جهت ارتقاء فناوری مدیریت حرارتی خودروهای انرژی جدید

مدیریت حرارتی باتری

در طول فرآیند کار باتری، دما تأثیر زیادی بر عملکرد آن دارد.اگر دما خیلی پایین باشد، ممکن است باعث کاهش شدید ظرفیت و توان باتری و حتی اتصال کوتاه باتری شود.اهمیت مدیریت حرارتی باتری به طور فزاینده ای برجسته می شود زیرا دما بسیار بالا است که ممکن است باعث تجزیه باتری، خوردگی، آتش گرفتن یا حتی منفجر شود.دمای کارکرد باتری یک عامل کلیدی در تعیین عملکرد، ایمنی و عمر باتری است.از نقطه نظر عملکرد، دمای بسیار پایین منجر به کاهش فعالیت باتری و در نتیجه کاهش عملکرد شارژ و دشارژ و کاهش شدید ظرفیت باتری می شود.مقایسه نشان داد که وقتی دما به 10 درجه سانتیگراد کاهش یافت، ظرفیت تخلیه باتری 93 درصد از آن در دمای معمولی بود.با این حال، هنگامی که دما به -20 درجه سانتیگراد کاهش یافت، ظرفیت تخلیه باتری تنها 43٪ از آن در دمای معمولی بود.

تحقیقات لی جونکیو و دیگران اشاره کرد که از نظر ایمنی، اگر دما خیلی بالا باشد، واکنش های جانبی باتری تسریع می شود.هنگامی که دما نزدیک به 60 درجه سانتیگراد است، مواد داخلی/مواد فعال باتری تجزیه می شوند و سپس "فرار حرارتی" رخ می دهد که باعث افزایش ناگهانی دما حتی تا 400 تا 1000 درجه سانتیگراد می شود و سپس منجر به آتش سوزی و انفجاراگر دما خیلی پایین باشد، سرعت شارژ باتری باید در نرخ شارژ کمتری حفظ شود، در غیر این صورت باعث تجزیه لیتیوم باتری و آتش گرفتن یک اتصال کوتاه داخلی می شود.

از منظر عمر باتری، تاثیر دما بر عمر باتری را نمی توان نادیده گرفت.رسوب لیتیوم در باتری های مستعد شارژ در دمای پایین باعث می شود عمر چرخه باتری به سرعت تا ده ها بار کاهش یابد و دمای بالا به شدت بر عمر تقویم و چرخه باتری تأثیر می گذارد.این تحقیق نشان داد که زمانی که دما 23 درجه سانتیگراد باشد، عمر تقویمی باتری با 80 درصد ظرفیت باقیمانده حدود 6238 روز است، اما زمانی که دما به 35 درجه سانتیگراد افزایش می یابد، عمر تقویمی حدود 1790 روز است و زمانی که دما به 55 می رسد. ℃، عمر تقویم حدود 6238 روز است.فقط 272 روز

در حال حاضر، به دلیل هزینه و محدودیت های فنی، مدیریت حرارتی باتری (BTMS) در استفاده از رسانه های رسانا یکسان نیست و می توان آن را به سه مسیر فنی اصلی تقسیم کرد: خنک کننده هوا (فعال و غیرفعال)، خنک کننده مایع و مواد تغییر فاز (PCM).خنک کننده هوا نسبتاً ساده است، خطر نشتی ندارد و مقرون به صرفه است.این برای توسعه اولیه باتری های LFP و میدان های ماشین کوچک مناسب است.تأثیر خنک کننده مایع بهتر از خنک کننده هوا است و هزینه آن افزایش می یابد.در مقایسه با هوا، محیط خنک کننده مایع دارای ویژگی های ظرفیت گرمای ویژه بزرگ و ضریب انتقال حرارت بالا است که به طور موثر کمبود فنی راندمان خنک کننده هوای پایین را جبران می کند.این بهینه سازی اصلی خودروهای سواری در حال حاضر است.طرح.ژانگ فوبین در تحقیقات خود اشاره کرد که مزیت خنک کننده مایع اتلاف سریع گرما است که می تواند دمای یکنواخت بسته باتری را تضمین کند و برای بسته های باتری با تولید گرمای زیاد مناسب است.معایب آن هزینه بالا، الزامات سخت بسته بندی، خطر نشت مایع و ساختار پیچیده است.مواد تغییر فاز هم بازده تبادل حرارتی و هم مزیت های هزینه ای دارند و هم هزینه های نگهداری پایینی دارند.فناوری فعلی هنوز در مرحله آزمایشگاهی است.فناوری مدیریت حرارتی مواد تغییر فاز هنوز به طور کامل به بلوغ نرسیده است و بالقوه ترین جهت توسعه مدیریت حرارتی باتری در آینده است.

