1. Karakteristik baterai lithium untuk kendaraan energi baru
Baterai lithium terutama memiliki keunggulan berupa tingkat pelepasan daya sendiri yang rendah, kepadatan energi yang tinggi, siklus pengisian dan pengosongan yang tinggi, serta efisiensi operasional yang tinggi selama penggunaan. Penggunaan baterai lithium sebagai perangkat daya utama untuk energi baru sama artinya dengan mendapatkan sumber daya yang baik. Oleh karena itu, dalam komposisi komponen utama kendaraan energi baru, paket baterai lithium yang terkait dengan sel baterai lithium telah menjadi komponen inti terpenting dan bagian inti yang menyediakan daya. Selama proses kerja baterai lithium, terdapat persyaratan tertentu untuk lingkungan sekitarnya. Menurut hasil eksperimen, suhu kerja optimal dijaga pada kisaran 20°C hingga 40°C. Setelah suhu di sekitar baterai melebihi batas yang ditentukan, kinerja baterai lithium akan sangat berkurang, dan masa pakainya juga akan sangat berkurang. Karena suhu di sekitar baterai lithium terlalu rendah, kapasitas pelepasan akhir dan tegangan pelepasan akan menyimpang dari standar yang telah ditetapkan, dan akan terjadi penurunan tajam.
Jika suhu lingkungan terlalu tinggi, kemungkinan terjadinya pelarian termal pada baterai lithium akan meningkat drastis, dan panas internal akan terkumpul di lokasi tertentu, menyebabkan masalah penumpukan panas yang serius. Jika sebagian panas ini tidak dapat dikeluarkan dengan lancar, bersamaan dengan waktu kerja baterai lithium yang lebih lama, baterai tersebut rentan meledak. Bahaya keselamatan ini menimbulkan ancaman besar bagi keselamatan pribadi, sehingga baterai lithium harus mengandalkan perangkat pendingin elektromagnetik untuk meningkatkan kinerja keselamatan peralatan secara keseluruhan saat beroperasi. Dapat dilihat bahwa ketika para peneliti mengontrol suhu baterai lithium, mereka harus secara rasional menggunakan perangkat eksternal untuk mengeluarkan panas dan mengontrol suhu kerja optimal baterai lithium. Setelah kontrol suhu mencapai standar yang sesuai, target keselamatan berkendara kendaraan energi baru hampir tidak akan terancam.
2. Mekanisme pembangkitan panas baterai lithium daya kendaraan energi baru
Meskipun baterai-baterai ini dapat digunakan sebagai perangkat daya, dalam proses aplikasi sebenarnya, perbedaan di antara mereka lebih jelas terlihat. Beberapa baterai memiliki kekurangan yang lebih besar, sehingga produsen kendaraan energi baru harus memilih dengan hati-hati. Misalnya, baterai timbal-asam menyediakan daya yang cukup untuk cabang tengah, tetapi akan menyebabkan kerusakan besar pada lingkungan sekitar selama pengoperasiannya, dan kerusakan ini nantinya tidak dapat diperbaiki. Oleh karena itu, untuk melindungi keamanan ekologis, negara telah memasukkan baterai timbal-asam ke dalam daftar larangan. Selama periode pengembangan, baterai nikel-metal hidrida telah memperoleh peluang yang baik, teknologi pengembangannya secara bertahap matang, dan ruang lingkup aplikasinya juga meluas. Namun, dibandingkan dengan baterai lithium, kekurangannya sedikit lebih jelas. Misalnya, sulit bagi produsen baterai biasa untuk mengendalikan biaya produksi baterai nikel-metal hidrida. Akibatnya, harga baterai nikel-hidrogen di pasaran tetap tinggi. Beberapa merek kendaraan energi baru yang mengejar kinerja biaya hampir tidak akan mempertimbangkan untuk menggunakannya sebagai komponen mobil. Yang lebih penting lagi, baterai Ni-MH jauh lebih sensitif terhadap suhu lingkungan daripada baterai lithium, dan lebih mungkin terbakar karena suhu tinggi. Setelah berbagai perbandingan, baterai lithium menonjol dan kini banyak digunakan dalam kendaraan energi baru.
