Jedną z kluczowych technologii pojazdów elektrycznych są akumulatory. Jakość akumulatorów determinuje z jednej strony koszt pojazdów elektrycznych, a z drugiej zasięg pojazdów elektrycznych. To kluczowy czynnik akceptacji i szybkiego wdrożenia.
Ze względu na charakterystykę użytkowania, wymagania i obszary zastosowań akumulatorów, rodzaje akumulatorów badawczo-rozwojowych w kraju i za granicą obejmują w przybliżeniu: akumulatory kwasowo-ołowiowe, akumulatory niklowo-kadmowe, akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe, akumulatory litowo-jonowe, ogniwa paliwowe itp., spośród których największą uwagę poświęca się rozwojowi akumulatorów litowo-jonowych.
Zachowanie się akumulatora generującego ciepło
Źródło ciepła, szybkość generowania ciepła, pojemność cieplna akumulatora i inne powiązane parametry modułu akumulatora są ściśle związane z jego naturą. Ciepło uwalniane przez akumulator zależy od jego chemicznej, mechanicznej i elektrycznej natury oraz właściwości, a zwłaszcza od natury reakcji elektrochemicznej. Energię cieplną wytwarzaną w reakcji akumulatora można wyrazić za pomocą ciepła reakcji akumulatora Qr; polaryzacja elektrochemiczna powoduje, że rzeczywiste napięcie akumulatora odbiega od jego równowagi elektromotorycznej, a strata energii spowodowana polaryzacją akumulatora jest wyrażona za pomocą Qp. Oprócz reakcji akumulatora przebiegającej zgodnie z równaniem reakcji, występują również pewne reakcje uboczne. Typowe reakcje uboczne obejmują rozkład elektrolitu i samorozładowanie akumulatora. Ciepło reakcji ubocznej generowane w tym procesie wynosi Qs. Ponadto, ponieważ każdy akumulator nieuchronnie będzie miał rezystancję, ciepło Joule'a Qj zostanie wygenerowane podczas przepływu prądu. Zatem całkowite ciepło akumulatora jest sumą ciepła następujących aspektów: Qt = Qr + Qp + Qs + Qj.
W zależności od konkretnego procesu ładowania (rozładowywania), główne czynniki powodujące generowanie ciepła przez akumulator są również różne. Na przykład, gdy akumulator jest normalnie naładowany, dominującym czynnikiem jest Qr; a na późniejszym etapie ładowania akumulatora, z powodu rozkładu elektrolitu, zaczynają zachodzić reakcje uboczne (ciepło reakcji ubocznej wynosi Qs), gdy akumulator jest prawie w pełni naładowany i przeładowany, głównie zachodzi rozkład elektrolitu, w którym dominuje Qs. Ciepło Joule'a Qj zależy od prądu i rezystancji. Powszechnie stosowana metoda ładowania odbywa się przy stałym prądzie, a Qj ma w tym momencie określoną wartość. Jednak podczas rozruchu i przyspieszania prąd jest stosunkowo wysoki. W przypadku HEV jest to równoważne prądowi od dziesiątek do setek amperów. W tym momencie ciepło Joule'a Qj jest bardzo duże i staje się głównym źródłem uwalniania ciepła z akumulatora.
Z perspektywy możliwości sterowania termicznego, systemy zarządzania termicznego(HVH) można podzielić na dwa typy: aktywne i pasywne. Z punktu widzenia nośnika ciepła, systemy zarządzania ciepłem można podzielić na: chłodzone powietrzem (Podgrzewacz powietrza PTC), chłodzony cieczą(Podgrzewacz płynu chłodzącego PTC) i magazynowanie ciepła z przemianą fazową.
W celu wymiany ciepła z czynnikiem chłodzącym (podgrzewaczem PTC) jako medium, konieczne jest ustanowienie połączenia wymiany ciepła między modułem a medium ciekłym, takim jak płaszcz wodny, w celu przeprowadzenia pośredniego ogrzewania i chłodzenia poprzez konwekcję i przewodzenie ciepła. Medium chłodzącym może być woda, glikol etylenowy, a nawet czynnik chłodniczy. Istnieje również bezpośrednia wymiana ciepła poprzez zanurzenie nabiegunnika w cieczy dielektrycznej, ale należy zastosować środki izolacyjne, aby uniknąć zwarcia.
Pasywne chłodzenie cieczą chłodzącą zazwyczaj wykorzystuje wymianę ciepła ciecz-powietrze otoczenia, a następnie wprowadza kokony do akumulatora w celu wtórnej wymiany ciepła. Natomiast chłodzenie aktywne wykorzystuje wymienniki ciepła ciecz-ciecz lub ogrzewanie elektryczne PTC/olej termiczny do uzyskania chłodzenia pierwotnego. Ogrzewanie, chłodzenie pierwotne z wykorzystaniem klimatyzacji kabiny pasażerskiej, czynnik chłodniczy-ciecz.
W przypadku systemów zarządzania ciepłem, w których medium jest powietrze i ciecz, struktura jest zbyt duża i skomplikowana ze względu na konieczność stosowania wentylatorów, pomp wodnych, wymienników ciepła, grzejników, rurociągów i innych akcesoriów. Ponadto powoduje to zużycie energii akumulatora i zmniejsza moc akumulatora. gęstość i gęstość energii.
Chłodzony wodą układ chłodzenia akumulatora wykorzystuje czynnik chłodniczy (50% wody/50% glikolu etylenowego) do przenoszenia ciepła akumulatora do układu czynnika chłodniczego klimatyzacji poprzez chłodnicę akumulatora, a następnie do otoczenia poprzez skraplacz. Temperatura wody wlotowej akumulatora jest chłodzona przez akumulator. Łatwo jest osiągnąć niższą temperaturę po wymianie ciepła, a akumulator można wyregulować do pracy w najlepszym zakresie temperatur roboczych; zasada działania systemu jest pokazana na rysunku. Główne elementy układu czynnika chłodniczego obejmują: skraplacz, sprężarkę elektryczną, parownik, zawór rozprężny z zaworem odcinającym, chłodnicę akumulatora (zawór rozprężny z zaworem odcinającym) i rury klimatyzacji itp.; obieg wody chłodzącej obejmuje: elektryczną pompę wodną, akumulator (w tym płyty chłodzące), chłodnice akumulatora, rury wodne, zbiorniki wyrównawcze i inne akcesoria.
Czas publikacji: 27 kwietnia 2023 r.
