Forschung zur Wärmemanagementtechnologie von Lithiumbatterien für Fahrzeuge mit neuer Energie

1. Eigenschaften von Lithiumbatterien für Fahrzeuge mit neuer Energie

Lithiumbatterien bieten vor allem die Vorteile einer geringen Selbstentladungsrate, einer hohen Energiedichte, einer hohen Zykluszeit und einer hohen Betriebseffizienz während des Gebrauchs.Die Verwendung von Lithiumbatterien als Hauptstromversorgungsgerät für neue Energie ist gleichbedeutend mit der Beschaffung einer guten Stromquelle.Daher ist bei der Zusammensetzung der Hauptkomponenten von Fahrzeugen mit neuer Energie der Lithiumbatteriesatz in Verbindung mit der Lithiumbatteriezelle zu dessen wichtigster Kernkomponente und dem Kernteil geworden, der Strom liefert.Während des Arbeitsprozesses von Lithiumbatterien gelten bestimmte Anforderungen an die Umgebung.Den experimentellen Ergebnissen zufolge wird die optimale Arbeitstemperatur bei 20 °C bis 40 °C gehalten.Sobald die Temperatur um die Batterie herum den angegebenen Grenzwert überschreitet, wird die Leistung der Lithiumbatterie stark reduziert und die Lebensdauer wird stark verkürzt.Da die Temperatur um die Lithiumbatterie zu niedrig ist, weichen die endgültige Entladekapazität und die Entladespannung vom voreingestellten Standard ab und es kommt zu einem starken Abfall.

Wenn die Umgebungstemperatur zu hoch ist, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit eines thermischen Durchgehens der Lithiumbatterie erheblich und die interne Wärme sammelt sich an einer bestimmten Stelle, was zu ernsthaften Problemen mit der Wärmespeicherung führt.Wenn dieser Teil der Wärme nicht reibungslos abgeführt werden kann und die Lebensdauer der Lithiumbatterie verlängert wird, besteht die Gefahr einer Explosion der Batterie.Dieses Sicherheitsrisiko stellt eine große Gefahr für die persönliche Sicherheit dar. Daher müssen Lithiumbatterien auf elektromagnetische Kühlgeräte angewiesen sein, um die Sicherheitsleistung der gesamten Ausrüstung beim Arbeiten zu verbessern.Es ist ersichtlich, dass Forscher bei der Steuerung der Temperatur von Lithiumbatterien externe Geräte sinnvoll einsetzen müssen, um Wärme abzuleiten und die optimale Arbeitstemperatur von Lithiumbatterien zu steuern.Sobald die Temperaturregelung die entsprechenden Standards erreicht, wird das sichere Fahrziel von Fahrzeugen mit neuer Energie kaum noch gefährdet sein.

2. Wärmeerzeugungsmechanismus der Lithiumbatterie für neue Energiefahrzeuge

Obwohl diese Batterien als Stromversorgungsgeräte verwendet werden können, sind die Unterschiede zwischen ihnen bei der tatsächlichen Anwendung deutlicher.Einige Batterien haben größere Nachteile, daher sollten Hersteller von Fahrzeugen mit neuer Energie sorgfältig auswählen.Beispielsweise liefert die Blei-Säure-Batterie ausreichend Strom für den mittleren Zweig, verursacht jedoch während ihres Betriebs große Schäden in der Umgebung, die später irreparabel sind.Um die ökologische Sicherheit zu gewährleisten, hat das Land daher Blei-Säure-Batterien auf die Verbotsliste gesetzt.Während der Entwicklungsphase haben Nickel-Metallhydrid-Batterien gute Chancen erhalten, die Entwicklungstechnologie ist nach und nach ausgereift und auch der Anwendungsbereich hat sich erweitert.Im Vergleich zu Lithiumbatterien liegen die Nachteile jedoch leicht auf der Hand.Beispielsweise ist es für normale Batteriehersteller schwierig, die Produktionskosten von Nickel-Metallhydrid-Batterien zu kontrollieren.Infolgedessen ist der Preis für Nickel-Wasserstoff-Batterien auf dem Markt weiterhin hoch.Einige Marken von New-Energy-Fahrzeugen, die Wert auf Kosteneffizienz legen, werden kaum in Betracht ziehen, sie als Autoteile zu verwenden.Noch wichtiger ist, dass Ni-MH-Akkus weitaus empfindlicher auf die Umgebungstemperatur reagieren als Lithium-Akkus und aufgrund hoher Temperaturen häufiger Feuer fangen.Nach mehreren Vergleichen stechen Lithiumbatterien hervor und werden heute häufig in Fahrzeugen mit neuer Energie eingesetzt.

