Θερμική διαχείριση μπαταρίας
Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας της μπαταρίας, η θερμοκρασία έχει μεγάλη επίδραση στην απόδοσή της. Εάν η θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλή, μπορεί να προκαλέσει απότομη μείωση της χωρητικότητας και της ισχύος της μπαταρίας, ακόμη και βραχυκύκλωμα της μπαταρίας. Η σημασία της θερμικής διαχείρισης της μπαταρίας αποκτά ολοένα και μεγαλύτερη σημασία, καθώς η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει αποσύνθεση, διάβρωση, ανάφλεξη ή ακόμα και έκρηξη της μπαταρίας. Η θερμοκρασία λειτουργίας της μπαταρίας είναι ένας βασικός παράγοντας για τον καθορισμό της απόδοσης, της ασφάλειας και της διάρκειας ζωής της. Από άποψη απόδοσης, μια πολύ χαμηλή θερμοκρασία θα οδηγήσει σε μείωση της δραστηριότητας της μπαταρίας, με αποτέλεσμα τη μείωση της απόδοσης φόρτισης και εκφόρτισης και μια απότομη μείωση της χωρητικότητας της μπαταρίας. Η σύγκριση διαπίστωσε ότι όταν η θερμοκρασία έπεσε στους 10°C, η χωρητικότητα εκφόρτισης της μπαταρίας ήταν 93% αυτής σε κανονική θερμοκρασία. Ωστόσο, όταν η θερμοκρασία έπεσε στους -20°C, η χωρητικότητα εκφόρτισης της μπαταρίας ήταν μόνο 43% αυτής σε κανονική θερμοκρασία.
Η έρευνα του Li Junqiu και άλλων ανέφερε ότι από άποψη ασφάλειας, εάν η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή, οι παράπλευρες αντιδράσεις της μπαταρίας θα επιταχυνθούν. Όταν η θερμοκρασία πλησιάσει τους 60 °C, τα εσωτερικά υλικά/ενεργές ουσίες της μπαταρίας θα αποσυντεθούν και στη συνέχεια θα εμφανιστεί «θερμική διαφυγή», προκαλώντας μια απότομη αύξηση της θερμοκρασίας, ακόμη και έως τους 400 ~ 1000 ℃, και στη συνέχεια θα οδηγήσει σε πυρκαγιά και έκρηξη. Εάν η θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλή, ο ρυθμός φόρτισης της μπαταρίας πρέπει να διατηρείται σε χαμηλότερο ρυθμό φόρτισης, διαφορετικά θα προκαλέσει την αποσύνθεση του λιθίου στην μπαταρία και θα προκαλέσει εσωτερικό βραχυκύκλωμα που θα προκαλέσει πυρκαγιά.
Από την άποψη της διάρκειας ζωής της μπαταρίας, η επίδραση της θερμοκρασίας στη διάρκεια ζωής της δεν μπορεί να αγνοηθεί. Η εναπόθεση λιθίου σε μπαταρίες που είναι επιρρεπείς σε φόρτιση σε χαμηλή θερμοκρασία θα προκαλέσει ταχεία μείωση του κύκλου ζωής της μπαταρίας σε δεκάδες φορές, και η υψηλή θερμοκρασία θα επηρεάσει σημαντικά τη διάρκεια ζωής και τον κύκλο ζωής της μπαταρίας. Η έρευνα διαπίστωσε ότι όταν η θερμοκρασία είναι 23 ℃, η διάρκεια ζωής της μπαταρίας με 80% εναπομένουσα χωρητικότητα είναι περίπου 6238 ημέρες, αλλά όταν η θερμοκρασία αυξηθεί στους 35 ℃, η διάρκεια ζωής είναι περίπου 1790 ημέρες και όταν η θερμοκρασία φτάσει τους 55 ℃, η διάρκεια ζωής είναι περίπου 6238 ημέρες. Μόνο 272 ημέρες.
Προς το παρόν, λόγω κόστους και τεχνικών περιορισμών, η θερμική διαχείριση της μπαταρίας (BTMS) δεν είναι ενιαία στη χρήση αγώγιμων μέσων και μπορεί να χωριστεί σε τρεις κύριες τεχνικές οδούς: ψύξη με αέρα (ενεργητική και παθητική), υγρή ψύξη και υλικά αλλαγής φάσης (PCM). Η ψύξη με αέρα είναι σχετικά απλή, δεν έχει κίνδυνο διαρροής και είναι οικονομική. Είναι κατάλληλη για την αρχική ανάπτυξη μπαταριών LFP και μικρών πεδίων αυτοκινήτων. Η επίδραση της υγρής ψύξης είναι καλύτερη από αυτή της αερόψυξης και το κόστος είναι αυξημένο. Σε σύγκριση με τον αέρα, το υγρό ψυκτικό μέσο έχει τα χαρακτηριστικά της μεγάλης ειδικής θερμοχωρητικότητας και του υψηλού συντελεστή μεταφοράς θερμότητας, γεγονός που αντισταθμίζει αποτελεσματικά την τεχνική ανεπάρκεια της χαμηλής απόδοσης ψύξης με αέρα. Είναι η κύρια βελτιστοποίηση των επιβατικών αυτοκινήτων προς το παρόν. Ο Zhang Fubin επεσήμανε στην έρευνά του ότι το πλεονέκτημα της υγρής ψύξης είναι η γρήγορη απαγωγή θερμότητας, η οποία μπορεί να διασφαλίσει την ομοιόμορφη θερμοκρασία της μπαταρίας και είναι κατάλληλη για μπαταρίες με μεγάλη παραγωγή θερμότητας. Τα μειονεκτήματα είναι το υψηλό κόστος, οι αυστηρές απαιτήσεις συσκευασίας, ο κίνδυνος διαρροής υγρού και η σύνθετη δομή. Τα υλικά αλλαγής φάσης έχουν τόσο πλεονεκτήματα απόδοσης ανταλλαγής θερμότητας όσο και πλεονεκτήματα κόστους, καθώς και χαμηλό κόστος συντήρησης. Η τρέχουσα τεχνολογία βρίσκεται ακόμη στο εργαστηριακό στάδιο. Η τεχνολογία θερμικής διαχείρισης υλικών αλλαγής φάσης δεν είναι ακόμη πλήρως ώριμη και αποτελεί την πιο πιθανή κατεύθυνση ανάπτυξης της θερμικής διαχείρισης μπαταριών στο μέλλον.
