Eng vun de Schlësseltechnologien vun neien Energieautoen sinn d'Batterien. D'Qualitéit vun de Batterien bestëmmt op der enger Säit d'Käschte vun Elektroautoen an op der anerer Säit d'Reechwäit vun Elektroautoen. E Schlësselfaktor fir Akzeptanz a séier Adoptioun.
Jee no den Notzungseigenschaften, Ufuerderungen an Uwendungsberäicher vun de Batterien sinn d'Fuerschungs- an Entwécklungstypen vu Batterien am In- an Ausland ongeféier: Bläibatterien, Nickel-Cadmiumbatterien, Nickel-Metallhydridbatterien, Lithium-Ionenbatterien, Brennstoffzellen, etc., dorënner d'Entwécklung vu Lithium-Ionenbatterien, déi meescht Opmierksamkeet kritt.
Verhalen vun der Hëtztgeneratioun vun der Batterie
D'Hëtzquell, d'Hëtztgeneratiounsquote, d'Hëtztkapazitéit vun der Batterie an aner Parameteren vum Power-Batteriemodul hänken enk mat der Natur vun der Batterie zesummen. D'Hëtzt, déi vun der Batterie fräigesat gëtt, hänkt vun der chemescher, mechanescher an elektrescher Natur an de Charakteristike vun der Batterie of, besonnesch vun der Natur vun der elektrochemescher Reaktioun. D'Hëtztenergie, déi bei der Batteriereaktioun generéiert gëtt, kann duerch d'Batteriereaktiounswärm Qr ausgedréckt ginn; déi elektrochemesch Polarisatioun bewierkt, datt déi tatsächlech Spannung vun der Batterie vun hirer Gläichgewiichts-elektromotorescher Kraaft ofwäicht, an den Energieverloscht, deen duerch d'Batteriepolarisatioun verursaacht gëtt, gëtt duerch Qp ausgedréckt. Zousätzlech zu der Batteriereaktioun, déi no der Reaktiounsgläichung ofleeft, gëtt et och e puer Niewereaktiounen. Typesch Niewereaktiounen enthalen d'Elektrolytzersetzung an d'Batterieselbstontladung. D'Niewereaktiounswärm, déi bei dësem Prozess generéiert gëtt, ass Qs. Zousätzlech, well all Batterie onvermeidbar e Widderstand huet, gëtt Joule-Hëtzt Qj generéiert, wann de Stroum passéiert. Dofir ass déi total Hëtzt vun enger Batterie d'Zomm vun der Hëtzt vun de folgenden Aspekter: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
Jee no dem spezifesche Lade- (Entluedungs-) Prozess sinn déi Haaptfaktoren, déi dozou féieren, datt d'Batterie Hëtzt generéiert, och ënnerschiddlech. Zum Beispill, wann d'Batterie normalerweis gelueden ass, ass Qr den dominante Faktor; an an der spéiderer Phas vum Batterielade fänken, wéinst der Zersetzung vum Elektrolyt, Niewereaktiounen un (Niewereaktiounswärme ass Qs), wann d'Batterie bal voll gelueden an iwwerlueden ass, geschitt haaptsächlech d'Elektrolytzersetzung, wou Qs dominéiert. D'Joule-Wärme Qj hänkt vum Stroum an dem Widderstand of. Déi üblech Lademethod gëtt ënner konstantem Stroum duerchgefouert, an Qj ass zu dësem Zäitpunkt e spezifesche Wäert. Wéi och ëmmer, beim Start an der Beschleunigung ass de Stroum relativ héich. Fir HEV entsprécht dat engem Stroum vun Zénger Ampere bis Honnerte vun Ampere. Zu dësem Zäitpunkt ass d'Joule-Wärme Qj ganz grouss a gëtt déi Haaptquell vun der Batteriewärmefräisetzung.
Aus der Perspektiv vun der Kontroll vum Wärmemanagement kënnen Wärmemanagementsystemer an zwou Zorten agedeelt ginn: aktiv a passiv. Aus der Perspektiv vum Wärmetransfermedium kënnen Wärmemanagementsystemer agedeelt ginn an: loftgekillt, flësseggekillt a Phasenwiessel-Wärmespeicher.
Thermesch Gestioun mat Loft als Wärmetransfermëttel
D'Hëtzttransfermedium huet e wesentlechen Afloss op d'Leeschtung an d'Käschte vum thermesche Managementsystem. D'Benotzung vu Loft als Hëtzttransfermedium ass fir d'Loft direkt anzeféieren, sou datt se duerch de Batteriemodul fléisst fir den Zweck vun der Hëtzofleedung z'erreechen. Am Allgemengen sinn Ventilatoren, Inlet- a Outlet-Belëftung an aner Komponenten erfuerderlech.