Alasan mengapa baterai lithium dapat menyediakan daya untuk kendaraan energi baru adalah karena elektroda positif dan negatifnya memiliki material aktif. Selama proses penyisipan dan ekstraksi material secara terus menerus, sejumlah besar energi listrik diperoleh, dan kemudian sesuai dengan prinsip konversi energi, energi listrik dan energi kinetik dipertukarkan untuk mencapai tujuan tersebut, sehingga memberikan daya yang kuat kepada kendaraan energi baru, dan dapat mencapai tujuan berjalan bersama mobil. Pada saat yang sama, ketika sel baterai lithium mengalami reaksi kimia, ia akan memiliki fungsi menyerap panas dan melepaskan panas untuk menyelesaikan konversi energi. Selain itu, atom lithium tidak statis, ia dapat bergerak terus menerus antara elektrolit dan diafragma, dan terdapat resistansi internal polarisasi.
Sekarang, panas juga akan dilepaskan dengan tepat. Namun, suhu di sekitar baterai lithium kendaraan energi baru terlalu tinggi, yang dapat dengan mudah menyebabkan dekomposisi pemisah positif dan negatif. Selain itu, komposisi baterai lithium energi baru terdiri dari beberapa paket baterai. Panas yang dihasilkan oleh semua paket baterai jauh melebihi panas yang dihasilkan oleh baterai tunggal. Ketika suhu melebihi nilai yang telah ditentukan, baterai sangat rentan terhadap ledakan.
3. Teknologi utama sistem manajemen termal baterai
Sistem manajemen baterai kendaraan energi baru, baik di dalam maupun luar negeri, telah mendapat perhatian yang tinggi, serangkaian penelitian telah diluncurkan, dan telah menghasilkan banyak hasil. Artikel ini akan berfokus pada evaluasi akurat daya baterai yang tersisa dari sistem manajemen termal baterai kendaraan energi baru, manajemen keseimbangan baterai, dan teknologi kunci yang diterapkan di dalamnya.sistem manajemen termal.
3.1 Metode penilaian daya sisa sistem manajemen termal baterai
Para peneliti telah menginvestasikan banyak energi dan upaya telaten dalam evaluasi SOC, terutama menggunakan algoritma data ilmiah seperti metode integral ampere-jam, metode model linier, metode jaringan saraf, dan metode filter Kalman untuk melakukan sejumlah besar eksperimen simulasi. Namun, kesalahan perhitungan sering terjadi selama penerapan metode ini. Jika kesalahan tidak dikoreksi tepat waktu, kesenjangan antara hasil perhitungan akan semakin besar. Untuk mengatasi kekurangan ini, para peneliti biasanya menggabungkan metode evaluasi Anshi dengan metode lain untuk saling memverifikasi, sehingga memperoleh hasil yang paling akurat. Dengan data yang akurat, para peneliti dapat memperkirakan arus pengosongan baterai secara akurat.
3.2 Pengelolaan seimbang sistem manajemen termal baterai
Manajemen keseimbangan pada sistem manajemen termal baterai terutama digunakan untuk mengkoordinasikan tegangan dan daya setiap bagian baterai. Setelah baterai yang berbeda digunakan di bagian yang berbeda, daya dan tegangannya akan berbeda. Pada saat ini, manajemen keseimbangan harus digunakan untuk menghilangkan perbedaan antara keduanya. Ketidaksesuaian. Saat ini, teknik manajemen keseimbangan yang paling banyak digunakan adalah
Pada dasarnya, metode ini terbagi menjadi dua jenis: ekualisasi pasif dan ekualisasi aktif. Dari perspektif aplikasi, prinsip implementasi yang digunakan oleh kedua jenis metode ekualisasi ini cukup berbeda.
(1) Penyeimbangan pasif. Prinsip penyeimbangan pasif memanfaatkan hubungan proporsional antara daya baterai dan tegangan, berdasarkan data tegangan dari satu rangkaian baterai, dan konversi keduanya umumnya dicapai melalui pelepasan resistansi: energi baterai daya tinggi menghasilkan panas melalui pemanasan resistansi, kemudian dilepaskan melalui udara untuk mencapai tujuan kehilangan energi. Namun, metode penyeimbangan ini tidak meningkatkan efisiensi penggunaan baterai. Selain itu, jika pelepasan panas tidak merata, baterai tidak akan mampu menyelesaikan tugas manajemen termal baterai karena masalah panas berlebih.