Συνολικά, η υγρή ψύξη είναι η τρέχουσα κυρίαρχη τεχνολογική οδός, κυρίως λόγω:
(1) Αφενός, οι τρέχουσες τριαδικές μπαταρίες υψηλής περιεκτικότητας σε νικέλιο έχουν χειρότερη θερμική σταθερότητα από τις μπαταρίες λιθίου-σιδήρου-φωσφορικού, χαμηλότερη θερμοκρασία θερμικής διαφυγής (θερμοκρασία αποσύνθεσης, 750 °C για λιθίου-σιδήρου-φωσφορικό, 300 °C για τριαδικές μπαταρίες λιθίου) και υψηλότερη παραγωγή θερμότητας. Αφετέρου, οι νέες τεχνολογίες εφαρμογής λιθίου-σιδήρου-φωσφορικού, όπως η μπαταρία blade της BYD και η CTP της εποχής Ningde, εξαλείφουν τις μονάδες, βελτιώνουν την αξιοποίηση του χώρου και την ενεργειακή πυκνότητα και προωθούν περαιτέρω τη θερμική διαχείριση των μπαταριών από την τεχνολογία αερόψυξης στην τεχνολογία υγρού ψύκτη με κλίση.
(2) Επηρεασμένη από την καθοδήγηση για μείωση των επιδοτήσεων και την ανησυχία των καταναλωτών σχετικά με την αυτονομία οδήγησης, η αυτονομία οδήγησης των ηλεκτρικών οχημάτων συνεχίζει να αυξάνεται και οι απαιτήσεις για ενεργειακή πυκνότητα μπαταρίας αυξάνονται όλο και περισσότερο. Η ζήτηση για τεχνολογία υγρής ψύξης με υψηλότερη απόδοση μεταφοράς θερμότητας έχει αυξηθεί.
(3) Τα μοντέλα εξελίσσονται προς την κατεύθυνση μοντέλων μεσαίας έως υψηλής κατηγορίας, με επαρκή προϋπολογισμό κόστους, επιδίωξη άνεσης, χαμηλή ανοχή σφαλμάτων εξαρτημάτων και υψηλή απόδοση, ενώ η λύση υγρής ψύξης είναι περισσότερο σύμφωνη με τις απαιτήσεις.
Ανεξάρτητα από το αν πρόκειται για παραδοσιακό αυτοκίνητο ή για όχημα νέας ενέργειας, η ζήτηση των καταναλωτών για άνεση αυξάνεται όλο και περισσότερο, και η τεχνολογία θερμικής διαχείρισης του πιλοτηρίου έχει αποκτήσει ιδιαίτερη σημασία. Όσον αφορά τις μεθόδους ψύξης, χρησιμοποιούνται ηλεκτρικοί συμπιεστές αντί για συνηθισμένους συμπιεστές για ψύξη και οι μπαταρίες συνήθως συνδέονται με συστήματα ψύξης κλιματισμού. Τα παραδοσιακά οχήματα υιοθετούν κυρίως τον τύπο πλάκας περιστροφής, ενώ τα οχήματα νέας ενέργειας χρησιμοποιούν κυρίως τον τύπο στροβιλισμού. Αυτή η μέθοδος έχει υψηλή απόδοση, ελαφρύ βάρος, χαμηλό θόρυβο και είναι ιδιαίτερα συμβατή με την ηλεκτρική ενέργεια κίνησης. Επιπλέον, η δομή είναι απλή, η λειτουργία είναι σταθερή και η ογκομετρική απόδοση είναι 60% υψηλότερη από αυτή του τύπου πλάκας περιστροφής. %περίπου. Όσον αφορά τη μέθοδο θέρμανσης, η θέρμανση PTC(Θερμαντήρας αέρα PTC/Θερμαντήρας ψυκτικού PTC) είναι απαραίτητο, και τα ηλεκτρικά οχήματα δεν διαθέτουν πηγές θερμότητας μηδενικού κόστους (όπως ψυκτικό κινητήρα εσωτερικής καύσης)
Ώρα δημοσίευσης: 07 Ιουλίου 2023
