Investigación sobre tecnología de gestión térmica de baterías de litio para vehículos de nuevas energías

1. Características de las baterías de litio para vehículos de nuevas energías

Las baterías de litio tienen principalmente las ventajas de una baja tasa de autodescarga, alta densidad de energía, altos tiempos de ciclo y alta eficiencia operativa durante el uso.Utilizar baterías de litio como principal dispositivo de energía para obtener nueva energía equivale a obtener una buena fuente de energía.Por lo tanto, en la composición de los componentes principales de los vehículos de nueva energía, el paquete de baterías de litio relacionado con la celda de la batería de litio se ha convertido en su componente central más importante y la parte central que proporciona energía.Durante el proceso de funcionamiento de las baterías de litio, existen ciertos requisitos para el entorno.Según los resultados experimentales, la temperatura óptima de trabajo se mantiene entre 20°C y 40°C.Una vez que la temperatura alrededor de la batería excede el límite especificado, el rendimiento de la batería de litio se reducirá considerablemente y la vida útil se reducirá considerablemente.Debido a que la temperatura alrededor de la batería de litio es demasiado baja, la capacidad de descarga final y el voltaje de descarga se desviarán del estándar preestablecido y habrá una caída brusca.

Si la temperatura ambiente es demasiado alta, la probabilidad de fuga térmica de la batería de litio aumentará considerablemente y el calor interno se acumulará en un lugar específico, provocando graves problemas de acumulación de calor.Si esta parte del calor no se puede exportar sin problemas, junto con el tiempo de funcionamiento prolongado de la batería de litio, la batería es propensa a explotar.Este peligro para la seguridad representa una gran amenaza para la seguridad personal, por lo que las baterías de litio deben depender de dispositivos de enfriamiento electromagnéticos para mejorar el rendimiento de seguridad de todo el equipo cuando se trabaja.Se puede ver que cuando los investigadores controlan la temperatura de las baterías de litio, deben utilizar racionalmente dispositivos externos para exportar calor y controlar la temperatura óptima de funcionamiento de las baterías de litio.Una vez que el control de la temperatura alcance los estándares correspondientes, el objetivo de conducción segura de los vehículos de nuevas energías difícilmente se verá amenazado.

2. Mecanismo de generación de calor de la batería de litio de un vehículo de nueva energía.

Aunque estas baterías se pueden utilizar como dispositivos de energía, en el proceso de aplicación real, las diferencias entre ellas son más obvias.Algunas baterías tienen mayores desventajas, por lo que los fabricantes de vehículos de nueva energía deberían elegirlas con cuidado.Por ejemplo, la batería de plomo-ácido proporciona suficiente energía para la rama intermedia, pero causará un gran daño al medio ambiente durante su funcionamiento, y este daño será irreparable más adelante.Por lo tanto, para proteger la seguridad ecológica, el país ha incluido las baterías de plomo-ácido en la lista prohibida.Durante el período de desarrollo, las baterías de níquel-hidruro metálico han obtenido buenas oportunidades, la tecnología de desarrollo ha madurado gradualmente y el ámbito de aplicación también se ha ampliado.Sin embargo, en comparación con las baterías de litio, sus desventajas son ligeramente obvias.Por ejemplo, a los fabricantes de baterías habituales les resulta difícil controlar el coste de producción de las baterías de níquel-hidruro metálico.Como resultado, el precio de las baterías de níquel-hidrógeno en el mercado se ha mantenido alto.Algunas marcas de vehículos de nueva energía que buscan rentabilidad difícilmente considerarán usarlos como autopartes.Más importante aún, las baterías de Ni-MH son mucho más sensibles a la temperatura ambiente que las baterías de litio y es más probable que se incendien debido a las altas temperaturas.Después de múltiples comparaciones, las baterías de litio destacan y ahora se utilizan ampliamente en vehículos de nuevas energías.

La razón por la que las baterías de litio pueden proporcionar energía para vehículos de nueva energía es precisamente porque sus electrodos positivos y negativos tienen materiales activos.Durante el proceso de incrustación y extracción continua de materiales, se obtiene una gran cantidad de energía eléctrica y luego, de acuerdo con el principio de conversión de energía, la energía eléctrica y la energía cinética para lograr el propósito de intercambio, entregando así una fuerte potencia al Los vehículos de nueva energía pueden lograr el propósito de caminar con el automóvil.Al mismo tiempo, cuando la celda de la batería de litio sufre una reacción química, tendrá la función de absorber calor y liberar calor para completar la conversión de energía.Además, el átomo de litio no es estático, puede moverse continuamente entre el electrolito y el diafragma y existe una resistencia interna de polarización.

Ahora el calor también se liberará de forma adecuada.Sin embargo, la temperatura alrededor de la batería de litio de los vehículos de nueva energía es demasiado alta, lo que puede provocar fácilmente la descomposición de los separadores positivo y negativo.Además, la composición de la batería de litio de nueva energía se compone de varios paquetes de baterías.El calor generado por todos los paquetes de baterías supera con creces el de una sola batería.Cuando la temperatura excede un valor predeterminado, la batería es extremadamente propensa a explotar.

3. Tecnologías clave del sistema de gestión térmica de la batería.

Al sistema de gestión de baterías de vehículos de nueva energía, tanto en el país como en el extranjero se le ha prestado un alto grado de atención, se han iniciado una serie de investigaciones y se han obtenido muchos resultados.Este artículo se centrará en la evaluación precisa de la energía restante de la batería del sistema de gestión térmica de la batería del vehículo de nueva energía, la gestión del equilibrio de la batería y las tecnologías clave aplicadas en elsistema de gestión térmica.

