Θερμική διαχείριση μπαταρίας
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας 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 γίνεται ολοένα και πιο εμφανής καθώς η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή που μπορεί να προκαλέσει την αποσύνθεση, τη διάβρωση, την ανάφλεξη ή ακόμα και την έκρηξη της μπαταρίας.Η θερμοκρασία λειτουργίας της μπαταρίας είναι βασικός παράγοντας για τον καθορισμό της απόδοσης, της ασφάλειας και της διάρκειας ζωής της μπαταρίας.Από την άποψη της απόδοσης, μια πολύ χαμηλή θερμοκρασία θα οδηγήσει σε μείωση της δραστηριότητας της μπαταρίας, με αποτέλεσμα τη μείωση της απόδοσης φόρτισης και εκφόρτισης και απότομη μείωση της χωρητικότητας της μπαταρίας.Η σύγκριση διαπίστωσε ότι όταν η θερμοκρασία έπεσε στους 10°C, η ικανότητα εκφόρτισης της μπαταρίας ήταν 93% αυτής σε κανονική θερμοκρασία.Ωστόσο, όταν η θερμοκρασία έπεσε στους -20°C, η ικανότητα εκφόρτισης της μπαταρίας ήταν μόνο 43% αυτής σε κανονική θερμοκρασία.
Έρευνα του Li Junqiu και άλλων ανέφερε ότι από την άποψη της ασφάλειας, εάν η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή, οι πλευρικές αντιδράσεις της μπαταρίας θα επιταχυνθούν.Όταν η θερμοκρασία είναι κοντά στους 60 °C, τα εσωτερικά υλικά/δραστικές ουσίες της μπαταρίας θα αποσυντεθούν και στη συνέχεια θα εμφανιστεί «θερμική διαφυγή», προκαλώντας την απότομη αύξηση της θερμοκρασίας, ακόμη και έως 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 της μπαταρίας λιθίου και την ανάφλεξη ενός εσωτερικού βραχυκυκλώματος.
Από την άποψη της διάρκειας ζωής της μπαταρίας, η επίδραση της θερμοκρασίας στη διάρκεια ζωής της μπαταρίας δεν μπορεί να αγνοηθεί.Η εναπόθεση λιθίου σε μπαταρίες που είναι επιρρεπείς σε φόρτιση σε χαμηλή θερμοκρασία θα προκαλέσει τη γρήγορη αποσύνθεση της μπαταρίας σε δεκάδες φορές και η υψηλή θερμοκρασία θα επηρεάσει σημαντικά την ημερολογιακή διάρκεια και τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.Η έρευνα διαπίστωσε ότι όταν η θερμοκρασία είναι 23 ℃, η ημερολογιακή διάρκεια ζωής της μπαταρίας με 80% υπολειπόμενη χωρητικότητα είναι περίπου 6238 ημέρες, αλλά όταν η θερμοκρασία αυξάνεται στους 35 ℃, η ημερολογιακή ζωή είναι περίπου 1790 ημέρες και όταν η θερμοκρασία φτάσει τους 55 ℃, η ημερολογιακή ζωή είναι περίπου 6238 ημέρες.Μόνο 272 ημέρες.
Επί του παρόντος, λόγω κόστους και τεχνικών περιορισμών, η θερμική διαχείριση της μπαταρίας (BTMS) δεν είναι ενοποιημένη στη χρήση αγώγιμων μέσων και μπορεί να χωριστεί σε τρεις κύριες τεχνικές διαδρομές: ψύξη αέρα (ενεργητική και παθητική), υγρή ψύξη και υλικά αλλαγής φάσης (PCM).Η αερόψυξη είναι σχετικά απλή, δεν έχει κίνδυνο διαρροής και είναι οικονομική.Είναι κατάλληλο για την αρχική ανάπτυξη μπαταριών LFP και μικρών πεδίων αυτοκινήτων.Η επίδραση της υγρής ψύξης είναι καλύτερη από αυτή της ψύξης με αέρα και το κόστος αυξάνεται.Σε σύγκριση με τον αέρα, το υγρό ψυκτικό μέσο έχει τα χαρακτηριστικά της μεγάλης ειδικής θερμικής χωρητικότητας και του υψηλού συντελεστή μεταφοράς θερμότητας, που αντισταθμίζει αποτελεσματικά την τεχνική ανεπάρκεια χαμηλής απόδοσης ψύξης αέρα.Είναι η κύρια βελτιστοποίηση των επιβατικών αυτοκινήτων επί του παρόντος.σχέδιο.Ο Zhang Fubin επεσήμανε στην έρευνά του ότι το πλεονέκτημα της υγρής ψύξης είναι η γρήγορη απαγωγή θερμότητας, η οποία μπορεί να εξασφαλίσει την ομοιόμορφη θερμοκρασία του πακέτου μπαταριών και είναι κατάλληλο για πακέτα μπαταριών με μεγάλη παραγωγή θερμότητας.Τα μειονεκτήματα είναι το υψηλό κόστος, οι αυστηρές απαιτήσεις συσκευασίας, ο κίνδυνος διαρροής υγρού και η πολύπλοκη δομή.Τα υλικά αλλαγής φάσης έχουν τόσο αποδοτικότητα ανταλλαγής θερμότητας όσο και πλεονεκτήματα κόστους, καθώς και χαμηλό κόστος συντήρησης.Η τρέχουσα τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε εργαστηριακό στάδιο.Η τεχνολογία θερμικής διαχείρισης των υλικών αλλαγής φάσης δεν είναι ακόμη πλήρως ώριμη και είναι η πιο πιθανή κατεύθυνση ανάπτυξης της θερμικής διαχείρισης μπαταριών στο μέλλον.
