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. Προκειμένου να βελτιωθεί η αυτονομία πλεύσης, το όχημα πρέπει να τοποθετήσει όσο το δυνατόν περισσότερες μπαταρίες σε έναν συγκεκριμένο χώρο, επομένως ο χώρος για την μπαταρία στο όχημα είναι πολύ περιορισμένος. Η μπαταρία παράγει πολλή θερμότητα κατά τη λειτουργία του οχήματος και συσσωρεύεται σε σχετικά μικρό χώρο με την πάροδο του χρόνου. Λόγω της πυκνής στοίβαξης των στοιχείων στην μπαταρία, είναι επίσης σχετικά πιο δύσκολο να διαχυθεί η θερμότητα στην μεσαία περιοχή σε κάποιο βαθμό, επιδεινώνοντας την ασυνέπεια θερμοκρασίας μεταξύ των στοιχείων, γεγονός που θα μειώσει την απόδοση φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας και θα επηρεάσει την ισχύ της μπαταρίας. Θα προκαλέσει θερμική διαφυγή και θα επηρεάσει την ασφάλεια και τη διάρκεια ζωής του συστήματος.
Η θερμοκρασία της μπαταρίας ισχύος έχει μεγάλη επίδραση στην απόδοση, τη διάρκεια ζωής και την ασφάλειά της. 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 εξόδου ισχύος 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. Το πρόβλημα ασφάλειας φόρτισης σε χαμηλή θερμοκρασία του συστήματος μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων περιορίζει σε μεγάλο βαθμό την προώθηση των ηλεκτρικών οχημάτων σε ψυχρές περιοχές.
Η θερμική διαχείριση της μπαταρίας είναι μια από τις σημαντικές λειτουργίες του BMS, κυρίως για να διατηρεί την μπαταρία σε κατάλληλο εύρος θερμοκρασίας ανά πάσα στιγμή, ώστε να διατηρείται η καλύτερη δυνατή κατάσταση λειτουργίας της. 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.
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 στο χώρο επιβατών που ρέει μέσα από την επιφάνεια της μπαταρίας για να επιτύχει ανταλλαγή θερμότητας και ψύξη. Η ψύξη με υγρό γενικά χρησιμοποιεί έναν ανεξάρτητο αγωγό ψυκτικού για τη θέρμανση ή την ψύξη της μπαταρίας. Προς το παρόν, αυτή η μέθοδος είναι η κύρια μέθοδος ψύξης. Για παράδειγμα, η Tesla και η Volt χρησιμοποιούν και οι δύο αυτήν τη μέθοδο ψύξης. 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:
Στις πρώτες μπαταρίες ισχύος, λόγω της μικρής τους χωρητικότητας και ενεργειακής πυκνότητας, πολλές μπαταρίες ισχύος ψύχονταν με ψύξη με αέρα. Ψύξη με αέρα (Θερμαντήρας αέρα PTC) χωρίζεται σε δύο κατηγορίες: φυσική ψύξη με αέρα και ψύξη με εξαναγκασμένο αέρα (με χρήση ανεμιστήρα) και χρησιμοποιεί φυσικό άνεμο ή κρύο αέρα στην καμπίνα για την ψύξη της μπαταρίας.
Τυπικοί εκπρόσωποι των αερόψυκτων συστημάτων είναι τα Nissan Leaf, Kia Soul EV, κ.λπ. Σήμερα, οι μπαταρίες 48V των μικρουβριδικών οχημάτων 48V είναι γενικά τοποθετημένες στο χώρο επιβατών και ψύχονται με αερόψυξη. Η δομή του συστήματος αερόψυξης είναι σχετικά απλή, η τεχνολογία είναι σχετικά ώριμη και το κόστος είναι χαμηλό. Ωστόσο, λόγω της περιορισμένης θερμότητας που απορροφά ο αέρας, η απόδοση ανταλλαγής θερμότητας είναι χαμηλή, η εσωτερική ομοιομορφία θερμοκρασίας της μπαταρίας δεν είναι καλή και είναι δύσκολο να επιτευχθεί πιο ακριβής έλεγχος της θερμοκρασίας της μπαταρίας. Επομένως, το σύστημα αερόψυξης είναι γενικά κατάλληλο για καταστάσεις με μικρή αυτονομία πλεύσης και ελαφρύ βάρος οχήματος.
Αξίζει να σημειωθεί ότι για ένα αερόψυκτο σύστημα, ο σχεδιασμός του αεραγωγού παίζει ζωτικό ρόλο στο αποτέλεσμα ψύξης. Οι αεραγωγοί χωρίζονται κυρίως σε σειριακούς αεραγωγούς και παράλληλους αεραγωγούς. Η σειριακή δομή είναι απλή, αλλά η αντίσταση είναι μεγάλη. Η παράλληλη δομή είναι πιο σύνθετη και καταλαμβάνει περισσότερο χώρο, αλλά η ομοιομορφία απαγωγής θερμότητας είναι καλή.
2. Σύστημα ψύξης με υγρό
Η λειτουργία ψύξης με υγρό σημαίνει ότι η μπαταρία χρησιμοποιεί ψυκτικό υγρό για την ανταλλαγή θερμότητας (Θερμαντήρας ψυκτικού PTC). Το ψυκτικό μέσο μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους που μπορούν να έρθουν σε άμεση επαφή με το στοιχείο της μπαταρίας (πυριτιούχο έλαιο, καστορέλαιο κ.λπ.) και να έρθουν σε επαφή με το στοιχείο της μπαταρίας (νερό και αιθυλενογλυκόλη κ.λπ.) μέσω καναλιών νερού. Προς το παρόν, χρησιμοποιείται περισσότερο το μικτό διάλυμα νερού και αιθυλενογλυκόλης. Το σύστημα ψύξης με υγρό προσθέτει γενικά ένα ψυκτικό συγκρότημα για να συνδεθεί με τον κύκλο ψύξης και η θερμότητα της μπαταρίας απομακρύνεται μέσω του ψυκτικού μέσου. Τα βασικά του εξαρτήματα είναι ο συμπιεστής, το ψυκτικό συγκρότημα και τοηλεκτρική αντλία νερούΩς πηγή ενέργειας ψύξης, ο συμπιεστής καθορίζει την ικανότητα ανταλλαγής θερμότητας ολόκληρου του συστήματος. Το ψυκτικό συγκρότημα λειτουργεί ως ανταλλαγή μεταξύ του ψυκτικού μέσου και του ψυκτικού υγρού και η ποσότητα ανταλλαγής θερμότητας καθορίζει άμεσα τη θερμοκρασία του ψυκτικού υγρού. Η αντλία νερού καθορίζει τον ρυθμό ροής του ψυκτικού μέσου στον αγωγό. Όσο ταχύτερος είναι ο ρυθμός ροής, τόσο καλύτερη είναι η απόδοση μεταφοράς θερμότητας και αντίστροφα.
Ώρα δημοσίευσης: 09 Αυγούστου 2024