(2) Keseimbangan Aktif. Keseimbangan aktif merupakan produk yang ditingkatkan dari keseimbangan pasif, yang menutupi kekurangan keseimbangan pasif. Dari sudut pandang prinsip realisasi, prinsip penyeimbangan aktif tidak mengacu pada prinsip penyeimbangan pasif, tetapi mengadopsi konsep baru yang sama sekali berbeda: penyeimbangan aktif tidak mengubah energi listrik baterai menjadi energi panas dan membuangnya, sehingga energi tinggi ditransfer dari baterai ke baterai berenergi rendah. Selain itu, jenis transmisi ini tidak melanggar hukum konservasi energi, dan memiliki keunggulan kerugian rendah, efisiensi penggunaan tinggi, dan hasil yang cepat. Namun, struktur komposisi manajemen keseimbangan relatif rumit. Jika titik keseimbangan tidak dikontrol dengan benar, hal itu dapat menyebabkan kerusakan permanen pada paket baterai daya karena ukurannya yang berlebihan. Singkatnya, baik manajemen keseimbangan aktif maupun manajemen keseimbangan pasif memiliki kekurangan dan kelebihan. Dalam aplikasi spesifik, peneliti dapat membuat pilihan sesuai dengan kapasitas dan jumlah rangkaian paket baterai lithium. Paket baterai lithium berkapasitas rendah dan berjumlah sedikit cocok untuk manajemen penyeimbangan pasif, sedangkan paket baterai lithium berdaya tinggi dan berjumlah banyak cocok untuk manajemen penyeimbangan aktif.
3.3 Teknologi utama yang digunakan dalam sistem manajemen termal baterai
(1) Menentukan rentang suhu operasi optimal baterai. Sistem manajemen termal terutama digunakan untuk mengkoordinasikan suhu di sekitar baterai, sehingga untuk memastikan efek aplikasi sistem manajemen termal, teknologi kunci yang dikembangkan oleh para peneliti terutama digunakan untuk menentukan suhu kerja baterai. Selama suhu baterai dijaga dalam rentang yang sesuai, baterai lithium selalu dapat berada dalam kondisi kerja terbaik, menyediakan daya yang cukup untuk pengoperasian kendaraan energi baru. Dengan cara ini, kinerja baterai lithium kendaraan energi baru selalu dapat berada dalam kondisi prima.
(2) Perhitungan rentang termal baterai dan prediksi suhu. Teknologi ini melibatkan sejumlah besar perhitungan model matematika. Para ilmuwan menggunakan metode perhitungan yang sesuai untuk mendapatkan perbedaan suhu di dalam baterai, dan menggunakan ini sebagai dasar untuk memprediksi kemungkinan perilaku termal baterai.
(3) Pemilihan media perpindahan panas. Kinerja unggul sistem manajemen termal bergantung pada pemilihan media perpindahan panas. Sebagian besar kendaraan energi baru saat ini menggunakan udara/pendingin sebagai media pendingin. Metode pendinginan ini mudah dioperasikan, biaya produksinya rendah, dan dapat mencapai tujuan pembuangan panas baterai dengan baik.Pemanas Udara PTC/Pemanas Cairan Pendingin PTC)
(4) Mengadopsi desain struktur ventilasi dan pembuangan panas paralel. Desain ventilasi dan pembuangan panas di antara paket baterai lithium dapat memperluas aliran udara sehingga dapat didistribusikan secara merata di antara paket baterai, secara efektif mengatasi perbedaan suhu antar modul baterai.
(5) Pemilihan titik pengukuran kipas dan suhu. Pada modul ini, peneliti menggunakan sejumlah besar eksperimen untuk melakukan perhitungan teoritis, dan kemudian menggunakan metode mekanika fluida untuk mendapatkan nilai konsumsi daya kipas. Setelah itu, peneliti akan menggunakan elemen hingga untuk menemukan titik pengukuran suhu yang paling sesuai agar dapat memperoleh data suhu baterai secara akurat.
Waktu posting: 10 September 2024
