Ως κύρια πηγή ενέργειας των οχημάτων νέας ενέργειας, οι μπαταρίες ισχύος έχουν μεγάλη σημασία για τα οχήματα νέας ενέργειας. Κατά την πραγματική χρήση του οχήματος, η μπαταρία θα αντιμετωπίσει πολύπλοκες και μεταβαλλόμενες συνθήκες λειτουργίας.
Σε χαμηλή θερμοκρασία, η εσωτερική αντίσταση των μπαταριών ιόντων λιθίου θα αυξηθεί και η χωρητικότητα θα μειωθεί. Σε ακραίες περιπτώσεις, ο ηλεκτρολύτης θα παγώσει και η μπαταρία δεν θα μπορεί να αποφορτιστεί. Η απόδοση του συστήματος μπαταρίας σε χαμηλή θερμοκρασία θα επηρεαστεί σημαντικά, με αποτέλεσμα την απόδοση ισχύος εξόδου των ηλεκτρικών οχημάτων. Μείωση της εξασθένισης και της αυτονομίας. Κατά τη φόρτιση νέων ενεργειακών οχημάτων σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας, το γενικό BMS θερμαίνει πρώτα την μπαταρία σε κατάλληλη θερμοκρασία πριν από τη φόρτιση. Εάν δεν γίνει σωστά, θα οδηγήσει σε στιγμιαία υπερφόρτιση τάσης, με αποτέλεσμα εσωτερικό βραχυκύκλωμα και ενδέχεται να προκληθεί περαιτέρω καπνός, πυρκαγιά ή ακόμα και έκρηξη.
Σε υψηλή θερμοκρασία, εάν ο έλεγχος του φορτιστή αποτύχει, μπορεί να προκληθεί μια βίαιη χημική αντίδραση στο εσωτερικό της μπαταρίας και να παραχθεί πολλή θερμότητα. Εάν η θερμότητα συσσωρευτεί γρήγορα στο εσωτερικό της μπαταρίας χωρίς χρόνο να διαλυθεί, η μπαταρία μπορεί να παρουσιάσει διαρροή, να εκλύσει αέρια, καπνό κ.λπ. Σε σοβαρές περιπτώσεις, η μπαταρία θα καεί βίαια και θα εκραγεί.
Το σύστημα θερμικής διαχείρισης μπαταρίας (Battery Thermal Management System, BTMS) είναι η κύρια λειτουργία του συστήματος διαχείρισης μπαταρίας. Η θερμική διαχείριση της μπαταρίας περιλαμβάνει κυρίως τις λειτουργίες ψύξης, θέρμανσης και εξίσωσης θερμοκρασίας. Οι λειτουργίες ψύξης και θέρμανσης ρυθμίζονται κυρίως για την πιθανή επίδραση της εξωτερικής θερμοκρασίας περιβάλλοντος στην μπαταρία. Η εξίσωση 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. Ένα σύστημα ρύθμισης κλειστού βρόχου αποτελείται από θερμικά αγώγιμο μέσο, μονάδα μέτρησης και ελέγχου και εξοπλισμό ελέγχου θερμοκρασίας, έτσι ώστε η μπαταρία να μπορεί να λειτουργεί εντός κατάλληλου εύρους θερμοκρασίας για να διατηρεί τη βέλτιστη κατάσταση χρήσης της και να διασφαλίζει την απόδοση και τη διάρκεια ζωής του συστήματος μπαταρίας.
1. Λειτουργία ανάπτυξης μοντέλου "V" του συστήματος θερμικής διαχείρισης
Ως στοιχείο του συστήματος μπαταρίας ισχύος, το σύστημα θερμικής διαχείρισης αναπτύσσεται επίσης σύμφωνα με το μοντέλο ανάπτυξης μοντέλων V" της αυτοκινητοβιομηχανίας. Με τη βοήθεια εργαλείων προσομοίωσης και μεγάλου αριθμού επαληθεύσεων δοκιμών, μόνο με αυτόν τον τρόπο μπορεί να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα της ανάπτυξης, να εξοικονομηθεί το κόστος ανάπτυξης και να εξοικονομηθεί το σύστημα εγγύησης. Αξιοπιστία, ασφάλεια και μακροζωία.
