1. Caratteristiche delle batterie al litio per veicoli a nuova energia
Le batterie al litio presentano principalmente i seguenti vantaggi: basso tasso di autoscarica, elevata densità energetica, tempi di ciclo elevati ed elevata efficienza operativa durante l'uso. Utilizzare le batterie al litio come principale dispositivo di alimentazione per la nuova energia equivale a ottenere una buona fonte di energia. Pertanto, nella composizione dei componenti principali dei veicoli a nuova energia, il pacco batterie al litio, correlato alla cella, è diventato il componente principale più importante e la parte principale che fornisce energia. Durante il processo di funzionamento delle batterie al litio, esistono determinati requisiti per l'ambiente circostante. Secondo i risultati sperimentali, la temperatura di funzionamento ottimale viene mantenuta tra 20 °C e 40 °C. Quando la temperatura intorno alla batteria supera il limite specificato, le prestazioni della batteria al litio si riducono notevolmente e la sua durata si riduce notevolmente. Poiché la temperatura intorno alla batteria al litio è troppo bassa, la capacità di scarica finale e la tensione di scarica si discosteranno dallo standard preimpostato, con un brusco calo.
Se la temperatura ambiente è troppo elevata, la probabilità di fuga termica della batteria al litio aumenta notevolmente e il calore interno si accumula in un punto specifico, causando gravi problemi di accumulo di calore. Se questa parte di calore non può essere smaltita in modo fluido, insieme al tempo di funzionamento prolungato della batteria al litio, la batteria è soggetta a esplosioni. Questo rischio per la sicurezza rappresenta una grave minaccia per la sicurezza personale, pertanto le batterie al litio devono affidarsi a dispositivi di raffreddamento elettromagnetici per migliorare le prestazioni di sicurezza dell'intera apparecchiatura durante il funzionamento. È evidente che quando i ricercatori controllano la temperatura delle batterie al litio, devono utilizzare razionalmente dispositivi esterni per smaltire il calore e controllare la temperatura di funzionamento ottimale delle batterie al litio. Una volta che il controllo della temperatura raggiunge gli standard corrispondenti, l'obiettivo di guida sicura dei veicoli a nuova energia non sarà minimamente minacciato.
2. Meccanismo di generazione del calore della batteria al litio per veicoli a energia nuova
Sebbene queste batterie possano essere utilizzate come dispositivi di alimentazione, nel processo di applicazione effettiva, le differenze tra loro sono più evidenti. Alcune batterie presentano svantaggi maggiori, quindi i produttori di veicoli a nuova energia dovrebbero scegliere con attenzione. Ad esempio, la batteria al piombo-acido fornisce energia sufficiente per il ramo intermedio, ma causerà gravi danni all'ambiente circostante durante il suo funzionamento, danni che saranno irreparabili in seguito. Pertanto, al fine di proteggere la sicurezza ecologica, il Paese ha inserito le batterie al piombo-acido nell'elenco delle batterie vietate. Durante il periodo di sviluppo, le batterie al nichel-metallo idruro hanno ottenuto buone opportunità, la tecnologia di sviluppo è gradualmente maturata e anche il campo di applicazione si è ampliato. Tuttavia, rispetto alle batterie al litio, i suoi svantaggi sono leggermente evidenti. Ad esempio, è difficile per i produttori di batterie tradizionali controllare i costi di produzione delle batterie al nichel-metallo idruro. Di conseguenza, il prezzo delle batterie al nichel-idrogeno sul mercato è rimasto elevato. Alcuni marchi di veicoli a nuova energia che puntano al rapporto costo-efficacia difficilmente prenderanno in considerazione l'utilizzo di queste batterie come ricambi auto. Ancora più importante, le batterie Ni-MH sono molto più sensibili alla temperatura ambiente rispetto alle batterie al litio e hanno maggiori probabilità di incendiarsi a causa delle alte temperature. Dopo numerosi confronti, le batterie al litio si distinguono e sono ora ampiamente utilizzate nei veicoli a energia rinnovabile.
