Термично управление на батерии за превозни средства с нова енергия
1. Текущо състояние на термичното управление на батериите за нови енергийни превозни средства
Понастоящем, с популярността на новите енергийни превозни средства, термичното управление на батерията се превърна във важен проблем в тази област. Термичното управление на батерията има за цел да гарантира безопасността, стабилността и производителността на батерията, да контролира температурата по време на цикъла на зареждане и разреждане на батерията и да поддържа работното състояние на батерията в екстремни среди. Топлинното управление на захранващите батерии в новите енергийни превозни средства включва главно технологии като системи за активно охлаждане и отопление, системи за оползотворяване на топлината, системи за управление на топлината на батерията и системи за мониторинг и контрол на температурата. Традиционните системи за термично управление на батерии обикновено използват течно охлаждане или въздушно охлаждане за разсейване на топлината през топлопроводими среди за контролиране на температурата на батерията. Въпреки това, с непрекъснатите иновации на технологиите, постепенно бяха въведени нови технологии за управление на топлината, като например използването на материали с фазова промяна, подобряване на топлопроводимите среди и структурна оптимизация, за да се подобри ефективността на разсейване на топлината и да се намали повишаването на температурата на мощността батерии. В същото време интелигентните системи за наблюдение и контрол на температурата също са бързо разработени, които могат да наблюдават температурата на батерията в реално време и да поддържат батерията в оптималния работен температурен диапазон чрез контролиране на системата за разсейване на топлината или отоплителната система. В допълнение, разработването на системи за оползотворяване на топлина също привлече много внимание, целящи ефективно оползотворяване на отпадната топлина, генерирана от батерията, и подобряване на ефективността на оползотворяване на енергията на цялото превозно средство. Въпреки че технологията за термично управление на батериите за нови енергийни превозни средства е постигнала значителен напредък, тя все още е изправена пред някои предизвикателства. Поради това е необходимо да се проведат задълбочени изследвания на термичното управление на батериите за нови енергийни превозни средства от множество аспекти като материали, структура и контрол, за да се отговори по-добре на нуждите от разработка на нови енергийни превозни средства.
2. Има проблеми с термичното управление на батериите в новите превозни средства с енергия
Въпреки че термичното управление на батериите за нови енергийни превозни средства е постигнало известно развитие, има и някои неотложни проблеми за решаване, като несъвършен дизайн на термично управление на единични клетки, структурата на разсейване на топлината на акумулаторната система трябва да бъде оптимизирана и стратегията за управление на системата за термично управление има ниска степен на интелигентност. В тази връзка е необходимо да се оптимизира термичният дизайн на батерията, структурата за разсейване на топлината на системата и стратегията за управление, за да се постигне по-ефективно управление на топлината и да се гарантира, че батерията работи в рамките на оптималния температурен диапазон.
2.1 Несъвършен дизайн за управление на топлината на единични клетки
Дизайнът на системата за термично управление на батериите за нови енергийни превозни средства е от решаващо значение, но все още има някои проблеми, особено при термичното управление на единични клетки.
Първо, има проблем с недостатъчната еднородност на температурата в дизайна за управление на топлината на единични клетки. Тъй като батерията е съставена от няколко единични клетки, тези единични клетки ще генерират топлина по време на процеса на зареждане и разреждане. Ако топлината не може да се разпръсне навреме и равномерно, това ще доведе до повишаване на местната температура на батерията и образуване на горещи точки. Този ефект на гореща точка не само ще повлияе на ефективността на работа на батерията, но също така може да ускори стареенето на батерията и дори да причини опасности за безопасността. В същото време сложността на вътрешната структура на батерията и промяната на разстоянието между отделните клетки ще направят разпределението на топлината неравномерно. Трудно е за настоящия дизайн за управление на топлината да реши напълно този проблем, особено при високо натоварване или екстремна среда.
