Một trong những công nghệ chủ chốt của phương tiện sử dụng năng lượng mới là pin điện.Chất lượng của pin một mặt quyết định giá thành của xe điện và mặt khác là phạm vi di chuyển của xe điện.Yếu tố then chốt để được chấp nhận và áp dụng nhanh chóng.
Theo đặc điểm sử dụng, yêu cầu và lĩnh vực ứng dụng của pin điện, các loại pin điện được nghiên cứu và phát triển trong và ngoài nước đại khái là: pin axit chì, pin niken-cadmium, pin hydrua kim loại niken, pin lithium-ion, pin nhiên liệu..., trong đó việc phát triển pin lithium-ion được chú trọng nhiều nhất.
Hành vi tạo nhiệt của pin điện
Nguồn nhiệt, tốc độ sinh nhiệt, công suất nhiệt của pin và các thông số liên quan khác của mô-đun pin nguồn có liên quan chặt chẽ đến bản chất của pin.Nhiệt lượng do pin tỏa ra phụ thuộc vào tính chất hóa học, cơ, điện và đặc tính của pin, đặc biệt là tính chất của phản ứng điện hóa.Năng lượng nhiệt được tạo ra trong phản ứng của pin có thể được biểu thị bằng nhiệt phản ứng của pin Qr;sự phân cực điện hóa làm cho điện áp thực tế của pin lệch khỏi lực điện động cân bằng của nó và tổn thất năng lượng do phân cực pin được biểu thị bằng Qp.Ngoài phản ứng của pin diễn ra theo phương trình phản ứng còn có một số phản ứng phụ.Các phản ứng phụ điển hình bao gồm phân hủy chất điện phân và tự phóng điện của pin.Nhiệt phản ứng phụ được tạo ra trong quá trình này là Qs.Ngoài ra, vì bất kỳ loại pin nào cũng chắc chắn sẽ có điện trở nên nhiệt Joule Qj sẽ được tạo ra khi dòng điện chạy qua.Do đó, tổng nhiệt lượng của pin là tổng nhiệt lượng của các yếu tố sau: Qt=Qr+Qp+Qs+Qj.
Tùy thuộc vào quá trình sạc (xả) cụ thể mà các yếu tố chính khiến pin sinh nhiệt cũng khác nhau.Ví dụ, khi pin được sạc bình thường, Qr là hệ số trội;và ở giai đoạn sạc pin sau, do chất điện phân phân hủy nên các phản ứng phụ bắt đầu xảy ra (nhiệt phản ứng phụ là Qs), khi pin gần như được sạc đầy và bị sạc quá mức, Điều chủ yếu xảy ra là sự phân hủy chất điện phân, trong đó Qs chiếm ưu thế .Nhiệt Joule Qj phụ thuộc vào dòng điện và điện trở.Phương pháp sạc thường được sử dụng được thực hiện dưới dòng điện không đổi và Qj là một giá trị cụ thể tại thời điểm này.Tuy nhiên, trong quá trình khởi động và tăng tốc, dòng điện tương đối cao.Đối với HEV, giá trị này tương đương với dòng điện từ hàng chục ampe đến hàng trăm ampe.Lúc này nhiệt Joule Qj rất lớn và trở thành nguồn tỏa nhiệt chính của pin.
Từ góc độ khả năng kiểm soát quản lý nhiệt, hệ thống quản lý nhiệt có thể được chia thành hai loại: chủ động và thụ động.Từ góc độ môi trường truyền nhiệt, hệ thống quản lý nhiệt có thể được chia thành: lưu trữ nhiệt làm mát bằng không khí, làm mát bằng chất lỏng và lưu trữ nhiệt thay đổi pha.
Quản lý nhiệt với không khí là môi trường truyền nhiệt
Môi trường truyền nhiệt có tác động đáng kể đến hiệu suất và chi phí của hệ thống quản lý nhiệt.Việc sử dụng không khí làm môi trường truyền nhiệt là đưa không khí trực tiếp vào mô-đun pin để đạt được mục đích tản nhiệt.Nói chung, cần có quạt, hệ thống thông gió đầu vào và đầu ra và các bộ phận khác.