Il motivo per cui le batterie al litio possono fornire energia ai veicoli a nuova energia è proprio perché i loro elettrodi positivo e negativo contengono materiali attivi. Durante il processo di incorporamento ed estrazione continui dei materiali, si ottiene una grande quantità di energia elettrica e, quindi, secondo il principio di conversione energetica, l'energia elettrica e l'energia cinetica si scambiano per raggiungere lo scopo di interscambio, fornendo così una forte potenza ai veicoli a nuova energia, consentendo di camminare con l'auto. Allo stesso tempo, quando la cella della batteria al litio subisce una reazione chimica, avrà la funzione di assorbire calore e rilasciarlo per completare la conversione energetica. Inoltre, l'atomo di litio non è statico, può muoversi continuamente tra l'elettrolita e il diaframma e presenta una resistenza interna di polarizzazione.
Ora anche il calore verrà rilasciato in modo appropriato. Tuttavia, la temperatura attorno alla batteria al litio dei veicoli a nuova energia è troppo elevata, il che può facilmente portare alla decomposizione dei separatori positivo e negativo. Inoltre, la batteria al litio a nuova energia è composta da più pacchi batteria. Il calore generato da tutti i pacchi batteria supera di gran lunga quello della singola batteria. Quando la temperatura supera un valore predeterminato, la batteria è estremamente soggetta a esplosioni.
3. Tecnologie chiave del sistema di gestione termica della batteria
Sia in patria che all'estero, il sistema di gestione della batteria dei veicoli a nuova energia è stato oggetto di grande attenzione, avviando una serie di ricerche e ottenendo numerosi risultati. Questo articolo si concentrerà sulla valutazione accurata della carica residua della batteria del sistema di gestione termica della batteria dei veicoli a nuova energia, sulla gestione del bilanciamento della batteria e sulle tecnologie chiave applicate in questo ambito.sistema di gestione termica.
3.1 Metodo di valutazione della potenza residua del sistema di gestione termica della batteria
I ricercatori hanno investito molta energia e impegno nella valutazione del SOC, utilizzando principalmente algoritmi di dati scientifici come il metodo integrale ampere-ora, il metodo del modello lineare, il metodo delle reti neurali e il metodo del filtro di Kalman per condurre un gran numero di esperimenti di simulazione. Tuttavia, durante l'applicazione di questo metodo si verificano spesso errori di calcolo. Se l'errore non viene corretto in tempo, il divario tra i risultati di calcolo aumenterà sempre di più. Per compensare questo difetto, i ricercatori di solito combinano il metodo di valutazione Anshi con altri metodi per verificarli a vicenda, in modo da ottenere risultati più accurati. Con dati accurati, i ricercatori possono stimare con precisione la corrente di scarica della batteria.
3.2 Gestione bilanciata del sistema di gestione termica della batteria
La gestione del bilanciamento del sistema di gestione termica della batteria viene utilizzata principalmente per coordinare la tensione e la potenza di ciascuna parte della batteria. Dopo l'utilizzo di batterie diverse in parti diverse, la potenza e la tensione saranno diverse. In questo caso, la gestione del bilanciamento dovrebbe essere utilizzata per eliminare la differenza tra i due. Incoerenza. Attualmente, la tecnica di gestione del bilanciamento più utilizzata
Si divide principalmente in due tipologie: equalizzazione passiva ed equalizzazione attiva. Dal punto di vista applicativo, i principi di implementazione utilizzati da questi due tipi di metodi di equalizzazione sono piuttosto diversi.
(1) Bilanciamento passivo. Il principio di equalizzazione passiva sfrutta la relazione proporzionale tra potenza e tensione della batteria, basata sui dati di tensione di una singola stringa di batterie, e la conversione dei due è generalmente ottenuta tramite scarica di resistenza: l'energia di una batteria ad alta potenza genera calore attraverso il riscaldamento a resistenza, quindi si dissipa nell'aria per raggiungere lo scopo di perdita di energia. Tuttavia, questo metodo di equalizzazione non migliora l'efficienza d'uso della batteria. Inoltre, se la dissipazione del calore non è uniforme, la batteria non sarà in grado di completare la gestione termica della batteria a causa del problema del surriscaldamento.
