Phương pháp tản nhiệt cho pin lithium dùng trong xe năng lượng mới

BTMS

Mô-đun pin lithium chủ yếu bao gồm các pin và các monome tản nhiệt và làm mát được kết hợp tự do. Mối quan hệ giữa hai thành phần này bổ sung cho nhau. Pin chịu trách nhiệm cung cấp năng lượng cho xe năng lượng mới, còn bộ phận làm mát có thể xử lý nhiệt lượng do pin sinh ra trong quá trình hoạt động. Các phương pháp tản nhiệt khác nhau sẽ sử dụng các môi chất tản nhiệt khác nhau.
Nếu nhiệt độ xung quanh pin quá cao, các vật liệu này sẽ sử dụng gioăng silicon dẫn nhiệt làm đường dẫn, đi vào ống làm mát một cách trơn tru, sau đó hấp thụ nhiệt thông qua tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với từng viên pin. Ưu điểm chính của phương pháp này là có diện tích tiếp xúc lớn với các cell pin và có thể hấp thụ nhiệt đồng đều.

Phương pháp làm mát bằng không khí cũng là một phương pháp phổ biến để làm mát pin.Máy sưởi không khí PTCNhư tên gọi cho thấy, phương pháp này sử dụng không khí làm môi chất làm mát. Các nhà thiết kế xe năng lượng mới sẽ lắp đặt quạt làm mát bên cạnh các mô-đun pin. Để tăng lưu lượng không khí, các lỗ thông hơi cũng được thêm vào bên cạnh các mô-đun pin. Nhờ sự đối lưu của không khí, pin lithium của xe năng lượng mới có thể tản nhiệt nhanh chóng và duy trì nhiệt độ ổn định. Ưu điểm của phương pháp này là tính linh hoạt, có thể tản nhiệt bằng đối lưu tự nhiên hoặc tản nhiệt cưỡng bức. Tuy nhiên, nếu dung lượng pin quá cao, hiệu quả tản nhiệt bằng phương pháp làm mát bằng không khí sẽ không tốt.

Phương pháp làm mát bằng thông gió dạng hộp là một cải tiến hơn nữa của phương pháp làm mát và tản nhiệt bằng không khí. Ngoài việc kiểm soát nhiệt độ tối đa của bộ pin, nó còn có thể kiểm soát nhiệt độ tối thiểu của bộ pin, đảm bảo hoạt động bình thường của pin ở mức độ lớn. Tuy nhiên, phương pháp này dẫn đến sự thiếu đồng đều về nhiệt độ trong bộ pin, khiến nó dễ bị tản nhiệt không đều. Phương pháp làm mát bằng thông gió dạng hộp tăng cường tốc độ gió của cửa hút gió, điều phối nhiệt độ tối đa của bộ pin và kiểm soát sự chênh lệch nhiệt độ lớn. Tuy nhiên, do khe hở nhỏ giữa phần trên của pin tại cửa hút gió, lưu lượng khí thu được không đáp ứng được yêu cầu tản nhiệt, và tốc độ dòng chảy tổng thể quá chậm. Nếu tình trạng này tiếp diễn, nhiệt lượng tích tụ ở phần trên của pin tại cửa hút gió sẽ khó tản nhiệt. Ngay cả khi phần trên được mở rộng ở giai đoạn sau, sự chênh lệch nhiệt độ giữa các bộ pin vẫn vượt quá phạm vi đã được thiết lập trước.

Phương pháp làm mát bằng vật liệu chuyển pha có hàm lượng công nghệ cao nhất, bởi vì vật liệu chuyển pha có thể hấp thụ một lượng nhiệt lớn theo sự thay đổi nhiệt độ của pin. Ưu điểm lớn của phương pháp này là tiêu thụ ít năng lượng hơn và có thể kiểm soát nhiệt độ của pin một cách hợp lý. So với phương pháp làm mát bằng chất lỏng, vật liệu chuyển pha không ăn mòn, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường đối với pin. Tuy nhiên, không phải tất cả các xe điện năng lượng mới đều có thể sử dụng vật liệu chuyển pha làm môi chất làm mát, xét cho cùng, chi phí sản xuất loại vật liệu này rất cao.

Về mặt ứng dụng, làm mát bằng đối lưu cánh tản nhiệt có thể kiểm soát nhiệt độ tối đa và chênh lệch nhiệt độ tối đa của bộ pin trong phạm vi từ 45°C đến 5°C. Tuy nhiên, nếu tốc độ gió xung quanh bộ pin đạt đến một giá trị cài đặt trước, hiệu quả làm mát của các cánh tản nhiệt thông qua tốc độ gió sẽ không mạnh, do đó chênh lệch nhiệt độ của bộ pin thay đổi không đáng kể.

