1. 新エネルギー車用リチウム電池の特徴
リチウム電池には主に、低い自己放電率、高いエネルギー密度、高いサイクルタイム、および使用時の高い動作効率という利点があります。新エネルギーの主電源装置としてリチウム電池を使用することは、良質な電源を入手することに相当します。したがって、新エネルギー車の主要部品の構成において、リチウム電池セルに関連するリチウム電池パックは最も重要な核心部品となり、電力を供給する核心部品となっている。リチウム電池の作動過程では、周囲の環境に対して特定の要件があります。実験結果によれば、最適な作業温度は20℃～40℃に保たれます。バッテリー周囲の温度が規定の限界を超えると、リチウムバッテリーの性能が大幅に低下し、寿命が大幅に短くなります。リチウム電池周囲の温度が低すぎるため、最終的な放電容量や放電電圧があらかじめ設定した基準から外れ、急激に低下します。
周囲温度が高すぎると、リチウム電池の熱暴走の可能性が大幅に高まり、内部の熱が特定の場所に集まり、深刻な蓄熱の問題が発生します。この部分の熱がスムーズに排出できない場合、リチウム電池の稼働時間が長くなり、電池が爆発しやすくなります。この安全上の危険は個人の安全に大きな脅威をもたらすため、リチウム電池は動作時に機器全体の安全性能を向上させるために電磁冷却装置に依存する必要があります。研究者がリチウム電池の温度を制御する場合、外部デバイスを合理的に使用して熱を排出し、リチウム電池の最適動作温度を制御する必要があることがわかります。温度管理が対応する基準に達すれば、新エネルギー車の安全運転目標はほとんど脅かされなくなります。
2. 新エネルギー車動力リチウム電池の発熱メカニズム
これらの電池はパワーデバイスとして使用できますが、実際に応用してみると、両者の違いがより顕著になります。一部のバッテリーには大きな欠点があるため、新エネルギー車メーカーは慎重に選択する必要があります。たとえば、鉛蓄電池は中間分岐に十分な電力を供給しますが、稼働中に周囲の環境に大きな損害を与え、この損害は後で修復不可能になります。したがって、生態学的安全を保護するために、国は鉛蓄電池を禁止リストに含めました。開発期間中、ニッケル水素電池は良い機会を得て、開発技術は徐々に成熟し、適用範囲も拡大しました。ただし、リチウム電池と比較すると、若干欠点が目立ちます。例えば、ニッケル水素電池の生産コストを一般の電池メーカーがコントロールすることは困難です。その結果、市場におけるニッケル水素電池の価格は高止まりしています。コストパフォーマンスを追求する新エネルギー車ブランドの中には、自動車部品としての採用をほとんど考えていないところもある。さらに重要なことは、ニッケル水素電池はリチウム電池よりも周囲温度の影響をはるかに受けやすく、高温により発火する可能性が高いことです。複数の比較を行った結果、リチウム電池が際立っており、現在では新エネルギー車に広く使用されています。
リチウム電池が新エネルギー車に電力を供給できるのは、まさにその正極と負極に活物質が含まれているからです。材料の継続的な埋め込みと抽出のプロセス中に、大量の電気エネルギーが得られ、その後、エネルギー変換の原理に従って、電気エネルギーと運動エネルギーの交換の目的を達成し、強力な電力を供給します。新エネルギー車は、車と一緒に歩くという目的を達成できます。同時に、リチウム電池セルが化学反応を起こすと、熱を吸収し、熱を放出してエネルギー変換を完了する機能があります。さらに、リチウム原子は静的ではなく、電解質とダイヤフラムの間を継続的に移動でき、分極内部抵抗が存在します。
これで熱も適度に放出されます。しかし、新エネルギー車のリチウム電池周囲の温度は高すぎるため、正極と負極のセパレーターが分解しやすくなります。また、新エネルギーリチウム電池の構成は複数の電池パックで構成されています。すべてのバッテリー パックから発生する熱は、単一のバッテリーの熱をはるかに上回ります。温度が所定の値を超えると、バッテリーは非常に爆発しやすくなります。
3. バッテリー熱管理システムのキーテクノロジー
新エネルギー車のバッテリー管理システムは国内外から高い注目を集めており、一連の研究が開始され、多くの成果が得られています。この記事では、新エネルギー車のバッテリー熱管理システムのバッテリー残量の正確な評価、バッテリーのバランス管理、およびバッテリーに適用されている主要技術に焦点を当てます。熱管理システム.