Jee no de verschiddene Quelle vun der Loftzufuhr ginn et am Allgemengen déi folgend Formen:
1 Passiv Ofkillung mat Loft vun dobaussen
2. Passiv Killung/Heizung fir d'Belëftung vum Passagéierraum
3. Aktiv Ofkillung/Heizung vun der Loft dobaussen oder am Passagéierraum
Déi passiv Systemstruktur ass relativ einfach a benotzt direkt déi existent Ëmwelt. Zum Beispill, wann d'Batterie am Wanter muss gehëtzt ginn, kann déi waarm Ëmwelt am Passagéierraum benotzt ginn, fir Loft anzeootmen. Wann d'Temperatur vun der Batterie beim Fueren ze héich ass an den Ofkillungseffekt vun der Loft am Passagéierraum net gutt ass, kann kal Loft vun dobausse fir d'Ofkillung ageootmet ginn.
Fir den aktiven System muss en separaten System etabléiert ginn, deen Heiz- oder Killfunktiounen ubitt a jee no Batteriestatus onofhängeg kontrolléiert ka ginn, wat och den Energieverbrauch an d'Käschte vum Gefier erhéicht. D'Wiel vun de verschiddene Systemer hänkt haaptsächlech vun den Ufuerderunge vun der Batterie of.
Thermesch Gestioun mat Flëssegkeet als Wärmetransfermedium
Fir eng Wärmeiwwerdroung mat Flëssegkeet als Medium ass et néideg, eng Wärmeiwwerdroungsverbindung tëscht dem Modul an dem flëssege Medium opzebauen, wéi zum Beispill eng Waassermantel, fir indirekt Heizung a Killung a Form vu Konvektioun an Hëtzeleitung duerchzeféieren. D'Wärmeiwwerdroungsmedium kann Waasser, Ethylenglykol oder souguer Kältemëttel sinn. Et gëtt och eng direkt Wärmeiwwerdroung andeems de Polstéck an d'Flëssegkeet vum Dielektrikum ënnergetaucht gëtt, awer Isolatiounsmoossname musse getraff ginn, fir e Kuerzschluss ze vermeiden.
Passiv Flëssegkeetskühlung benotzt normalerweis d'Wärmetausch tëscht Flëssegkeet an Ëmgéigendloft a féiert dann Kokonen an d'Batterie fir den sekundären Wärmetausch an, während aktiv Killung Wärmetauscher tëscht Kühlmëttel a Flëssegkeetsmedium vum Motor oder elektresch Heizung/Thermouelegheizung benotzt fir d'Primärkillung z'erreechen. Heizung, Primärkillung mat Kältemëttel a Flëssegkeetsmedium an der Passagéierkabinn/Klimaanlag.
D'Wärmemanagementsystem mat Loft a Flëssegkeet als Medium erfuerdert Ventilatoren, Waasserpompelen, Wärmetauscher, Heizungen (PTC-Loftheizung), Pipelines an aner Accessoiren, fir d'Struktur ze grouss a komplex ze maachen, an och Batterieenergie verbrauchen, Array D'Leeschtungsdicht an d'Energiedicht vun der Batterie ginn erofgesat.
(PTC-KühlmëttelHeizung) De waassergekillte Batteriekillsystem benotzt Killmëttel (50% Waasser/50% Ethylenglykol) fir Hëtzt vun der Batterie iwwer de Batteriekühler an d'Klimaanlag ze transferéieren, an dann iwwer de Kondensator an d'Ëmwelt. D'Temperatur vun der importéierter Waasser kann no der Hëtztaustausch vum Batteriekühler einfach eng méi niddreg Temperatur erreecht ginn, an d'Batterie kann ugepasst ginn, fir am beschten Aarbechtstemperaturberäich ze funktionéieren; de Systemprinzip gëtt an der Figur gewisen. Zu den Haaptkomponente vum Kältemëttelsystem gehéieren: Kondensator, elektresche Kompressor, Verdampfer, Expansiounsventil mat Ofspärventil, Batteriekühler (Expansiounsventil mat Ofspärventil) a Klimaanlagleitungen, etc.; de Killwaasserkrees enthält:elektresch Waasserpompel, Batterie (inklusiv Killplacken), Batteriekühler, Waasserleitungen, Expansiounsbehälter an aner Accessoiren.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 13. Juli 2023
