Однією з ключових технологій транспортних засобів на нових джерелах енергії є акумуляторні батареї. Якість акумуляторів визначає вартість електромобілів, з одного боку, та запас ходу електромобілів, з іншого. Ключовий фактор для прийняття та швидкого впровадження.
Відповідно до характеристик використання, вимог та сфер застосування акумуляторних батарей, типи акумуляторних батарей, що досліджуються та розробляються в країні та за кордоном, приблизно такі: свинцево-кислотні акумулятори, нікель-кадмієві акумулятори, нікель-металгідридні акумулятори, літій-іонні акумулятори, паливні елементи тощо, серед яких найбільшу увагу приділяють розробці літій-іонних акумуляторів.
Поведінка тепловиділення акумулятора
Джерело тепла, швидкість тепловиділення, теплоємність акумулятора та інші пов'язані параметри модуля живлення акумулятора тісно пов'язані з його природою. Тепло, що виділяється акумулятором, залежить від хімічної, механічної та електричної природи та характеристик акумулятора, особливо від характеру електрохімічної реакції. Теплову енергію, що генерується в результаті реакції акумулятора, можна виразити теплотою реакції акумулятора Qr; електрохімічна поляризація призводить до відхилення фактичної напруги акумулятора від її рівноважної електрорушійної сили, а втрати енергії, спричинені поляризацією акумулятора, виражаються як Qp. Окрім реакції акумулятора, що відбувається згідно з рівнянням реакції, існують також деякі побічні реакції. Типові побічні реакції включають розкладання електроліту та саморозряд акумулятора. Теплота побічної реакції, що генерується в цьому процесі, дорівнює Qs. Крім того, оскільки будь-який акумулятор неминуче матиме опір, під час проходження струму генеруватиметься джоулево тепло Qj. Отже, загальне тепло акумулятора дорівнює сумі тепла наступних аспектів: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
Залежно від конкретного процесу заряджання (розряджання), основні фактори, що спричиняють виділення тепла акумулятором, також відрізняються. Наприклад, коли акумулятор нормально заряджений, Qr є домінуючим фактором; а на пізнішому етапі заряджання акумулятора, через розкладання електроліту, починають відбуватися побічні реакції (теплота побічної реакції - Qs). Коли акумулятор майже повністю заряджений і перезаряджений, в основному відбувається розкладання електроліту, де домінує Qs. Джоулево тепло Qj залежить від струму та опору. Зазвичай використовується метод заряджання при постійному струмі, і Qj є певним значенням у цей момент. Однак під час запуску та розгону струм відносно високий. Для HEV це еквівалентно струму від десятків до сотень ампер. У цей момент джоулево тепло Qj дуже велике і стає основним джерелом виділення тепла акумулятором.
З точки зору керованості теплового управління, системи теплового управління (ГВХ) можна розділити на два типи: активні та пасивні. З точки зору теплоносія, системи терморегулювання можна розділити на: з повітряним охолодженням (Повітряний нагрівач PTC), з рідинним охолодженням(Підігрівач охолоджувальної рідини PTC), та акумулювання тепла з фазовим переходом.
Для теплопередачі з використанням теплоносія (PTC-нагрівача охолоджувальної рідини) необхідно встановити теплопередачу між модулем та рідким середовищем, таким як водяна сорочка, для здійснення непрямого нагрівання та охолодження у формі конвекції та теплопровідності. Теплоносієм може бути вода, етиленгліколь або навіть холодоагент. Також існує пряма теплопередача шляхом занурення полюсного наконечника в рідину діелектрика, але необхідно вжити заходів ізоляції, щоб уникнути короткого замикання.
Пасивне охолодження охолоджуючою рідиною зазвичай використовує теплообмін між рідиною та навколишнім повітрям, а потім вводить кокони в акумулятор для вторинного теплообміну, тоді як активне охолодження використовує теплообмінники з охолоджуючою рідиною двигуна та рідинним середовищем або електричне нагрівання PTC/підігрів термомасла для досягнення первинного охолодження. Опалення, первинне охолодження за допомогою повітря в пасажирському салоні/кондиціонування повітря з холодоагентом та рідким середовищем.
Для систем терморегулювання, що використовують повітря та рідину як середовище, структура є занадто великою та складною через потребу у вентиляторах, водяних насосах, теплообмінниках, нагрівачах, трубопроводах та інших аксесуарах, а також споживає енергію акумулятора та зменшує його щільність та щільність енергії.
Система охолодження акумулятора з водяним охолодженням використовує охолоджувальну рідину (50% води/50% етиленгліколю) для передачі тепла акумулятора до системи охолодження кондиціонера через охолоджувач акумулятора, а потім у навколишнє середовище через конденсатор. Температура води на вході в акумулятор охолоджується акумулятором. Після теплообміну легко досягти нижчої температури, і акумулятор можна налаштувати для роботи в найкращому робочому діапазоні температур; принцип системи показано на рисунку. Основні компоненти системи охолодження включають: конденсатор, електричний компресор, випарник, розширювальний клапан із запірним клапаном, охолоджувач акумулятора (розширювальний клапан із запірним клапаном) та труби кондиціонування повітря тощо; контур охолодження включає: електричний водяний насос, акумулятор (включаючи охолоджувальні пластини), охолоджувачі акумулятора, водопровідні труби, розширювальні баки та інші аксесуари.
Час публікації: 27 квітня 2023 р.