Το ακόλουθο είναι το μοντέλο "V" ανάπτυξης συστήματος θερμικής διαχείρισης. Γενικά, το μοντέλο αποτελείται από δύο άξονες, έναν οριζόντιο και έναν κάθετο: ο οριζόντιος άξονας αποτελείται από τέσσερις κύριες γραμμές εμπρόσθιας ανάπτυξης και μία κύρια γραμμή αντίστροφης επαλήθευσης, και η κύρια γραμμή είναι η εμπρόσθια ανάπτυξη, λαμβάνοντας υπόψη την αντίστροφη επαλήθευση κλειστού βρόχου· ο κάθετος άξονας αποτελείται από τρία επίπεδα: εξαρτήματα, υποσυστήματα και συστήματα.
Η θερμοκρασία της μπαταρίας επηρεάζει άμεσα την ασφάλειά της, επομένως ο σχεδιασμός και η έρευνα του συστήματος θερμικής διαχείρισης της μπαταρίας είναι ένα από τα πιο κρίσιμα καθήκοντα στο σχεδιασμό του συστήματος μπαταρίας. Ο σχεδιασμός και η επαλήθευση της θερμικής διαχείρισης του συστήματος μπαταρίας πρέπει να πραγματοποιείται σύμφωνα με τη διαδικασία σχεδιασμού θερμικής διαχείρισης της μπαταρίας, τους τύπους του συστήματος θερμικής διαχείρισης της μπαταρίας και των εξαρτημάτων της, την επιλογή εξαρτημάτων του συστήματος θερμικής διαχείρισης και την αξιολόγηση της απόδοσης του συστήματος θερμικής διαχείρισης. Προκειμένου να διασφαλιστεί η απόδοση και η ασφάλεια της μπαταρίας.
1. Απαιτήσεις του συστήματος θερμικής διαχείρισης. Σύμφωνα με τις παραμέτρους εισόδου σχεδιασμού, όπως το περιβάλλον χρήσης του οχήματος, οι συνθήκες λειτουργίας του οχήματος και το παράθυρο θερμοκρασίας της κυψέλης της μπαταρίας, διεξάγεται ανάλυση ζήτησης για να διευκρινιστούν οι απαιτήσεις του συστήματος μπαταρίας για το σύστημα θερμικής διαχείρισης. Οι απαιτήσεις συστήματος, σύμφωνα με την ανάλυση απαιτήσεων, καθορίζουν τις λειτουργίες του συστήματος θερμικής διαχείρισης και τους στόχους σχεδιασμού του συστήματος. Αυτοί οι στόχοι σχεδιασμού περιλαμβάνουν κυρίως τον έλεγχο της θερμοκρασίας της κυψέλης της μπαταρίας, τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των κυψελών της μπαταρίας, την κατανάλωση ενέργειας του συστήματος και το κόστος.
2. Πλαίσιο συστήματος θερμικής διαχείρισης. Σύμφωνα με τις απαιτήσεις του συστήματος, το σύστημα χωρίζεται σε υποσύστημα ψύξης, υποσύστημα θέρμανσης, υποσύστημα θερμομόνωσης και υποσύστημα θερμικής διαφυγής (TRo), και ορίζονται οι απαιτήσεις σχεδιασμού κάθε υποσυστήματος. Ταυτόχρονα, πραγματοποιείται ανάλυση προσομοίωσης για την αρχική επαλήθευση του σχεδιασμού του συστήματος. Όπως π.χ.Θερμαντήρας ψυγείου PTC, Θερμαντήρας αέρα PTC, ηλεκτρονική αντλία νερού, κ.λπ.
3. Σχεδιασμός υποσυστήματος, πρώτα προσδιορίστε τον στόχο σχεδιασμού κάθε υποσυστήματος σύμφωνα με τον σχεδιασμό του συστήματος και, στη συνέχεια, πραγματοποιήστε την επιλογή μεθόδου, τον σχεδιασμό του σχήματος, τον λεπτομερή σχεδιασμό και την ανάλυση και επαλήθευση προσομοίωσης για κάθε υποσύστημα με τη σειρά.
4. Σχεδιασμός εξαρτημάτων, πρώτα προσδιορίστε τους στόχους σχεδιασμού των εξαρτημάτων σύμφωνα με το σχεδιασμό του υποσυστήματος και, στη συνέχεια, πραγματοποιήστε λεπτομερή ανάλυση σχεδιασμού και προσομοίωσης.
5. Κατασκευή και δοκιμή εξαρτημάτων, κατασκευή εξαρτημάτων και δοκιμές και επαλήθευση.
6. Ενοποίηση και επαλήθευση υποσυστημάτων, για ενσωμάτωση υποσυστημάτων και επαλήθευση δοκιμών.
7. Ενσωμάτωση και δοκιμή συστήματος, ενσωμάτωση συστήματος και επαλήθευση δοκιμών.
Ώρα δημοσίευσης: 02 Ιουνίου 2023
