Baterijos šilumos valdymas
Kodėl skystos šaldymo plokštės yra būtinos EV akumuliatoriaus aušinimui
Ličio{0}}jonų baterijos pakeitė energijos kaupimo ir naudojimo būdą. Tikimasi, kad nuo elektrinių transporto priemonių ir energijos kaupimo sistemų iki pramoninės įrangos ir greito{2}}įkrovimo programų – akumuliatoriai užtikrins didesnę galią, ilgesnį veikimo laiką ir didesnį įkrovimo greitį.
Tačiau didesnis energijos tankis kelia didelį inžinerinį iššūkį: šilumą.
Kiekvienas akumuliatoriaus blokas veikimo metu išskiria šilumą. Įkrovimas sukuria šilumą. Iškrovimas sukuria šilumą. Didelės-galios programos, ypač greitas įkrovimas ir didelės srovės iškrovimas, gali dar labiau padidinti šilumos gamybą.
Iššūkis yra ne tik pašalinti šilumą iš akumuliatoriaus. Tikras iššūkis yra išlaikyti kiekvieną akumuliatoriaus elementą stabiliame temperatūros diapazone, tuo pačiu sumažinant temperatūros skirtumus tarp elementų.
Štai kurakumuliatoriaus šilumos valdymastampa esminis.
Veiksminga šilumos valdymo sistema padeda pagerinti akumuliatoriaus veikimą, pailginti tarnavimo laiką, palaikyti įkrovimo efektyvumą ir sumažinti saugos riziką. ŠiuolaikiniamsEV baterijosir energijos kaupimo sistemos,aušinimas skysčiu aliuminio skysčio šaldymo plokštėmistapo vienu patikimiausių sprendimų.
Kodėl svarbus akumuliatoriaus šilumos valdymas
Ličio{0}}jonų akumuliatoriai yra labai jautrūs temperatūrai.
Dauguma ličio{0}}jonų elementų efektyviausiai veikia santykinai siaurame temperatūros diapazone, paprastai nuo 15 iki 35 laipsnių. Kai akumuliatoriaus temperatūra pakyla už šio diapazono ribų, elektrocheminis veikimas pradeda mažėti.
Akumuliatoriaus šilumos valdymo sistema (BTMS) skirta kontroliuoti šilumos generavimą, šilumos šalinimą ir temperatūros pasiskirstymą visame akumuliatoriaus bloke.
Gerai{0}}suprojektuota šilumos valdymo sistema turi pasiekti tris pagrindinius tikslus:
***Ląsteles palaikykite optimaliame darbinės temperatūros diapazone
***Sumažinkite temperatūrų skirtumus tarp atskirų elementų
***Saugokitės perkaitimo, kai veikia{0}}didelė galia
Tai ypač svarbu, nes akumuliatorių sistemos tampa galingesnės.
Pavyzdžiui, elektromobilio akumuliatoriaus bloke gali būti šimtai ar net tūkstančiai atskirų elementų. Jei kai kurie elementai veikia žymiai karštiau nei kiti, visas akumuliatoriaus paketas gali nukentėti nuo nevienodo senėjimo.
Karščiausios ląstelės paprastai nustato bendrą pakuotės apribojimą.
Kitaip tariant, akumuliatoriaus blokas yra tiek stiprus, kiek yra jo silpniausias šiluminis taškas.
Kas atsitinka, kai baterijos tampa per karštos?
Karštis yra vienas didžiausių veiksnių, turinčių įtakos ličio{0}}jonų akumuliatoriaus veikimui ir tarnavimo laikui.
Kai akumuliatoriaus temperatūra pernelyg pakyla, gali kilti keletas problemų.
1. Greitesnis akumuliatoriaus degradavimas
Aukšta temperatūra pagreitina nepageidaujamas chemines reakcijas ličio{0}}jonų elementuose.
Laikui bėgant tai gali sukelti:
>>>Sumažinta akumuliatoriaus talpa
>>>Padidėjęs vidinis pasipriešinimas
>>>Trumpesnis ciklo gyvenimas
>>>Mažesnis įkrovimo efektyvumas
Akumuliatorius, kuris nuolat veikia aukštesnėje temperatūroje, gali prarasti savo veikimą daug greičiau, palyginti su akumuliatoriumi, kuris palaikomas kontroliuojamomis šiluminėmis sąlygomis.
2. Padidėjusi saugos rizika
Didelis perkaitimas gali sukurti pavojingas sąlygas ličio{0}}jonų elementuose.