Συνολικά, η υγρή ψύξη είναι η τρέχουσα κύρια τεχνολογική οδός, κυρίως λόγω:
(1) Από τη μία πλευρά, οι τρέχουσες τριμερείς μπαταρίες υψηλής περιεκτικότητας σε νικέλιο έχουν χειρότερη θερμική σταθερότητα από τις μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου, χαμηλότερη θερμοκρασία θερμικής διαρροής (θερμοκρασία αποσύνθεσης, 750 °C για φωσφορικό σίδηρο λιθίου, 300 °C για τριμερείς μπαταρίες λιθίου) και υψηλότερη παραγωγή θερμότητας.Από την άλλη πλευρά, νέες τεχνολογίες εφαρμογής φωσφορικού σιδήρου λιθίου, όπως η μπαταρία blade της BYD και το Ningde era CTP, εξαλείφουν τις μονάδες, βελτιώνουν τη χρήση του χώρου και την πυκνότητα ενέργειας και προωθούν περαιτέρω τη θερμική διαχείριση της μπαταρίας από την αερόψυκτη τεχνολογία στην κλίση της υγρόψυκτης τεχνολογίας.
(2) Επηρεασμένη από την καθοδήγηση της μείωσης των επιδοτήσεων και το άγχος των καταναλωτών για την αυτονομία οδήγησης, η αυτονομία των ηλεκτρικών οχημάτων συνεχίζει να αυξάνεται και οι απαιτήσεις για πυκνότητα ενέργειας της μπαταρίας γίνονται όλο και μεγαλύτερες.Η ζήτηση για τεχνολογία υγρής ψύξης με υψηλότερη απόδοση μεταφοράς θερμότητας έχει αυξηθεί.
(3) Τα μοντέλα αναπτύσσονται προς την κατεύθυνση των μοντέλων μεσαίας έως υψηλής ποιότητας, με επαρκή προϋπολογισμό κόστους, επιδίωξη άνεσης, χαμηλή ανοχή σφαλμάτων εξαρτημάτων και υψηλή απόδοση και η λύση υγρής ψύξης είναι περισσότερο σύμφωνη με τις απαιτήσεις.
Ανεξάρτητα από το αν είναι ένα παραδοσιακό αυτοκίνητο ή ένα νέο ενεργειακό όχημα, η ζήτηση των καταναλωτών για άνεση γίνεται όλο και μεγαλύτερη και η τεχνολογία θερμικής διαχείρισης του πιλοτηρίου έχει γίνει ιδιαίτερα σημαντική.Όσον αφορά τις μεθόδους ψύξης, χρησιμοποιούνται ηλεκτρικοί συμπιεστές αντί των συνηθισμένων συμπιεστών για την ψύξη και οι μπαταρίες συνδέονται συνήθως με συστήματα ψύξης κλιματισμού.Τα παραδοσιακά οχήματα υιοθετούν κυρίως τον τύπο swash plate, ενώ τα νέας ενέργειας οχήματα χρησιμοποιούν κυρίως τον τύπο vortex.Αυτή η μέθοδος έχει υψηλή απόδοση, μικρό βάρος, χαμηλό θόρυβο και είναι εξαιρετικά 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 swash plate.%σχετικά με.Όσον αφορά τη μέθοδο θέρμανσης, θέρμανση PTC(Αερόθερμο PTC/Ψυκτικό θερμαντήρα PTC) απαιτείται και τα ηλεκτρικά οχήματα δεν διαθέτουν πηγές θερμότητας μηδενικού κόστους (όπως ψυκτικό κινητήρα εσωτερικής καύσης)
Ώρα δημοσίευσης: 07-07-2023
