veröffentlichen Zeit: 2023-12-14 Herkunft: Powered
Um die Energiekrise weiter zu lösen, setzt sich China energisch für die Entwicklung neuer Energien ein, wobei die neuen Energiefahrzeuge mit Stromantrieb für China die Schlüsselbereiche für den Einstieg in die neuen Energieanwendungen in großem Maßstab darstellen.Fahrzeuge mit neuer Energie beziehen sich auf die Nutzung nichtfossiler Energie (wie Strom, Solarenergie usw.) als Antriebsquelle für Fahrzeuge, die die Vorteile eines kohlenstoffarmen Umweltschutzes, einer hohen Effizienz und Energieeinsparung mit sich bringt und geworden ist eine wichtige Entwicklungsrichtung der zukünftigen Automobilindustrie.Als eine der Kernkomponenten von New-Energy-Fahrzeugen wirkt sich die Leistung der Power-Batterie direkt auf die Leistung und Sicherheit des Fahrzeugs aus.Da die Leistungsbatterie jedoch im Betrieb viel Wärme erzeugt, war ihr Wärmeableitungsproblem einer der wichtigen Faktoren, die ihre Entwicklung einschränkten.In diesem Artikel werden die derzeit fünf gängigen Wärmeableitungstechnologien – Konvektionswärmeableitung, Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung, Wärmerohrkühlung und Phasenwechselmaterial-Wärmeableitung – untersucht und ihre Prinzipien, Vor- und Nachteile sowie Anwendungen analysiert und verglichen, um bestimmte Ergebnisse zu erzielen Referenzwert für die Entwicklung einer neuen Technologie zur Wärmeableitung von Energiefahrzeugbatterien.
Als Energiespeicher besteht die Lithium-Ionen-Batterie aus einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode, einem Elektrolyten, einem Diaphragma und einer Hülle.Der Wärmeerzeugungsmechanismus einer Leistungsbatterie umfasst hauptsächlich chemische Reaktionswärme, Joule-Wärme, Polarisationswärme, Nebenreaktionswärme usw.Chemische Reaktionswärme ist die chemische Reaktion innerhalb der Batterie, die eine bestimmte Wärmemenge erzeugt und die Hauptwärmequelle der Batterie ist.Wenn die Batterie geladen wird, erzeugt die chemische Reaktion zwischen den positiven und negativen Elektroden viel chemische Reaktionswärme;Joulesche Wärme ist die Wärme, die durch den Strom erzeugt wird, der durch die Batterie fließt, wenn die Batterie in Betrieb ist.Die Erzeugung dieser Wärme hängt mit dem Betriebszustand der Batterie zusammen. Wenn beispielsweise die Belastung der Batterie groß ist, fließt der Strom länger durch die Batterie und die erzeugte Joule-Wärme ist höher.Die Polarisationswärme ist die Polarisation der chemischen Substanzen im Inneren der Batterie unter Einwirkung eines elektrischen Feldes.Die Größe dieser Wärme hängt von der Arbeitsspannung, dem Strom der Batterie und der Temperatur der Arbeitsumgebung ab.Zusätzlich zu den oben genannten drei Methoden der Wärmeerzeugung können während der Verwendung der Batterie auch einige Nebenreaktionen auftreten, die ebenfalls Wärme freisetzen.Im Allgemeinen ist der Wärmeerzeugungsmechanismus von Energiebatterien komplex und muss entsprechend der spezifischen Einsatzumgebung und -bedingungen umfassend berücksichtigt werden.
Power-Akku Konvektionswärmeableitungstechnologie ist eine Technologie, die die natürliche Konvektion der Luft nutzt, um die in der Batterie erzeugte Wärme über den Kühler abzuleiten.Konvektionswärme wird durch die Wärmeübertragung zwischen dem Akkupack und dem unteren Thermomaterial abgeführt, während die Seite des Akkupacks durch Luft abgeführt wird.Die Technologie bietet die Vorteile einer hohen Wärmeübertragungseffizienz und einer guten Stabilität, wodurch die Betriebstemperatur der Batterie effektiv gesenkt und die Lebensdauer und Sicherheit der Batterie verbessert werden kann.Darüber hinaus hat die Konvektionswärmeableitungstechnologie auch eine isolierende und stoßdämpfende Wirkung, wodurch das Auftreten von Problemen wie Kurzschlüssen und Verschleiß zwischen den Batterien vermieden werden kann.
