งานวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่

1. คุณลักษณะของแบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่

แบตเตอรี่ลิเธียมส่วนใหญ่มีข้อดีคืออัตราการคายประจุเองต่ำ ความหนาแน่นของพลังงานสูง รอบเวลาสูง และประสิทธิภาพการทำงานสูงระหว่างการใช้งานการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นอุปกรณ์จ่ายไฟหลักสำหรับพลังงานใหม่เทียบเท่ากับการได้รับแหล่งพลังงานที่ดีดังนั้นในองค์ประกอบของส่วนประกอบหลักของรถยนต์พลังงานใหม่ ชุดแบตเตอรี่ลิเธียมที่เกี่ยวข้องกับเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมจึงกลายเป็นส่วนประกอบหลักที่สำคัญที่สุดและเป็นส่วนหลักที่ให้พลังงานในระหว่างกระบวนการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียม มีข้อกำหนดบางประการสำหรับสภาพแวดล้อมโดยรอบจากผลการทดลอง อุณหภูมิในการทำงานที่เหมาะสมจะถูกเก็บไว้ที่ 20°C ถึง 40°Cเมื่ออุณหภูมิรอบแบตเตอรี่เกินขีดจำกัดที่กำหนด ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมจะลดลงอย่างมาก และอายุการใช้งานจะลดลงอย่างมากเนื่องจากอุณหภูมิรอบๆ แบตเตอรี่ลิเธียมต่ำเกินไป ความสามารถในการคายประจุขั้นสุดท้ายและแรงดันไฟฟ้าคายประจุจะเบี่ยงเบนไปจากมาตรฐานที่ตั้งไว้ และจะลดลงอย่างมาก

หากอุณหภูมิโดยรอบสูงเกินไป ความน่าจะเป็นที่จะเกิดการหนีความร้อนของแบตเตอรี่ลิเธียมจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก และความร้อนภายในจะรวมตัวกันที่ตำแหน่งเฉพาะ ทำให้เกิดปัญหาการสะสมความร้อนอย่างรุนแรงหากความร้อนส่วนนี้ไม่สามารถส่งออกได้อย่างราบรื่น พร้อมกับเวลาทำงานที่ยาวนานของแบตเตอรี่ลิเธียม แบตเตอรี่มีแนวโน้มที่จะเกิดการระเบิดอันตรายด้านความปลอดภัยนี้เป็นภัยคุกคามอย่างมากต่อความปลอดภัยส่วนบุคคล ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียมจึงต้องพึ่งพาอุปกรณ์ระบายความร้อนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยของอุปกรณ์โดยรวมเมื่อทำงานจะเห็นได้ว่าเมื่อนักวิจัยควบคุมอุณหภูมิของแบตเตอรี่ลิเธียม พวกเขาต้องใช้อุปกรณ์ภายนอกอย่างมีเหตุผลเพื่อส่งออกความร้อนและควบคุมอุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมที่สุดของแบตเตอรี่ลิเธียมหลังจากการควบคุมอุณหภูมิถึงมาตรฐานที่สอดคล้องกัน เป้าหมายการขับขี่ที่ปลอดภัยของยานพาหนะพลังงานใหม่แทบจะไม่ถูกคุกคาม

