Thiết kế của hệ thống quản lý nhiệt pin năng lượng:
Để điều chỉnh nhiệt độ của ắc quy giữ trong khoảng nhiệt độ phù hợp để ắc quy hoạt động; để giảm chênh lệch giữa nhiệt độ cao nhất và nhiệt độ thấp nhất trong bộ pin.
Thành phần của hệ thống làm mát bằng chất lỏng
Hệ thống tản nhiệt làm mát bằng chất lỏng là một hướng nghiên cứu phổ biến để quản lý nhiệt của pin năng lượng hiện nay. Điều kiện nhiệt độ làm việc tối ưu của bộ pin có thể đạt được bằng cách sử dụng hiệu suất của chất lỏng làm mát, có công suất nhiệt lớn và có thể lấy đi nhiệt dư thừa của hệ thống pin thông qua lưu thông.
Các thành phần cơ bản của hệ thống tản nhiệt làm mát bằng chất lỏng bao gồm: bơm nước điện, bộ tản nhiệt tế bào (làm mát gián tiếp), cảm biến nhiệt độ, hệ thống điều hòa không khí (máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi), lò sưởi và bộ trao đổi nhiệt nước thành nước.
Trong đó, hệ thống điều hòa có nhiệm vụ cung cấp khả năng làm mát trong điều kiện nhiệt độ cao; bộ gia nhiệt, trong điều kiện nhiệt độ thấp, có nhiệm vụ đốt nóng dung dịch làm mát.
Nguyên lý truyền nhiệt
Mục đích của thiết kế hệ thống quản lý nhiệt là truyền nhiệt dư thừa của pin năng lượng trường năng lượng mới trong quá trình sạc và xả, để giữ cho pin hoạt động trong một phạm vi phù hợp và chênh lệch nhiệt độ của các ô ở các vị trí khác nhau không nên quá lớn. Bằng cách này, tốc độ lão hóa của pin có thể bị chậm lại và mức độ khác biệt giữa các tế bào khác nhau có thể bị chậm lại.
Lý do tại sao có các hình thức làm mát khác nhau như làm mát bằng không khí và làm mát bằng chất lỏng là do môi trường truyền nhiệt khác nhau. Về nguyên tắc, cần phải bắt đầu từ các phương pháp truyền nhiệt khác nhau. Có 3 hình thức truyền nhiệt chủ yếu là bức xạ nhiệt, dẫn nhiệt và đối lưu.
Bức xạ nhiệt: Vật có nhiệt độ cao hơn độ không tuyệt đối đều phát bức xạ nhiệt. Bức xạ nhiệt không yêu cầu môi trường và không cần tiếp xúc, và truyền nhiệt dưới dạng sóng điện từ. Nhiệt truyền từ mặt trời đến trái đất là một quá trình điển hình của bức xạ nhiệt.
Dẫn nhiệt: Là quá trình truyền nhiệt từ nơi có nhiệt độ cao sang nơi có nhiệt độ thấp thông qua môi chất. Không giống như bức xạ nhiệt, dẫn nhiệt đòi hỏi sự tồn tại của hai điều kiện: chênh lệch nhiệt độ và môi trường.
Đối lưu: Dòng chảy tương đối trong một chất lỏng, được thúc đẩy bởi sự chênh lệch nhiệt độ.
Nhiệt bên trong tế bào pin chủ yếu được truyền đến bề mặt pin bằng cách dẫn nhiệt, sau đó lan truyền ra không gian xung quanh bằng bức xạ và đối lưu. Nếu một hệ thống quản lý nhiệt được thêm vào hệ thống, quá trình truyền nhiệt sẽ bị thay đổi một phần. Ví dụ, trong tản nhiệt gián tiếp, nhiệt được truyền từ bề mặt pin sang vỏ tản nhiệt chủ yếu bằng dẫn nhiệt, sau đó vỏ được truyền nhiệt đến bề mặt của kênh dòng tản nhiệt; nhiệt được truyền từ bề mặt của kênh dòng chảy sang chất làm mát bằng cách dẫn nhiệt. , chất làm mát truyền nhiệt bên trong chất làm mát bằng cách đối lưu và theo dòng chảy cưỡng bức của chất làm mát ra bên ngoài hộp pin.
Giải pháp quản lý nhiệt cho bộ pin
Sơ đồ quản lý nhiệt của bộ pin bao gồm ba biện pháp: làm mát bộ pin, làm nóng trước ở nhiệt độ thấp của bộ pin và bảo quản nhiệt của bộ pin.