Wenn die Batterie in Betrieb ist, wird viel Wärme erzeugt. Wenn diese Wärme nicht rechtzeitig abgeführt wird, wirkt sich dies negativ auf die Leistung und Lebensdauer der Batterie aus.Daher muss diese Wärme über einen Kühler abgeführt werden.Das Prinzip der konvektiven Wärmeableitungstechnologie besteht darin, die Effizienz der Wärmeübertragung zwischen dem Batteriepack und der Unterseite der Batterie zu erhöhen.Gleichzeitig wird die Seite des Akkus durch Luft strömen, um einen Wärmeableitungseffekt zu erzielen.Auch die Wahl der wärmeleitenden Silikonfolie ist für die Wirkung der Konvektionswärmeableitung von großer Bedeutung.Die derzeit am häufigsten verwendeten wärmeleitenden Silikonfolienmaterialien sind Silikonkautschuk, Polyurethanelastomer usw.Wärmeleitende Materialien weisen eine gute Wärmeleitfähigkeit und eine hohe Temperaturbeständigkeit auf.Darüber hinaus müssen Form und Größe der wärmeleitenden Silikonfolie entsprechend der tatsächlichen Situation angepasst und optimiert werden.
Die Vorteile der konvektiven Wärmeableitungstechnologie sind eine hohe Wärmeübertragungseffizienz und eine gute Stabilität.Gleichzeitig bietet es den Vorteil der Isolierung und Stoßdämpfung.Der Nachteil dieser Technologie besteht jedoch darin, dass bestimmte Hardware-Einrichtungen erweitert werden müssen, um eine konvektive Wärmeableitungsfunktion zu erreichen.Um im tatsächlichen Einsatz eine bessere Kühlwirkung zu erzielen, ist es häufig erforderlich, spezielle Teile wie Kühlrippen zu vergrößern, um die Kontaktfläche zur Wärmeableitung zu vergrößern [3].Gleichzeitig ist es auch notwendig, das Design zu optimieren und den Plan an verschiedene Modelle und die Bedürfnisse der Einsatzumgebung anzupassen.Die Konvektionswärmeableitungstechnologie von Leistungsbatterien wird hauptsächlich in einigen Elektrofahrzeugen der unteren Preisklasse eingesetzt. Mit der Entwicklung der Technologie wird die Konvektionswärmeableitungstechnologie jedoch auch in einigen Elektrofahrzeugen der mittleren Preisklasse eingesetzt.
Luftgekühlte Wärmeableitung ist eine Möglichkeit, den Luftstrom im Inneren der Batterie durch die Wirkung des Lüfters zu verstärken und die von der Batterie abgegebene Wärme abzuführen.Die Technologie bietet die Vorteile einer einfachen Struktur und geringer Kosten und eignet sich für einige kleine Akkus oder mobile Akkus.Allerdings ist die Wärmeübertragungseffizienz der luftgekühlten Wärmeableitungstechnologie gering und wird leicht durch die äußere Umgebung beeinflusst, wie z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit und andere Faktoren, die ihre Wärmeableitungswirkung beeinflussen.