2. กลไกการสร้างความร้อนของแบตเตอรี่ลิเธียมพลังงานรถยนต์พลังงานใหม่

แม้ว่าแบตเตอรี่เหล่านี้จะสามารถใช้เป็นอุปกรณ์จ่ายไฟได้ แต่ในกระบวนการใช้งานจริง ความแตกต่างระหว่างแบตเตอรี่เหล่านี้จะชัดเจนยิ่งขึ้นแบตเตอรี่บางชนิดมีข้อเสียมากกว่า ดังนั้น ผู้ผลิตรถยนต์พลังงานรายใหม่จึงควรเลือกอย่างระมัดระวังตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ตะกั่วกรดให้พลังงานเพียงพอสำหรับกิ่งกลาง แต่จะทำให้เกิดความเสียหายอย่างมากต่อสภาพแวดล้อมโดยรอบในระหว่างการทำงาน และความเสียหายนี้จะไม่สามารถซ่อมแซมได้ในภายหลังดังนั้น เพื่อปกป้องความมั่นคงทางระบบนิเวศ ประเทศจึงกำหนดให้แบตเตอรี่ตะกั่วกรดรวมอยู่ในรายการต้องห้ามในช่วงระยะเวลาการพัฒนา แบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ได้รับโอกาสที่ดี เทคโนโลยีการพัฒนาค่อยๆ เติบโตเต็มที่ และขอบเขตของการใช้งานก็ขยายออกไปด้วยอย่างไรก็ตามเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมแล้ว ข้อเสียของมันก็เห็นได้ชัดเจนเล็กน้อยตัวอย่างเช่น ผู้ผลิตแบตเตอรี่ทั่วไปจะควบคุมต้นทุนการผลิตแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ได้ยากส่งผลให้ราคาแบตเตอรี่นิกเกิล-ไฮโดรเจนในตลาดยังคงอยู่ในระดับสูงแบรนด์รถยนต์พลังงานใหม่บางยี่ห้อที่มุ่งเน้นด้านความคุ้มค่าแทบจะไม่พิจารณาใช้เป็นชิ้นส่วนรถยนต์ที่สำคัญกว่านั้น แบตเตอรี่ Ni-MH มีความไวต่ออุณหภูมิแวดล้อมมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียม และมีแนวโน้มที่จะติดไฟได้มากกว่าเนื่องจากอุณหภูมิสูงหลังจากการเปรียบเทียบหลายครั้ง แบตเตอรี่ลิเธียมมีความโดดเด่นและปัจจุบันมีการใช้อย่างแพร่หลายในรถยนต์พลังงานใหม่

เหตุผลที่แบตเตอรี่ลิเธียมสามารถจ่ายพลังงานให้กับรถยนต์พลังงานใหม่ได้ก็เพราะว่าขั้วบวกและขั้วลบมีวัสดุที่ทำงานอยู่ในระหว่างกระบวนการฝังและสกัดวัสดุอย่างต่อเนื่องจะได้รับพลังงานไฟฟ้าจำนวนมากจากนั้นตามหลักการแปลงพลังงานพลังงานไฟฟ้าและพลังงานจลน์เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการแลกเปลี่ยนจึงส่งมอบพลังที่แข็งแกร่งให้กับ ยานพาหนะพลังงานใหม่สามารถบรรลุวัตถุประสงค์ในการเดินกับรถยนต์ได้ในเวลาเดียวกัน เมื่อเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมเกิดปฏิกิริยาเคมี จะมีหน้าที่ดูดซับความร้อนและปล่อยความร้อนเพื่อแปลงพลังงานให้สมบูรณ์นอกจากนี้อะตอมลิเธียมไม่คงที่ สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างต่อเนื่องระหว่างอิเล็กโทรไลต์และไดอะแฟรม และมีความต้านทานภายในแบบโพลาไรซ์

ตอนนี้ความร้อนก็จะถูกระบายออกมาอย่างเหมาะสมเช่นกันอย่างไรก็ตาม อุณหภูมิรอบๆ แบตเตอรี่ลิเธียมของรถยนต์พลังงานใหม่สูงเกินไป ซึ่งสามารถนำไปสู่การสลายตัวของตัวแยกขั้วบวกและขั้วลบได้ง่ายนอกจากนี้ องค์ประกอบของแบตเตอรี่ลิเธียมพลังงานใหม่ยังประกอบด้วยชุดแบตเตอรี่หลายชุดความร้อนที่เกิดจากชุดแบตเตอรี่ทั้งหมดนั้นเกินกว่าความร้อนของแบตเตอรี่ก้อนเดียวมากเมื่ออุณหภูมิสูงกว่าค่าที่กำหนดไว้ แบตเตอรี่อาจเกิดการระเบิดได้ง่ายมาก

3. เทคโนโลยีที่สำคัญของระบบการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่

สำหรับระบบการจัดการแบตเตอรี่ของรถยนต์พลังงานใหม่ทั้งในประเทศและต่างประเทศได้รับความสนใจในระดับสูง เปิดตัวชุดการวิจัย และได้รับผลลัพธ์มากมายบทความนี้จะมุ่งเน้นไปที่การประเมินที่แม่นยำของพลังงานแบตเตอรี่ที่เหลืออยู่ของระบบการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่รถยนต์พลังงานใหม่ การจัดการสมดุลของแบตเตอรี่ และเทคโนโลยีหลักที่ใช้ในระบบการจัดการความร้อน.

