1. Charakteristiky lithiových baterií pro vozidla s novými energetickými systémy
Lithiové baterie mají především výhody nízké míry samovybíjení, vysoké hustoty energie, vysokých cyklů a vysoké provozní účinnosti během používání. Použití lithiových baterií jako hlavního zdroje energie je ekvivalentem získání dobrého zdroje energie. Proto se lithiový akumulátorový blok, který je součástí lithiových bateriových článků, stal nejdůležitější složkou hlavních komponent vozidel s novou energií a základní součástí, která poskytuje energii. Během provozu lithiových baterií existují určité požadavky na okolní prostředí. Podle experimentálních výsledků se optimální provozní teplota udržuje v rozmezí 20 °C až 40 °C. Jakmile teplota kolem baterie překročí stanovenou mez, výkon lithiové baterie se výrazně sníží a životnost se výrazně zkrátí. Vzhledem k příliš nízké teplotě kolem lithiové baterie se konečná vybíjecí kapacita a vybíjecí napětí odchýlí od přednastavené normy a dojde k prudkému poklesu.
Pokud je okolní teplota příliš vysoká, výrazně se zvýší pravděpodobnost tepelného úniku lithiové baterie a vnitřní teplo se bude hromadit na určitém místě, což způsobí vážné problémy s akumulací tepla. Pokud tuto část tepla nelze plynule odvádět a zároveň prodlouží dobu provozu lithiové baterie, je baterie náchylná k výbuchu. Toto bezpečnostní riziko představuje velkou hrozbu pro osobní bezpečnost, proto se lithiové baterie musí při provozu spoléhat na elektromagnetická chladicí zařízení, aby se zlepšila bezpečnost celého zařízení. Je zřejmé, že když vědci kontrolují teplotu lithiových baterií, musí racionálně používat externí zařízení k odvádění tepla a regulaci optimální provozní teploty lithiových baterií. Jakmile regulace teploty dosáhne odpovídajících standardů, cíl bezpečné jízdy u vozidel na novou energii bude sotva ohrožen.
2. Mechanismus generování tepla u nové lithiové baterie pro pohon vozidel
Ačkoli tyto baterie lze použít jako energetická zařízení, v procesu skutečného použití jsou rozdíly mezi nimi zřetelnější. Některé baterie mají větší nevýhody, takže výrobci vozidel s novými zdroji energie by si měli pečlivě vybírat. Například olověné baterie poskytují dostatečný výkon pro střední větev, ale během provozu způsobují velké škody na okolním prostředí, které budou později nenapravitelné. Proto země za účelem ochrany ekologické bezpečnosti zařadila olověné baterie na seznam zakázaných produktů. Během vývoje získaly nikl-metalhydridové baterie dobré příležitosti, vývojová technologie postupně dozrála a rozšířil se i rozsah použití. Ve srovnání s lithiovými bateriemi jsou však jejich nevýhody poněkud zřejmé. Například pro běžné výrobce baterií je obtížné kontrolovat výrobní náklady nikl-metalhydridových baterií. V důsledku toho zůstává cena nikl-vodíkových baterií na trhu vysoká. Některé značky vozidel s novými zdroji energie, které se snaží o poměr ceny a výkonu, sotva zvažují jejich použití jako autodílů. A co je důležitější, Ni-MH baterie jsou mnohem citlivější na okolní teplotu než lithiové baterie a je pravděpodobnější, že se v důsledku vysokých teplot vznítí. Po několika srovnáních vynikají lithiové baterie a nyní se široce používají v nových energetických vozidlech.
Důvod, proč mohou lithiové baterie poskytovat energii pro vozidla s novou energií, je právě ten, že jejich kladné a záporné elektrody obsahují aktivní materiály. Během procesu kontinuálního vkládání a odebírání materiálů se získává velké množství elektrické energie a poté se podle principu přeměny energie elektrická a kinetická energie vzájemně vyměňují, čímž se do vozidel s novou energií dodává silný výkon, což umožňuje dosáhnout účelu jízdy. Současně, když článek lithiové baterie prochází chemickou reakcí, má funkci absorbovat teplo a uvolňovat teplo k dokončení přeměny energie. Atom lithia navíc není statický, může se plynule pohybovat mezi elektrolytem a membránou a existuje vnitřní polarizační odpor.
Nyní se teplo také uvolní odpovídajícím způsobem. Teplota kolem lithiové baterie nových energetických vozidel je však příliš vysoká, což může snadno vést k rozkladu kladných a záporných separátorů. Kromě toho se složení nové lithiové baterie skládá z více bateriových bloků. Teplo generované všemi bateriemi daleko převyšuje teplo generované jednou baterií. Když teplota překročí předem stanovenou hodnotu, baterie je extrémně náchylná k explozi.
3. Klíčové technologie systému tepelného řízení baterií
Systému správy baterií vozidel s novým pohonem se v tuzemsku i v zahraničí věnuje velká pozornost, zahájila se řada výzkumů a dosáhlo se mnoha výsledků. Tento článek se zaměří na přesné vyhodnocení zbývající energie baterie systému tepelného řízení baterií vozidel s novým pohonem, správu vyvážení baterií a klíčové technologie používané v tomto systému.systém tepelného řízení.
