Salah satu teknologi utama kenderaan tenaga baharu ialah bateri kuasa. Kualiti bateri menentukan kos kenderaan elektrik di satu pihak, dan jarak pemanduan kenderaan elektrik di pihak yang lain. Faktor utama penerimaan dan penerimaan yang pantas.
Mengikut ciri penggunaan, keperluan dan bidang aplikasi bateri kuasa, jenis penyelidikan dan pembangunan bateri kuasa di dalam dan luar negara secara kasarnya adalah: bateri asid plumbum, bateri nikel-kadmium, bateri hidrida nikel-logam, bateri litium-ion, sel bahan api, dan sebagainya, antaranya pembangunan bateri litium-ion mendapat perhatian yang paling.
Tingkah laku penjanaan haba bateri kuasa
Sumber haba, kadar penjanaan haba, kapasiti haba bateri dan parameter lain yang berkaitan dengan modul bateri kuasa berkait rapat dengan sifat bateri. Haba yang dibebaskan oleh bateri bergantung pada sifat dan ciri kimia, mekanikal dan elektrik bateri, terutamanya sifat tindak balas elektrokimia. Tenaga haba yang dihasilkan dalam tindak balas bateri boleh dinyatakan oleh haba tindak balas bateri Qr; pengkutuban elektrokimia menyebabkan voltan sebenar bateri menyimpang daripada daya gerak elektrik keseimbangannya, dan kehilangan tenaga yang disebabkan oleh pengkutuban bateri dinyatakan oleh Qp. Selain tindak balas bateri yang berjalan mengikut persamaan tindak balas, terdapat juga beberapa tindak balas sampingan. Tindak balas sampingan biasa termasuk penguraian elektrolit dan nyahcas sendiri bateri. Haba tindak balas sampingan yang dihasilkan dalam proses ini ialah Qs. Di samping itu, kerana mana-mana bateri pasti akan mempunyai rintangan, haba Joule Qj akan dijana apabila arus melaluinya. Oleh itu, jumlah haba bateri ialah jumlah haba aspek berikut: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
Bergantung pada proses pengecasan (penyahcasan) tertentu, faktor utama yang menyebabkan bateri menghasilkan haba juga berbeza. Contohnya, apabila bateri dicas secara normal, Qr ialah faktor dominan; dan pada peringkat akhir pengecasan bateri, disebabkan oleh penguraian elektrolit, tindak balas sampingan mula berlaku (haba tindak balas sampingan ialah Qs), apabila bateri hampir dicas sepenuhnya dan terlebih cas. Apa yang berlaku terutamanya ialah penguraian elektrolit, di mana Qs mendominasi. Haba Joule Qj bergantung pada arus dan rintangan. Kaedah pengecasan yang biasa digunakan dijalankan di bawah arus malar, dan Qj ialah nilai tertentu pada masa ini. Walau bagaimanapun, semasa permulaan dan pecutan, arus agak tinggi. Bagi HEV, ini bersamaan dengan arus berpuluh-puluh ampere hingga ratusan ampere. Pada masa ini, haba Joule Qj adalah sangat besar dan menjadi sumber utama pembebasan haba bateri.
Dari perspektif kebolehkawalan pengurusan terma, sistem pengurusan terma boleh dibahagikan kepada dua jenis: aktif dan pasif. Dari perspektif medium pemindahan haba, sistem pengurusan terma boleh dibahagikan kepada: penyimpanan terma berpendingin udara, berpendingin cecair dan perubahan fasa.
Pengurusan haba dengan udara sebagai medium pemindahan haba
Medium pemindahan haba mempunyai kesan yang ketara terhadap prestasi dan kos sistem pengurusan haba. Penggunaan udara sebagai medium pemindahan haba adalah untuk memasukkan udara secara langsung supaya ia mengalir melalui modul bateri bagi mencapai tujuan pelesapan haba. Secara amnya, kipas, pengudaraan masuk dan keluar serta komponen lain diperlukan.
Mengikut sumber pengambilan udara yang berbeza, secara amnya terdapat bentuk berikut:
1 Penyejukan pasif dengan pengudaraan udara luar
2. Penyejukan/pemanasan pasif untuk pengudaraan udara petak penumpang
3. Penyejukan/pemanasan aktif udara luar atau ruang penumpang
Struktur sistem pasif agak mudah dan menggunakan persekitaran sedia ada secara langsung. Contohnya, jika bateri perlu dipanaskan pada musim sejuk, persekitaran panas di ruang penumpang boleh digunakan untuk menyedut udara. Jika suhu bateri terlalu tinggi semasa memandu dan kesan penyejukan udara di ruang penumpang tidak baik, udara sejuk dari luar boleh disedut untuk menyejukkan.
Bagi sistem aktif, sistem berasingan perlu diwujudkan untuk menyediakan fungsi pemanasan atau penyejukan dan dikawal secara bebas mengikut status bateri, yang turut meningkatkan penggunaan tenaga dan kos kenderaan. Pemilihan sistem yang berbeza bergantung terutamanya pada keperluan penggunaan bateri.
Pengurusan haba dengan cecair sebagai medium pemindahan haba
Untuk pemindahan haba dengan cecair sebagai medium, adalah perlu untuk mewujudkan komunikasi pemindahan haba antara modul dan medium cecair, seperti jaket air, untuk menjalankan pemanasan dan penyejukan tidak langsung dalam bentuk perolakan dan pengaliran haba. Medium pemindahan haba boleh jadi air, etilena glikol atau bahan penyejuk. Terdapat juga pemindahan haba langsung dengan merendam bahagian kutub dalam cecair dielektrik, tetapi langkah penebat mesti diambil untuk mengelakkan litar pintas.
Penyejukan cecair pasif secara amnya menggunakan pertukaran haba cecair-udara ambien dan kemudian memasukkan kepompong ke dalam bateri untuk pertukaran haba sekunder, manakala penyejukan aktif menggunakan penukar haba medium penyejuk-cecair enjin, atau pemanasan elektrik/pemanasan minyak terma untuk mencapai penyejukan primer. Pemanasan, penyejukan primer dengan medium penyejuk-cecair penghawa dingin/penyaman udara kabin penumpang.
Sistem pengurusan haba dengan udara dan cecair sebagai medium memerlukan kipas, pam air, penukar haba, pemanas (Pemanas udara PTC), saluran paip dan aksesori lain untuk menjadikan struktur terlalu besar dan kompleks, dan juga menggunakan tenaga bateri, susunan Ketumpatan kuasa dan ketumpatan tenaga bateri diturunkan.
(Penyejuk PTCpemanas) Sistem penyejukan bateri yang disejukkan dengan air menggunakan penyejuk (50% air/50% etilena glikol) untuk memindahkan haba dari bateri ke sistem penyejuk penghawa dingin melalui penyejuk bateri, dan kemudian ke persekitaran melalui kondenser. Suhu air yang diimport mudah dicapai pada suhu yang lebih rendah selepas pertukaran haba oleh penyejuk bateri, dan bateri boleh dilaraskan untuk beroperasi pada julat suhu kerja terbaik; prinsip sistem ditunjukkan dalam rajah. Komponen utama sistem penyejuk termasuk: kondenser, pemampat elektrik, penyejat, injap pengembangan dengan injap henti, penyejuk bateri (injap pengembangan dengan injap henti) dan paip penghawa dingin, dsb.; litar air penyejuk termasuk:pam air elektrik, bateri (termasuk plat penyejuk), penyejuk bateri, paip air, tangki pengembangan dan aksesori lain.
Masa siaran: 13 Julai 2023