Второ, проблемът със съвпадението на скоростта на топлинна реакция и топлинния капацитет на единичните клетки също е основно предизвикателство при проектирането на управление на топлината. Една идеална система за термично управление за захранващи батерии на нови енергийни превозни средства трябва да може да реагира бързо на промените в топлината, генерирана от батерията, и да има достатъчен топлинен капацитет, за да абсорбира или освобождава топлинна енергия, за да гарантира стабилността на температурата на батерията. Въпреки това, когато захранващата батерия работи в среда с бързо зареждане и разреждане, висок разряд или големи температурни колебания, системата за термично управление често е трудно да реагира бързо и да се управлява ефективно. Особено когато дизайнът на батерията преследва висока енергийна плътност, производителността на топлинната реакция и конфигурацията на термичния капацитет на системата за управление на топлината са особено важни, но е трудно за съществуващите проекти да намерят перфектен баланс между лека и висока ефективност. Това може да повлияе на жизнения цикъл и безопасността на захранващата батерия.
2.2 Структурата на разсейване на топлината на акумулаторната система трябва да бъде оптимизирана
Има проблем при термичното управление на захранващите батерии на нови енергийни превозни средства, че структурата на разсейване на топлината на акумулаторната система трябва да бъде оптимизирана. Понастоящем структурата за разсейване на топлината на захранващата батерия има предизвикателства при работа с високотемпературни среди и бързо зареждане и разреждане. Лесно се поврежда в среда с висока температура, а прекомерната температура ще ускори стареенето на батерията и ще намали нейната производителност. В същото време бързото зареждане и разреждане ще генерира много топлина, а традиционните системи за разсейване на топлината често не могат ефективно да разсейват топлината в този случай, което води до прекалено бързо повишаване на температурата на батерията. Освен това структурата на разсейване на топлината на акумулаторната система е недостатъчна по отношение на ефекта на разсейване на топлината и равномерността на разсейване на топлината на батерийните пакети с голям капацитет. С развитието на нови енергийни превозни средства, капацитетът на батерията продължава да се увеличава и проблемът с разсейването на топлината на батериите с голям капацитет става все по-важен. Традиционната структура за разсейване на топлината често не може да покрие напълно целия пакет батерии, което води до прекалено високи температури в някои области и твърде ниски температури в други области, което води до неравномерно разсейване на топлината. Това неравномерно разсейване на топлината ще доведе до твърде голяма температурна разлика на отделните клетки в батерията, което ще повлияе на ефективността на зареждането и разреждането на батерията и експлоатационния живот.
2.3 Ниска степен на интелигентност на стратегията за управление на системата за термично управление
Първо, стратегията за контрол има определени ограничения. Понастоящем системата за термично управление на захранващата батерия на превозни средства с нова енергия възприема главно традиционната стратегия за контрол на температурния праг, тоест задейства разсейване на топлината или мерки за охлаждане чрез задаване на статични горни и долни температурни граници. Въпреки това, тази стратегия за статичен контрол не може напълно да се адаптира към изискванията за термично управление на батерията при различни работни условия и условия на околната среда. Например, в среда с висока температура, традиционната стратегия за контрол на температурния праг може да бъде твърде консервативна, което води до често задействане на мерки за разсейване на топлината, което засяга ефективността на използване на енергията на батерията. В среда с ниска температура традиционната стратегия за управление може да не е в състояние да започне мерките за отопление навреме, което се отразява на производителността и живота на батерията.
Второ, степента на интелигентност при обработката на данни и вземането на решения е ограничена. Въпреки че някои системи за термично управление на батериите използват сензори и контролни блокове за наблюдение и настройка на данни, все още има ограничения при обработката на данни и вземането на решения. Например, в системите за управление на топлината, за сложни топлинни характеристики на батерията и условия на околната среда, като разпределение на вътрешната температура на батерията, скорост на зареждане, околна температура и т.н., възможностите за обработка на данни на съществуващите системи са ограничени и е невъзможно да се копае напълно и да използва тези данни за оптимизиране на стратегии за управление на топлината. В допълнение, възможностите за вземане на решения на съществуващите системи за управление на топлината са относително ограничени и те не могат да бъдат цялостно оптимизирани въз основа на множество параметри и условия, което води до ограничена точност и адаптивност на стратегиите за управление.