Der luftgekühlte Kühler ist die Kernkomponente der luftgekühlten Wärmeableitungstechnologie der Leistungsbatterie, die hauptsächlich aus Lüfter, Kühlkörper, Hitzeschild usw. besteht.Die Aufgabe des Lüfters besteht darin, Luft in Richtung des Kühlers zu blasen und so einen Luftstrom zu erzeugen, der die Wärme abführt.Der Kühlkörper ist ein wichtiges Medium, das Wärme an die Luft überträgt, und seine Form, Größe und sein Material beeinflussen den Wärmeableitungseffekt.Der Kühlkörper dient zum Schutz der Batterie und des Kühlers vor äußeren Einflüssen wie Staub, Regen usw.Das Prinzip der luftgekühlten Wärmeableitungstechnologie besteht darin, den Luftstrom zu erhöhen und dadurch die Wärme der Leistungsbatterie abzuführen.Auch die Wahl des Lüfters ist für die Wirkung der Luftkühlung bei der Wärmeableitung von großer Bedeutung.Derzeit werden üblicherweise zwei Arten von Ventilatoren verwendet: Axialventilatoren und Radialventilatoren.Axialventilatoren sind für den Betrieb bei niedrigen Drehzahlen geeignet.Radialventilatoren eignen sich für Hochgeschwindigkeitsbetriebsszenarien.Darüber hinaus müssen bei der Gestaltung der Belüftungsöffnung auch die räumliche Anordnung und die strukturellen Eigenschaften des Akkupacks berücksichtigt werden.
Der Vorteil der luftgekühlten Wärmeableitungstechnologie besteht darin, dass sie die Vorteile eines einfachen Aufbaus und niedriger Kosten aufweist und für die Wärmeableitungsanforderungen einiger kleiner Batteriepakete oder mobiler Batteriepakete geeignet ist.Allerdings ist die Wärmeübertragungseffizienz der luftgekühlten Wärmeableitungstechnologie gering und wird leicht durch die äußere Umgebung beeinflusst, wie z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit und andere Faktoren, die ihre Wärmeableitungswirkung beeinflussen.Darüber hinaus müssen aufgrund des begrenzten Platzes im Akkupack auch die Anzahl und Größe der Belüftungslöcher entsprechend der tatsächlichen Situation angepasst und optimiert werden.Die luftgekühlte Wärmeableitungstechnologie weist auch einige Mängel auf, beispielsweise laute Geräusche.Aufgrund der vorhandenen Lüfter ist der luftgekühlte Kühler im Betrieb etwas laut.Die Luftkühlungstechnologie für Power-Batterien wird hauptsächlich in einigen Low-End-Elektrofahrzeugen und kleinen Energiespeichersystemen eingesetzt.In diesen Systemen können aus Kosten- und Platzgründen keine anderen Wärmeableitungsmethoden verwendet werden, sodass nur luftgekühlte Wärmeableitungstechnologie verwendet werden kann.Mit der Entwicklung der Technologie wird jedoch auch in einigen High-End-Elektrofahrzeugen die luftgekühlte Wärmeableitungstechnologie eingesetzt.
Wärmeableitung durch Flüssigkeitskühlung ist eine neue Art der Wärmeableitung. Ihr Funktionsprinzip besteht darin, unter Einwirkung des flüssigen Mediums durch Konvektionswärmeübertragung die Batteriewärme abzugeben und die Batterietemperatur zu senken.Die Technologie bietet die Vorteile einer hohen Wärmeübertragungseffizienz und eines guten Wärmeableitungseffekts, wodurch die Arbeitstemperatur der Batterie effektiv gesenkt und die Lebensdauer und Sicherheit der Batterie verbessert werden können.Darüber hinaus bietet die Flüssigkeitskühlungstechnologie auch die Vorteile einer hohen Zuverlässigkeit und geringer Wartungskosten, sodass sie im Bereich neuer Energiefahrzeuge weit verbreitet ist.