3.1 Método de evaluación de la energía residual del sistema de gestión térmica de la batería
Los investigadores han invertido mucha energía y esfuerzos minuciosos en la evaluación del SOC, utilizando principalmente algoritmos de datos científicos como el método integral de amperios-hora, el método del modelo lineal, el método de redes neuronales y el método de filtro de Kalman para realizar una gran cantidad de experimentos de simulación.Sin embargo, a menudo se producen errores de cálculo durante la aplicación de este método.Si el error no se corrige a tiempo, la brecha entre los resultados del cálculo será cada vez mayor.Para compensar este defecto, los investigadores suelen combinar el método de evaluación Anshi con otros métodos para verificarse entre sí y obtener los resultados más precisos.Con datos precisos, los investigadores pueden estimar con precisión la corriente de descarga de la batería.

3.2 Gestión equilibrada del sistema de gestión térmica de la batería.
La gestión del equilibrio del sistema de gestión térmica de la batería se utiliza principalmente para coordinar el voltaje y la potencia de cada parte de la batería.Después de usar diferentes baterías en diferentes partes, la potencia y el voltaje serán diferentes.En este momento, se debe utilizar la gestión del saldo para eliminar la diferencia entre los dos.Inconsecuencia.Actualmente la técnica de gestión del equilibrio más utilizada

Se divide principalmente en dos tipos: ecualización pasiva y ecualización activa.Desde la perspectiva de la aplicación, los principios de implementación utilizados por estos dos tipos de métodos de ecualización son bastante diferentes.

(1) Saldo pasivo.El principio de ecualización pasiva utiliza la relación proporcional entre la potencia y el voltaje de la batería, basándose en los datos de voltaje de una sola cadena de baterías, y la conversión de las dos generalmente se logra mediante descarga de resistencia: la energía de una batería de alta potencia genera calor. A través del calentamiento por resistencia, luego se disipa a través del aire para lograr el propósito de pérdida de energía.Sin embargo, este método de ecualización no mejora la eficiencia del uso de la batería.Además, si la disipación de calor es desigual, la batería no podrá completar la tarea de gestión térmica de la batería debido al problema de sobrecalentamiento.

(2) Saldo activo.El equilibrio activo es un producto mejorado del equilibrio pasivo, que compensa las desventajas del equilibrio pasivo.Desde el punto de vista del principio de realización, el principio de ecualización activa no se refiere al principio de ecualización pasiva, sino que adopta un concepto completamente diferente: la ecualización activa no convierte la energía eléctrica de la batería en energía térmica y la disipa. , para que la energía alta se transfiera. La energía de la batería se transfiere a la batería de baja energía.Además, este tipo de transmisión no viola la ley de conservación de energía y tiene las ventajas de bajas pérdidas, alta eficiencia de uso y resultados rápidos.Sin embargo, la estructura de composición de la gestión del saldo es relativamente complicada.Si el punto de equilibrio no se controla adecuadamente, puede causar daños irreversibles a la batería debido a su tamaño excesivo.En resumen, tanto la gestión activa del saldo como la gestión pasiva del saldo tienen desventajas y ventajas.En aplicaciones específicas, los investigadores pueden tomar decisiones según la capacidad y la cantidad de cadenas de paquetes de baterías de litio.Los paquetes de baterías de litio de baja capacidad y poca cantidad son adecuados para la gestión de ecualización pasiva, y los paquetes de baterías de litio de alta capacidad y gran cantidad de energía son adecuados para la gestión de ecualización activa.

3.3 Las principales tecnologías utilizadas en el sistema de gestión térmica de la batería.
(1) Determine el rango de temperatura de funcionamiento óptimo de la batería.El sistema de gestión térmica se utiliza principalmente para coordinar la temperatura alrededor de la batería, por lo que para garantizar el efecto de aplicación del sistema de gestión térmica, la tecnología clave desarrollada por los investigadores se utiliza principalmente para determinar la temperatura de funcionamiento de la batería.Siempre que la temperatura de la batería se mantenga dentro de un rango apropiado, la batería de litio siempre puede estar en las mejores condiciones de funcionamiento, proporcionando suficiente energía para el funcionamiento de vehículos de nueva energía.De esta forma, el rendimiento de las baterías de litio de los vehículos de nuevas energías podrá estar siempre en excelentes condiciones.

(2) Cálculo del rango térmico de la batería y predicción de temperatura.Esta tecnología implica una gran cantidad de cálculos de modelos matemáticos.Los científicos utilizan los métodos de cálculo correspondientes para obtener la diferencia de temperatura dentro de la batería y utilizarla como base para predecir el posible comportamiento térmico de la batería.

(3) Selección del medio de transferencia de calor.El rendimiento superior del sistema de gestión térmica depende de la elección del medio de transferencia de calor.La mayoría de los vehículos actuales de nueva energía utilizan aire/refrigerante como medio de refrigeración.Este método de enfriamiento es simple de operar, tiene un costo de fabricación bajo y puede lograr el propósito de disipar el calor de la batería.Calentador de aire PTC/Calentador de refrigerante PTC)

(4) Adoptar un diseño de estructura de ventilación paralela y disipación de calor.El diseño de ventilación y disipación de calor entre los paquetes de baterías de litio puede ampliar el flujo de aire para que pueda distribuirse uniformemente entre los paquetes de baterías, solucionando eficazmente la diferencia de temperatura entre los módulos de baterías.

(5) Selección del punto de medición del ventilador y la temperatura.En este módulo, los investigadores utilizaron una gran cantidad de experimentos para realizar cálculos teóricos y luego utilizaron métodos de mecánica de fluidos para obtener valores de consumo de energía del ventilador.Posteriormente, los investigadores utilizarán elementos finitos para encontrar el punto de medición de temperatura más adecuado para obtener datos precisos sobre la temperatura de la batería.