Richtung der Modernisierung der Wärmemanagementtechnologie für neue Energiefahrzeuge

Wärmemanagement der Batterie

Während des Arbeitsprozesses der Batterie hat die Temperatur großen Einfluss auf ihre Leistung.Wenn die Temperatur zu niedrig ist, kann dies zu einem starken Rückgang der Batteriekapazität und -leistung und sogar zu einem Kurzschluss der Batterie führen.Die Bedeutung des Batterie-Wärmemanagements wird immer wichtiger, da die Temperatur zu hoch ist, was dazu führen kann, dass sich die Batterie zersetzt, korrodiert, Feuer fängt oder sogar explodiert.Die Betriebstemperatur des Power-Akkus ist ein entscheidender Faktor für Leistung, Sicherheit und Akkulaufzeit.Aus Leistungssicht führt eine zu niedrige Temperatur zu einer Verringerung der Batterieaktivität, was zu einer Verringerung der Lade- und Entladeleistung und einem starken Rückgang der Batteriekapazität führt.Der Vergleich ergab, dass die Batterieentladekapazität bei einem Temperaturabfall auf 10 °C 93 % der Entladekapazität bei normaler Temperatur betrug;Als die Temperatur jedoch auf -20 °C sank, betrug die Entladekapazität der Batterie nur noch 43 % derjenigen bei normaler Temperatur.

In Untersuchungen von Li Junqiu und anderen wurde erwähnt, dass aus Sicherheitsgründen eine zu hohe Temperatur die Nebenreaktionen der Batterie beschleunigt.Wenn die Temperatur nahe bei 60 °C liegt, zersetzen sich die internen Materialien/aktiven Substanzen der Batterie, und dann kommt es zu einem „thermischen Durchgehen“, was zu einem plötzlichen Temperaturanstieg, sogar bis zu 400 bis 1000 °C, führt und dann dazu führt Feuer und Explosion.Wenn die Temperatur zu niedrig ist, muss die Laderate der Batterie auf einer niedrigeren Laderate gehalten werden, da sonst die Batterie Lithium zersetzt und ein interner Kurzschluss in Brand gerät.

Aus Sicht der Batterielebensdauer kann der Einfluss der Temperatur auf die Batterielebensdauer nicht ignoriert werden.Lithiumablagerungen in Batterien, die zum Laden bei niedrigen Temperaturen neigen, führen dazu, dass sich die Lebensdauer der Batterie schnell auf das Dutzendfache verringert, und hohe Temperaturen wirken sich stark auf die Kalenderlebensdauer und die Lebensdauer der Batterie aus.Die Untersuchung ergab, dass bei einer Temperatur von 23 °C die Kalenderlebensdauer der Batterie mit 80 % verbleibender Kapazität etwa 6238 Tage beträgt. Wenn die Temperatur jedoch auf 35 °C ansteigt, beträgt die Kalenderlebensdauer etwa 1790 Tage und wenn die Temperatur 55 Tage erreicht ℃, die Kalenderlebensdauer beträgt etwa 6238 Tage.Nur 272 Tage.

