Η σημασία των μπαταριών ισχύος ως κύρια πηγή ενέργειας για τα οχήματα νέας ενέργειας είναι αυτονόητη. Κατά την πραγματική χρήση των οχημάτων, η μπαταρία θα αντιμετωπίσει πολύπλοκες και ποικίλες συνθήκες λειτουργίας. Προκειμένου να βελτιωθεί η αυτονομία οδήγησης, τα οχήματα πρέπει να τοποθετήσουν όσο το δυνατόν περισσότερα στοιχεία μπαταρίας σε έναν συγκεκριμένο χώρο, επομένως ο χώρος της μπαταρίας στο όχημα είναι πολύ περιορισμένος. Οι μπαταρίες παράγουν μεγάλη ποσότητα θερμότητας κατά τη λειτουργία του οχήματος και συσσωρεύονται με την πάροδο του χρόνου σε σχετικά μικρούς χώρους. Λόγω της πυκνής στοίβαξης στοιχείων μπαταρίας μέσα στην μπαταρία, καθιστά επίσης σχετικά δύσκολη τη διάχυση της θερμότητας στην μεσαία περιοχή, επιδεινώνοντας την ασυνέπεια θερμοκρασίας μεταξύ των στοιχείων. Ως αποτέλεσμα, θα μειώσει την απόδοση φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας και θα επηρεάσει την ισχύ της. Σε σοβαρές περιπτώσεις, μπορεί επίσης να οδηγήσει σε θερμική διαφυγή, επηρεάζοντας την ασφάλεια και τη διάρκεια ζωής του συστήματος.
Η θερμοκρασία των μπαταριών ισχύος έχει σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση, τη διάρκεια ζωής και την ασφάλειά τους. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου ενδέχεται να παρουσιάσουν αύξηση της εσωτερικής αντίστασης και μείωση της χωρητικότητας. Σε ακραίες περιπτώσεις, αυτό μπορεί να οδηγήσει σε πάγωμα του ηλεκτρολύτη και αδυναμία αποφόρτισης της μπαταρίας. Η απόδοση του συστήματος μπαταρίας σε χαμηλή θερμοκρασία επηρεάζεται σημαντικά, με αποτέλεσμα τη μείωση της απόδοσης ισχύος εξόδου και τη μειωμένη αυτονομία οδήγησης των ηλεκτρικών οχημάτων. Κατά τη φόρτιση νέων ενεργειακών οχημάτων σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας, το BMS γενικά θερμαίνει την μπαταρία σε κατάλληλη θερμοκρασία πριν από τη φόρτιση. Εάν δεν χειριστεί σωστά, μπορεί να προκαλέσει στιγμιαία υπερφόρτιση τάσης, με αποτέλεσμα εσωτερικά βραχυκυκλώματα, τα οποία μπορεί περαιτέρω να οδηγήσουν σε καπνό, πυρκαγιά, ακόμη και εκρήξεις. Τα ζητήματα ασφάλειας της φόρτισης σε χαμηλή θερμοκρασία σε συστήματα μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων έχουν περιορίσει σημαντικά την προώθηση των ηλεκτρικών οχημάτων σε ψυχρές περιοχές.
Θερμική διαχείριση μπαταρίαςείναι μια από τις σημαντικές λειτουργίες του BMS, κυρίως για να διασφαλιστεί ότι η μπαταρία μπορεί πάντα να λειτουργεί εντός κατάλληλου εύρους θερμοκρασίας, διατηρώντας έτσι τη βέλτιστη κατάσταση λειτουργίας της μπαταρίας.θερμική διαχείριση μπαταριώνΠεριλαμβάνει κυρίως λειτουργίες όπως ψύξη, θέρμανση και εξισορρόπηση θερμοκρασίας. Οι λειτουργίες ψύξης και θέρμανσης ρυθμίζονται κυρίως ανάλογα με την πιθανή επίδραση της εξωτερικής θερμοκρασίας περιβάλλοντος στην μπαταρία. Η εξισορρόπηση θερμοκρασίας χρησιμοποιείται για τη μείωση της διαφοράς θερμοκρασίας στο εσωτερικό της μπαταρίας και την αποτροπή της ταχείας φθοράς που προκαλείται από την υπερθέρμανση ενός συγκεκριμένου μέρους της μπαταρίας.
Γενικά, οι λειτουργίες ψύξης των μπαταριών ισχύος χωρίζονται κυρίως σε τρεις κατηγορίες: ψύξη με αέρα, ψύξη με υγρό και άμεση ψύξη. Η λειτουργία ψύξης με αέρα χρησιμοποιεί φυσικό άνεμο ή αέρα ψύξης από το χώρο επιβατών για να περάσει μέσα από την επιφάνεια της μπαταρίας για ανταλλαγή θερμότητας και ψύξη. Η ψύξη με υγρό γενικά χρησιμοποιεί ανεξάρτητους αγωγούς ψυκτικού για τη θέρμανση ή την ψύξη των μπαταριών ισχύος. Προς το παρόν, αυτή η μέθοδος είναι η κύρια μέθοδος για την ψύξη, όπως χρησιμοποιείται από την Tesla και την Volt. Το σύστημα άμεσης ψύξης εξαλείφει τον αγωγό ψύξης της μπαταρίας ισχύος και χρησιμοποιεί απευθείας ψυκτικό για την ψύξη της μπαταρίας ισχύος.
