Akumulatory, jako główne źródło zasilania pojazdów zasilanych nowymi źródłami energii, odgrywają kluczową rolę w ich eksploatacji. Podczas eksploatacji pojazdu akumulator będzie narażony na złożone i zmienne warunki pracy. Aby zwiększyć zasięg, konieczne jest umieszczenie jak największej liczby akumulatorów w określonej przestrzeni, dlatego przestrzeń na akumulator jest bardzo ograniczona. Akumulator generuje dużo ciepła podczas pracy pojazdu, które z czasem gromadzi się w stosunkowo małej przestrzeni. Ze względu na gęste ułożenie ogniw w akumulatorze, odprowadzanie ciepła w części środkowej jest również stosunkowo utrudnione, co pogłębia nierównomierność temperatur między ogniwami. To z kolei zmniejsza wydajność ładowania i rozładowywania akumulatora oraz wpływa na jego moc. Powoduje to niekontrolowany wzrost temperatury, co negatywnie wpływa na bezpieczeństwo i żywotność systemu.
Temperatura akumulatora ma ogromny wpływ na jego wydajność, żywotność i bezpieczeństwo. W niskich temperaturach rezystancja wewnętrzna akumulatorów litowo-jonowych wzrasta, a pojemność maleje. W skrajnych przypadkach elektrolit zamarza, uniemożliwiając rozładowanie akumulatora. Wydajność systemu akumulatorów w niskich temperaturach ulega znacznemu pogorszeniu, co przekłada się na moc wyjściową pojazdów elektrycznych. Spadek mocy i zasięgu. Podczas ładowania pojazdów elektrycznych w niskich temperaturach, system BMS (system zarządzania energią) najpierw podgrzewa akumulator do odpowiedniej temperatury przed ładowaniem. Nieprawidłowe postępowanie może doprowadzić do chwilowego przeładowania, co z kolei może skutkować wewnętrznym zwarciem, a w konsekwencji dalszym dymieniem, pożarem, a nawet wybuchem. Problem bezpieczeństwa ładowania akumulatorów pojazdów elektrycznych w niskich temperaturach w znacznym stopniu ogranicza promocję pojazdów elektrycznych w zimnych regionach.
Zarządzanie temperaturą akumulatora jest jedną z ważnych funkcji systemu BMS, głównie w celu utrzymania akumulatora w odpowiednim zakresie temperatur przez cały czas, aby zapewnić jego optymalne warunki pracy. Zarządzanie temperaturą akumulatora obejmuje głównie funkcje chłodzenia, ogrzewania i wyrównywania temperatury. Funkcje chłodzenia i ogrzewania są dostosowywane głównie do możliwego wpływu temperatury otoczenia na akumulator. Wyrównywanie temperatury służy do zmniejszenia różnicy temperatur wewnątrz akumulatora i zapobiegania szybkiemu rozładowaniu spowodowanemu przegrzaniem określonej części akumulatora.
Ogólnie rzecz biorąc, tryby chłodzenia akumulatorów elektrycznych dzielą się na trzy główne kategorie: chłodzenie powietrzem, chłodzenie cieczą i chłodzenie bezpośrednie. Tryb chłodzenia powietrzem wykorzystuje naturalny wiatr lub powietrze chłodzące z kabiny pasażerskiej, które przepływa przez powierzchnię akumulatora, zapewniając wymianę ciepła i chłodzenie. Chłodzenie cieczą zazwyczaj wykorzystuje niezależny przewód czynnika chłodzącego do ogrzewania lub chłodzenia akumulatora elektrycznego. Obecnie ta metoda jest powszechnie stosowana. Na przykład Tesla i Volt stosują tę metodę chłodzenia. System chłodzenia bezpośredniego eliminuje przewód chłodzący akumulatora elektrycznego i bezpośrednio wykorzystuje czynnik chłodniczy do chłodzenia akumulatora elektrycznego.
1. Układ chłodzenia powietrzem:
Wczesne akumulatory energetyczne, ze względu na ich małą pojemność i gęstość energii, były chłodzone powietrzem. Chłodzenie powietrzem (Podgrzewacz powietrza PTC) dzieli się na dwie kategorie: chłodzenie powietrzem naturalnym i chłodzenie powietrzem wymuszonym (za pomocą wentylatora). Do chłodzenia akumulatora wykorzystuje się naturalny wiatr lub zimne powietrze w kabinie.
Typowymi przedstawicielami układów chłodzonych powietrzem są Nissan Leaf, Kia Soul EV itp.; obecnie akumulatory 48 V w pojazdach mikrohybrydowych 48 V są zazwyczaj umieszczane w kabinie pasażerskiej i chłodzone powietrzem. Konstrukcja układu chłodzenia powietrzem jest stosunkowo prosta, technologia jest stosunkowo zaawansowana, a koszt jest niski. Jednakże, ze względu na ograniczone ciepło odprowadzane przez powietrze, wydajność wymiany ciepła jest niska, równomierność temperatury wewnętrznej akumulatora nie jest dobra i trudno jest uzyskać bardziej precyzyjną kontrolę temperatury akumulatora. Dlatego układ chłodzenia powietrzem jest zazwyczaj odpowiedni w sytuacjach, gdy zasięg jest krótki i pojazd jest lekki.
Warto wspomnieć, że w przypadku systemu chłodzonego powietrzem, konstrukcja kanału powietrznego odgrywa kluczową rolę w efekcie chłodzenia. Kanały powietrzne dzielą się głównie na szeregowe i równoległe. Struktura szeregowa jest prosta, ale charakteryzuje się dużą rezystancją; struktura równoległa jest bardziej złożona i zajmuje więcej miejsca, ale zapewnia dobrą równomierność odprowadzania ciepła.
2. Układ chłodzenia cieczą
Tryb chłodzenia cieczą oznacza, że akumulator wykorzystuje ciecz chłodzącą do wymiany ciepła (Podgrzewacz płynu chłodzącego PTC). Czynnik chłodniczy można podzielić na dwa rodzaje: mogące bezpośrednio stykać się z ogniwem akumulatora (olej silikonowy, olej rycynowy itp.) oraz stykać się z ogniwem akumulatora (woda i glikol etylenowy itp.) poprzez kanały wodne; obecnie częściej stosuje się roztwór mieszany wody i glikolu etylenowego. System chłodzenia cieczą zazwyczaj zawiera agregat chłodniczy, który współpracuje z cyklem chłodzenia, a ciepło z akumulatora jest odprowadzane przez czynnik chłodniczy; jego głównymi elementami są sprężarka, agregat chłodniczy ielektryczna pompa wodnaJako źródło zasilania układu chłodniczego, sprężarka określa wydajność wymiany ciepła całego systemu. Agregat chłodniczy działa jako wymiennik między czynnikiem chłodniczym a cieczą chłodzącą, a wielkość wymiany ciepła bezpośrednio determinuje temperaturę cieczy chłodzącej. Pompa wodna określa natężenie przepływu czynnika chłodzącego w rurociągu. Im większe natężenie przepływu, tym lepsza wydajność wymiany ciepła i odwrotnie.
Czas publikacji: 09.08.2024
