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 λειτουργικής απόδοσης κατά τη χρήση. Η χρήση μπαταριών λιθίου ως κύριας συσκευής τροφοδοσίας για νέα ενέργεια ισοδυναμεί με την απόκτηση μιας καλής πηγής ενέργειας. Επομένως, στη σύνθεση των κύριων εξαρτημάτων των οχημάτων νέας ενέργειας, η συστοιχία μπαταριών λιθίου που σχετίζεται με το στοιχείο της μπαταρίας λιθίου έχει γίνει το πιο σημαντικό βασικό της συστατικό και το βασικό μέρος που παρέχει ενέργεια. Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας των μπαταριών λιθίου, υπάρχουν ορισμένες απαιτήσεις για το περιβάλλον. Σύμφωνα με τα πειραματικά αποτελέσματα, η βέλτιστη θερμοκρασία λειτουργίας 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 της 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 διαρροής της μπαταρίας λιθίου θα αυξηθεί σημαντικά και η εσωτερική θερμότητα θα συσσωρευτεί σε μια συγκεκριμένη θέση, προκαλώντας σοβαρά προβλήματα συσσώρευσης θερμότητας. Εάν αυτό το μέρος της θερμότητας δεν μπορεί να εξαχθεί ομαλά, μαζί με τον παρατεταμένο χρόνο λειτουργίας της μπαταρίας λιθίου, η μπαταρία είναι επιρρεπής σε έκρηξη. Αυτός ο κίνδυνος για την ασφάλεια αποτελεί μεγάλη απειλή για την προσωπική ασφάλεια, επομένως οι μπαταρίες λιθίου πρέπει να βασίζονται σε ηλεκτρομαγνητικές συσκευές ψύξης για να βελτιώσουν την απόδοση 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 της θερμοκρασίας φτάσει τα αντίστοιχα πρότυπα, ο στόχος ασφαλούς οδήγησης των οχημάτων νέας ενέργειας δεν θα απειληθεί σχεδόν καθόλου.
2. Μηχανισμός παραγωγής θερμότητας της νέας μπαταρίας λιθίου για οχήματα ενέργειας
Παρόλο που αυτές οι μπαταρίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως συσκευές τροφοδοσίας, κατά τη 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. Επομένως, προκειμένου να προστατευθεί η οικολογική ασφάλεια, η χώρα έχει συμπεριλάβει τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος στον απαγορευμένο κατάλογο. Κατά την περίοδο ανάπτυξης, οι μπαταρίες νικελίου-μετάλλου υδριδίου έχουν αποκτήσει καλές ευκαιρίες, η τεχνολογία ανάπτυξης έχει σταδιακά ωριμάσει και το πεδίο εφαρμογής έχει επίσης επεκταθεί. Ωστόσο, σε σύγκριση με τις μπαταρίες λιθίου, τα μειονεκτήματά τους είναι ελαφρώς προφανή. Για παράδειγμα, είναι δύσκολο για τους συνηθισμένους κατασκευαστές μπαταριών να ελέγξουν το κόστος παραγωγής των μπαταριών νικελίου-μετάλλου υδριδίου. Ως αποτέλεσμα, η τιμή των μπαταριών νικελίου-υδρογόνου στην αγορά παρέμεινε υψηλή. Ορισμένες μάρκες νέων ενεργειακών οχημάτων που επιδιώκουν την απόδοση κόστους δύσκολα θα εξετάσουν το ενδεχόμενο να τις χρησιμοποιήσουν ως ανταλλακτικά αυτοκινήτων. Το πιο σημαντικό, οι μπαταρίες Ni-MH είναι πολύ πιο ευαίσθητες στη θερμοκρασία περιβάλλοντος από τις μπαταρίες λιθίου και είναι πιο πιθανό να πιάσουν φωτιά λόγω 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 ενέργεια για οχήματα νέας ενέργειας είναι ακριβώς επειδή τα θετικά και αρνητικά ηλεκτρόδιά τους περιέχουν ενεργά υλικά. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας 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 στα οχήματα νέας ενέργειας, μπορούν να επιτύχουν τον σκοπό της πορείας με το αυτοκίνητο. Ταυτόχρονα, όταν το στοιχείο της μπαταρίας λιθίου υφίσταται χημική αντίδραση, θα έχει τη λειτουργία της απορρόφησης θερμότητας και της απελευθέρωσης θερμότητας για την ολοκλήρωση της μετατροπής 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 απελευθερώνεται 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 μπαταρίας λιθίου νέας ενέργειας αποτελείται από πολλαπλές μπαταρίες. Η θερμότητα που παράγεται από όλες τις μπαταρίες υπερβαίνει κατά πολύ αυτή της μίας μπαταρίας. Όταν η θερμοκρασία υπερβεί μια προκαθορισμένη τιμή, η μπαταρία είναι εξαιρετικά επιρρεπής σε έκρηξη.
