V současné době se globální znečištění den ode dne zvyšuje. Emise výfukových plynů z vozidel na tradiční paliva zhoršují znečištění ovzduší a zvyšují globální emise skleníkových plynů. Úspora energie a snižování emisí se staly klíčovým problémem, který znepokojuje mezinárodní společenství.HVCH). Vozidla s novými energetickými zdroji zaujímají na automobilovém trhu relativně vysoký podíl díky své vysoce účinné, čisté a neznečišťující elektrické energii. Lithium-iontové baterie jsou jako hlavní zdroj energie čistě elektrických vozidel široce používány kvůli své vysoké měrné energii a dlouhé životnosti.
Lithium-iontové baterie během provozu a vybíjení generují velké množství tepla, které vážně ovlivňuje jejich provozní výkon a životnost. Provozní teplota lithium-iontových baterií je 0–50 ℃ a optimální provozní teplota je 20–40 ℃. Teplo v baterii nad 50 ℃ přímo ovlivňuje její životnost a pokud teplota baterie překročí 80 ℃, může explodovat.
Tato práce se zaměřením na tepelný management baterií shrnuje technologie chlazení a odvodu tepla lithium-iontových baterií v provozním stavu integrací různých metod a technologií odvodu tepla používaných v tuzemsku i v zahraničí. Se zaměřením na chlazení vzduchem, kapalinou a chlazení fázovou změnou je řešen současný pokrok v technologii chlazení baterií a aktuální problémy technického vývoje a jsou navržena témata budoucího výzkumu v oblasti tepelného managementu baterií.
Chlazení vzduchem
Chlazení vzduchem slouží k udržení baterie v pracovním prostředí a výměně tepla vzduchem, zejména včetně nuceného chlazení vzduchem (PTC ohřívač vzduchu) a přirozený vítr. Výhodami chlazení vzduchem jsou nízké náklady, široká přizpůsobivost a vysoká bezpečnost. U lithium-iontových baterií má však chlazení vzduchem nízkou účinnost přenosu tepla a je náchylné k nerovnoměrnému rozložení teploty v baterii, tj. ke špatné rovnoměrnosti teploty. Chlazení vzduchem má určitá omezení kvůli nízké měrné tepelné kapacitě, takže je nutné jej současně vybavit dalšími metodami chlazení. Chladicí účinek chlazení vzduchem souvisí hlavně s uspořádáním baterie a kontaktní plochou mezi kanálem pro proudění vzduchu a baterií. Struktura paralelního systému tepelného řízení chlazené baterie s vzduchem zlepšuje účinnost chlazení systému změnou rozložení rozteče baterií v paralelním systému chlazeném vzduchem.
kapalinové chlazení
Vliv počtu kanálů a rychlosti proudění na chladicí účinek
Kapalinové chlazení (PTC ohřívač chladicí kapaliny) se široce používá při odvodu tepla automobilových baterií díky svému dobrému odvodu tepla a schopnosti udržovat dobrou teplotní rovnoměrnost baterie. Ve srovnání s chlazením vzduchem má kapalinové chlazení lepší výkon přenosu tepla. Kapalinové chlazení dosahuje odvodu tepla prouděním chladicího média v kanálech kolem baterie nebo ponořením baterie do chladicího média za účelem odvodu tepla. Kapalinové chlazení má mnoho výhod, pokud jde o účinnost chlazení a spotřebu energie, a stalo se hlavním proudem v oblasti tepelného řízení baterií. V současné době se technologie kapalinového chlazení používá na trhu, například u Audi A3 a Tesly Model S. Existuje mnoho faktorů, které ovlivňují účinek kapalinového chlazení, včetně vlivu tvaru trubice kapalinového chlazení, materiálu, chladicího média, průtoku a poklesu tlaku na výstupu. S ohledem na počet kanálů a poměr délky k průměru kanálů byl jako proměnné studován vliv těchto strukturálních parametrů na chladicí kapacitu systému při rychlosti vypouštění 2 °C změnou uspořádání vstupů kanálů. S rostoucím poměrem výšky se maximální teplota lithium-iontové baterie snižuje, ale počet běžců se do určité míry zvyšuje a pokles teploty baterie se také zmenšuje.
Čas zveřejnění: 7. dubna 2023
