Sistema de gestión térmica del medio de transferencia de calor de la batería de potencia
Una de las tecnologías clave de los vehículos de nueva energía es la batería de potencia, que determina el coste de los vehículos eléctricos por un lado y la autonomía de los vehículos eléctricos por el otro. De acuerdo con las características, requisitos y aplicaciones de las baterías eléctricas, los tipos de baterías eléctricas desarrolladas en el país y en el extranjero son: baterías de plomo-ácido, baterías de níquel-cadmio, baterías de níquel-hidrógeno, baterías de iones de litio, pilas de combustible, etc. entre los cuales el desarrollo de baterías de iones de litio ha recibido la mayor atención.
Comportamiento de la producción de calor de la celda de potencia
La fuente de calor, la tasa de producción de calor, la capacidad calorífica de la celda y otros parámetros relevantes del módulo de la celda de potencia están estrechamente relacionados con la naturaleza de la celda. El calor liberado por la batería depende de la naturaleza química, mecánica y eléctrica y de las características de la batería, especialmente de la naturaleza de la reacción electroquímica. La energía térmica generada en la reacción de la batería se puede expresar mediante el calor de reacción de la batería Qr; la polarización electroquímica hace que el voltaje real de la batería se desvíe de su potencial eléctrico de equilibrio, y la pérdida de energía causada por la polarización de la batería se expresa mediante Qp. Además de la ecuación de reacción, también hay algunas reacciones secundarias, entre las que se incluyen la descomposición de electrolitos y la autodescarga de la batería, y el calor de reacción secundaria generado en este proceso es Qs. Además, dado que inevitablemente existe resistencia en cualquier batería, se genera calor Joule Qj cuando pasa corriente. por lo tanto, el calor total de una batería es la suma de los siguientes aspectos: Qt= Qr más Qp más Qs más Qj Qp más Qs más Qj.
Dependiendo del proceso de carga (descarga) específico, los factores principales que causan la generación de calor de la batería son diferentes. Por ejemplo, cuando la batería se carga normalmente, Qr es el factor dominante; mientras que en la etapa tardía de la carga de la batería, la descomposición del electrolito conduce al inicio de reacciones secundarias (el calor de la reacción secundaria es Qs), y cuando la batería está cerca de estar completamente cargada y sobrecargada, la ocurrencia principal es la descomposición de el electrolito, cuando Qs domina. El calor Joule Qj depende de la corriente y la resistencia, y normalmente se carga a una corriente constante, cuando Qj es un valor específico. Sin embargo, durante el arranque y la aceleración, la corriente es mayor. Esto corresponde a decenas a cientos de amperios para HEV, cuando el calor Joule Qj es grande y se convierte en la principal fuente de exotermia de la batería.
Gestión térmica con aire como medio de transferencia de calor
El medio de transferencia de calor tiene un impacto significativo en el rendimiento y el costo del sistema de gestión térmica. Usar aire como medio de transferencia de calor significa introducir aire directamente para que fluya a través del módulo de la batería con el fin de disipar el calor, lo que generalmente requiere componentes como ventiladores y pasajes de aire de entrada y salida.
Dependiendo de la fuente de aire entrante, generalmente hay varias formas de la siguiente manera:
1 Ventilación de aire exterior refrigeración pasiva
2. Refrigeración/calefacción pasiva de ventilación de aire del habitáculo
3. Refrigeración/calefacción activa de aire exterior o de la cabina de pasajeros
Los sistemas pasivos tienen una estructura relativamente simple y hacen uso directo del entorno existente. Por ejemplo, si es necesario calentar la batería en invierno, el aire puede aspirarse utilizando el ambiente cálido del habitáculo, y si la temperatura de la batería es demasiado alta durante la conducción y el efecto de refrigeración del aire del habitáculo no es bueno , el aire frío del exterior se puede aspirar para enfriarlo.
El sistema activo, por otro lado, requiere el establecimiento de un sistema separado para proporcionar calefacción o refrigeración, que se controla de forma independiente según el estado de la batería, lo que también aumenta el consumo de energía y el costo de todo el vehículo. La elección de diferentes sistemas depende en gran medida de los requisitos de uso de la batería.
Gestión térmica de líquidos como medio de transferencia de calor
Para la transferencia de calor con líquido como medio, se deben establecer pasajes de transferencia de calor entre el módulo y el medio líquido, como una camisa de agua, para calentar y enfriar indirectamente en forma de convección y conducción, y el medio de transferencia de calor puede ser agua, glicol o incluso refrigerante. También hay bloques de polos sumergidos en la transferencia de calor directa del líquido dieléctrico, pero deben usar medidas de aislamiento para evitar cortocircuitos.
El enfriamiento líquido pasivo es generalmente a través del líquido - transferencia de calor del aire ambiente y luego el capullo en la batería para la transferencia de calor secundaria, mientras que el tipo activo es a través del refrigerante del motor - intercambiador de calor medio líquido o calefacción eléctrica / calefacción de aceite térmico para lograr un nivel de calefacción al aire de la cabina de pasajeros / refrigerante del aire acondicionado - medio líquido para lograr el enfriamiento primario. Los sistemas de gestión térmica basados en aire y líquido requieren ventiladores, bombas, intercambiadores de calor, calentadores, tuberías y otros accesorios, lo que hace que la estructura sea demasiado grande y compleja, al tiempo que consume energía de la batería y reduce la densidad de potencia y la densidad de energía de la batería.
El sistema de enfriamiento de la batería enfriado por agua usa refrigerante (50 por ciento de agua/50 por ciento de glicol) para transferir el calor de la batería al sistema de refrigeración del aire acondicionado a través del enfriador de la batería y al medio ambiente a través del condensador, el evaporador, la válvula de expansión hasta la válvula, la batería enfriador (válvula de expansión con válvula hasta) y tubería de aire acondicionado, etc.; El circuito de agua de refrigeración incluye: bomba de agua eléctrica, batería (incluida la placa de refrigeración), enfriador de batería y piezas auxiliares como tubería de agua y vaso de expansión.