Kai vidinė temperatūra pakyla virš saugių ribų, akumuliatoriaus medžiagos gali tapti nestabilios. Esant sunkioms situacijoms, tai gali sukelti šiluminį pabėgimą, kai šiluma savaime išsilaiko-ir plinta iš vienos ląstelės į kitą.
Štai kodėl per didelio šilumos kaupimosi prevencija yra esminis EV ir energijos kaupimo baterijų dizaino reikalavimas.
3. Sumažėjęs įkrovimo našumas
Greitas įkrovimas sukelia didelį baterijų šiluminį įtempimą.
Įkraunant stiprią -srovę, ličio jonai greitai juda tarp elektrodų. Jei šilumos negalima veiksmingai pašalinti, gali tekti sumažinti įkrovimo greitį, kad būtų apsaugota akumuliatoriaus sveikata.
Tai sukuria tiesioginį konfliktą:
Klientai nori greitesnio įkrovimo.
Akumuliatorių inžinieriams reikia geresnės šilumos kontrolės.
Veiksmingas šilumos valdymas padeda išspręsti šią problemą, nes greitai pašalina šilumą ir palaiko stabilią kameros temperatūrą.
Kodėl temperatūros vienodumas yra toks pat svarbus
Daugelis žmonių mano, kad akumuliatoriaus aušinimas yra tik temperatūros sumažinimas.
Tačiau temperatūros vienodumas yra vienodai svarbus.
Akumuliatoriaus bloke gali būti šimtai tarpusavyje sujungtų elementų. Jei viena pakuotės sritis veikia karštesnė nei kita, šios ląstelės sensta skirtingai.
Pavyzdžiui:
Karštesnės ląstelės greičiau suyra
Aušintuvai palaiko geresnį našumą
Bendra akumuliatoriaus valdymo sistema turi apriboti veikimą, pagrįstą silpniausiais elementais
Todėl baterijos šilumos valdymo tikslas yra ne tik:
„Padarykite akumuliatorių vėsesnį“.
Tikrasis tikslas yra:
"Kiekviena ląstelė veikia panašioje ir optimalioje temperatūroje."
Tai viena iš priežasčiųskysčio aušinimo sistemosvis dažniau naudojami šiuolaikiniuose akumuliatorių paketuose.
Baterijų paketų aušinimas oru ir aušinimas skysčiu
Ankstyvosiose elektrinėse transporto priemonėse ir{0}}mažos galios akumuliatorių sistemose dažnai buvo naudojamas oro aušinimas, nes jis buvo paprastas, lengvas ir nebrangus.
Tačiau didėjant akumuliatoriaus energijos tankiui ir įkrovimo greičiui, tradicinis oro aušinimas pradėjo riboti.
Oro aušinimo apribojimai
Oras turi santykinai mažą šilumos laidumą, palyginti su skystu aušinimo skysčiu.
Net naudojant ventiliatorius ir oro srauto kanalus, sunku pašalinti didelį šilumos kiekį iš tankiai supakuotų akumuliatoriaus modulių.
Įprasti iššūkiai apima:
Netolygus aušinimas tarp ląstelių
Ribotas aušinimo pajėgumas
Didesni erdvės reikalavimai
Didesnis ventiliatorių triukšmas
Sunku palaikyti greitą įkrovimą
Mažos{0}}galios programoms vis tiek gali tikti aušinimas oru.
Bet uždidelio{0}}našumo EV baterijosir energijos kaupimo sistemos, reikalingas stipresnis aušinimo pajėgumas.
Kodėl aušinimas skysčiu tapo tinkamiausiu sprendimu
Aušinimas skysčiunaudoja aušinimo skystį, dažniausiai vandens -glikolio mišinį, kad pašalintų šilumą nuo akumuliatoriaus elementų.
Palyginti su oru, skystas aušinimo skystis turi:
***Didesnė šiluminė galia
***Geresnis šilumos laidumas
***Efektyvesnė šilumos perdavimo galimybė
A skysčio aušinimo plokštė akumuliatoriamsĮmontuotas po arba šalia akumuliatoriaus modulių užtikrina tiesioginį šilumos perdavimo kelią.
Baterijos elementas
↓
Šiluminės sąsajos medžiaga (TIM)
↓
↓
Aušinimo kanalas
↓
Išorinė aušinimo sistema
Ši konstrukcija leidžia efektyviau pašalinti šilumą, išlaikant tolygesnę temperatūrą visame akumuliatoriaus bloke.
Šiuolaikiniams elektromobilių akumuliatoriams, energijos kaupimo sistemoms ir didelės{0}}galios programoms,skysčio aušinimastapo pageidaujamu šilumos valdymo metodu.