3.1 วิธีการประเมินพลังงานคงเหลือของระบบการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่
นักวิจัยได้ทุ่มเทความพยายามและความอุตสาหะอย่างมากในการประเมิน SOC โดยส่วนใหญ่ใช้อัลกอริธึมข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ เช่น วิธีอินทิกรัลแบบแอมแปร์-ชั่วโมง วิธีแบบจำลองเชิงเส้น วิธีโครงข่ายประสาทเทียม และวิธีการกรองคาลมาน เพื่อทำการทดลองจำลองจำนวนมากอย่างไรก็ตาม ข้อผิดพลาดในการคำนวณมักเกิดขึ้นระหว่างการใช้วิธีนี้หากข้อผิดพลาดไม่ได้รับการแก้ไขทันเวลา ช่องว่างระหว่างผลการคำนวณจะมีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆเพื่อชดเชยข้อบกพร่องนี้ นักวิจัยมักจะรวมวิธีการประเมิน Anshi เข้ากับวิธีอื่นเพื่อตรวจสอบซึ่งกันและกัน เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำที่สุดด้วยข้อมูลที่แม่นยำ นักวิจัยสามารถประมาณกระแสคายประจุของแบตเตอรี่ได้อย่างแม่นยำ

3.2 การจัดการที่สมดุลของระบบการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่
การจัดการความสมดุลของระบบการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อประสานแรงดันไฟฟ้าและพลังงานของแต่ละส่วนของแบตเตอรี่พลังงานหลังจากที่ใช้แบตเตอรี่ต่างกันในส่วนต่างๆ กำลังไฟและแรงดันไฟฟ้าจะแตกต่างกันในเวลานี้ ควรใช้การจัดการความสมดุลเพื่อขจัดความแตกต่างระหว่างทั้งสองความไม่สอดคล้องกันปัจจุบันเป็นเทคนิคการจัดการความสมดุลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด

ส่วนใหญ่จะแบ่งออกเป็นสองประเภท: การปรับสมดุลแบบพาสซีฟและการปรับสมดุลแบบแอคทีฟจากมุมมองของการใช้งาน หลักการดำเนินการที่ใช้โดยวิธีการปรับสมดุลทั้งสองประเภทนี้ค่อนข้างแตกต่างกันมาก

(1) ยอดคงเหลือแบบพาสซีฟหลักการของการปรับสมดุลแบบพาสซีฟใช้ความสัมพันธ์ตามสัดส่วนระหว่างพลังงานแบตเตอรี่และแรงดันไฟฟ้า โดยอิงตามข้อมูลแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่สายเดียว และการแปลงทั้งสองทำได้โดยทั่วไปผ่านการปล่อยความต้านทาน กล่าวคือ พลังงานของแบตเตอรี่กำลังสูงจะสร้างความร้อน ผ่านการทำความร้อนด้วยความต้านทาน จากนั้นกระจายไปในอากาศเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการสูญเสียพลังงานอย่างไรก็ตาม วิธีการปรับสมดุลนี้ไม่ได้ปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้แบตเตอรี่นอกจากนี้ หากการกระจายความร้อนไม่สม่ำเสมอ แบตเตอรี่จะไม่สามารถทำงานการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ได้สำเร็จเนื่องจากปัญหาความร้อนสูงเกินไป

(2) ยอดคงเหลือที่ใช้งานอยู่ยอดคงเหลือที่ใช้งานเป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการอัพเกรดจากยอดคงเหลือแบบพาสซีฟ ซึ่งชดเชยข้อเสียของยอดคงเหลือแบบพาสซีฟจากมุมมองของหลักการสำนึก หลักการของการปรับสมดุลแบบแอคทีฟไม่ได้หมายถึงหลักการของการปรับสมดุลแบบพาสซีฟ แต่ใช้แนวคิดใหม่ที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง: การปรับสมดุลแบบแอคทีฟไม่ได้แปลงพลังงานไฟฟ้าของแบตเตอรี่เป็นพลังงานความร้อนและกระจายไป เพื่อให้พลังงานสูงถูกถ่ายโอน พลังงานจากแบตเตอรี่จะถูกถ่ายโอนไปยังแบตเตอรี่พลังงานต่ำนอกจากนี้ การส่งสัญญาณประเภทนี้ไม่ละเมิดกฎการอนุรักษ์พลังงาน และมีข้อดีคือสูญเสียต่ำ ประสิทธิภาพการใช้งานสูง และผลลัพธ์ที่รวดเร็วอย่างไรก็ตาม โครงสร้างองค์ประกอบของการจัดการเครื่องชั่งค่อนข้างซับซ้อนหากจุดสมดุลไม่ได้รับการควบคุมอย่างเหมาะสม อาจทำให้ชุดแบตเตอรี่สำรองเสียหายอย่างถาวรได้เนื่องจากมีขนาดใหญ่เกินไปโดยสรุป ทั้งการจัดการยอดคงเหลือที่ใช้งานอยู่และการจัดการยอดคงเหลือเชิงรับมีทั้งข้อเสียและข้อดีในการใช้งานเฉพาะด้าน นักวิจัยสามารถเลือกได้ตามความจุและจำนวนสายของชุดแบตเตอรี่ลิเธียมชุดแบตเตอรี่ลิเธียมความจุต่ำจำนวนต่ำเหมาะสำหรับการจัดการอีควอไลเซอร์แบบพาสซีฟ และชุดแบตเตอรี่ลิเธียมกำลังความจุสูงจำนวนสูงเหมาะสำหรับการจัดการอีควอไลเซอร์ที่ใช้งานอยู่