Das Prinzip der Flüssigkeitskühlungs-Kühltechnologie besteht darin, Kühlmittel in den Akku einzuspritzen und dann die Wärme über das kühlende Aluminiumrohr abzuleiten.Die Wahl des Kühlmittels ist für die Wirkung der Flüssigkeitskühlung von großer Bedeutung.Die derzeit am häufigsten verwendeten Kühlmittel sind Kühlmittel auf Mineralöl-, Synthetiköl- und Wasserbasis.Unter diesen weist Mineralöl die Eigenschaften einer guten Wärmeleitfähigkeit und einer hohen Temperaturbeständigkeit auf, belastet jedoch die Umwelt in gewissem Maße.Das synthetische Öl weist eine bessere Umweltschutzleistung und eine hohe Temperaturstabilität auf.Kühlmittel auf Wasserbasis hat die Vorteile, dass es ungiftig und harmlos ist, einen guten Umweltschutz bietet und so weiter.Bei der Auswahl des Kühlmittels sollten umfassende Überlegungen zum jeweiligen Anwendungsszenario angestellt werden.Gegenwärtig konzentriert sich die Forschung im Bereich der Flüssigkeitskühlungstechnologie hauptsächlich auf die Gestaltung der Kühlplattenstruktur, und die Gestaltung der Kühlplatte konzentriert sich auf die Gestaltung des Strömungskanals, häufig durch Änderung der Form des Strömungskanals Anzahl der Strömungskanäle, um die Auswirkungen auf die Wärmeableitung der Batterie zu erreichen.Je komplexer die Gestaltung des Strömungskanals ist, desto besser ist der allgemeine Wärmeableitungseffekt, aber die Verarbeitung ist oft äußerst komplex, die Kosten sind höher und selbst einige Strömungskanäle können bei der eigentlichen Verarbeitung und Herstellung nicht fertiggestellt werden, also die Strömung Der Kanal wurde entwickelt, um die Schwierigkeit der Herstellung vollständig zu berücksichtigen und dann den umfassenden Wärmeableitungseffekt zu entwickeln, um ein Programm zu entwickeln.
Die Vorteile der Flüssigkeitskühlungstechnologie liegen auf der Hand.Erstens kann es die Betriebstemperatur der Batterie effektiv senken und dadurch die Lebensdauer und Sicherheit der Batterie verbessern.Zweitens hat das Flüssigkeitskühlgerät einen einfachen Aufbau und ist leicht zu warten und auszutauschen.Darüber hinaus weist die Flüssigkeitskühlungstechnologie eine hohe Zuverlässigkeit und Stabilität auf und kann auch in rauen Umgebungen normal funktionieren.Allerdings hat die Flüssigkeitskühlungstechnologie auch einige Nachteile.Beispielsweise sind die Kosten hoch und es müssen mehr Mittel in die Renovierung und Wartung der Ausrüstung investiert werden.Gleichzeitig müssen auch Probleme wie Flüssigkeitsaustritt berücksichtigt werden.
Heatpipe-Kühlung ist eine neue Art der Wärmeableitung von Leistungsbatterien, die eine starke Wärmeleitfähigkeit und gute Anwendungsaussichten aufweist.Die Heatpipe-Kühltechnologie ist eine Technologie, die das Prinzip von Heatpipes zur Wärmeableitung nutzt und hauptsächlich zur Kühlung von Batteriesystemen eingesetzt wird.Ein Wärmerohr ist ein effizientes Wärmeübertragungselement, das aus einem schlanken Rohr und zwei an den Enden verbundenen Metallrippen besteht.Wenn die Wärme im Inneren der Batterie zum Wärmerohr geleitet wird, absorbiert die Flüssigkeit im Inneren des Wärmerohrs Wärme und verdampft, wodurch eine große Menge Dampf entsteht, der entlang des Rohrs strömt und die Wärme aus dem Inneren der Batterie abführt.Schließlich kühlt der Dampf im Kühler zu einer Flüssigkeit ab, gibt latente Wärme ab und leitet so Wärme ab.Der Heatpipe-Kühler ist eine der Kernkomponenten der Heatpipe-Kühltechnologie für Energiebatterien, die hauptsächlich aus Heatpipe, Rippe, Lüfter usw. besteht.Die Rolle des Wärmerohrs besteht darin, die Wärme innerhalb der Batterie zum Kühler zu übertragen, und die Rippe ist eine wichtige Komponente, die zur Vergrößerung der Wärmeableitungsfläche und zur Verbesserung der Wärmeableitungseffizienz verwendet wird.Der Lüfter beschleunigt den Luftstrom und verbessert so die Wärmeableitung des Kühlers.In einigen High-End-Batteriesystemen ist die Heatpipe-Kühltechnologie weit verbreitet, beispielsweise in Fahrzeugen mit neuer Energie, Drohnen und anderen Branchen.Aufgrund der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie und der Kostensenkung geht man davon aus, dass die Heatpipe-Kühltechnologie in mehr Bereichen Anwendung finden wird.
