De wereldwijde vervuiling neemt momenteel met de dag toe. Uitlaatgassen van voertuigen op traditionele brandstoffen hebben de luchtvervuiling verergerd en de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen doen toenemen. Energiebesparing en emissiereductie zijn daarom belangrijke aandachtspunten geworden voor de internationale gemeenschap.HVCHNieuwe energievoertuigen nemen een relatief groot aandeel in de automarkt in vanwege hun zeer efficiënte, schone en niet-vervuilende elektrische energie. Lithium-ionbatterijen worden, als belangrijkste energiebron voor volledig elektrische voertuigen, veelvuldig gebruikt vanwege hun hoge specifieke energie en lange levensduur.
Lithium-ionbatterijen genereren veel warmte tijdens het gebruik en het ontladen, en deze warmte heeft een ernstige invloed op de prestaties en levensduur van de batterij. De werktemperatuur van een lithiumbatterij ligt tussen 0 en 50 ℃, met een optimale temperatuur van 20 tot 40 ℃. Warmteophoping in het batterijpakket boven de 50 ℃ heeft een directe invloed op de levensduur van de batterij, en wanneer de batterijtemperatuur boven de 80 ℃ komt, kan het batterijpakket zelfs exploderen.
Dit artikel richt zich op het thermisch beheer van batterijen en vat de koel- en warmteafvoertechnologieën van lithium-ionbatterijen in werkingstoestand samen door verschillende warmteafvoermethoden en -technologieën uit binnen- en buitenland te integreren. Met de focus op luchtkoeling, vloeistofkoeling en faseveranderingskoeling, worden de huidige technologische vooruitgang en de huidige technische ontwikkelingsuitdagingen op het gebied van batterijkoeling in kaart gebracht en worden toekomstige onderzoeksthema's voor batterijthermisch beheer voorgesteld.
Luchtkoeling
Luchtkoeling houdt de batterij in de werkomgeving en zorgt voor warmteafvoer via de lucht, voornamelijk door middel van geforceerde luchtkoeling.PTC-luchtverwarmer) en natuurlijke wind. De voordelen van luchtkoeling zijn lage kosten, brede toepasbaarheid en hoge veiligheid. Voor lithium-ion-accupakketten heeft luchtkoeling echter een lage warmteoverdrachtsefficiëntie en is het gevoelig voor een ongelijkmatige temperatuurverdeling in het accupakket, oftewel een slechte temperatuuruniformiteit. Luchtkoeling heeft bepaalde beperkingen vanwege de lage soortelijke warmtecapaciteit, waardoor het tegelijkertijd met andere koelmethoden moet worden gecombineerd. Het koeleffect van luchtkoeling hangt voornamelijk samen met de plaatsing van de accu en het contactoppervlak tussen het luchtstroomkanaal en de accu. Een parallel luchtgekoeld thermisch beheersysteem voor accu's verbetert de koelefficiëntie van het systeem door de accu-afstandverdeling in het parallel luchtgekoelde systeem te wijzigen.
vloeistofkoeling
De invloed van het aantal kanalen en de stroomsnelheid op het koeleffect
Vloeistofkoeling(PTC-koelvloeistofverwarmingVloeistofkoeling wordt veel gebruikt voor de warmteafvoer van autobatterijen vanwege de goede warmteafvoerprestaties en het vermogen om een goede temperatuuruniformiteit van de batterij te handhaven. In vergelijking met luchtkoeling heeft vloeistofkoeling betere warmteoverdrachtsprestaties. Vloeistofkoeling bereikt warmteafvoer door het koelmedium door de kanalen rond de batterij te laten stromen of door de batterij in het koelmedium te laten weken om warmte af te voeren. Vloeistofkoeling heeft veel voordelen op het gebied van koelefficiëntie en energieverbruik en is de gangbare methode voor thermisch beheer van batterijen geworden. Momenteel wordt vloeistofkoelingstechnologie toegepast in auto's zoals de Audi A3 en de Tesla Model S. Er zijn veel factoren die het effect van vloeistofkoeling beïnvloeden, waaronder de vorm van de koelbuizen, het materiaal, het koelmedium, de stroomsnelheid en het drukverlies aan de uitlaat. Door het aantal kanalen en de lengte-diameterverhouding van de kanalen als variabelen te beschouwen, werd de invloed van deze structurele parameters op de koelcapaciteit van het systeem bij een ontladingssnelheid van 2 C onderzocht door de opstelling van de kanaalinlaten te variëren. Naarmate de hoogteverhouding toeneemt, neemt de maximale temperatuur van het lithium-ion-accupakket af, maar het aantal hardlopers neemt tot op zekere hoogte toe, waardoor de temperatuurdaling van de accu ook kleiner wordt.
Geplaatst op: 7 april 2023