3.3 เทคโนโลยีหลักที่ใช้ในระบบการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่
(1) กำหนดช่วงอุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมที่สุดของแบตเตอรี่ระบบการจัดการความร้อนส่วนใหญ่จะใช้เพื่อประสานอุณหภูมิรอบ ๆ แบตเตอรี่ ดังนั้นเพื่อให้มั่นใจถึงผลการใช้งานของระบบการจัดการความร้อน เทคโนโลยีหลักที่พัฒนาโดยนักวิจัยจึงใช้เพื่อกำหนดอุณหภูมิในการทำงานของแบตเตอรี่เป็นหลักตราบใดที่อุณหภูมิของแบตเตอรี่ถูกรักษาให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสม แบตเตอรี่ลิเธียมจะอยู่ในสภาพการทำงานที่ดีที่สุดเสมอ โดยให้พลังงานเพียงพอสำหรับการทำงานของรถยนต์พลังงานใหม่ด้วยวิธีนี้ ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมของรถยนต์พลังงานใหม่จึงสามารถอยู่ในสภาพที่ดีเยี่ยมได้เสมอ

(2) การคำนวณช่วงความร้อนของแบตเตอรี่และการทำนายอุณหภูมิเทคโนโลยีนี้เกี่ยวข้องกับการคำนวณแบบจำลองทางคณิตศาสตร์จำนวนมากนักวิทยาศาสตร์ใช้วิธีการคำนวณที่สอดคล้องกันเพื่อให้ได้ค่าความแตกต่างของอุณหภูมิภายในแบตเตอรี่ และใช้ข้อมูลนี้เป็นพื้นฐานในการทำนายพฤติกรรมทางความร้อนที่เป็นไปได้ของแบตเตอรี่

(3) การเลือกสื่อการถ่ายเทความร้อนประสิทธิภาพที่เหนือกว่าของระบบการจัดการระบายความร้อนขึ้นอยู่กับการเลือกตัวกลางการถ่ายเทความร้อนรถยนต์พลังงานใหม่ในปัจจุบันส่วนใหญ่ใช้อากาศ/น้ำหล่อเย็นเป็นตัวกลางในการทำความเย็นวิธีการทำความเย็นนี้ใช้งานง่าย ต้นทุนการผลิตต่ำ และสามารถบรรลุวัตถุประสงค์ในการกระจายความร้อนของแบตเตอรี่ได้เป็นอย่างดี (เครื่องทำความร้อนอากาศ PTC/เครื่องทำความร้อนน้ำหล่อเย็น PTC)

(4) ใช้การออกแบบโครงสร้างการระบายอากาศและการกระจายความร้อนแบบขนานการออกแบบการระบายอากาศและการกระจายความร้อนระหว่างชุดแบตเตอรี่ลิเธียมสามารถขยายการไหลเวียนของอากาศเพื่อให้สามารถกระจายระหว่างชุดแบตเตอรี่ได้อย่างสม่ำเสมอ ช่วยแก้ปัญหาความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างโมดูลแบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

(5) การเลือกจุดวัดอุณหภูมิของพัดลมและอุณหภูมิในโมดูลนี้ นักวิจัยใช้การทดลองจำนวนมากเพื่อทำการคำนวณทางทฤษฎี จากนั้นใช้วิธีการกลศาสตร์ของไหลเพื่อให้ได้ค่าการใช้พลังงานของพัดลมหลังจากนั้นนักวิจัยจะใช้ไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อค้นหาจุดวัดอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุด เพื่อให้ได้ข้อมูลอุณหภูมิแบตเตอรี่อย่างแม่นยำ