Là nguồn năng lượng chính của xe năng lượng mới, ắc quy đóng vai trò vô cùng quan trọng. Trong quá trình sử dụng thực tế, ắc quy sẽ phải đối mặt với các điều kiện hoạt động phức tạp và thay đổi liên tục.
Ở nhiệt độ thấp, điện trở trong của pin lithium-ion sẽ tăng lên và dung lượng sẽ giảm. Trong trường hợp cực đoan, chất điện phân sẽ đóng băng và pin không thể xả điện. Hiệu suất của hệ thống pin ở nhiệt độ thấp sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng, dẫn đến hiệu suất đầu ra của xe điện bị suy giảm và quãng đường di chuyển bị giảm. Khi sạc xe năng lượng mới trong điều kiện nhiệt độ thấp, hệ thống quản lý pin (BMS) thường làm nóng pin đến nhiệt độ thích hợp trước khi sạc. Nếu không được xử lý đúng cách, nó sẽ dẫn đến hiện tượng sạc quá áp tức thời, gây ra đoản mạch bên trong, và có thể dẫn đến khói, cháy hoặc thậm chí nổ.
Ở nhiệt độ cao, nếu mạch điều khiển của bộ sạc bị lỗi, nó có thể gây ra phản ứng hóa học dữ dội bên trong pin và tạo ra rất nhiều nhiệt. Nếu nhiệt tích tụ nhanh chóng bên trong pin mà không có thời gian tản nhiệt, pin có thể bị rò rỉ, thoát khí, bốc khói, v.v. Trong trường hợp nghiêm trọng, pin sẽ bốc cháy dữ dội và phát nổ.
Hệ thống quản lý nhiệt độ pin (Battery Thermal Management System, BTMS) là chức năng chính của hệ thống quản lý pin. Việc quản lý nhiệt độ pin chủ yếu bao gồm các chức năng làm mát, sưởi ấm và cân bằng nhiệt độ. Chức năng làm mát và sưởi ấm chủ yếu được điều chỉnh để giảm thiểu tác động của nhiệt độ môi trường bên ngoài lên pin. Chức năng cân bằng nhiệt độ được sử dụng để giảm sự chênh lệch nhiệt độ bên trong bộ pin và ngăn ngừa sự suy giảm nhanh chóng do quá nhiệt ở một bộ phận nhất định của pin. Hệ thống điều chỉnh vòng kín bao gồm môi chất dẫn nhiệt, bộ phận đo lường và điều khiển, và thiết bị điều khiển nhiệt độ, để pin có thể hoạt động trong phạm vi nhiệt độ phù hợp nhằm duy trì trạng thái sử dụng tối ưu và đảm bảo hiệu suất cũng như tuổi thọ của hệ thống pin.
1. Mô hình phát triển "V" của hệ thống quản lý nhiệt
Là một thành phần của hệ thống pin năng lượng, hệ thống quản lý nhiệt cũng được phát triển theo mô hình phát triển "V" của ngành công nghiệp ô tô. Với sự hỗ trợ của các công cụ mô phỏng và số lượng lớn các thử nghiệm xác minh, chỉ bằng cách này mới có thể nâng cao hiệu quả phát triển, tiết kiệm chi phí phát triển và đảm bảo hệ thống bảo hành về độ tin cậy, an toàn và tuổi thọ.
Sau đây là mô hình chữ "V" trong phát triển hệ thống quản lý nhiệt. Nhìn chung, mô hình này gồm hai trục, một trục ngang và một trục dọc: trục ngang gồm bốn đường chính phát triển thuận và một đường chính kiểm chứng ngược, trong đó đường chính là phát triển thuận, có tính đến việc kiểm chứng vòng kín ngược; trục dọc gồm ba cấp độ: các thành phần, các hệ thống con và các hệ thống.
Nhiệt độ của pin ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn của pin, do đó, thiết kế và nghiên cứu hệ thống quản lý nhiệt của pin là một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất trong thiết kế hệ thống pin. Việc thiết kế và kiểm định hệ thống quản lý nhiệt của pin phải được thực hiện nghiêm ngặt theo quy trình thiết kế quản lý nhiệt pin, hệ thống quản lý nhiệt pin và các loại linh kiện, lựa chọn linh kiện hệ thống quản lý nhiệt và đánh giá hiệu suất hệ thống quản lý nhiệt, nhằm đảm bảo hiệu suất và sự an toàn của pin.
1. Yêu cầu của hệ thống quản lý nhiệt. Dựa trên các thông số đầu vào thiết kế như môi trường sử dụng xe, điều kiện vận hành xe và phạm vi nhiệt độ của cell pin, tiến hành phân tích nhu cầu để làm rõ các yêu cầu của hệ thống pin đối với hệ thống quản lý nhiệt; dựa trên phân tích yêu cầu, xác định các chức năng của hệ thống quản lý nhiệt và các mục tiêu thiết kế của hệ thống. Các mục tiêu thiết kế này chủ yếu bao gồm kiểm soát nhiệt độ cell pin, chênh lệch nhiệt độ giữa các cell pin, mức tiêu thụ năng lượng và chi phí của hệ thống.
2. Khung hệ thống quản lý nhiệt. Theo yêu cầu hệ thống, hệ thống được chia thành hệ thống con làm mát, hệ thống con sưởi ấm, hệ thống con cách nhiệt và hệ thống con ngăn ngừa hiện tượng quá nhiệt (TRo), và các yêu cầu thiết kế của mỗi hệ thống con được xác định. Đồng thời, phân tích mô phỏng được thực hiện để xác minh ban đầu thiết kế hệ thống. Ví dụ như...Bộ làm mát/sưởi PTC, máy sưởi không khí PTC, bơm nước điện tử, vân vân.
3. Thiết kế hệ thống con: Trước tiên, xác định mục tiêu thiết kế của từng hệ thống con theo thiết kế hệ thống tổng thể, sau đó lần lượt tiến hành lựa chọn phương pháp, thiết kế phương án, thiết kế chi tiết, phân tích mô phỏng và kiểm chứng cho từng hệ thống con.
4. Thiết kế các bộ phận: Trước tiên, xác định mục tiêu thiết kế của các bộ phận dựa trên thiết kế hệ thống con, sau đó tiến hành thiết kế chi tiết và phân tích mô phỏng.
5. Sản xuất và thử nghiệm linh kiện, sản xuất linh kiện, và thử nghiệm và xác minh.
6. Tích hợp và kiểm chứng hệ thống con, để tích hợp hệ thống con và kiểm chứng thử nghiệm.
7. Tích hợp và kiểm thử hệ thống, xác minh quá trình tích hợp và kiểm thử hệ thống.
Thời gian đăng bài: 02/06/2023