Làm mát bằng ống dẫn nhiệt là một phương pháp tản nhiệt mới được phát triển, hiện vẫn chưa được chính thức đưa vào sử dụng. Phương pháp này bao gồm việc lắp đặt môi chất làm việc bên trong ống dẫn nhiệt; khi nhiệt độ của pin tăng lên, môi chất này có thể dẫn nhiệt ra ngoài qua ống.

Như vậy, hầu hết các phương pháp tản nhiệt đều có những hạn chế nhất định. Nếu các nhà nghiên cứu muốn làm tốt công tác tản nhiệt cho pin lithium, họ phải thiết kế các thiết bị tản nhiệt một cách có mục tiêu dựa trên tình hình thực tế, nhằm tối đa hóa hiệu quả tản nhiệt, đảm bảo pin lithium hoạt động bình thường.

✦Giải pháp cho sự cố hệ thống làm mát của xe năng lượng mới

Trước hết, tuổi thọ và hiệu suất của xe năng lượng mới tỷ lệ thuận với tuổi thọ và hiệu suất của pin lithium. Các nhà nghiên cứu có thể thực hiện tốt công tác quản lý nhiệt dựa trên đặc điểm của pin lithium. Bởi vì hệ thống tản nhiệt được sử dụng bởi các xe năng lượng mới của các thương hiệu và mẫu mã khác nhau khá khác biệt, khi tối ưu hóa hệ thống quản lý nhiệt, các nhà nghiên cứu phải lựa chọn phương pháp tản nhiệt hợp lý dựa trên đặc điểm hiệu suất của chúng để tối đa hóa hiệu quả của hệ thống tản nhiệt cho xe năng lượng mới. Ví dụ, khi sử dụng phương pháp làm mát bằng chất lỏng (Bộ gia nhiệt nước làm mát PTCCác nhà nghiên cứu có thể sử dụng ethylene glycol làm môi chất tản nhiệt chính. Tuy nhiên, để loại bỏ những nhược điểm của phương pháp làm mát và tản nhiệt bằng chất lỏng, cũng như ngăn ngừa ethylene glycol rò rỉ và gây ô nhiễm pin, các nhà nghiên cứu cần sử dụng vật liệu vỏ không bị ăn mòn làm vật liệu bảo vệ cho pin lithium. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng phải làm tốt công tác niêm phong để giảm thiểu khả năng rò rỉ ethylene glycol.

Thứ hai, phạm vi hoạt động của xe năng lượng mới đang tăng lên, dung lượng và công suất của pin lithium đã được cải thiện đáng kể, và lượng nhiệt sinh ra ngày càng nhiều. Nếu tiếp tục sử dụng phương pháp tản nhiệt truyền thống, hiệu quả tản nhiệt sẽ giảm đi đáng kể. Do đó, các nhà nghiên cứu phải bắt kịp thời đại, liên tục phát triển các công nghệ mới và lựa chọn các vật liệu mới để nâng cao hiệu suất của hệ thống làm mát. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu có thể kết hợp nhiều phương pháp tản nhiệt khác nhau để mở rộng ưu điểm của hệ thống tản nhiệt, sao cho nhiệt độ xung quanh pin lithium có thể được kiểm soát trong phạm vi thích hợp, từ đó cung cấp nguồn năng lượng dồi dào cho xe năng lượng mới. Ví dụ, các nhà nghiên cứu có thể kết hợp làm mát bằng không khí và các phương pháp tản nhiệt khác trên cơ sở lựa chọn phương pháp tản nhiệt bằng chất lỏng. Bằng cách này, hai hoặc ba phương pháp có thể bù đắp những nhược điểm của nhau và nâng cao hiệu quả tản nhiệt của xe năng lượng mới một cách hiệu quả.
Cuối cùng, người lái xe phải thực hiện tốt công tác bảo dưỡng hàng ngày đối với xe năng lượng mới khi vận hành. Trước khi lái xe, cần kiểm tra tình trạng hoạt động của xe và xem có lỗi an toàn nào không. Phương pháp kiểm tra này có thể giảm nguy cơ xảy ra sự cố giao thông và đảm bảo an toàn khi lái xe. Sau khi lái xe một thời gian dài, người lái xe nên định kỳ đưa xe đi kiểm tra để kịp thời phát hiện các vấn đề tiềm ẩn trong hệ thống điều khiển điện và hệ thống tản nhiệt nhằm tránh các tai nạn an toàn khi vận hành xe năng lượng mới. Ngoài ra, trước khi mua xe năng lượng mới, người lái xe cần tìm hiểu kỹ cấu trúc hệ thống truyền động pin lithium và hệ thống tản nhiệt của xe năng lượng mới, và cố gắng lựa chọn xe có hệ thống tản nhiệt tốt. Bởi vì loại xe này có tuổi thọ cao và hiệu suất vận hành vượt trội. Đồng thời, người lái xe cũng cần nắm vững một số kiến ​​thức bảo dưỡng nhất định để xử lý các sự cố hệ thống đột ngột và giảm thiểu thiệt hại kịp thời.