Làm mát bộ pin
Chức năng làm mát của hệ thống làm mát bằng chất lỏng chủ yếu được thực hiện bằng cách tuần hoàn chất làm mát ở nhiệt độ thấp. Nếu công suất tản nhiệt cần thiết tương đối nhỏ, do công suất tỏa nhiệt của bản thân chất làm mát tương đối lớn, thì không cần thiết phải bắt đầu quá trình chu kỳ và các yêu cầu về phạm vi nhiệt độ đã đặt đã có thể được đáp ứng.
Có hai hình thức làm mát bộ pin chính, làm mát trực tiếp và làm mát gián tiếp. Làm mát trực tiếp có nghĩa là môi trường làm mát chảy trực tiếp từ bề mặt của tế bào để lấy đi nhiệt dư thừa; làm mát gián tiếp có nghĩa là môi trường làm mát chảy qua các kênh của đường ống và bộ tản nhiệt, và bộ tản nhiệt tiếp xúc với ô để truyền nhiệt của ô sang làm mát.
Làm nóng bộ pin ở nhiệt độ thấp
Ban đầu, máy nén có thể có chức năng sưởi ấm, nhưng hiệu quả sưởi ấm ở nhiệt độ thấp không tốt và mức tiêu thụ điện năng tương đối lớn, ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của pin; Quá thấp hoặc đơn giản là dưới nhiệt độ xả tối thiểu để xả. Do đó, quá trình khởi động trước khi xe khởi động được đưa vào chiến lược quản lý nhiệt.
Có hai hình thức làm nóng trước ở nhiệt độ thấp của bộ pin cơ bản: làm nóng bên trong và làm nóng bên ngoài.
Gia nhiệt bên trong, sử dụng nguồn AC bên ngoài bộ pin để làm nóng chất điện phân của pin cho đến khi đạt đến phạm vi nhiệt độ áp dụng của bộ pin. Bộ phận sinh nhiệt chính là cục pin nên gọi là nội nhiệt.
Hệ thống sưởi bên ngoài sử dụng nguồn điện bên ngoài để làm nóng môi trường khác ngoài pin, môi trường truyền nhiệt cho pin và tăng dần nhiệt độ của pin cho đến khi đạt đến phạm vi nhiệt độ phù hợp của pin. Môi trường bên ngoài bao gồm môi trường không khí và môi trường lỏng, và các bộ phận tạo nhiệt bao gồm PTC và màng gia nhiệt.
Làm nóng bên ngoài là phương pháp phổ biến hơn. Hình thức triển khai chung là bộ pin được trang bị bộ sưởi bên trong, không sử dụng năng lượng của pin nguồn mà ở trạng thái đỗ xe, bật nguồn điện bên ngoài bộ pin và cung cấp năng lượng cho PTC hoặc bộ phim sưởi ấm. Nguồn điện bên ngoài nói chung là năng lượng điện từ lưới điện lớn. Máy sưởi có thể hoạt động theo công suất tối đa áp dụng mà không lo lãng phí năng lượng điện và tốc độ sưởi ấm tổng thể tương đối cao.
Cách nhiệt gói pin
Đối với các bộ pin năng lượng trường năng lượng mới được sử dụng ở những khu vực có nhiệt độ thấp, thân hộp thường cần được thiết kế với các biện pháp cách nhiệt để làm chậm quá trình mất nhiệt làm nóng sơ bộ. Ngăn không cho pin giảm xuống dưới nhiệt độ hoạt động trở lại khi xe dừng trong thời gian ngắn khi đang lái xe. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng nhiệt độ môi trường là âm 20 độ. Trong quá trình làm nóng sơ bộ, pin được làm nóng đến 25 độ và để xe đứng yên trong 8 giờ, nhiệt độ giảm xuống khoảng 18 độ.
Các biện pháp cách nhiệt không được cung cấp trên mọi phương tiện có tính năng quản lý nhiệt. Sau khi xe được làm nóng trước và bộ pin đi vào trạng thái hoạt động, bản thân pin sẽ tỏa ra rất nhiều nhiệt. Nếu đó không phải là môi trường quá lạnh và không cần đỗ xe dài hạn, nhiệt độ hoạt động của bộ pin có thể được duy trì bằng cách tự sưởi ấm.
