Sistem manajemen termal media transfer panas daya baterai
Salah satu teknologi utama kendaraan energi baru adalah baterai bertenaga, yang menentukan biaya kendaraan listrik di satu sisi dan jangkauan kendaraan listrik di sisi lain. Sesuai dengan karakteristik, persyaratan dan aplikasi baterai daya, jenis baterai daya yang dikembangkan di dalam dan luar negeri adalah: baterai timbal-asam, baterai nikel-kadmium, baterai nikel-hidrogen, baterai lithium-ion, sel bahan bakar, dll., di antaranya pengembangan baterai lithium-ion mendapat perhatian paling besar.
Perilaku produksi panas sel daya
Sumber panas, laju produksi panas, kapasitas panas sel, dan parameter lain yang relevan dari modul sel daya terkait erat dengan sifat sel. Panas yang dilepaskan dari baterai tergantung pada sifat kimia, mekanik dan listrik serta karakteristik baterai, terutama sifat reaksi elektrokimia. Energi panas yang dihasilkan dalam reaksi baterai dapat dinyatakan dengan panas reaksi baterai Qr; polarisasi elektrokimia membuat tegangan baterai sebenarnya menyimpang dari potensial listrik kesetimbangannya, dan kehilangan energi yang disebabkan oleh polarisasi baterai dinyatakan dengan Qp. Selain persamaan reaksi, ada juga beberapa reaksi samping, yang biasanya meliputi penguraian elektrolit dan pengosongan sendiri baterai, dan panas reaksi samping yang dihasilkan dalam proses ini adalah Qs. Selain itu, karena resistensi pasti ada di baterai apa pun, panas Joule Qj dihasilkan ketika arus dilewatkan. oleh karena itu, panas total baterai adalah penjumlahan dari aspek-aspek berikut: Qt= Qr plus Qp plus Qs plus Qj Qp plus Qs plus Qj.
Bergantung pada proses pengisian (pengosongan) spesifik, faktor utama yang menyebabkan timbulnya panas baterai berbeda-beda. Misalnya, saat baterai diisi secara normal, Qr adalah faktor yang dominan; sementara pada tahap akhir pengisian baterai, penguraian elektrolit mengarah pada dimulainya reaksi samping (panas reaksi samping adalah Qs), dan ketika baterai hampir terisi penuh dan kelebihan muatan, kejadian utama adalah penguraian elektrolit, ketika Qs mendominasi. Panas Joule Qj bergantung pada arus dan resistansi, dan umumnya dibebankan pada arus konstan, ketika Qj adalah nilai tertentu. Namun, saat start-up dan akselerasi, arusnya lebih tinggi. Ini sesuai dengan puluhan hingga ratusan amp untuk HEV, ketika panas Joule Qj besar dan menjadi sumber utama eksoterm baterai.
Manajemen termal dengan udara sebagai media perpindahan panas
Media perpindahan panas memiliki dampak signifikan pada kinerja dan biaya sistem manajemen termal. Menggunakan udara sebagai media perpindahan panas berarti mengalirkan udara langsung melalui modul baterai untuk tujuan pembuangan panas, yang umumnya membutuhkan komponen seperti kipas dan saluran udara masuk dan keluar.
Tergantung dari sumber udara yang masuk, umumnya ada beberapa bentuk sebagai berikut:
1 Pendinginan pasif ventilasi udara eksternal
2. Ventilasi udara kompartemen penumpang pendingin/pemanas pasif
3. Pendinginan/pemanas udara kabin luar atau penumpang aktif
Sistem pasif memiliki struktur yang relatif sederhana dan memanfaatkan langsung lingkungan yang ada. Misalnya, jika baterai perlu dipanaskan di musim dingin, udara dapat ditarik masuk menggunakan lingkungan kompartemen penumpang yang panas, dan jika suhu baterai terlalu tinggi selama mengemudi dan efek pendinginan udara kompartemen penumpang tidak baik. , udara luar yang dingin dapat ditarik masuk untuk mendinginkannya.
Sistem aktif, di sisi lain, memerlukan pembentukan sistem terpisah untuk menyediakan pemanasan atau pendinginan, yang dikontrol secara independen sesuai dengan status baterai, yang juga meningkatkan konsumsi energi dan biaya seluruh kendaraan. Pilihan sistem yang berbeda sangat bergantung pada persyaratan penggunaan baterai.
Manajemen termal cairan sebagai media perpindahan panas
Untuk perpindahan panas dengan media cair, saluran perpindahan panas perlu dibuat antara modul dan media cair, seperti selubung air, untuk pemanasan dan pendinginan tidak langsung dalam bentuk konveksi dan konduksi, dan media perpindahan panas dapat berupa air, glikol atau bahkan refrigeran. Ada juga blok tiang yang direndam dalam perpindahan panas langsung cairan dielektrik, tetapi harus menggunakan tindakan isolasi untuk menghindari korsleting.
Pendinginan cairan pasif umumnya melalui cairan - perpindahan panas udara sekitar dan kemudian kepompong ke dalam baterai untuk perpindahan panas sekunder, sedangkan tipe aktif adalah melalui cairan pendingin mesin - penukar panas medium cair, atau pemanas listrik / pemanas oli termal untuk mencapai a tingkat pemanasan udara kabin penumpang / AC refrigeran - media cair untuk mencapai pendinginan primer. Untuk sistem manajemen termal berbasis udara dan cairan memerlukan kipas, pompa, penukar panas, pemanas, perpipaan, dan aksesori lainnya, membuat struktur terlalu besar dan rumit, sekaligus menghabiskan energi baterai dan menurunkan kerapatan daya dan kerapatan energi baterai.
Sistem pendingin baterai berpendingin air menggunakan cairan pendingin (50 persen air/50 persen glikol) untuk mentransfer panas baterai ke sistem pendingin AC melalui pendingin baterai dan ke lingkungan melalui kondensor, evaporator, katup ekspansi hingga katup, baterai cooler (expansion valve dengan up to valve) dan pipa AC, dll.; sirkuit air pendingin meliputi: pompa air listrik, baterai (termasuk pelat pendingin), pendingin baterai dan bagian tambahan seperti pipa air dan tangki ekspansi.
