1. Χαρακτηριστικά των μπαταριών λιθίου για οχήματα νέας ενέργειας
Οι μπαταρίες λιθίου έχουν κυρίως τα πλεονεκτήματα του χαμηλού ρυθμού αυτοεκφόρτισης, της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας, των υψηλών χρόνων κύκλου και της υψηλής απόδοσης λειτουργίας κατά τη χρήση.Η χρήση μπαταριών λιθίου ως κύριας συσκευής ισχύος για νέα ενέργεια ισοδυναμεί με την απόκτηση καλής πηγής ενέργειας.Ως εκ τούτου, στη σύνθεση των κύριων εξαρτημάτων των νέων ενεργειακών οχημάτων, το πακέτο μπαταριών λιθίου που σχετίζεται με την κυψέλη μπαταρίας λιθίου έχει γίνει το πιο σημαντικό συστατικό πυρήνα και το βασικό μέρος που παρέχει ισχύ.Κατά τη διαδικασία εργασίας των μπαταριών λιθίου, υπάρχουν ορισμένες απαιτήσεις για το περιβάλλον.Σύμφωνα με τα πειραματικά αποτελέσματα, η βέλτιστη θερμοκρασία εργασίας διατηρείται στους 20°C έως 40°C.Μόλις η θερμοκρασία γύρω από την μπαταρία υπερβεί το καθορισμένο όριο, η απόδοση της μπαταρίας λιθίου θα μειωθεί σημαντικά και η διάρκεια ζωής θα μειωθεί σημαντικά.Επειδή η θερμοκρασία γύρω από την μπαταρία λιθίου είναι πολύ χαμηλή, η τελική χωρητικότητα εκφόρτισης και η τάση εκφόρτισης θα αποκλίνουν από το προκαθορισμένο πρότυπο και θα υπάρξει απότομη πτώση.
Εάν η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι πολύ υψηλή, η πιθανότητα θερμικής διαφυγής της μπαταρίας λιθίου θα ενισχυθεί σημαντικά και η εσωτερική θερμότητα θα συγκεντρωθεί σε μια συγκεκριμένη θέση, προκαλώντας σοβαρά προβλήματα συσσώρευσης θερμότητας.Εάν αυτό το μέρος της θερμότητας δεν μπορεί να εξαχθεί ομαλά, μαζί με τον εκτεταμένο χρόνο λειτουργίας της μπαταρίας λιθίου, η μπαταρία είναι επιρρεπής σε έκρηξη.Αυτός ο κίνδυνος ασφαλείας αποτελεί μεγάλη απειλή για την προσωπική ασφάλεια, επομένως οι μπαταρίες λιθίου πρέπει να βασίζονται σε ηλεκτρομαγνητικές συσκευές ψύξης για τη βελτίωση της απόδοσης ασφαλείας του συνολικού εξοπλισμού κατά την εργασία.Μπορεί να φανεί ότι όταν οι ερευνητές ελέγχουν τη θερμοκρασία των μπαταριών λιθίου, πρέπει να χρησιμοποιούν ορθολογικά εξωτερικές συσκευές για την εξαγωγή θερμότητας και τον έλεγχο της βέλτιστης θερμοκρασίας λειτουργίας των μπαταριών λιθίου.Αφού ο έλεγχος θερμοκρασίας φτάσει στα αντίστοιχα πρότυπα, ο ασφαλής οδηγικός στόχος των νέων ενεργειακών οχημάτων δύσκολα θα απειληθεί.
