně vyžaduje komponenty, jako jsou ventilátory a vstupní a výstupní vzduchové průchody.
V závislosti na zdroji přiváděného vzduchu existuje obecně několik následujících forem:
1 Externí ventilace vzduchu pasivní chlazení
2. Ventilace vzduchu v prostoru pro cestující pasivní chlazení/topení
3. Aktivní chlazení/topení venkovním vzduchem nebo vzduchem v kabině pro cestující
Pasivní systémy mají relativně jednoduchou strukturu a přímo využívají stávající prostředí. Například, pokud je třeba baterii v zimě zahřát, může být vzduch nasáván pomocí horkého prostředí v prostoru pro cestující a pokud je teplota baterie během jízdy příliš vysoká a chladicí účinek vzduchu v prostoru pro cestující není dobrý. , může být nasáván studený venkovní vzduch, aby se ochladil.
Aktivní systém na druhou stranu vyžaduje zřízení samostatného systému pro zajištění vytápění nebo chlazení, který je nezávisle řízen podle stavu baterie, což také zvyšuje spotřebu energie a náklady na celé vozidlo. Výběr různých systémů závisí do značné míry na požadavcích použití baterií.
Tepelné hospodářství kapalin jako teplonosného média
Pro přenos tepla kapalinou jako médiem je třeba vytvořit průchody pro přenos tepla mezi modulem a kapalným médiem, jako je vodní plášť, pro nepřímý ohřev a chlazení ve formě konvekce i vedení, a teplosměnné médium může být voda, glykol nebo dokonce chladivo. Tam jsou také pólový blok ponořený do dielektrické kapaliny přímý přenos tepla, ale musí použít izolační opatření, aby se zabránilo zkratu.
Pasivní kapalinové chlazení je obecně prostřednictvím přenosu tepla kapalina - okolní vzduch a poté kokonu do baterie pro sekundární přenos tepla, zatímco aktivní typ je prostřednictvím chladicí kapaliny motoru - výměníku tepla kapalného média nebo elektrického ohřevu / ohřevu termálního oleje pro dosažení úroveň ohřevu do kabiny cestujících vzduch/klimatizace chladivo - kapalné médium pro dosažení primárního chlazení. Pro vzduchové a kapalinové systémy tepelného managementu vyžadují ventilátory, čerpadla, tepelné výměníky, ohřívače, potrubí a další příslušenství, což činí konstrukci příliš velkou a složitou a zároveň spotřebovává energii baterie a snižuje hustotu výkonu a hustotu energie baterie.
Vodou chlazený systém chlazení baterií využívá chladicí kapalinu (50 procent vody/50 procent glykolu) k přenosu tepla baterie do chladicího systému klimatizace přes chladič baterie a do okolí přes kondenzátor, výparník, expanzní ventil s až ventilem, baterii chladič (expanzní ventil s až ventilem) a potrubí klimatizace atd.; okruh chladicí vody obsahuje: elektrické vodní čerpadlo, baterii (včetně chladicí desky), chladič baterie a pomocné díly jako vodní potrubí a expanzní nádrž.
