Una delle tecnologie chiave dei veicoli a nuova energia sono le batterie. La qualità delle batterie determina il costo dei veicoli elettrici da un lato e la loro autonomia dall'altro. Fattore chiave per l'accettazione e la rapida adozione.
In base alle caratteristiche di utilizzo, ai requisiti e ai campi di applicazione delle batterie elettriche, i tipi di batterie elettriche oggetto di ricerca e sviluppo in patria e all'estero sono approssimativamente: batterie al piombo, batterie al nichel-cadmio, batterie al nichel-metallo idruro, batterie agli ioni di litio, celle a combustibile, ecc., tra cui lo sviluppo delle batterie agli ioni di litio riceve la massima attenzione.
Comportamento della generazione di calore della batteria di alimentazione
La fonte di calore, la velocità di generazione del calore, la capacità termica della batteria e altri parametri correlati del modulo batteria di potenza sono strettamente correlati alla natura della batteria. Il calore rilasciato dalla batteria dipende dalla natura e dalle caratteristiche chimiche, meccaniche ed elettriche della batteria, in particolare dalla natura della reazione elettrochimica. L'energia termica generata nella reazione della batteria può essere espressa dal calore di reazione della batteria Qr; la polarizzazione elettrochimica fa sì che la tensione effettiva della batteria si discosti dalla sua forza elettromotrice di equilibrio, e la perdita di energia causata dalla polarizzazione della batteria è espressa da Qp. Oltre alla reazione della batteria che procede secondo l'equazione di reazione, ci sono anche alcune reazioni collaterali. Tipiche reazioni collaterali includono la decomposizione dell'elettrolita e l'autoscarica della batteria. Il calore di reazione collaterale generato in questo processo è Qs. Inoltre, poiché qualsiasi batteria avrà inevitabilmente una resistenza, al passaggio della corrente verrà generato il calore Joule Qj. Pertanto, il calore totale di una batteria è la somma del calore dei seguenti aspetti: Qt = Qr + Qp + Qs + Qj.
A seconda del processo di carica (scarica), anche i principali fattori che causano la generazione di calore da parte della batteria sono diversi. Ad esempio, quando la batteria è normalmente carica, Qr è il fattore dominante; e nella fase successiva della carica della batteria, a causa della decomposizione dell'elettrolita, iniziano a verificarsi reazioni collaterali (il calore di reazione collaterale è Qs), quando la batteria è quasi completamente carica e sovraccarica. Ciò che accade principalmente è la decomposizione dell'elettrolita, dove Qs domina. Il calore Joule Qj dipende dalla corrente e dalla resistenza. Il metodo di carica comunemente utilizzato viene eseguito a corrente costante e Qj è un valore specifico in questo momento. Tuttavia, durante l'avvio e l'accelerazione, la corrente è relativamente elevata. Per i veicoli ibridi ibridi, questo equivale a una corrente da decine a centinaia di ampere. In questa fase, il calore Joule Qj è molto elevato e diventa la principale fonte di rilascio di calore dalla batteria.
Dal punto di vista della controllabilità della gestione termica, i sistemi di gestione termica (HVH) possono essere suddivisi in due tipologie: attivi e passivi. Dal punto di vista del mezzo di trasferimento del calore, i sistemi di gestione termica possono essere suddivisi in: raffreddati ad aria (Riscaldatore d'aria PTC), raffreddato a liquido(Riscaldatore del refrigerante PTC) e accumulo termico a cambiamento di fase.
Per lo scambio termico con refrigerante (riscaldatore del refrigerante PTC) come mezzo, è necessario stabilire una comunicazione di trasferimento termico tra il modulo e il mezzo liquido, come una camicia d'acqua, per condurre riscaldamento e raffreddamento indiretti sotto forma di convezione e conduzione termica. Il mezzo di trasferimento termico può essere acqua, glicole etilenico o persino refrigerante. È anche possibile lo scambio termico diretto immergendo l'espansione polare nel liquido del dielettrico, ma è necessario adottare misure di isolamento per evitare cortocircuiti.
Il raffreddamento passivo del liquido di raffreddamento utilizza generalmente lo scambio termico liquido-aria ambiente e poi introduce dei bozzoli nella batteria per lo scambio termico secondario, mentre il raffreddamento attivo utilizza scambiatori di calore liquido-liquido di raffreddamento del motore o riscaldamento elettrico PTC/riscaldamento a olio diatermico per ottenere il raffreddamento primario. Riscaldamento, raffreddamento primario con refrigerante liquido per aria/aria condizionata della cabina passeggeri.
Per i sistemi di gestione termica che utilizzano aria e liquidi come mezzo, la struttura è troppo grande e complessa a causa della necessità di ventole, pompe dell'acqua, scambiatori di calore, riscaldatori, tubazioni e altri accessori, e inoltre consuma energia della batteria e ne riduce la potenza. densità e densità energetica.
Il sistema di raffreddamento ad acqua della batteria utilizza un refrigerante (50% acqua/50% glicole etilenico) per trasferire il calore della batteria al sistema refrigerante dell'aria condizionata attraverso il refrigeratore della batteria e quindi all'ambiente attraverso il condensatore. La temperatura dell'acqua in ingresso alla batteria viene raffreddata dalla batteria. È facile raggiungere una temperatura inferiore dopo lo scambio di calore e la batteria può essere regolata per funzionare nel miglior intervallo di temperatura di esercizio; il principio del sistema è mostrato in figura. I componenti principali del sistema refrigerante includono: condensatore, compressore elettrico, evaporatore, valvola di espansione con valvola di intercettazione, refrigeratore della batteria (valvola di espansione con valvola di intercettazione) e tubi dell'aria condizionata, ecc.; il circuito dell'acqua di raffreddamento include: pompa dell'acqua elettrica, batteria (comprese le piastre di raffreddamento), refrigeratori della batteria, tubi dell'acqua, vasi di espansione e altri accessori.
Data di pubblicazione: 27-04-2023