2. Μηχανισμός παραγωγής θερμότητας μπαταρίας λιθίου νέας ενέργειας οχημάτων
Αν και αυτές οι μπαταρίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως συσκευές τροφοδοσίας, στη διαδικασία της πραγματικής εφαρμογής, οι διαφορές μεταξύ τους είναι πιο εμφανείς.Ορισμένες μπαταρίες έχουν μεγαλύτερα μειονεκτήματα, επομένως οι κατασκευαστές νέων ενεργειακών οχημάτων θα πρέπει να επιλέγουν προσεκτικά.Για παράδειγμα, η μπαταρία μολύβδου-οξέος παρέχει επαρκή ισχύ για τον μεσαίο κλάδο, αλλά θα προκαλέσει μεγάλη ζημιά στο περιβάλλον κατά τη λειτουργία της και αυτή η ζημιά θα είναι ανεπανόρθωτη αργότερα.Ως εκ τούτου, για την προστασία της οικολογικής ασφάλειας, η χώρα έχει θέσει μπαταρίες μολύβδου-οξέος περιλαμβάνονται στον απαγορευμένο κατάλογο.Κατά τη διάρκεια της περιόδου ανάπτυξης, οι μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου έχουν αποκτήσει καλές ευκαιρίες, η τεχνολογία ανάπτυξης έχει ωριμάσει σταδιακά και το πεδίο εφαρμογής έχει επίσης επεκταθεί.Ωστόσο, σε σύγκριση με τις μπαταρίες λιθίου, τα μειονεκτήματά τους είναι ελαφρώς εμφανή.Για παράδειγμα, είναι δύσκολο για τους απλούς κατασκευαστές μπαταριών να ελέγξουν το κόστος παραγωγής των μπαταριών νικελίου-υδριδίου μετάλλου.Ως αποτέλεσμα, η τιμή των μπαταριών νικελίου-υδρογόνου στην αγορά παρέμεινε υψηλή.Ορισμένες νέες μάρκες ενεργειακών οχημάτων που επιδιώκουν απόδοση κόστους δύσκολα θα εξετάσουν το ενδεχόμενο να τα χρησιμοποιήσουν ως ανταλλακτικά αυτοκινήτων.Το πιο σημαντικό είναι ότι οι μπαταρίες Ni-MH είναι πολύ πιο ευαίσθητες στη θερμοκρασία περιβάλλοντος από τις μπαταρίες λιθίου και είναι πιο πιθανό να πιάσουν φωτιά λόγω των υψηλών θερμοκρασιών.Μετά από πολλαπλές συγκρίσεις, οι μπαταρίες λιθίου ξεχωρίζουν και χρησιμοποιούνται πλέον ευρέως σε οχήματα νέας ενέργειας.
Ο λόγος για τον οποίο οι μπαταρίες λιθίου μπορούν να παρέχουν ισχύ σε οχήματα νέας ενέργειας είναι ακριβώς επειδή τα θετικά και αρνητικά ηλεκτρόδιά τους έχουν ενεργά υλικά.Κατά τη διαδικασία συνεχούς ενσωμάτωσης και εξαγωγής υλικών, λαμβάνεται μεγάλη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας και στη συνέχεια σύμφωνα με την αρχή της μετατροπής ενέργειας, η ηλεκτρική ενέργεια και η κινητική ενέργεια Για να επιτευχθεί ο σκοπός της ανταλλαγής, παρέχοντας έτσι ισχυρή ισχύ στο νέα ενεργειακά οχήματα, μπορούν να επιτύχουν το σκοπό του περπατήματος με το αυτοκίνητο.Ταυτόχρονα, όταν το στοιχείο της μπαταρίας λιθίου υφίσταται μια χημική αντίδραση, θα έχει τη λειτουργία της απορρόφησης θερμότητας και της απελευθέρωσης θερμότητας για την πλήρη μετατροπή ενέργειας.Επιπλέον, το άτομο λιθίου δεν είναι στατικό, μπορεί να κινείται συνεχώς μεταξύ του ηλεκτρολύτη και του διαφράγματος και υπάρχει εσωτερική αντίσταση πόλωσης.
Τώρα, η θερμότητα θα απελευθερωθεί επίσης κατάλληλα.Ωστόσο, η θερμοκρασία γύρω από την μπαταρία λιθίου των οχημάτων νέας ενέργειας είναι πολύ υψηλή, γεγονός που μπορεί εύκολα να οδηγήσει στην αποσύνθεση των θετικών και αρνητικών διαχωριστών.Επιπλέον, η σύνθεση της νέας ενεργειακής μπαταρίας λιθίου αποτελείται από πολλαπλά πακέτα μπαταριών.Η θερμότητα που παράγεται από όλα τα πακέτα μπαταριών υπερβαίνει κατά πολύ εκείνη της μεμονωμένης μπαταρίας.Όταν η θερμοκρασία υπερβαίνει μια προκαθορισμένη τιμή, η μπαταρία είναι εξαιρετικά επιρρεπής σε έκρηξη.
3. Βασικές τεχνολογίες συστήματος θερμικής διαχείρισης μπαταριών
Για το σύστημα διαχείρισης μπαταριών των νέων ενεργειακών οχημάτων, τόσο στο εσωτερικό όσο και στο εξωτερικό έχουν δοθεί μεγάλη προσοχή, έχουν ξεκινήσει μια σειρά ερευνών και έχουν λάβει πολλά αποτελέσματα.Αυτό το άρθρο θα επικεντρωθεί στην ακριβή αξιολόγηση της υπολειπόμενης ισχύος μπαταρίας του συστήματος θερμικής διαχείρισης μπαταρίας οχημάτων νέας ενέργειας, στη διαχείριση ισορροπίας μπαταρίας και στις βασικές τεχνολογίες που εφαρμόζονται στοσύστημα διαχείρισης θερμότητας.