3.1 Metoda posouzení zbytkového výkonu systému tepelného řízení baterie
Výzkumníci investovali mnoho energie a pečlivého úsilí do hodnocení stavu nabití (SOC), zejména s využitím vědeckých algoritmů, jako je metoda integrace ampérhodin, metoda lineárního modelu, metoda neuronových sítí a metoda Kalmanova filtru, k provedení velkého množství simulačních experimentů. Během aplikace této metody se však často vyskytují chyby ve výpočtech. Pokud se chyba včas neopraví, rozdíly mezi výsledky výpočtů se budou zvětšovat. Aby se tento nedostatek vyrovnal, vědci obvykle kombinují Anshiho metodu hodnocení s jinými metodami, aby se vzájemně ověřily a dosáhli co nejpřesnějších výsledků. S přesnými daty mohou vědci přesně odhadnout vybíjecí proud baterie.
3.2 Vyvážené řízení systému tepelného řízení baterie
Řízení vyvážení v systému tepelného řízení baterie se používá hlavně ke koordinaci napětí a výkonu každé části baterie. Po použití různých baterií v různých částech se výkon a napětí budou lišit. V tomto případě by se mělo použít řízení vyvážení, aby se eliminoval rozdíl mezi těmito dvěma faktory. Nekonzistentnost. V současné době je nejpoužívanější technikou řízení vyvážení.
Dělí se hlavně na dva typy: pasivní ekvalizaci a aktivní ekvalizaci. Z hlediska aplikace se implementační principy používané těmito dvěma typy ekvalizačních metod značně liší.
(1) Pasivní vyvážení. Princip pasivního vyrovnávání využívá proporcionálního vztahu mezi výkonem baterie a napětím na základě napěťových dat jedné řady baterií. Přeměna obou se obvykle dosahuje odporovým vybíjením: energie vysoce výkonné baterie generuje teplo odporovým ohřevem, které se poté rozptýlí vzduchem, čímž se dosáhne cíle ztráty energie. Tato metoda vyrovnávání však nezlepšuje účinnost baterie. Kromě toho, pokud je odvod tepla nerovnoměrný, baterie nebude schopna dokončit úkol tepelného řízení kvůli problému s přehřátím.
(2) Aktivní vyvážení. Aktivní vyvážení je vylepšeným produktem pasivního vyvážení, které kompenzuje nevýhody pasivního vyvážení. Z hlediska realizačního principu se princip aktivního vyvážení neodkazuje na princip pasivního vyvážení, ale zaujímá zcela odlišný nový koncept: aktivní vyvážení nepřeměňuje elektrickou energii baterie na tepelnou energii, ale rozptyluje ji, takže se přenáší vysoká energie. Energie z baterie se přenáší na nízkoenergetickou baterii. Tento druh přenosu navíc neporušuje zákon zachování energie a má výhody nízkých ztrát, vysoké účinnosti využití a rychlých výsledků. Struktura řízení vyvážení je však poměrně složitá. Pokud není bod vyvážení správně řízen, může to způsobit nevratné poškození baterie v důsledku její nadměrné velikosti. Stručně řečeno, jak aktivní, tak pasivní řízení vyvážení mají své nevýhody i výhody. V konkrétních aplikacích si vědci mohou vybrat podle kapacity a počtu řetězců lithiových baterií. Lithiové baterie s nízkou kapacitou a nízkým číslem náboje jsou vhodné pro pasivní vyrovnávání napětí a lithiové baterie s vysokou kapacitou a vysokým číslem náboje jsou vhodné pro aktivní vyrovnávání napětí.
3.3 Hlavní technologie používané v systému tepelného managementu baterií
(1) Určení optimálního rozsahu provozních teplot baterie. Systém řízení teploty se používá hlavně ke koordinaci teploty kolem baterie, takže aby byl zajištěn účinek systému řízení teploty, klíčová technologie vyvinutá výzkumníky se používá hlavně ke stanovení provozní teploty baterie. Pokud je teplota baterie udržována v příslušném rozsahu, může být lithiová baterie vždy v optimálním provozním stavu a poskytovat dostatek energie pro provoz vozidel s novým pohonem. Tímto způsobem může být výkon lithiové baterie vozidel s novým pohonem vždy ve vynikajícím stavu.
(2) Výpočet teplotního rozsahu baterie a predikce teploty. Tato technologie zahrnuje velké množství matematických modelových výpočtů. Vědci používají odpovídající výpočetní metody k získání teplotního rozdílu uvnitř baterie a tento základ používají k predikci možného tepelného chování baterie.
(3) Výběr teplonosného média. Vynikající výkon systému tepelného řízení závisí na volbě teplonosného média. Většina současných vozidel s novými energetickými motory používá jako chladicí médium vzduch/chladivo. Tato metoda chlazení se snadno ovládá, má nízké výrobní náklady a dokáže dobře odvádět teplo z baterie.PTC ohřívač vzduchu/Ohřívač chladicí kapaliny PTC)
(4) Použití paralelní ventilace a konstrukce odvodu tepla. Ventilace a odvod tepla mezi lithiovými bateriemi umožňuje rozšířit proudění vzduchu tak, aby byl rovnoměrně rozložen mezi bateriemi, a efektivně tak řešit teplotní rozdíl mezi bateriovými moduly.
(5) Výběr bodu měření ventilátoru a teploty. V tomto modulu vědci použili velké množství experimentů k provedení teoretických výpočtů a poté pomocí metod mechaniky tekutin získali hodnoty spotřeby energie ventilátoru. Následně vědci použijí metodu konečných prvků k nalezení nejvhodnějšího bodu měření teploty, aby mohli přesně získat data o teplotě baterie.
Čas zveřejnění: 10. září 2024