Die Heatpipe-Kühltechnologie bietet die Vorteile einer hohen Effizienz und Energieeinsparung, einer hohen Zuverlässigkeit, eines breiten Anwendungsbereichs und geringer Wartungskosten.Hohe Effizienz und Energieeinsparung: Die Heatpipe-Kühltechnologie kann die von der Batterie erzeugte Wärme schnell übertragen, wodurch Energieverschwendung vermieden und die Effizienz der Energienutzung verbessert wird.Hohe Zuverlässigkeit: Die Heatpipe-Kühltechnologie verwendet eine geschlossene Rohrstruktur, wird nicht durch die äußere Umgebung beeinflusst und bietet hohe Stabilität und Zuverlässigkeit.Breites Anwendungsspektrum: Die Heatpipe-Kühltechnologie eignet sich für verschiedene Arten von Batteriesystemen, einschließlich Lithium-Ionen-Batterien, Blei-Säure-Batterien usw. Geringe Wartungskosten: Die Heatpipe-Kühltechnologie ist einfach aufgebaut, hat niedrige Wartungskosten und ist langfristig einsetzbar stabiler Betrieb.
Auch die Mängel der Heatpipe-Kühltechnologie liegen auf der Hand, vor allem aufgrund des großen Volumens, der hohen Kosten, des großen Flüssigkeitswiderstands und anderer ungünstiger Faktoren.Großes Volumen: Da das Wärmerohr im Vergleich zur herkömmlichen Luftkühlungsmethode einen bestimmten Raum einnehmen muss, benötigt die Wärmerohr-Kühltechnologie mehr Installationsraum.Hohe Kosten: Die Herstellungskosten der Heatpipe-Kühltechnologie sind relativ hoch und es sind hochwertige Materialien und Prozesse erforderlich, um ihre Leistung und Lebensdauer sicherzustellen.Großer Flüssigkeitswiderstand: Der Flüssigkeitsstrom im Inneren des Wärmerohrs erzeugt einen bestimmten Widerstand, der sich auf die Wärmeübertragungseffizienz des Wärmerohrs auswirkt.Die Heatpipe-Kühltechnologie weist auch ein großes Geräuschproblem auf, da der Heatpipe-Kühler aufgrund der vorhandenen Lüfter während des Betriebs ein gewisses Geräusch erzeugt.Die Temperaturregelung der Heatpipe-Kühltechnologie ist schwierig, ihre Wärmeableitungswirkung wird stark von Umweltfaktoren beeinflusst, sodass die Temperaturregelung relativ schwierig ist.
Die Phasenwechselmaterial-Kühltechnologie für Leistungsbatterien ist eine Technologie, die Phasenwechselmaterialien zur Wärmeableitung verwendet und hauptsächlich zur Kühlung von Batteriesystemen verwendet wird.Das Grundprinzip der Wärmeableitungstechnologie für Phasenwechselmaterialien für Leistungsbatterien besteht darin, Phasenwechselmaterialien zur Wärmeableitung zu verwenden.Phasenwechselmaterial ist eine Art Material, das innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs viel Wärme aufnehmen oder abgeben kann.Wenn die Wärme im Inneren der Batterie an das Phasenwechselmaterial weitergeleitet wird, nimmt der flüssige Teil des Phasenwechselmaterials Wärme auf, dehnt sich aus und wird zu einem Gas.Der feste Teil hingegen gibt Wärme ab und zieht sich zusammen.Auf diese Weise kann das Phasenwechselmaterial die Wärme innerhalb der Batterie schnell an den Kühler übertragen und so die Kühlung der Batterie erreichen.Der Kühlkörper aus Phasenwechselmaterial ist eine der Kernkomponenten der Wärmeableitungstechnologie für Phasenwechselmaterialien von Leistungsbatterien, die hauptsächlich aus Phasenwechselmaterial, Rippen, Lüftern usw. besteht.
