신에너지 자동차의 핵심 기술 중 하나는 파워 배터리이다.배터리의 품질은 전기자동차의 가격과 전기자동차의 주행거리를 결정합니다.수용 및 신속한 채택을 위한 핵심 요소입니다.
동력 배터리의 사용 특성, 요구 사항 및 응용 분야에 따라 국내외 동력 배터리의 연구 개발 유형은 대략 납산 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 니켈 금속 수소 배터리, 리튬 이온 배터리, 연료전지 등 그 중 리튬이온 배터리 개발이 가장 주목받고 있다.
전원 배터리 발열 동작
파워 배터리 모듈의 열원, 열 발생률, 배터리 열용량 및 기타 관련 매개변수는 배터리의 특성과 밀접한 관련이 있습니다.배터리에서 방출되는 열은 배터리의 화학적, 기계적, 전기적 특성, 특히 전기화학 반응의 특성에 따라 달라집니다.배터리 반응에서 발생하는 열에너지는 배터리 반응열 Qr로 표현될 수 있습니다.전기화학적 분극은 배터리의 실제 전압을 평형 기전력에서 벗어나게 하며, 배터리 분극으로 인한 에너지 손실은 Qp로 표현됩니다.반응식에 따라 전지 반응이 진행되는 것 외에도 몇 가지 부반응도 있습니다.일반적인 부반응으로는 전해질 분해와 배터리 자체 방전이 있습니다.이 과정에서 발생하는 부반응열은 Qs이다.또한 모든 배터리에는 필연적으로 저항이 있기 때문에 전류가 흐를 때 줄열(Joule Heat) Qj가 발생합니다.따라서 배터리의 총 열은 다음 측면의 열의 합입니다: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
구체적인 충전(방전) 과정에 따라 배터리에서 발열을 일으키는 주요 요인도 다릅니다.예를 들어, 배터리가 정상적으로 충전되면 Qr이 지배적인 요소입니다.그리고 배터리 충전 후반에는 전해질의 분해로 인해 부반응이 일어나기 시작합니다(부반응열은 Qs). 배터리가 거의 만충전되어 과충전되면 주로 일어나는 것은 전해질 분해인데, 여기서 Qs가 지배적입니다. .줄열 Qj는 전류와 저항에 따라 달라집니다.일반적으로 사용되는 충전 방식은 정전류 하에서 진행되며, 이때의 구체적인 값은 Qj이다.그러나 시동 및 가속 중에는 전류가 상대적으로 높습니다.HEV의 경우 이는 수십 암페어에서 수백 암페어의 전류에 해당합니다.이때 줄열(Joule Heat) Qj는 매우 커서 배터리 발열의 주요 원인이 됩니다.
열 관리 제어 가능성의 관점에서 열 관리 시스템은 능동형과 수동형의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.열 전달 매체의 관점에서 열 관리 시스템은 공냉식, 액체 냉각 및 상변화 열 저장으로 나눌 수 있습니다.
공기를 열 전달 매체로 사용하는 열 관리
열 전달 매체는 열 관리 시스템의 성능과 비용에 상당한 영향을 미칩니다.열 전달 매체로 공기를 사용하는 것은 공기를 직접 도입하여 공기가 배터리 모듈을 통해 흐르도록 하여 방열 목적을 달성하는 것입니다.일반적으로 팬, 입구 및 출구 환기 및 기타 구성 요소가 필요합니다.
다양한 공기 흡입 소스에 따라 일반적으로 다음과 같은 형태가 있습니다.
1 외부 공기 환기를 통한 패시브 냉각
2. 실내 공기 환기를 위한 패시브 냉난방
3. 외부 또는 실내 공기의 능동적인 냉방/난방
패시브 시스템 구조는 상대적으로 단순하며 기존 환경을 직접 활용합니다.예를 들어, 겨울철에 배터리를 가열해야 하는 경우 실내의 뜨거운 환경을 이용해 공기를 흡입할 수 있습니다.주행 중 배터리 온도가 너무 높아 실내 공기의 냉각 효과가 좋지 않은 경우, 외부의 차가운 공기를 흡입하여 냉각시킬 수 있습니다.
액티브 시스템의 경우 난방 또는 냉방 기능을 제공하고 배터리 상태에 따라 독립적으로 제어할 수 있는 별도의 시스템을 구축해야 하며, 이로 인해 차량의 에너지 소비 및 비용이 증가합니다.다양한 시스템의 선택은 주로 배터리의 사용 요구 사항에 따라 달라집니다.
액체를 열 전달 매체로 사용하는 열 관리
액체를 매체로 하는 열 전달의 경우 모듈과 워터 재킷과 같은 액체 매체 사이에 열 전달 통신을 구축하여 대류 및 열 전도의 형태로 간접 가열 및 냉각을 수행해야 합니다.열 전달 매체는 물, 에틸렌 글리콜 또는 심지어 냉매일 수도 있습니다.폴 피스를 유전체 액체에 담그면 직접적인 열 전달도 가능하지만 단락을 방지하려면 절연 조치를 취해야 합니다.
수동형 액체 냉각은 일반적으로 액체-주위 공기 열 교환을 사용한 다음 2차 열 교환을 위해 배터리에 고치를 도입하는 반면, 능동 냉각은 엔진 냉각수-액체 매체 열 교환기 또는 전기 가열/열유 가열을 사용하여 1차 냉각을 달성합니다.객실 에어컨/에어컨 냉매-액체 매체를 이용한 난방, 1차 냉방.
공기와 액체를 매체로 하는 열 관리 시스템에는 팬, 워터 펌프, 열교환기, 히터(PTC 에어 히터), 파이프라인 및 기타 액세서리로 인해 구조가 너무 크고 복잡해지며 배터리 에너지를 소비하고 배터리의 전력 밀도와 에너지 밀도가 낮아집니다.
(PTC 절삭유히터) 수냉식 배터리 냉각 시스템은 냉각수(50% 물/50% 에틸렌 글리콜)를 사용하여 배터리의 열을 배터리 쿨러를 통해 에어컨 냉매 시스템으로 전달한 다음 응축기를 통해 환경으로 전달합니다.가져온 수온은 배터리 쿨러에 의한 열 교환 후 더 낮은 온도에 도달하기 쉽고 배터리는 최상의 작동 온도 범위에서 작동하도록 조정할 수 있습니다.시스템 원리가 그림에 나와 있습니다.냉매 시스템의 주요 구성 요소로는 응축기, 전기 압축기, 증발기, 스톱 밸브가 있는 팽창 밸브, 배터리 냉각기(스톱 밸브가 있는 팽창 밸브) 및 에어컨 파이프 등이 있습니다.냉각수 회로에는 다음이 포함됩니다.전기 워터 펌프, 배터리(냉각판 포함), 배터리 쿨러, 수도관, 팽창 탱크 및 기타 액세서리.
게시 시간: 2023년 7월 13일