1. Σύστημα ψύξης αέρα:
Οι πρώτες μπαταρίες ισχύος, λόγω της μικρής χωρητικότητας και της ενεργειακής τους πυκνότητας, συχνά ψύχονταν με ψύξη με αέρα. Η ψύξη με αέρα χωρίζεται σε δύο κατηγορίες: φυσική ψύξη με αέρα και εξαναγκασμένη ψύξη με αέρα (με χρήση ανεμιστήρων), οι οποίες χρησιμοποιούν φυσικό αέρα ή κρύο αέρα από την καμπίνα για την ψύξη της μπαταρίας.
Τυπικοί εκπρόσωποι αερόψυκτων συστημάτων περιλαμβάνουν τα Nissan Leaf, Kia Soul EV, κ.λπ. Προς το παρόν, οι μπαταρίες 48V των μικροϋβριδικών οχημάτων 48V είναι γενικά τοποθετημένες στο χώρο επιβατών και ψύχονται με αερόψυξη. Το διάγραμμα διαδρομής αερόψυξης μιας συγκεκριμένης μπαταρίας ισχύος φαίνεται στο Σχήμα 2. Η δομή του αερόψυκτου συστήματος είναι σχετικά απλή, η τεχνολογία είναι σχετικά ώριμη και το κόστος είναι σχετικά χαμηλό. Ωστόσο, λόγω της περιορισμένης θερμότητας που μεταφέρεται από τον αέρα, η απόδοση μεταφοράς θερμότητας είναι χαμηλή και η εσωτερική ομοιομορφία θερμοκρασίας της μπαταρίας είναι κακή, γεγονός που καθιστά δύσκολο τον ακριβή έλεγχο της θερμοκρασίας της μπαταρίας. Επομένως, τα αερόψυκτα συστήματα είναι γενικά κατάλληλα για καταστάσεις με μικρή αυτονομία οδήγησης και ελαφρύ βάρος οχήματος.
2. Σύστημα ψύξης με υγρό
Η λειτουργία υγρής ψύξης αναφέρεται στη χρήση ψυκτικού υγρού από την μπαταρία για την ανταλλαγή θερμότητας και το σχηματικό διάγραμμά της φαίνεται στο Σχήμα 3. Το ψυκτικό υγρό χωρίζεται σε δύο τύπους: άμεση επαφή με τα στοιχεία της μπαταρίας (σιλικονούχο λάδι, καστορέλαιο κ.λπ.) και επαφή με τα στοιχεία της μπαταρίας μέσω καναλιών νερού (νερό και αιθυλενογλυκόλη κ.λπ.). Σήμερα, χρησιμοποιούνται συνήθως μικτά διαλύματα νερού και αιθυλενογλυκόλης. Τα συστήματα υγρής ψύξης γενικά προσθέτουν ένα ψυκτικό συγκρότημα σε συνδυασμό με τον κύκλο ψύξης, το οποίο αφαιρεί τη θερμότητα από την μπαταρία μέσω του ψυκτικού μέσου. Τα βασικά του εξαρτήματα είναι ο συμπιεστής, το ψυκτικό συγκρότημα καιαντλία νερούΟ συμπιεστής, ως πηγή ενέργειας για την ψύξη, καθορίζει την ικανότητα μεταφοράς θερμότητας ολόκληρου του συστήματος. Το ψυκτικό συγκρότημα παίζει ρόλο στην ανταλλαγή ψυκτικού και ψυκτικού μέσου και η ποσότητα ανταλλαγής θερμότητας καθορίζει άμεσα τη θερμοκρασία του ψυκτικού μέσου. Η αντλία νερού καθορίζει τον ρυθμό ροής του ψυκτικού μέσου στον αγωγό και όσο ταχύτερος είναι ο ρυθμός ροής, τόσο καλύτερη είναι η απόδοση μεταφοράς θερμότητας και αντίστροφα.
3. Άμεσο σύστημα ψύξης:
Το σύστημα άμεσης ψύξης χρησιμοποιεί το ψυκτικό μέσο του συστήματος κλιματισμού για να ψύξει απευθείας την μπαταρία, όπως φαίνεται στο Σχήμα 11. Ο εξατμιστής του συστήματος κλιματισμού εγκαθίσταται απευθείας στο σύστημα της μπαταρίας και το ψυκτικό μέσο εξατμίζεται στον εξατμιστή για να απομακρύνει απευθείας τη θερμότητα που παράγεται από το σύστημα της μπαταρίας, επιτυγχάνοντας έτσι ταχύτερη και πιο αποτελεσματική διαδικασία ψύξης. Προς το παρόν, υπάρχουν σχετικά λίγα μοντέλα που χρησιμοποιούν άμεση ψύξη, με πιο χαρακτηριστικό το BMW i3. Λόγω της απουσίας ενδιάμεσης ανταλλαγής θερμότητας μεταξύ υγρών, το σύστημα ψύξης έχει συμπαγή δομή, υψηλότερη απόδοση ψύξης (3-4 φορές υψηλότερη από την υγρή ψύξη) και σχετικά χαμηλότερο κόστος. Αλλά το πρόβλημα έγκειται στο γεγονός ότι λόγω της μετατροπής ψυκτικού μέσου σε αέριο-υγρό στον αγωγό, ο έλεγχος ολόκληρου του συστήματος είναι σχετικά πολύπλοκος και η ομοιομορφία της θερμοκρασίας είναι κακή. Και έχει υψηλές απαιτήσεις για αντοχή σε υψηλή πίεση και στεγανοποίηση του συστήματος, γεγονός που αποτελεί σημαντικό κίνδυνο για την εφαρμογή του σε ολόκληρο το όχημα.
Ώρα δημοσίευσης: 27 Μαρτίου 2026