Die Kühltechnologie für Fotomaterial bietet die Vorteile einer hohen Effizienz und Energieeinsparung, einer hohen Zuverlässigkeit, eines breiten Anwendungsbereichs und geringer Wartungskosten.Hohe Effizienz und Energieeinsparung: Die Phasenwechsel-Materialkühlungstechnologie kann die von der Batterie erzeugte Wärme schnell übertragen, wodurch Energieverschwendung vermieden und die Effizienz der Energienutzung verbessert wird.Hohe Zuverlässigkeit: Die Phasenwechselmaterial-Kühltechnologie verwendet stabile Phasenwechselmaterialien, weist eine hohe Stabilität und Zuverlässigkeit auf und kann über einen langen Zeitraum stabil laufen.Breites Anwendungsspektrum: Die Phasenwechselmaterial-Kühltechnologie eignet sich für verschiedene Arten von Batteriesystemen, einschließlich Lithium-Ionen-Batterien, Blei-Säure-Batterien usw. Niedrige Wartungskosten: Die Phasenwechselmaterial-Kühltechnologie hat eine einfache Struktur, niedrige Wartungskosten und Langzeitstabiler Betrieb.
Die Nachteile der Fotomaterial-Kühltechnik sind das große Volumen, die hohen Kosten und der begrenzte Temperaturbereich.Großes Volumen: Da das Phasenwechselmaterial einen bestimmten Raum einnehmen muss, benötigt die Phasenwechselmaterial-Kühltechnologie im Vergleich zur herkömmlichen Luftkühlungsmethode einen größeren Installationsraum;Hohe Kosten: Die Herstellungskosten der Phasenwechselmaterial-Kühltechnologie sind relativ hoch und es sind hochwertige Materialien und Prozesse erforderlich, um ihre Leistung und Lebensdauer sicherzustellen.Begrenzter Temperaturbereich: Der Temperaturbereich von Phasenwechselmaterialien ist eng und kann nur innerhalb eines bestimmten Bereichs abgeführt werden und kann nicht an die Anforderungen aller Arbeitsbedingungen angepasst werden.
Zusammenfassend sind Konvektionswärmeableitungstechnologie, Luftkühlungs-Wärmeableitungstechnologie, Flüssigkeitskühlungs-Wärmeableitungstechnologie, Wärmerohrkühlungs-Wärmeableitungstechnologie und Phasenwechselmaterial-Kühlungswärmeableitungstechnologie die fünf wichtigsten Wärmeableitungstechnologien für neue Energiefahrzeugbatterien.Die Flüssigkeitskühlungstechnologie bietet die Vorteile einer hohen Wärmeübertragungseffizienz und eines guten Wärmeableitungseffekts.Die luftgekühlte Kühltechnologie bietet die Vorteile eines einfachen Aufbaus und geringer Kosten.Die konvektive Wärmeableitungstechnologie bietet die Vorteile einer hohen Wärmeübertragungseffizienz und einer guten Stabilität.Die Heatpipe-Kühltechnologie bietet die Vorteile einer hohen Effizienz und Energieeinsparung, einer hohen Zuverlässigkeit, eines breiten Anwendungsbereichs und geringer Wartungskosten.In der zukünftigen Entwicklung die entsprechende Wärmeableitungstechnik Das Schema sollte entsprechend den Anforderungen verschiedener Modelle und der Nutzung der Umgebung ausgewählt werden, und die vorhandene Wärmeableitungstechnologie sollte kontinuierlich optimiert und verbessert werden, um die Leistung und Zuverlässigkeit der neuen Energiefahrzeugbatterie zu verbessern.
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