Aufgrund von Kosten- und technischen Einschränkungen ist derzeit das Batterie-Wärmemanagement(BTMS) ist in der Verwendung leitfähiger Medien nicht einheitlich und kann in drei große technische Wege unterteilt werden: Luftkühlung (aktiv und passiv), Flüssigkeitskühlung und Phasenwechselmaterialien (PCM).Die Luftkühlung ist relativ einfach, leckagefrei und wirtschaftlich.Es eignet sich für die Erstentwicklung von LFP-Batterien und Kleinwagenbereichen.Die Wirkung der Flüssigkeitskühlung ist besser als die der Luftkühlung und die Kosten sind höher.Im Vergleich zu Luft weist das flüssige Kühlmedium die Eigenschaften einer großen spezifischen Wärmekapazität und eines hohen Wärmeübertragungskoeffizienten auf, was den technischen Mangel einer geringen Luftkühlungseffizienz wirksam ausgleicht.Es ist derzeit die wichtigste Optimierung von Pkw.planen.Zhang Fubin wies in seiner Forschung darauf hin, dass der Vorteil der Flüssigkeitskühlung in einer schnellen Wärmeableitung liegt, die eine gleichmäßige Temperatur des Akkupacks gewährleisten kann und für Akkupacks mit großer Wärmeproduktion geeignet ist;Die Nachteile sind hohe Kosten, strenge Verpackungsanforderungen, die Gefahr des Austretens von Flüssigkeit und die komplexe Struktur.Phasenwechselmaterialien bieten sowohl Wärmeaustauscheffizienz als auch Kostenvorteile und niedrige Wartungskosten.Die aktuelle Technologie befindet sich noch im Laborstadium.Die Wärmemanagementtechnologie von Phasenwechselmaterialien ist noch nicht vollständig ausgereift und stellt die potenziellste Entwicklungsrichtung des Batterie-Wärmemanagements in der Zukunft dar.

Insgesamt ist die Flüssigkeitskühlung derzeit der gängige Technologieweg, vor allem aus folgenden Gründen:

(1) Einerseits haben die aktuellen gängigen ternären Batterien mit hohem Nickelgehalt eine schlechtere thermische Stabilität als Lithium-Eisenphosphat-Batterien und eine niedrigere thermische Durchgehtemperatur (Zersetzungstemperatur: 750 °C für Lithiumeisenphosphat, 300 °C für ternäre Lithiumbatterien). und eine höhere Wärmeproduktion.Andererseits eliminieren neue Lithium-Eisenphosphat-Anwendungstechnologien wie die Blade-Batterie von BYD und das CTP aus der Ningde-Ära Module, verbessern die Raumnutzung und die Energiedichte und fördern das Batterie-Wärmemanagement von der luftgekühlten Technologie zur flüssigkeitsgekühlten Technologie weiter.

(2) Beeinflusst durch die Leitlinien zur Subventionskürzung und die Angst der Verbraucher hinsichtlich der Reichweite nimmt die Reichweite von Elektrofahrzeugen weiter zu und die Anforderungen an die Batterieenergiedichte werden immer höher.Die Nachfrage nach Flüssigkeitskühlungstechnologie mit höherer Wärmeübertragungseffizienz ist gestiegen.

(3) Die Modelle entwickeln sich in Richtung Mid- bis High-End-Modelle mit ausreichendem Kostenbudget, Streben nach Komfort, geringer Komponentenfehlertoleranz und hoher Leistung, und die Flüssigkeitskühlungslösung entspricht eher den Anforderungen.

Unabhängig davon, ob es sich um ein traditionelles Auto oder ein Fahrzeug mit neuer Energie handelt, wird der Komfortanspruch der Verbraucher immer größer und die Wärmemanagementtechnologie im Cockpit ist besonders wichtig geworden.Was die Kühlmethoden angeht, werden elektrische Kompressoren anstelle gewöhnlicher Kompressoren zur Kühlung verwendet, und Batterien werden normalerweise an Klimaanlagen-Kühlsysteme angeschlossen.Traditionelle Fahrzeuge verwenden hauptsächlich den Taumelscheibentyp, während Fahrzeuge mit neuer Energie hauptsächlich den Wirbeltyp verwenden.Dieses Verfahren weist einen hohen Wirkungsgrad, ein geringes Gewicht, einen geringen Geräuschpegel und eine hohe Kompatibilität mit elektrischer Antriebsenergie auf.Darüber hinaus ist der Aufbau einfach, der Betrieb stabil und der volumetrische Wirkungsgrad ist 60 % höher als beim Taumelscheibentyp.%um.In Bezug auf die Heizmethode ist die PTC-Heizung (PTC-Lufterhitzer/PTC-Kühlmittelheizung) wird benötigt, und Elektrofahrzeugen fehlen kostengünstige Wärmequellen (z. B. Kühlmittel für Verbrennungsmotoren).