3.1 Μέθοδος εκτίμησης υπολειπόμενης ισχύος συστήματος θερμικής διαχείρισης μπαταρίας
Οι ερευνητές έχουν επενδύσει πολλή ενέργεια και επίπονες προσπάθειες στην αξιολόγηση SOC, χρησιμοποιώντας κυρίως αλγόριθμους επιστημονικών δεδομένων, όπως η ολοκληρωμένη μέθοδος αμπέρ-ώρας, η μέθοδος γραμμικού μοντέλου, η μέθοδος νευρωνικών δικτύων και η μέθοδος φίλτρου Kalman για να κάνουν μεγάλο αριθμό πειραμάτων προσομοίωσης.Ωστόσο, συχνά συμβαίνουν σφάλματα υπολογισμού κατά την εφαρμογή αυτής της μεθόδου.Εάν το σφάλμα δεν διορθωθεί έγκαιρα, το κενό μεταξύ των αποτελεσμάτων υπολογισμού θα γίνεται όλο και μεγαλύτερο.Για να καλύψουν αυτό το ελάττωμα, οι ερευνητές συνήθως συνδυάζουν τη μέθοδο αξιολόγησης Anshi με άλλες μεθόδους για να επαληθεύσουν η μία την άλλη, έτσι ώστε να λάβουν τα πιο ακριβή αποτελέσματα.Με ακριβή δεδομένα, οι ερευνητές μπορούν να εκτιμήσουν με ακρίβεια το ρεύμα εκφόρτισης της μπαταρίας.
3.2 Ισορροπημένη διαχείριση συστήματος θερμικής διαχείρισης μπαταρίας
Η διαχείριση ισορροπίας του συστήματος θερμικής διαχείρισης μπαταρίας χρησιμοποιείται κυρίως για τον συντονισμό της τάσης και της ισχύος κάθε τμήματος της μπαταρίας ισχύος.Αφού χρησιμοποιηθούν διαφορετικές μπαταρίες σε διαφορετικά μέρη, η ισχύς και η τάση θα είναι διαφορετικές.Αυτή τη στιγμή, η διαχείριση ισορροπίας θα πρέπει να χρησιμοποιείται για να εξαλειφθεί η διαφορά μεταξύ των δύο.Ασυνέπεια.Επί του παρόντος η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνική διαχείρισης ισορροπίας
Χωρίζεται κυρίως σε δύο τύπους: παθητική εξίσωση και ενεργητική εξίσωση.Από την άποψη της εφαρμογής, οι αρχές υλοποίησης που χρησιμοποιούνται από αυτούς τους δύο τύπους μεθόδων εξισορρόπησης είναι αρκετά διαφορετικές.
(1) Παθητική ισορροπία.Η αρχή της παθητικής εξισορρόπησης χρησιμοποιεί την αναλογική σχέση μεταξύ ισχύος μπαταρίας και τάσης, με βάση τα δεδομένα τάσης μιας μόνο σειράς μπαταριών, και η μετατροπή των δύο επιτυγχάνεται γενικά μέσω εκφόρτισης αντίστασης: η ενέργεια μιας μπαταρίας υψηλής ισχύος παράγει θερμότητα μέσω της θέρμανσης με αντίσταση, Στη συνέχεια διαχέεται μέσω του αέρα για να επιτευχθεί ο σκοπός της απώλειας ενέργειας.Ωστόσο, αυτή η μέθοδος εξισορρόπησης δεν βελτιώνει την αποτελεσματικότητα της χρήσης της μπαταρίας.Επιπλέον, εάν η απαγωγή θερμότητας είναι ανομοιόμορφη, η μπαταρία δεν θα μπορέσει να ολοκληρώσει το έργο της θερμικής διαχείρισης της μπαταρίας λόγω του προβλήματος της υπερθέρμανσης.
(2) Ενεργό υπόλοιπο.Η ενεργή ισορροπία είναι ένα αναβαθμισμένο προϊόν παθητικής ισορροπίας, το οποίο αντισταθμίζει τα μειονεκτήματα της παθητικής ισορροπίας.Από την άποψη της αρχής πραγματοποίησης, η αρχή της ενεργητικής εξισορρόπησης δεν αναφέρεται στην αρχή της παθητικής εξισορρόπησης, αλλά υιοθετεί μια εντελώς διαφορετική νέα έννοια: η ενεργητική εξίσωση δεν μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια της μπαταρίας σε θερμική ενέργεια και τη διαχέει. , έτσι ώστε να μεταφέρεται η υψηλή ενέργεια Η ενέργεια από την μπαταρία μεταφέρεται στην μπαταρία χαμηλής ενέργειας.Επιπλέον, αυτό το είδος μετάδοσης δεν παραβιάζει το νόμο της εξοικονόμησης ενέργειας και έχει τα πλεονεκτήματα της χαμηλής απώλειας, της υψηλής απόδοσης χρήσης και των γρήγορων αποτελεσμάτων.Ωστόσο, η δομή σύνθεσης της διαχείρισης του ισοζυγίου είναι σχετικά περίπλοκη.Εάν το σημείο ισορροπίας δεν ελέγχεται σωστά, μπορεί να προκαλέσει μη αναστρέψιμη ζημιά στην μπαταρία ισχύος λόγω του υπερβολικού μεγέθους της.Συνοψίζοντας, τόσο η ενεργητική διαχείριση υπολοίπου όσο και η παθητική διαχείριση ισορροπίας έχουν μειονεκτήματα και πλεονεκτήματα.Σε συγκεκριμένες εφαρμογές, οι ερευνητές μπορούν να κάνουν επιλογές ανάλογα με τη χωρητικότητα και τον αριθμό των σειρών των πακέτων μπαταριών λιθίου.Τα πακέτα μπαταριών λιθίου χαμηλής χωρητικότητας και χαμηλού αριθμού είναι κατάλληλα για διαχείριση παθητικής εξισορρόπησης και τα πακέτα μπαταριών λιθίου υψηλής χωρητικότητας, μεγάλου αριθμού ισχύος είναι κατάλληλα για διαχείριση ενεργού εξισορρόπησης.
