Análise do sistema de xestión térmica do medio de transferencia de calor da batería de enerxía

Unha das tecnoloxías fundamentais dos vehículos de nova enerxía son as baterías de enerxía.A calidade das baterías determina o custo dos vehículos eléctricos, por unha banda, e a autonomía dos vehículos eléctricos, por outra.Factor clave para a aceptación e adopción rápida.

Segundo as características de uso, os requisitos e os campos de aplicación das baterías de enerxía, os tipos de investigación e desenvolvemento de baterías de enerxía na casa e no estranxeiro son aproximadamente: baterías de chumbo-ácido, baterías de níquel-cadmio, baterías de níquel-hidruro metálico, baterías de iones de litio, pilas de combustible, etc., entre as que o desenvolvemento das baterías de ión-litio recibe a maior atención.

Comportamento de xeración de calor da batería de enerxía

A fonte de calor, a taxa de xeración de calor, a capacidade de calor da batería e outros parámetros relacionados do módulo de batería de enerxía están intimamente relacionados coa natureza da batería.A calor liberada pola batería depende da natureza química, mecánica e eléctrica e das características da batería, especialmente da natureza da reacción electroquímica.A enerxía térmica xerada na reacción da batería pódese expresar pola calor de reacción da batería Qr;a polarización electroquímica fai que a tensión real da batería se desvíe da súa forza electromotriz de equilibrio, e a perda de enerxía causada pola polarización da batería exprésase por Qp.Ademais de que a reacción da batería procede segundo a ecuación da reacción, tamén hai algunhas reaccións secundarias.As reaccións secundarias típicas inclúen a descomposición de electrólitos e a autodescarga da batería.A calor de reacción lateral xerada neste proceso é Qs.Ademais, como calquera batería inevitablemente terá resistencia, xerarase calor Joule Qj cando pase a corrente.Polo tanto, a calor total dunha batería é a suma da calor dos seguintes aspectos: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.

Dependendo do proceso específico de carga (descarga), os principais factores que fan que a batería xere calor tamén son diferentes.Por exemplo, cando a batería está cargada normalmente, Qr é o factor dominante;e na fase posterior da carga da batería, debido á descomposición do electrólito, comezan a producirse reaccións secundarias (a calor de reacción lateral é Qs), cando a batería está case completamente cargada e sobrecargada, o que ocorre principalmente é a descomposición do electrólito, onde domina Qs. .A calor Joule Qj depende da corrente e da resistencia.O método de carga de uso común realízase con corrente constante e Qj é un valor específico neste momento.Non obstante, durante o arranque e a aceleración, a corrente é relativamente alta.Para HEV, isto equivale a unha corrente de decenas de amperes a centos de amperes.Neste momento, a calor Joule Qj é moi grande e convértese na principal fonte de liberación de calor da batería.

Desde a perspectiva da controlabilidade da xestión térmica, os sistemas de xestión térmica pódense dividir en dous tipos: activos e pasivos.Desde a perspectiva do medio de transferencia de calor, os sistemas de xestión térmica pódense dividir en: almacenamento térmico arrefriado por aire, refrixerado por líquido e almacenamento térmico de cambio de fase.

Xestión térmica con aire como medio de transferencia de calor

O medio de transferencia de calor ten un impacto significativo no rendemento e custo do sistema de xestión térmica.O uso do aire como medio de transferencia de calor consiste en introducir directamente o aire para que flúa polo módulo da batería para conseguir o propósito de disipar a calor.En xeral, son necesarios ventiladores, ventilación de entrada e saída e outros compoñentes.
Segundo as diferentes fontes de entrada de aire, xeralmente hai as seguintes formas:
1 Refrixeración pasiva con ventilación de aire exterior
2. Refrixeración/calefacción pasiva para a ventilación do aire do habitáculo
3. Refrixeración/quecemento activo do aire exterior ou do habitáculo
A estrutura do sistema pasivo é relativamente sinxela e utiliza directamente o ambiente existente.Por exemplo, se a batería necesita ser quentada no inverno, o ambiente quente do habitáculo pódese utilizar para inhalar aire.Se a temperatura da batería é demasiado alta durante a condución e o efecto de arrefriamento do aire no habitáculo non é bo, pódese inhalar aire frío do exterior para arrefriar.

Para o sistema activo, cómpre establecer un sistema separado para proporcionar funcións de calefacción ou refrixeración e controlarse de forma independente segundo o estado da batería, o que tamén aumenta o consumo de enerxía e o custo do vehículo.A elección dos diferentes sistemas depende principalmente dos requisitos de uso da batería.

Xestión térmica con líquido como medio de transferencia de calor

Para a transferencia de calor con líquido como medio, é necesario establecer unha comunicación de transferencia de calor entre o módulo e o medio líquido, como unha camisa de auga, para levar a cabo quecemento e arrefriamento indirectos en forma de convección e condución de calor.O medio de transferencia de calor pode ser auga, etilenglicol ou mesmo refrixerante.Tamén hai transferencia directa de calor mediante a inmersión da peza polar no líquido do dieléctrico, pero hai que tomar medidas de illamento para evitar curtocircuítos.

A refrixeración líquida pasiva xeralmente usa o intercambio de calor líquido-aire ambiente e despois introduce casulos na batería para o intercambio de calor secundario, mentres que a refrixeración activa usa intercambiadores de calor medio líquido de refrixeración do motor ou calefacción eléctrica/aceite térmico para conseguir o arrefriamento primario.Calefacción, refrixeración primaria con aire acondicionado/aire acondicionado da cabina de pasaxeiros medio líquido refrixerante.
O sistema de xestión térmica con aire e líquido como medio require ventiladores, bombas de auga, intercambiadores de calor, quentadores (Calentador de aire PTC), conducións e outros accesorios para facer a estrutura demasiado grande e complexa, e tamén consome enerxía da batería, matriz A densidade de enerxía e a densidade de enerxía da batería redúcense.
(Refrigerante PTCquentador) O sistema de refrixeración da batería con refrixeración por auga usa refrixerante (50% auga/50% etilenglicol) para transferir calor da batería ao sistema de refrixeración do aire acondicionado a través do arrefriador da batería, e despois ao medio ambiente a través do condensador.A temperatura da auga importada é fácil de alcanzar unha temperatura máis baixa despois do intercambio de calor polo arrefriador da batería, e a batería pódese axustar para funcionar no mellor rango de temperatura de traballo;o principio do sistema móstrase na figura.Os principais compoñentes do sistema de refrixeración inclúen: condensador, compresor eléctrico, evaporador, válvula de expansión con válvula de paso, refrixerador de batería (válvula de expansión con válvula de paso) e tubos de aire acondicionado, etc.;O circuíto de auga de refrixeración inclúe:bomba de auga eléctrica, batería (incluídas placas de refrixeración), refrixeradores de baterías, tubos de auga, tanques de expansión e outros accesorios.