(2) Bilanciamento attivo. Il bilanciamento attivo è un prodotto migliorato del bilanciamento passivo, che compensa gli svantaggi del bilanciamento passivo. Dal punto di vista del principio di realizzazione, il principio di equalizzazione attiva non si riferisce al principio di equalizzazione passiva, ma adotta un concetto completamente nuovo: l'equalizzazione attiva non converte l'energia elettrica della batteria in energia termica e non la dissipa, in modo che l'energia elevata venga trasferita. L'energia dalla batteria viene trasferita alla batteria a bassa energia. Inoltre, questo tipo di trasmissione non viola la legge di conservazione dell'energia e presenta i vantaggi di basse perdite, elevata efficienza di utilizzo e risultati rapidi. Tuttavia, la struttura compositiva della gestione del bilanciamento è relativamente complicata. Se il punto di bilanciamento non è adeguatamente controllato, può causare danni irreversibili al pacco batteria a causa delle sue dimensioni eccessive. In sintesi, sia la gestione del bilanciamento attivo che quella del bilanciamento passivo presentano svantaggi e vantaggi. In applicazioni specifiche, i ricercatori possono effettuare scelte in base alla capacità e al numero di stringhe di pacchi batteria al litio. I pacchi batteria al litio a bassa capacità e basso numero sono adatti alla gestione dell'equalizzazione passiva, mentre i pacchi batteria al litio ad alta capacità e alto numero di potenza sono adatti alla gestione dell'equalizzazione attiva.
3.3 Le principali tecnologie utilizzate nel sistema di gestione termica della batteria
(1) Determinare l'intervallo di temperatura di esercizio ottimale della batteria. Il sistema di gestione termica viene utilizzato principalmente per coordinare la temperatura attorno alla batteria, quindi, al fine di garantire l'efficacia applicativa del sistema di gestione termica, la tecnologia chiave sviluppata dai ricercatori viene utilizzata principalmente per determinare la temperatura di esercizio della batteria. Finché la temperatura della batteria viene mantenuta entro un intervallo appropriato, la batteria al litio può sempre funzionare nelle migliori condizioni, fornendo energia sufficiente per il funzionamento dei veicoli a nuova energia. In questo modo, le prestazioni della batteria al litio dei veicoli a nuova energia possono essere sempre eccellenti.
(2) Calcolo dell'intervallo termico della batteria e previsione della temperatura. Questa tecnologia richiede un gran numero di calcoli basati su modelli matematici. Gli scienziati utilizzano metodi di calcolo corrispondenti per ottenere la differenza di temperatura all'interno della batteria e la utilizzano come base per prevedere il possibile comportamento termico della batteria.
(3) Selezione del mezzo di trasferimento del calore. Le prestazioni superiori del sistema di gestione termica dipendono dalla scelta del mezzo di trasferimento del calore. La maggior parte degli attuali veicoli a nuova energia utilizza aria/refrigerante come mezzo di raffreddamento. Questo metodo di raffreddamento è semplice da utilizzare, ha bassi costi di produzione e può raggiungere efficacemente l'obiettivo di dissipare il calore della batteria.Riscaldatore d'aria PTC/Riscaldatore del refrigerante PTC)
(4) Adottare una struttura di ventilazione parallela e dissipazione del calore. La ventilazione e la dissipazione del calore tra i pacchi batteria al litio possono espandere il flusso d'aria in modo che possa essere distribuito uniformemente tra i pacchi batteria, risolvendo efficacemente la differenza di temperatura tra i moduli batteria.
(5) Selezione del punto di misurazione della ventola e della temperatura. In questo modulo, i ricercatori hanno utilizzato un gran numero di esperimenti per eseguire calcoli teorici e poi hanno utilizzato metodi di meccanica dei fluidi per ottenere i valori di consumo energetico della ventola. Successivamente, i ricercatori utilizzeranno elementi finiti per trovare il punto di misurazione della temperatura più adatto al fine di ottenere con precisione i dati sulla temperatura della batteria.
Data di pubblicazione: 10-09-2024