Theo các nguồn nạp khí khác nhau, nhìn chung có các dạng sau:
1 Làm mát thụ động bằng thông gió bên ngoài
2. Làm mát/sưởi thụ động cho hệ thống thông gió khoang hành khách
3. Làm mát/sưởi ấm chủ động không khí bên ngoài hoặc khoang hành khách
Cấu trúc hệ thống thụ động tương đối đơn giản và tận dụng trực tiếp môi trường hiện có.Ví dụ, nếu pin cần được sưởi ấm vào mùa đông, môi trường nóng trong khoang hành khách có thể được tận dụng để hít không khí.Nếu nhiệt độ của pin quá cao trong khi lái xe và hiệu quả làm mát của không khí trong khoang hành khách không tốt, có thể hít phải không khí lạnh từ bên ngoài để hạ nhiệt.
Đối với hệ thống hoạt động, cần thiết lập một hệ thống riêng biệt để cung cấp chức năng sưởi hoặc làm mát và được điều khiển độc lập theo trạng thái ắc quy, điều này cũng làm tăng mức tiêu thụ năng lượng và chi phí của xe.Việc lựa chọn các hệ thống khác nhau chủ yếu phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng của pin.
Quản lý nhiệt với chất lỏng là môi trường truyền nhiệt
Để truyền nhiệt với chất lỏng làm môi trường, cần thiết lập liên lạc truyền nhiệt giữa mô-đun và môi trường chất lỏng, chẳng hạn như áo nước, để tiến hành gia nhiệt và làm mát gián tiếp dưới dạng đối lưu và dẫn nhiệt.Môi trường truyền nhiệt có thể là nước, ethylene glycol hoặc thậm chí là chất làm lạnh.Ngoài ra còn có sự truyền nhiệt trực tiếp bằng cách nhúng mảnh cực vào chất lỏng của chất điện môi, nhưng phải thực hiện các biện pháp cách nhiệt để tránh đoản mạch.
Làm mát bằng chất lỏng thụ động thường sử dụng trao đổi nhiệt không khí xung quanh chất lỏng và sau đó đưa kén vào pin để trao đổi nhiệt thứ cấp, trong khi làm mát chủ động sử dụng bộ trao đổi nhiệt trung bình chất lỏng làm mát động cơ hoặc hệ thống sưởi điện/sưởi ấm dầu nhiệt để đạt được khả năng làm mát sơ cấp.Sưởi ấm, làm mát sơ cấp bằng môi chất lạnh/điều hòa không khí trong cabin hành khách.
Hệ thống quản lý nhiệt với không khí và chất lỏng làm môi trường cần có quạt, máy bơm nước, bộ trao đổi nhiệt, máy sưởi (Máy sưởi không khí PTC), đường ống và các phụ kiện khác khiến kết cấu quá lớn và phức tạp, đồng thời cũng tiêu tốn năng lượng của pin, mảng Mật độ năng lượng và mật độ năng lượng của pin bị hạ xuống.
(chất làm mát PTClò sưởi) Hệ thống làm mát pin làm mát bằng nước sử dụng chất làm mát (50% nước/50% ethylene glycol) để truyền nhiệt từ pin đến hệ thống làm lạnh điều hòa không khí thông qua bộ làm mát pin, sau đó ra môi trường qua bình ngưng.Nhiệt độ nước nhập khẩu dễ đạt nhiệt độ thấp hơn sau khi trao đổi nhiệt bằng bộ làm mát pin và pin có thể được điều chỉnh để hoạt động ở phạm vi nhiệt độ làm việc tốt nhất;nguyên lý hệ thống được thể hiện trong hình.Các bộ phận chính của hệ thống lạnh bao gồm: bình ngưng, máy nén điện, thiết bị bay hơi, van giãn nở có van chặn, bộ làm mát ắc quy (van giãn nở có van chặn) và ống điều hòa không khí, v.v.;Mạch nước làm mát bao gồm:máy bơm nước điện, pin (bao gồm cả tấm làm mát), bộ làm mát pin, ống nước, bình giãn nở và các phụ kiện khác.
Thời gian đăng: 13-07-2023
