Управління температурою акумулятора
Під час роботи акумулятора температура має великий вплив на його продуктивність. Якщо температура занадто низька, це може призвести до різкого зниження ємності та потужності акумулятора, і навіть короткого замикання. Важливість терморегуляції акумулятора стає все більш помітною, оскільки занадто висока температура може призвести до розкладання, корозії, займання або навіть вибуху акумулятора. Робоча температура акумулятора є ключовим фактором, що визначає продуктивність, безпеку та термін служби акумулятора. З точки зору продуктивності, занадто низька температура призведе до зниження активності акумулятора, що призведе до зниження продуктивності заряду та розряду, а також до різкого зниження ємності акумулятора. Порівняння показало, що при зниженні температури до 10°C ємність розряду акумулятора становила 93% від нормальної температури; однак, при зниженні температури до -20°C ємність розряду акумулятора становила лише 43% від нормальної температури.
У дослідженні Лі Цзюньцю та інших зазначається, що з точки зору безпеки, якщо температура занадто висока, побічні реакції акумулятора прискорюються. Коли температура наближається до 60 °C, внутрішні матеріали/активні речовини акумулятора розкладаються, що призводить до «теплового вибуху», що призводить до раптового підвищення температури, навіть до 400 ~ 1000 ℃, що може призвести до пожежі та вибуху. Якщо температура занадто низька, швидкість заряджання акумулятора повинна підтримуватися нижчою, інакше це призведе до розкладання літію в акумуляторі та внутрішнього короткого замикання, що може призвести до займання.
З точки зору терміну служби акумулятора, не можна ігнорувати вплив температури. Відкладення літію в акумуляторах, схильних до низькотемпературної зарядки, призводить до швидкого скорочення терміну служби акумулятора в десятки разів, а висока температура суттєво впливає на календарний термін служби та термін служби акумулятора. Дослідження показало, що при температурі 23 ℃ календарний термін служби акумулятора з 80% залишкової ємності становить близько 6238 днів, але при підвищенні температури до 35 ℃ календарний термін служби становить близько 1790 днів, а при досягненні 55 ℃ календарний термін служби становить близько 6238 днів. Всього 272 дні.
Наразі, через обмеження вартості та технічні обмеження, управління температурою акумулятора (BTMS) не є єдиним у використанні провідних середовищ і може бути розділений на три основні технічні шляхи: повітряне охолодження (активне та пасивне), рідинне охолодження та матеріали з фазовим переходом (PCM). Повітряне охолодження є відносно простим, не має ризику витоку та є економічним. Воно підходить для початкової розробки акумуляторів LFP та невеликих автомобільних галузей. Ефект рідинного охолодження кращий, ніж у повітряного охолодження, а вартість вища. Порівняно з повітрям, рідке охолоджувальне середовище має характеристики великої питомої теплоємності та високого коефіцієнта теплопередачі, що ефективно компенсує технічний недолік низької ефективності повітряного охолодження. Це основна оптимізація легкових автомобілів на даний момент. Чжан Фубінь у своєму дослідженні зазначив, що перевагою рідинного охолодження є швидке розсіювання тепла, яке може забезпечити рівномірну температуру акумуляторного блоку, і підходить для акумуляторних блоків з великим теплоутворенням; недоліками є висока вартість, суворі вимоги до упаковки, ризик витоку рідини та складна структура. Матеріали з фазовим переходом мають як переваги в ефективності теплообміну, так і в вартості, а також низькі витрати на обслуговування. Сучасна технологія все ще знаходиться на стадії лабораторних досліджень. Технологія терморегуляції матеріалів з фазовим переходом ще не повністю розвинена, і це найбільш перспективний напрямок розвитку терморегуляції акумуляторів у майбутньому.
Загалом, рідинне охолодження є сучасним основним технологічним шляхом, головним чином завдяки:
(1) З одного боку, сучасні масові потрійні акумулятори з високим вмістом нікелю мають гіршу термостабільність, ніж літій-залізофосфатні акумулятори, нижчу температуру теплового розгону (температура розкладання 750 °C для літій-залізофосфатних акумуляторів, 300 °C для потрійних літієвих акумуляторів) та вище теплоутворення. З іншого боку, нові технології застосування літій-залізофосфатних акумуляторів, такі як лопатевий акумулятор BYD та CTP ери Ningde, усувають модулі, покращують використання простору та щільність енергії, а також сприяють переходу від технології повітряного охолодження до технології рідинного охолодження.
(2) Під впливом рекомендацій щодо скорочення субсидій та занепокоєння споживачів щодо запасу ходу, запас ходу електромобілів продовжує зростати, а вимоги до щільності енергії акумулятора стають дедалі вищими. Зріс попит на технології рідинного охолодження з вищою ефективністю теплопередачі.
(3) Моделі розвиваються в напрямку моделей середнього та високого класу, з достатнім бюджетом, прагненням до комфорту, низької відмовостійкості компонентів та високої продуктивності, а рідинне охолодження більше відповідає вимогам.
Незалежно від того, чи це традиційний автомобіль, чи транспортний засіб на новій енергії, попит споживачів на комфорт стає дедалі вищим, і технологія терморегуляції кабіни стала особливо важливою. Що стосується методів охолодження, то замість звичайних компресорів для охолодження використовуються електричні компресори, а акумулятори зазвичай підключаються до систем охолодження кондиціонерів. Традиційні транспортні засоби переважно використовують тип похилої пластини, тоді як транспортні засоби на новій енергії переважно використовують вихровий тип. Цей метод має високу ефективність, малу вагу, низький рівень шуму та дуже сумісний з енергією електричного приводу. Крім того, конструкція проста, експлуатація стабільна, а об'ємний ККД на 60% вищий, ніж у типу похилої пластини. % приблизно. Що стосується методу нагріву, то PTC-нагрів(Повітряний нагрівач PTC/Підігрівач охолоджувальної рідини PTC), а в електромобілях відсутні безвитратні джерела тепла (такі як охолоджувальна рідина двигуна внутрішнього згоряння)
Час публікації: 07 липня 2023 р.