Der Grund, warum Lithiumbatterien Energie für Fahrzeuge mit neuer Energie liefern können, liegt genau darin, dass ihre positiven und negativen Elektroden über aktive Materialien verfügen.Während des Prozesses der kontinuierlichen Einbettung und Extraktion von Materialien wird eine große Menge elektrischer Energie gewonnen und dann nach dem Prinzip der Energieumwandlung die elektrische Energie und die kinetische Energie ausgetauscht, um den Zweck des Austauschs zu erreichen und so eine starke Leistung an die zu liefern Neue Energiefahrzeuge können den Zweck des Gehens mit dem Auto erreichen.Wenn die Lithiumbatteriezelle eine chemische Reaktion durchläuft, hat sie gleichzeitig die Funktion, Wärme zu absorbieren und Wärme abzugeben, um die Energieumwandlung abzuschließen.Darüber hinaus ist das Lithiumatom nicht statisch, es kann sich kontinuierlich zwischen dem Elektrolyten und dem Diaphragma bewegen und es gibt einen Polarisationsinnenwiderstand.

Nun wird auch die Wärme entsprechend abgegeben.Allerdings ist die Temperatur um die Lithiumbatterie von New-Energy-Fahrzeugen zu hoch, was leicht zur Zersetzung der positiven und negativen Separatoren führen kann.Darüber hinaus besteht die Zusammensetzung der neuen Energie-Lithiumbatterie aus mehreren Batteriepaketen.Die von allen Batteriepaketen erzeugte Wärme übersteigt die der einzelnen Batterie bei weitem.Wenn die Temperatur einen vorgegebenen Wert überschreitet, ist die Batterie extrem explosionsgefährdet.

3. Schlüsseltechnologien des Batterie-Wärmemanagementsystems

Sowohl im In- als auch im Ausland wurde dem Batteriemanagementsystem von Fahrzeugen mit neuer Energie große Aufmerksamkeit geschenkt, eine Reihe von Forschungsarbeiten eingeleitet und zahlreiche Ergebnisse erzielt.Dieser Artikel konzentriert sich auf die genaue Bewertung der verbleibenden Batterieleistung des Batterie-Wärmemanagementsystems des neuen Energiefahrzeugs, das Batterie-Balance-Management und die darin verwendeten SchlüsseltechnologienWärmemanagementsystem.

3.1 Methode zur Bewertung der Restleistung des Batterie-Wärmemanagementsystems
Forscher haben viel Energie und sorgfältige Anstrengungen in die SOC-Bewertung investiert und dabei hauptsächlich wissenschaftliche Datenalgorithmen wie die Amperestunden-Integralmethode, die lineare Modellmethode, die neuronale Netzwerkmethode und die Kalman-Filtermethode verwendet, um eine große Anzahl von Simulationsexperimenten durchzuführen.Allerdings kommt es bei der Anwendung dieser Methode häufig zu Rechenfehlern.Wird der Fehler nicht rechtzeitig korrigiert, wird die Lücke zwischen den Berechnungsergebnissen immer größer.Um diesen Mangel auszugleichen, kombinieren Forscher die Anshi-Bewertungsmethode normalerweise mit anderen Methoden, um sich gegenseitig zu überprüfen und so möglichst genaue Ergebnisse zu erhalten.Mit genauen Daten können Forscher den Entladestrom der Batterie genau abschätzen.

3.2 Ausgewogenes Management des Batterie-Wärmemanagementsystems
Das Gleichgewichtsmanagement des Batterie-Wärmemanagementsystems dient hauptsächlich dazu, die Spannung und Leistung jedes Teils der Leistungsbatterie zu koordinieren.Wenn in verschiedenen Teilen unterschiedliche Batterien verwendet werden, sind Leistung und Spannung unterschiedlich.Zu diesem Zeitpunkt sollte das Gleichgewichtsmanagement verwendet werden, um den Unterschied zwischen den beiden zu beseitigen.Inkonsistenz.Derzeit die am weitesten verbreitete Balance-Management-Technik

Es wird hauptsächlich in zwei Typen unterteilt: passive Entzerrung und aktive Entzerrung.Aus Anwendungssicht sind die Implementierungsprinzipien dieser beiden Arten von Ausgleichsmethoden sehr unterschiedlich.

(1) Passives Gleichgewicht.Das Prinzip des passiven Ausgleichs nutzt das proportionale Verhältnis zwischen Batterieleistung und -spannung, basierend auf den Spannungsdaten eines einzelnen Batteriestrangs, und die Umwandlung beider erfolgt im Allgemeinen durch Widerstandsentladung: Die Energie einer Hochleistungsbatterie erzeugt Wärme durch Widerstandserwärmung, dann durch die Luft zerstreuen, um den Zweck des Energieverlusts zu erreichen.Diese Ausgleichsmethode verbessert jedoch nicht die Effizienz der Batterienutzung.Darüber hinaus ist die Batterie bei ungleichmäßiger Wärmeableitung aufgrund des Problems der Überhitzung nicht in der Lage, die Aufgabe des Batterie-Wärmemanagements zu erfüllen.

