Eine der Schlüsseltechnologien von New-Energy-Fahrzeugen sind Power-Batterien.Die Qualität der Batterien bestimmt einerseits die Kosten von Elektrofahrzeugen und andererseits die Reichweite von Elektrofahrzeugen.Schlüsselfaktor für Akzeptanz und schnelle Akzeptanz.
Entsprechend den Nutzungsmerkmalen, Anforderungen und Anwendungsbereichen von Leistungsbatterien sind die Forschungs- und Entwicklungstypen von Leistungsbatterien im In- und Ausland ungefähr: Blei-Säure-Batterien, Nickel-Cadmium-Batterien, Nickel-Metallhydrid-Batterien, Lithium-Ionen-Batterien, Brennstoffzellen usw., wobei die Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien die größte Aufmerksamkeit erhält.
Verhalten der Energiebatterie bei der Wärmeerzeugung
Die Wärmequelle, die Wärmeerzeugungsrate, die Wärmekapazität der Batterie und andere verwandte Parameter des Leistungsbatteriemoduls hängen eng mit der Art der Batterie zusammen.Die von der Batterie abgegebene Wärme hängt von der chemischen, mechanischen und elektrischen Natur und den Eigenschaften der Batterie ab, insbesondere von der Art der elektrochemischen Reaktion.Die bei der Batteriereaktion erzeugte Wärmeenergie kann durch die Batteriereaktionswärme Qr ausgedrückt werden;Die elektrochemische Polarisation führt dazu, dass die tatsächliche Spannung der Batterie von ihrer elektromotorischen Gleichgewichtskraft abweicht, und der durch die Batteriepolarisierung verursachte Energieverlust wird durch Qp ausgedrückt.Neben der nach der Reaktionsgleichung ablaufenden Batteriereaktion gibt es auch einige Nebenreaktionen.Typische Nebenreaktionen sind die Zersetzung des Elektrolyten und die Selbstentladung der Batterie.Die dabei entstehende Nebenreaktionswärme beträgt Qs.Da jede Batterie zwangsläufig einen Widerstand aufweist, wird außerdem Joulesche Wärme Qj erzeugt, wenn der Strom fließt.Daher ist die Gesamtwärme einer Batterie die Summe der Wärme der folgenden Aspekte: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
Abhängig vom konkreten Lade- (Entlade-)Vorgang sind auch die Hauptfaktoren, die dazu führen, dass die Batterie Wärme erzeugt, unterschiedlich.Wenn die Batterie beispielsweise normal geladen ist, ist Qr der dominierende Faktor;und in der späteren Phase des Batterieladens beginnen aufgrund der Zersetzung des Elektrolyten Nebenreaktionen aufzutreten (Nebenreaktionswärme ist Qs), wenn die Batterie fast vollständig geladen und überladen ist. Was hauptsächlich passiert, ist die Elektrolytzersetzung, bei der Qs dominiert .Die Joulesche Wärme Qj hängt von Strom und Widerstand ab.Die üblicherweise verwendete Lademethode wird mit konstantem Strom durchgeführt, und Qj ist zu diesem Zeitpunkt ein spezifischer Wert.Beim Anfahren und Beschleunigen ist der Strom jedoch relativ hoch.Bei HEV entspricht dies einem Strom von mehreren zehn bis mehreren hundert Ampere.Zu diesem Zeitpunkt ist die Joulesche Wärme Qj sehr groß und wird zur Hauptquelle für die Wärmeabgabe der Batterie.
Aus der Perspektive der Steuerbarkeit des Wärmemanagements sind Wärmemanagementsysteme(HVH) kann in zwei Typen unterteilt werden: aktiv und passiv.Aus Sicht des Wärmeübertragungsmediums können Wärmemanagementsysteme unterteilt werden in: luftgekühlt(PTC-Lufterhitzer), flüssigkeitsgekühlt(PTC-Kühlmittelheizung) und Phasenwechsel-Wärmespeicher.
Für die Wärmeübertragung mit Kühlmittel (PTC Coolant Heater) als Medium ist es notwendig, eine Wärmeübertragungsverbindung zwischen dem Modul und dem flüssigen Medium herzustellen, beispielsweise einen Wassermantel, um indirekte Erwärmung und Kühlung in Form von Konvektion und Wärme durchzuführen Leitung.Das Wärmeträgermedium kann Wasser, Ethylenglykol oder auch Kältemittel sein.Durch das Eintauchen des Polstücks in die Flüssigkeit des Dielektrikums erfolgt auch eine direkte Wärmeübertragung, allerdings müssen Isolationsmaßnahmen getroffen werden, um einen Kurzschluss zu vermeiden.
Die passive Kühlmittelkühlung nutzt im Allgemeinen den Wärmeaustausch zwischen Flüssigkeit und Umgebungsluft und führt dann Kokons für den sekundären Wärmeaustausch in die Batterie ein, während die aktive Kühlung Motorkühlmittel-Flüssigkeitsmedium-Wärmetauscher oder PTC-Elektroheizung/Thermoölheizung verwendet, um eine Primärkühlung zu erreichen.Heizung, Primärkühlung mit Passagierkabinenluft/Klimaanlage, Kältemittel-Flüssigkeitsmedium.
Für Wärmemanagementsysteme, die Luft und Flüssigkeit als Medium verwenden, ist die Struktur aufgrund der Notwendigkeit von Lüftern, Wasserpumpen, Wärmetauschern, Heizungen, Rohrleitungen und anderem Zubehör zu groß und komplex, außerdem verbraucht es Batterieenergie und reduziert die Batterieleistung .Dichte und Energiedichte.
Das wassergekühlte Batteriekühlsystem verwendet Kühlmittel (50 % Wasser/50 % Ethylenglykol), um die Batteriewärme über den Batteriekühler an das Kältemittelsystem der Klimaanlage und dann über den Kondensator an die Umgebung zu übertragen.Die Temperatur des Batterieeinlasswassers wird durch die Batterie gekühlt. Nach dem Wärmeaustausch kann leicht eine niedrigere Temperatur erreicht werden, und die Batterie kann so eingestellt werden, dass sie im besten Arbeitstemperaturbereich läuft.Das Systemprinzip ist in der Abbildung dargestellt.Zu den Hauptkomponenten des Kältemittelsystems gehören: Kondensator, elektrischer Kompressor, Verdampfer, Expansionsventil mit Absperrventil, Batteriekühler (Expansionsventil mit Absperrventil) und Klimaanlagenrohre usw.;Der Kühlwasserkreislauf umfasst: elektrische Wasserpumpe, Batterie (einschließlich Kühlplatten), Batteriekühler, Wasserleitungen, Ausgleichsbehälter und anderes Zubehör.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 27. April 2023
