Zarządzanie temperaturą akumulatora
Podczas pracy akumulatora temperatura ma ogromny wpływ na jego wydajność. Zbyt niska temperatura może spowodować gwałtowny spadek pojemności i mocy akumulatora, a nawet zwarcie. Znaczenie zarządzania temperaturą akumulatora staje się coraz ważniejsze, ponieważ zbyt wysoka temperatura może spowodować rozkład, korozję, zapłon, a nawet eksplozję akumulatora. Temperatura pracy akumulatora zasilającego jest kluczowym czynnikiem decydującym o wydajności, bezpieczeństwie i żywotności akumulatora. Z punktu widzenia wydajności, zbyt niska temperatura prowadzi do spadku aktywności akumulatora, co skutkuje spadkiem wydajności ładowania i rozładowywania oraz gwałtownym spadkiem pojemności akumulatora. Porównanie wykazało, że gdy temperatura spadła do 10°C, pojemność rozładowania akumulatora wynosiła 93% pojemności w normalnej temperaturze; jednak gdy temperatura spadła do -20°C, pojemność rozładowania akumulatora wynosiła zaledwie 43% pojemności w normalnej temperaturze.
Badania przeprowadzone przez Li Junqiu i innych naukowców wskazują, że z punktu widzenia bezpieczeństwa, zbyt wysoka temperatura przyspiesza reakcje uboczne akumulatora. Przy temperaturze bliskiej 60°C materiały wewnętrzne/substancje czynne akumulatora ulegają rozkładowi, co powoduje „uciekanie termiczne”, powodując nagły wzrost temperatury, nawet do 400–1000°C, co może prowadzić do pożaru i wybuchu. Jeśli temperatura jest zbyt niska, należy utrzymywać niską prędkość ładowania akumulatora, w przeciwnym razie nastąpi rozkład litu i zwarcie wewnętrzne, co może doprowadzić do pożaru.
Z perspektywy żywotności baterii, nie można ignorować wpływu temperatury na jej żywotność. Osadzanie się litu w bateriach podatnych na ładowanie w niskiej temperaturze powoduje szybkie, nawet kilkudziesięciokrotne, skrócenie żywotności baterii, a wysoka temperatura znacząco wpływa na żywotność kalendarzową i cykliczną baterii. Badania wykazały, że przy temperaturze 23°C, żywotność kalendarzowa baterii z 80% pojemności wynosi około 6238 dni, natomiast przy temperaturze 35°C żywotność kalendarzowa wynosi około 1790 dni, a przy temperaturze 55°C – około 6238 dni. To zaledwie 272 dni.
Obecnie, ze względu na ograniczenia finansowe i techniczne, zarządzanie temperaturą baterii(BTMS) nie jest zunifikowany w zakresie wykorzystania mediów przewodzących i można go podzielić na trzy główne ścieżki techniczne: chłodzenie powietrzem (aktywne i pasywne), chłodzenie cieczą oraz materiały zmiennofazowe (PCM). Chłodzenie powietrzem jest stosunkowo proste, nie stwarza ryzyka wycieku i jest ekonomiczne. Nadaje się do wstępnego rozwoju akumulatorów LFP i małych samochodów. Efekt chłodzenia cieczą jest lepszy niż chłodzenie powietrzem, a jego koszt jest wyższy. W porównaniu z powietrzem, ciekłe medium chłodzące charakteryzuje się dużą pojemnością cieplną i wysokim współczynnikiem przenikania ciepła, co skutecznie rekompensuje techniczne niedostatki niskiej wydajności chłodzenia powietrzem. Jest to obecnie główny cel optymalizacji samochodów osobowych. Zhang Fubin w swoich badaniach wskazał, że zaletą chłodzenia cieczą jest szybkie rozpraszanie ciepła, co zapewnia równomierną temperaturę akumulatora i jest odpowiednie dla akumulatorów o dużej produkcji ciepła; wadami są wysoki koszt, surowe wymagania dotyczące pakowania, ryzyko wycieku cieczy i złożona struktura. Materiały zmiennofazowe charakteryzują się zarówno wydajnością wymiany ciepła, jak i niższymi kosztami utrzymania. Obecna technologia jest wciąż w fazie laboratoryjnej. Technologia zarządzania temperaturą materiałów zmiennofazowych nie jest jeszcze w pełni rozwinięta, a w przyszłości stanowi ona najbardziej obiecujący kierunek rozwoju zarządzania temperaturą akumulatorów.
Ogólnie rzecz biorąc, chłodzenie cieczą jest obecnie dominującą technologią, głównie ze względu na:
(1) Z jednej strony, obecnie dostępne, popularne baterie trójskładnikowe o wysokiej zawartości niklu charakteryzują się gorszą stabilnością termiczną niż baterie litowo-żelazowo-fosforanowe, niższą temperaturą niekontrolowanego wzrostu temperatury (temperatura rozkładu: 750°C dla baterii litowo-żelazowo-fosforanowych, 300°C dla baterii litowo-żelazowo-fosforanowych) oraz wyższą emisją ciepła. Z drugiej strony, nowe technologie zastosowań baterii litowo-żelazowo-fosforanowych, takie jak bateria łopatkowa firmy BYD i ogniwa CTP z epoki Ningde, eliminują moduły, poprawiają wykorzystanie przestrzeni i gęstość energii, a także promują zarządzanie temperaturą baterii, przechodząc od technologii chłodzenia powietrzem do technologii chłodzenia cieczą.
(2) W związku z wytycznymi dotyczącymi redukcji dotacji i obawami konsumentów dotyczącymi zasięgu jazdy, zasięg pojazdów elektrycznych stale rośnie, a wymagania dotyczące gęstości energii w akumulatorach są coraz wyższe. Wzrosło zapotrzebowanie na technologię chłodzenia cieczą o wyższej efektywności wymiany ciepła.
(3) Modele rozwijają się w kierunku modeli średniej i wyższej klasy, charakteryzujących się odpowiednim budżetem kosztów, dążeniem do komfortu, niską tolerancją na błędy podzespołów i wysoką wydajnością, a rozwiązanie chłodzenia cieczą lepiej spełnia wymagania.
Niezależnie od tego, czy chodzi o tradycyjny samochód, czy pojazd o napędzie elektrycznym, zapotrzebowanie konsumentów na komfort stale rośnie, a technologia zarządzania temperaturą w kokpicie stała się szczególnie ważna. W systemach chłodzenia, zamiast tradycyjnych sprężarek, stosuje się sprężarki elektryczne, a akumulatory są zazwyczaj podłączone do układów klimatyzacji. W pojazdach tradycyjnych stosuje się głównie sprężarki z płytą skośną, podczas gdy w pojazdach o napędzie elektrycznym stosuje się głównie sprężarki wirowe. Ta metoda charakteryzuje się wysoką wydajnością, lekkością, niskim poziomem hałasu i jest wysoce kompatybilna z napędem elektrycznym. Ponadto, konstrukcja jest prosta, działanie stabilne, a sprawność objętościowa jest o 60% wyższa niż w przypadku sprężarek z płytą skośną. %about. Jeśli chodzi o metodę ogrzewania, ogrzewanie PTC (Podgrzewacz powietrza PTC/Podgrzewacz płynu chłodzącego PTC) jest konieczne, a pojazdy elektryczne nie mają bezpłatnych źródeł ciepła (takich jak chłodziwo silnika spalinowego)
Czas publikacji: 07-07-2023