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả làm mát
Nhiệt độ nước làm mát.Trong quá trình làm mát, nhiệt độ của chất làm mát càng thấp thì nhiệt độ tối đa và tối thiểu của pin càng thấp, nhưng khoảng cách giữa hai nhiệt độ này lại lớn. Trong quá trình làm nóng, nhiệt độ của chất làm mát càng cao thì chênh lệch nhiệt độ của pin càng lớn. Điều đó có nghĩa là, chênh lệch nhiệt độ giữa chất làm mát và pin càng lớn thì chênh lệch nhiệt độ giữa các tế bào ở các vị trí khác nhau bên trong bộ pin càng lớn.
Hiện tượng này chủ yếu liên quan đến mức độ ảnh hưởng khác nhau của việc điều chỉnh nhiệt độ của hệ thống quản lý nhiệt đối với các tế bào ở các vị trí khác nhau. Một số ô có diện tích tiếp xúc lớn với bộ tản nhiệt, trong khi những ô khác tương đối nhỏ; mặt khác, trong quá trình lưu thông chất làm mát bên trong bộ pin, nhiệt độ luôn thay đổi từ đầu vào đến đầu ra. Tại các vị trí khác nhau, sự chênh lệch nhiệt độ giữa chất làm mát và các tế bào có cùng nhiệt độ cơ thể là khác nhau. Chỉ có thiết kế tản nhiệt chính xác mới có thể giải quyết vấn đề này chứ không chỉ đơn giản là điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát.
Dòng nước làm mát.Lưu lượng chất làm mát càng lớn thì càng mất nhiều nhiệt trong cùng một khoảng thời gian. Một số mô phỏng đã quan sát cụ thể mô hình làm mát bằng chất lỏng, các thông số khác không thay đổi và chỉ điều chỉnh lưu lượng chất lỏng làm mát, ảnh hưởng của dòng chất lỏng làm mát đến hiệu quả làm mát. Khi lưu lượng nước làm mát tăng lên, nhiệt độ tối đa của hệ thống pin giảm xuống nhưng chênh lệch nhiệt độ lại tăng lên. Sau khi vượt qua chênh lệch nhiệt độ tối đa, lưu lượng tiếp tục tăng và chênh lệch nhiệt độ bắt đầu giảm. Trong quá trình tiếp tục tăng tốc độ dòng chảy, nhiệt độ tối đa và chênh lệch nhiệt độ đã giảm dần theo một hướng.
Trong nửa đầu của quá trình lưu lượng tăng, nhiệt độ cực đại giảm và chênh lệch nhiệt độ tăng. Các lý do phù hợp với ảnh hưởng của việc giảm nhiệt độ nước làm mát liên tục, có liên quan đến thiết kế cấu trúc nhiệt cụ thể. Hiệu ứng làm mát khác nhau mang lại sự thay đổi nhiệt độ khác nhau. Trong nửa sau của thử nghiệm tăng tốc độ dòng chảy, với sự gia tăng tốc độ dòng chảy, chênh lệch nhiệt độ bắt đầu giảm và tiếp tục giảm, do tốc độ dòng chảy của chất làm mát tăng đến một mức độ nhất định, so với khả năng hấp thụ nhiệt của chất làm mát, pin truyền nhiệt cho chất làm mát tương đối nhỏ. Bằng cách này, một mặt, ảnh hưởng đến nhiệt độ của chất lỏng làm mát trở nên nhỏ hơn và chênh lệch nhiệt độ giữa chất lỏng làm mát ở các vị trí khác nhau gần đầu vào hệ thống ngày càng nhỏ hơn; mặt khác, sự khác biệt về khả năng truyền nhiệt do sự khác biệt về diện tích truyền nhiệt của các tế bào khác nhau, tương đối nhỏ hơn. Do đó, chênh lệch nhiệt độ tổng thể của hệ thống tiếp tục giảm.
Nhưng lưu lượng truy cập không thể tiếp tục tăng. Một mặt, nó liên quan đến lượng năng lượng tiêu thụ và việc chọn dòng chảy có hiệu suất chi phí tốt nhất là điều tất yếu. Mặt khác, việc duy trì tốc độ dòng chảy lớn trong thời gian dài là phép thử độ bền của hệ thống tuần hoàn chất làm mát, tuổi thọ của thiết bị có thể giảm, đồng thời nguy cơ xảy ra tai nạn sẽ tăng cao.
Chú phổ biến: tản nhiệt cho lĩnh vực năng lượng mới, Trung Quốc, nhà cung cấp, nhà sản xuất, nhà máy, tùy chỉnh, mẫu miễn phí, sản xuất tại Trung Quốc