3.1 バッテリー熱管理システムの残存電力評価方法
研究者は、SOC評価に多くのエネルギーと骨の折れる努力を注ぎ、主にアンペアアワー積分法、線形モデル法、ニューラルネットワーク法、カルマンフィルター法などの科学データアルゴリズムを使用して、多数のシミュレーション実験を行ってきました。ただし、この方法を適用すると計算エラーが発生することがよくあります。誤差が時間内に修正されない場合、計算結果間の差異はますます大きくなります。この欠点を補うために、研究者は通常、Anshi 評価方法と他の方法を組み合わせて相互に検証し、最も正確な結果を取得します。正確なデータがあれば、研究者はバッテリーの放電電流を正確に推定できます。
3.2 バッテリー熱管理システムのバランス管理
バッテリー熱管理システムのバランス管理は、主に動力バッテリーの各部分の電圧と電力を調整するために使用されます。異なるバッテリーを異なる部分に使用すると、電力と電圧が異なります。このとき、両者の差をなくすためにバランス管理を行う必要があります。矛盾。現在最も広く使用されている残高管理手法
主にパッシブイコライゼーションとアクティブイコライゼーションの 2 種類に分かれます。アプリケーションの観点から見ると、これら 2 種類のイコライゼーション方法で使用される実装原理はまったく異なります。
(1) パッシブバランス。パッシブイコライゼーションの原理は、単一のバッテリー列の電圧データに基づいて、バッテリー電力と電圧の間の比例関係を利用しており、この 2 つの変換は通常、抵抗放電によって実現されます。高出力バッテリーのエネルギーは熱を発生します。抵抗加熱により、空気中に放散してエネルギー損失の目的を達成します。ただし、この均等化方法ではバッテリーの使用効率は向上しません。さらに、熱放散が不均一な場合、バッテリーは過熱の問題によりバッテリーの熱管理タスクを完了できなくなります。
(2) アクティブバランス。アクティブバランスはパッシブバランスをアップグレードしたもので、パッシブバランスの欠点を補ったものです。実現原理の観点から見ると、アクティブイコライゼーションの原理はパッシブイコライゼーションの原理を参照するものではなく、まったく異なる新しい概念を採用しています。アクティブイコライゼーションは、バッテリーの電気エネルギーを熱エネルギーに変換せず、それを散逸させます。 、高エネルギーが転送されるように、バッテリーからのエネルギーが低エネルギーのバッテリーに転送されます。また、この種の伝送はエネルギー保存の法則に違反せず、低損失、高利用効率、迅速な結果という利点を備えています。ただし、残高管理の構成構造は比較的複雑です。バランスポイントが適切に制御されていない場合、サイズが大きすぎるため、パワーバッテリーパックに回復不能な損傷を引き起こす可能性があります。要約すると、アクティブ残高管理とパッシブ残高管理の両方にデメリットとメリットがあります。特定の用途では、研究者はリチウム電池パックの容量とストリング数に応じて選択できます。低容量、少数のリチウム バッテリ パックはパッシブなイコライゼーション管理に適しており、大容量、多数の電力のリチウム バッテリ パックはアクティブなイコライゼーション管理に適しています。
3.3 バッテリー熱管理システムに使用される主な技術
(1) バッテリーの最適使用温度範囲を決定します。熱管理システムは主にバッテリー周囲の温度を調整するために使用されるため、熱管理システムの適用効果を確実にするために、研究者が開発した主要技術は主にバッテリーの動作温度を決定するために使用されます。バッテリー温度が適切な範囲内に保たれている限り、リチウムバッテリーは常に最良の動作状態にあり、新エネルギー車の走行に十分な電力を供給します。このようにして、新エネルギー車のリチウム電池の性能を常に優れた状態に保つことができます。
(2) バッテリーの温度範囲の計算と温度予測。このテクノロジーには、多数の数学モデルの計算が含まれます。科学者たちは、対応する計算方法を使用してバッテリー内部の温度差を取得し、これをバッテリーの考えられる熱的挙動を予測するための基礎として使用します。
(3) 熱媒体の選択。熱管理システムの優れたパフォーマンスは、熱伝達媒体の選択によって決まります。現在の新エネルギー車のほとんどは、冷却媒体として空気/冷却水を使用しています。この冷却方法は操作が簡単で、製造コストが低く、バッテリーの放熱という目的を十分に達成できます。PTCエアヒーター/PTCクーラントヒーター)
(4)並列換気と放熱構造設計を採用。リチウムバッテリーパック間の通気と放熱設計により、空気の流れが拡大され、バッテリーパック間で空気が均等に分配され、バッテリーモジュール間の温度差が効果的に解決されます。
(5) ファンと温度測定点の選択。このモジュールでは、研究者は多数の実験を行って理論計算を行った後、流体力学の手法を使用してファンの消費電力値を取得しました。その後、研究者はバッテリー温度データを正確に取得するために、有限要素を使用して最適な温度測定点を見つけます。
投稿日時: 2023 年 6 月 25 日
