Derzeit nimmt die globale Umweltverschmutzung von Tag zu Tag zu.Die Abgasemissionen herkömmlicher Kraftstofffahrzeuge haben die Luftverschmutzung verschärft und die globalen Treibhausgasemissionen erhöht.Energieeinsparung und Emissionsreduzierung sind für die internationale Gemeinschaft zu einem zentralen Anliegen geworden.HVCH).Aufgrund ihrer hocheffizienten, sauberen und umweltfreundlichen elektrischen Energie nehmen Fahrzeuge mit neuer Energie einen relativ hohen Anteil am Automobilmarkt ein.Als Hauptenergiequelle reiner Elektrofahrzeuge werden Lithium-Ionen-Batterien aufgrund ihrer hohen spezifischen Energie und langen Lebensdauer häufig verwendet.
Lithium-Ionen-Akkus erzeugen beim Arbeiten und Entladen viel Wärme, und diese Wärme beeinträchtigt die Arbeitsleistung und Lebensdauer des Lithium-Ionen-Akkus erheblich.Die Arbeitstemperatur der Lithiumbatterie beträgt 0 bis 50 °C und die beste Arbeitstemperatur liegt bei 20 bis 40 °C.Die Wärmespeicherung des Akkus über 50 °C wirkt sich direkt auf die Lebensdauer des Akkus aus, und wenn die Akkutemperatur 80 °C überschreitet, kann der Akku explodieren.
Dieses Papier konzentriert sich auf das Wärmemanagement von Batterien und fasst die Kühl- und Wärmeableitungstechnologien von Lithium-Ionen-Batterien im Betriebszustand zusammen, indem es verschiedene Wärmeableitungsmethoden und -technologien im In- und Ausland integriert.Mit Schwerpunkt auf Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung und Phasenwechselkühlung werden der aktuelle Fortschritt der Batteriekühlungstechnologie und aktuelle technische Entwicklungsschwierigkeiten geklärt und zukünftige Forschungsthemen zum Batterie-Wärmemanagement vorgeschlagen.
Luftkühlung
Die Luftkühlung dient dazu, die Batterie in der Arbeitsumgebung zu halten und Wärme über die Luft auszutauschen, hauptsächlich einschließlich Zwangsluftkühlung(PTC-Lufterhitzer) und natürlicher Wind.Die Vorteile der Luftkühlung sind niedrige Kosten, große Anpassungsfähigkeit und hohe Sicherheit.Bei Lithium-Ionen-Akkus weist die Luftkühlung jedoch eine geringe Wärmeübertragungseffizienz auf und ist anfällig für eine ungleichmäßige Temperaturverteilung des Akkus, d. h. eine schlechte Temperaturgleichmäßigkeit.Die Luftkühlung weist aufgrund ihrer geringen spezifischen Wärmekapazität gewisse Einschränkungen auf und muss daher gleichzeitig mit anderen Kühlmethoden ausgestattet werden.Der Kühleffekt der Luftkühlung hängt hauptsächlich mit der Anordnung der Batterie und der Kontaktfläche zwischen Luftströmungskanal und Batterie zusammen.Eine parallele, luftgekühlte Batterie-Wärmemanagementsystemstruktur verbessert die Kühleffizienz des Systems, indem sie die Batterieabstandsverteilung des Batteriepakets im parallelen, luftgekühlten System ändert.
Flüssigkeitskühlung
Der Einfluss der Anzahl der Läufer und der Strömungsgeschwindigkeit auf die Kühlwirkung
Flüssigkeitskühlung(PTC-Kühlmittelheizung) wird aufgrund seiner guten Wärmeableitungsleistung und der Fähigkeit, eine gute Temperaturgleichmäßigkeit der Batterie aufrechtzuerhalten, häufig bei der Wärmeableitung von Autobatterien verwendet.Im Vergleich zur Luftkühlung weist die Flüssigkeitskühlung eine bessere Wärmeübertragungsleistung auf.Bei der Flüssigkeitskühlung wird die Wärme abgeführt, indem das Kühlmedium in den Kanälen um die Batterie herum strömt oder indem die Batterie in das Kühlmedium eingetaucht wird, um Wärme abzuleiten.Die Flüssigkeitskühlung bietet viele Vorteile hinsichtlich der Kühleffizienz und des Energieverbrauchs und ist zum Mainstream des Batterie-Wärmemanagements geworden.Derzeit wird die Flüssigkeitskühlungstechnologie auf Märkten wie dem Audi A3 und dem Tesla Model S eingesetzt. Es gibt viele Faktoren, die die Wirkung der Flüssigkeitskühlung beeinflussen, einschließlich der Wirkung der Form des Flüssigkeitskühlrohrs, des Materials, des Kühlmediums, der Durchflussrate und des Drucks in den Auslauf fallen lassen.Ausgehend von der Anzahl der Läufer und dem Längen-Durchmesser-Verhältnis der Läufer als Variablen wurde der Einfluss dieser Strukturparameter auf die Kühlleistung des Systems bei einer Entladungsrate von 2 °C durch Änderung der Anordnung der Läufereinlässe untersucht.Mit zunehmendem Höhenverhältnis sinkt die maximale Temperatur des Lithium-Ionen-Akkus, allerdings nimmt die Anzahl der Läufer bis zu einem gewissen Grad zu und auch der Temperaturabfall des Akkus wird kleiner.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 07.04.2023
