Salah satu teknologi kunci kendaraan energi baru adalah baterai daya. Kualitas baterai menentukan biaya kendaraan listrik di satu sisi, dan jarak tempuh kendaraan listrik di sisi lain. Ini merupakan faktor kunci untuk penerimaan dan adopsi yang cepat.
Berdasarkan karakteristik penggunaan, persyaratan, dan bidang aplikasi baterai daya, jenis baterai daya yang diteliti dan dikembangkan di dalam dan luar negeri secara umum meliputi: baterai timbal-asam, baterai nikel-kadmium, baterai nikel-metal hidrida, baterai lithium-ion, sel bahan bakar, dan lain-lain, di mana pengembangan baterai lithium-ion paling banyak mendapat perhatian.
Perilaku pembangkitan panas baterai daya
Sumber panas, laju pembangkitan panas, kapasitas panas baterai, dan parameter terkait lainnya dari modul baterai daya sangat berkaitan dengan sifat baterai. Panas yang dilepaskan oleh baterai bergantung pada sifat dan karakteristik kimia, mekanik, dan listrik baterai, terutama sifat reaksi elektrokimia. Energi panas yang dihasilkan dalam reaksi baterai dapat dinyatakan dengan panas reaksi baterai Qr; polarisasi elektrokimia menyebabkan tegangan aktual baterai menyimpang dari gaya gerak listrik keseimbangannya, dan kehilangan energi yang disebabkan oleh polarisasi baterai dinyatakan dengan Qp. Selain reaksi baterai yang berlangsung sesuai dengan persamaan reaksi, ada juga beberapa reaksi samping. Reaksi samping yang umum meliputi dekomposisi elektrolit dan pelepasan muatan sendiri baterai. Panas reaksi samping yang dihasilkan dalam proses ini adalah Qs. Selain itu, karena setiap baterai pasti memiliki resistansi, panas Joule Qj akan dihasilkan ketika arus mengalir. Oleh karena itu, total panas baterai adalah jumlah panas dari aspek-aspek berikut: Qt = Qr + Qp + Qs + Qj.
Tergantung pada proses pengisian (pengosongan) spesifik, faktor utama yang menyebabkan baterai menghasilkan panas juga berbeda. Misalnya, ketika baterai diisi daya secara normal, Qr adalah faktor dominan; dan pada tahap akhir pengisian baterai, karena dekomposisi elektrolit, reaksi samping mulai terjadi (panas reaksi samping adalah Qs), ketika baterai hampir terisi penuh dan kelebihan pengisian, yang terutama terjadi adalah dekomposisi elektrolit, di mana Qs mendominasi. Panas Joule Qj bergantung pada arus dan resistansi. Metode pengisian daya yang umum digunakan dilakukan dengan arus konstan, dan Qj adalah nilai spesifik pada saat ini. Namun, selama start-up dan akselerasi, arus relatif tinggi. Untuk HEV, ini setara dengan arus puluhan ampere hingga ratusan ampere. Pada saat ini, panas Joule Qj sangat besar dan menjadi sumber utama pelepasan panas baterai.
Dari perspektif pengendalian manajemen termal, sistem manajemen termal (HVH) dapat dibagi menjadi dua jenis: aktif dan pasif. Dari perspektif media perpindahan panas, sistem manajemen termal dapat dibagi menjadi: berpendingin udara(Pemanas Udara PTC), berpendingin cairan(Pemanas pendingin PTC), dan penyimpanan termal perubahan fasa.
Untuk perpindahan panas dengan pendingin (PTC Coolant Heater) sebagai medium, perlu dibuat saluran perpindahan panas antara modul dan medium cair, seperti jaket air, untuk melakukan pemanasan dan pendinginan tidak langsung dalam bentuk konveksi dan konduksi panas. Medium perpindahan panas dapat berupa air, etilen glikol, atau bahkan refrigeran. Ada juga perpindahan panas langsung dengan merendam kutub magnet dalam cairan dielektrik, tetapi tindakan isolasi harus dilakukan untuk menghindari korsleting.
Pendinginan pasif umumnya menggunakan pertukaran panas cairan-udara sekitar dan kemudian memasukkan selubung ke dalam baterai untuk pertukaran panas sekunder, sedangkan pendinginan aktif menggunakan penukar panas media cairan pendingin mesin, atau pemanas listrik PTC/pemanas oli termal untuk mencapai pendinginan primer. Pemanasan, pendinginan primer dengan media cairan pendingin udara kabin penumpang/AC.
Untuk sistem manajemen termal yang menggunakan udara dan cairan sebagai media, strukturnya terlalu besar dan kompleks karena membutuhkan kipas, pompa air, penukar panas, pemanas, pipa, dan aksesori lainnya, serta mengkonsumsi energi baterai dan mengurangi daya baterai serta kepadatan energi.
Sistem pendingin baterai berpendingin air menggunakan cairan pendingin (50% air/50% etilen glikol) untuk mentransfer panas baterai ke sistem pendingin udara melalui pendingin baterai, dan kemudian ke lingkungan melalui kondensor. Suhu air masuk baterai didinginkan oleh baterai. Setelah pertukaran panas, suhu mudah mencapai suhu yang lebih rendah, dan baterai dapat disesuaikan untuk beroperasi pada kisaran suhu kerja terbaik; prinsip sistem ditunjukkan pada gambar. Komponen utama sistem pendingin meliputi: kondensor, kompresor listrik, evaporator, katup ekspansi dengan katup penutup, pendingin baterai (katup ekspansi dengan katup penutup) dan pipa pendingin udara, dll.; sirkuit air pendingin meliputi: pompa air listrik, baterai (termasuk pelat pendingin), pendingin baterai, pipa air, tangki ekspansi, dan aksesori lainnya.
Waktu posting: 27 April 2023