3. Βασικές τεχνολογίες του συστήματος θερμικής διαχείρισης μπαταριών
Για το σύστημα διαχείρισης μπαταριών νέων ενεργειακών οχημάτων, τόσο στο εσωτερικό όσο και στο εξωτερικό έχει δοθεί μεγάλη προσοχή, έχει ξεκινήσει μια σειρά ερευνών και έχει επιτευχθεί πληθώρα αποτελεσμάτων. Αυτό το άρθρο θα επικεντρωθεί στην ακριβή αξιολόγηση της εναπομένουσας ισχύος της μπαταρίας του νέου συστήματος θερμικής διαχείρισης μπαταριών ενεργειακών οχημάτων, στη διαχείριση της ισορροπίας της μπαταρίας και στις βασικές τεχνολογίες που εφαρμόζονται στο...σύστημα θερμικής διαχείρισης.
3.1 Μέθοδος αξιολόγησης υπολειπόμενης ισχύος συστήματος θερμικής διαχείρισης μπαταρίας
Οι ερευνητές έχουν επενδύσει πολλή ενέργεια και επίπονες προσπάθειες στην αξιολόγηση του SOC, χρησιμοποιώντας κυρίως αλγόριθμους επιστημονικών δεδομένων όπως η μέθοδος ολοκλήρωσης αμπερωρών, η μέθοδος γραμμικού μοντέλου, η μέθοδος νευρωνικού δικτύου και η μέθοδος φίλτρου Kalman για να πραγματοποιήσουν μεγάλο αριθμό πειραμάτων προσομοίωσης. Ωστόσο, συχνά εμφανίζονται σφάλματα υπολογισμού κατά την εφαρμογή αυτής της μεθόδου. Εάν το σφάλμα δεν διορθωθεί εγκαίρως, το χάσμα μεταξύ των αποτελεσμάτων υπολογισμού θα γίνεται όλο και μεγαλύτερο. Προκειμένου να αντισταθμιστεί αυτό το ελάττωμα, οι ερευνητές συνήθως συνδυάζουν τη μέθοδο αξιολόγησης Anshi με άλλες μεθόδους για να επαληθεύσουν η μία την άλλη, ώστε να επιτύχουν τα πιο ακριβή αποτελέσματα. Με ακριβή δεδομένα, οι ερευνητές μπορούν να εκτιμήσουν με ακρίβεια το ρεύμα εκφόρτισης της μπαταρίας.
3.2 Ισορροπημένη διαχείριση του συστήματος θερμικής διαχείρισης μπαταρίας
Η διαχείριση ισορροπίας του συστήματος θερμικής διαχείρισης της μπαταρίας χρησιμοποιείται κυρίως για τον συντονισμό της τάσης και της ισχύος κάθε μέρους της μπαταρίας. Μετά τη χρήση διαφορετικών μπαταριών σε διαφορετικά μέρη, η ισχύς και η τάση θα είναι διαφορετικές. Αυτή τη στιγμή, η διαχείριση ισορροπίας θα πρέπει να χρησιμοποιείται για την εξάλειψη της διαφοράς μεταξύ των δύο. Ασυνέπεια. Αυτή τη στιγμή 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 εξίσωσης είναι αρκετά διαφορετικές.
(1) Παθητική ισορροπία. Η αρχή της παθητικής εξίσωσης χρησιμοποιεί την αναλογική σχέση μεταξύ ισχύος και τάσης της μπαταρίας, με βάση τα δεδομένα τάσης μιας μόνο σειράς μπαταριών, και η μετατροπή των δύο επιτυγχάνεται γενικά μέσω εκκένωσης αντίστασης: η ενέργεια μιας μπαταρίας υψηλής ισχύος παράγει θερμότητα μέσω θέρμανσης αντίστασης και στη συνέχεια διαχέεται στον αέρα για να επιτευχθεί ο σκοπός της απώλειας ενέργειας. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος εξίσωσης δεν βελτιώνει την αποτελεσματικότητα της χρήσης της μπαταρίας. Επιπλέον, εάν η απαγωγή θερμότητας είναι ανομοιόμορφη, η μπαταρία δεν θα είναι σε θέση να ολοκληρώσει το έργο της θερμικής διαχείρισης της μπαταρίας λόγω του προβλήματος της υπερθέρμανσης.