(2) Aktives Gleichgewicht.Aktives Gleichgewicht ist ein verbessertes Produkt des passiven Gleichgewichts, das die Nachteile des passiven Gleichgewichts ausgleicht.Aus Sicht des Realisierungsprinzips bezieht sich das Prinzip des aktiven Ausgleichs nicht auf das Prinzip des passiven Ausgleichs, sondern verfolgt ein völlig anderes neues Konzept: Beim aktiven Ausgleich wird die elektrische Energie der Batterie nicht in Wärmeenergie umgewandelt und abgeführt , so dass die hohe Energie übertragen wird. Die Energie von der Batterie wird auf die Batterie mit niedriger Energie übertragen.Darüber hinaus verstößt diese Art der Übertragung nicht gegen das Gesetz der Energieeinsparung und bietet die Vorteile geringer Verluste, hoher Nutzungseffizienz und schneller Ergebnisse.Allerdings ist die Zusammensetzungsstruktur des Bilanzmanagements relativ kompliziert.Wenn der Gleichgewichtspunkt nicht richtig kontrolliert wird, kann es aufgrund seiner übermäßigen Größe zu irreversiblen Schäden am Power-Akku kommen.Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sowohl das aktive Balance-Management als auch das passive Balance-Management Vor- und Nachteile haben.Bei bestimmten Anwendungen können Forscher je nach Kapazität und Anzahl der Stränge von Lithiumbatteriepaketen eine Auswahl treffen.Lithium-Batteriepacks mit geringer Kapazität und geringer Anzahl eignen sich für das passive Ausgleichsmanagement, und Lithium-Batteriepacks mit hoher Kapazität und hoher Anzahl eignen sich für das aktive Ausgleichsmanagement.

3.3 Die wichtigsten Technologien, die im Batterie-Wärmemanagementsystem verwendet werden
(1) Bestimmen Sie den optimalen Betriebstemperaturbereich der Batterie.Das Wärmemanagementsystem wird hauptsächlich zur Koordinierung der Temperatur um die Batterie herum verwendet. Um die Anwendungswirkung des Wärmemanagementsystems sicherzustellen, wird die von Forschern entwickelte Schlüsseltechnologie hauptsächlich zur Bestimmung der Arbeitstemperatur der Batterie verwendet.Solange die Batterietemperatur in einem angemessenen Bereich gehalten wird, kann die Lithiumbatterie immer im besten Betriebszustand sein und ausreichend Energie für den Betrieb von Fahrzeugen mit neuer Energie liefern.Auf diese Weise kann die Leistung der Lithiumbatterie von Fahrzeugen mit neuer Energie immer in ausgezeichnetem Zustand sein.

(2) Berechnung des thermischen Batteriebereichs und Temperaturvorhersage.Bei dieser Technologie handelt es sich um eine Vielzahl mathematischer Modellrechnungen.Mithilfe entsprechender Berechnungsmethoden ermitteln die Wissenschaftler die Temperaturdifferenz innerhalb der Batterie und leiten daraus eine Vorhersage über das mögliche thermische Verhalten der Batterie ab.

(3) Auswahl des Wärmeträgermediums.Die überlegene Leistung des Wärmemanagementsystems hängt von der Wahl des Wärmeübertragungsmediums ab.Die meisten aktuellen New-Energy-Fahrzeuge verwenden Luft/Kühlmittel als Kühlmedium.Diese Kühlmethode ist einfach zu bedienen, hat geringe Herstellungskosten und kann den Zweck der Batteriewärmeableitung gut erfüllen.(PTC-Lufterhitzer/PTC-Kühlmittelheizung)

(4) Nehmen Sie ein paralleles Belüftungs- und Wärmeableitungsstrukturdesign an.Das Belüftungs- und Wärmeableitungsdesign zwischen den Lithiumbatteriepaketen kann den Luftstrom erweitern, sodass er gleichmäßig auf die Batteriepakete verteilt werden kann, wodurch der Temperaturunterschied zwischen den Batteriemodulen effektiv ausgeglichen wird.

(5) Auswahl des Ventilator- und Temperaturmesspunkts.In diesem Modul verwendeten die Forscher eine große Anzahl von Experimenten, um theoretische Berechnungen durchzuführen, und verwendeten dann Methoden der Strömungsmechanik, um Werte für den Stromverbrauch der Lüfter zu ermitteln.Anschließend werden Forscher mithilfe finiter Elemente den am besten geeigneten Temperaturmesspunkt finden, um genaue Batterietemperaturdaten zu erhalten.