به طور کلی، خنک کننده مایع مسیر اصلی فناوری فعلی است که عمدتاً به دلایل زیر است:

(1) از یک طرف، باتری‌های سه تایی با نیکل بالا، پایداری حرارتی بدتری نسبت به باتری‌های لیتیوم آهن فسفات دارند، دمای فرار حرارتی پایین‌تری دارند (دمای تجزیه، 750 درجه سانتی‌گراد برای فسفات آهن لیتیوم، 300 درجه سانتی‌گراد برای باتری‌های لیتیوم سه‌گانه) ، و تولید گرمای بالاتر.از سوی دیگر، فناوری‌های جدید کاربرد فسفات آهن لیتیوم مانند باتری تیغه‌ای BYD و CTP عصر Ningde، ماژول‌ها را حذف می‌کنند، استفاده از فضا و تراکم انرژی را بهبود می‌بخشند و مدیریت حرارتی باتری را از فناوری خنک‌کننده هوا به فناوری خنک‌کننده مایع ارتقا می‌دهند.

(2) تحت تأثیر هدایت کاهش یارانه و اضطراب مصرف کنندگان در مورد مسافت رانندگی، برد رانندگی وسایل نقلیه الکتریکی همچنان در حال افزایش است و الزامات تراکم انرژی باتری بالاتر و بالاتر می رود.تقاضا برای فناوری خنک کننده مایع با راندمان انتقال حرارت بالاتر افزایش یافته است.

(3) مدل‌ها در جهت مدل‌های متوسط ​​به بالا، با بودجه هزینه کافی، دستیابی به راحتی، تحمل خطای کم اجزاء و عملکرد بالا در حال توسعه هستند و راه‌حل خنک‌کننده مایع بیشتر مطابق با الزامات است.

صرف نظر از اینکه یک خودروی سنتی یا یک وسیله نقلیه انرژی جدید باشد، تقاضای مصرف کنندگان برای راحتی بیشتر و بیشتر می شود و فناوری مدیریت حرارتی کابین خلبان اهمیت ویژه ای پیدا کرده است.از نظر روش های تبرید، به جای کمپرسورهای معمولی برای تبرید از کمپرسورهای الکتریکی استفاده می شود و معمولاً باتری ها به سیستم های خنک کننده تهویه مطبوع متصل می شوند.وسایل نقلیه سنتی عمدتاً از نوع swash plate استفاده می کنند، در حالی که وسایل نقلیه انرژی جدید عمدتاً از نوع گردابی استفاده می کنند.این روش دارای راندمان بالا، وزن سبک، صدای کم و سازگاری بالایی با انرژی درایو الکتریکی است.علاوه بر این، ساختار ساده است، عملکرد پایدار است و راندمان حجمی 60٪ بیشتر از نوع صفحه swash است.٪در باره.از نظر روش گرمایش، گرمایش PTC (بخاری هوا PTC/بخاری خنک کننده PTC) مورد نیاز است و وسایل نقلیه الکتریکی فاقد منابع حرارتی بدون هزینه (مانند خنک کننده موتور احتراق داخلی) هستند.