(2) Ενεργητική ισορροπία. Η ενεργητική ισορροπία είναι ένα αναβαθμισμένο προϊόν της παθητικής ισορροπίας, το οποίο αντισταθμίζει τα μειονεκτήματα της παθητικής ισορροπίας. Από την άποψη της αρχής υλοποίησης, η αρχή της ενεργητικής εξίσωσης δεν αναφέρεται στην αρχή της παθητικής εξίσωσης, αλλά υιοθετεί μια εντελώς διαφορετική νέα έννοια: η ενεργητική εξίσωση δεν μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια της μπαταρίας σε θερμική ενέργεια και την διαχέει, έτσι ώστε η υψηλή ενέργεια να μεταφέρεται. Η ενέργεια από την μπαταρία μεταφέρεται στην μπαταρία χαμηλής ενέργειας. Επιπλέον, αυτό το είδος μετάδοσης δεν παραβιάζει τον νόμο της διατήρησης της ενέργειας και έχει τα πλεονεκτήματα της χαμηλής απώλειας, της υψηλής απόδοσης χρήσης και των γρήγορων αποτελεσμάτων. Ωστόσο, η δομή σύνθεσης της διαχείρισης ισορροπίας 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 όσο και η παθητική διαχείριση ισορροπίας έχουν μειονεκτήματα και πλεονεκτήματα. Σε συγκεκριμένες εφαρμογές, οι ερευνητές μπορούν να κάνουν επιλογές ανάλογα με την χωρητικότητα και τον αριθμό των σειρών των μπαταριών λιθίου. Οι μπαταρίες λιθίου χαμηλής χωρητικότητας και μικρού αριθμού είναι κατάλληλες για παθητική διαχείριση ισοστάθμισης, ενώ οι μπαταρίες λιθίου υψηλής χωρητικότητας και μεγάλου αριθμού είναι κατάλληλες για ενεργητική διαχείριση ισοστάθμισης.
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, επομένως, για να διασφαλιστεί η αποτελεσματικότητα της εφαρμογής του συστήματος θερμικής διαχείρισης, η βασική τεχνολογία που αναπτύχθηκε από τους ερευνητές χρησιμοποιείται κυρίως για τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας λειτουργίας της μπαταρίας. Εφόσον η θερμοκρασία της μπαταρίας διατηρείται εντός του κατάλληλου εύρους, η μπαταρία λιθίου μπορεί πάντα να βρίσκεται στην καλύτερη δυνατή κατάσταση λειτουργίας, παρέχοντας επαρκή ισχύ για τη λειτουργία οχημάτων νέας ενέργειας. Με αυτόν τον τρόπο, η απόδοση της μπαταρίας λιθίου των οχημάτων νέας ενέργειας μπορεί πάντα να είναι σε άριστη κατάσταση.
(2) Υπολογισμός θερμικού εύρους και πρόβλεψη θερμοκρασίας μπαταρίας. Αυτή η τεχνολογία περιλαμβάνει μεγάλο αριθμό υπολογισμών μαθηματικών μοντέλων. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν αντίστοιχες μεθόδους υπολογισμού για να υπολογίσουν 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 οχήματα νέας ενέργειας χρησιμοποιούν αέρα/ψυκτικό ως μέσο ψύξης. Αυτή η μέθοδος ψύξης είναι απλή στη λειτουργία, χαμηλού κόστους κατασκευής και μπορεί να επιτύχει τον σκοπό της απαγωγής θερμότητας της μπαταρίας.Θερμαντήρας αέρα PTC/Θερμαντήρας ψυκτικού PTC)
(4) Υιοθετήστε παράλληλο σχεδιασμό δομής αερισμού και απαγωγής θερμότητας. Ο σχεδιασμός αερισμού και απαγωγής θερμότητας μεταξύ των πακέτων μπαταριών λιθίου μπορεί να επεκτείνει τη ροή του αέρα έτσι ώστε να μπορεί να κατανέμεται ομοιόμορφα μεταξύ των πακέτων μπαταριών, επιλύοντας αποτελεσματικά τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των μονάδων μπαταριών.
(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 ρευστομηχανικής 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: 10 Σεπτεμβρίου 2024