3.3 Οι κύριες τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται στο σύστημα θερμικής διαχείρισης μπαταρίας
(1) Προσδιορίστε το βέλτιστο εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας της μπαταρίας.Το σύστημα θερμικής διαχείρισης χρησιμοποιείται κυρίως για τον συντονισμό της θερμοκρασίας γύρω από την μπαταρία, έτσι ώστε να εξασφαλιστεί η επίδραση εφαρμογής του συστήματος θερμικής διαχείρισης, η βασική τεχνολογία που αναπτύχθηκε από ερευνητές χρησιμοποιείται κυρίως για τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας λειτουργίας της μπαταρίας.Εφόσον η θερμοκρασία της μπαταρίας διατηρείται σε ένα κατάλληλο εύρος, η μπαταρία λιθίου μπορεί πάντα να είναι στην καλύτερη κατάσταση λειτουργίας, παρέχοντας επαρκή ισχύ για τη λειτουργία οχημάτων νέας ενέργειας.Με αυτόν τον τρόπο, η απόδοση της μπαταρίας λιθίου των νέων ενεργειακών οχημάτων μπορεί να είναι πάντα σε εξαιρετική κατάσταση.
(2) Υπολογισμός θερμικού εύρους μπαταρίας και πρόβλεψη θερμοκρασίας.Αυτή η τεχνολογία περιλαμβάνει μεγάλο αριθμό υπολογισμών μαθηματικών μοντέλων.Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν αντίστοιχες μεθόδους υπολογισμού για να λάβουν τη διαφορά θερμοκρασίας στο εσωτερικό της μπαταρίας και τη χρησιμοποιούν ως βάση για να προβλέψουν την πιθανή θερμική συμπεριφορά της μπαταρίας.
(3) Επιλογή μέσου μεταφοράς θερμότητας.Η ανώτερη απόδοση του συστήματος θερμικής διαχείρισης εξαρτάται από την επιλογή του μέσου μεταφοράς θερμότητας.Τα περισσότερα από τα τρέχοντα νέα ενεργειακά οχήματα χρησιμοποιούν αέρα/ψυκτικό ως ψυκτικό μέσο.Αυτή η μέθοδος ψύξης είναι απλή στη λειτουργία, χαμηλό σε κόστος κατασκευής και μπορεί κάλλιστα να επιτύχει τον σκοπό της απαγωγής θερμότητας της μπαταρίας.(Αερόθερμο PTC/Ψυκτικός θερμαντήρας PTC)
(4) Υιοθετήστε το σχεδιασμό της δομής παράλληλου αερισμού και απαγωγής θερμότητας.Ο σχεδιασμός εξαερισμού και απαγωγής θερμότητας μεταξύ των συστοιχιών μπαταριών λιθίου μπορεί να επεκτείνει τη ροή του αέρα έτσι ώστε να μπορεί να κατανεμηθεί ομοιόμορφα μεταξύ των συστοιχιών μπαταριών, επιλύοντας αποτελεσματικά τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των μονάδων μπαταρίας.
(5) Επιλογή σημείου μέτρησης ανεμιστήρα και θερμοκρασίας.Σε αυτήν την ενότητα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μεγάλο αριθμό πειραμάτων για να κάνουν θεωρητικούς υπολογισμούς και στη συνέχεια χρησιμοποίησαν μεθόδους μηχανικής ρευστών για να λάβουν τιμές κατανάλωσης ισχύος ανεμιστήρα.Στη συνέχεια, οι ερευνητές θα χρησιμοποιήσουν πεπερασμένα στοιχεία για να βρουν το καταλληλότερο σημείο μέτρησης θερμοκρασίας προκειμένου να λάβουν με ακρίβεια δεδομένα θερμοκρασίας μπαταρίας.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουν-25-2023
