Hệ thống quản lý nhiệt trung bình truyền nhiệt pin điện
Một trong những công nghệ then chốt của xe năng lượng mới là pin năng lượng, một mặt quyết định giá thành của xe điện và mặt khác là phạm vi hoạt động của xe điện. Theo đặc điểm, yêu cầu và ứng dụng của pin điện, các loại pin điện được phát triển trong và ngoài nước là: pin axit-chì, pin niken-cadmium, pin niken-hydro, pin lithium-ion, pin nhiên liệu, v.v., trong đó sự phát triển của pin lithium-ion được chú ý nhiều nhất.
Hành vi sản xuất nhiệt tế bào năng lượng
Nguồn nhiệt, tốc độ sinh nhiệt, công suất nhiệt của tế bào và các thông số liên quan khác của mô-đun pin năng lượng có liên quan chặt chẽ đến bản chất của tế bào. Nhiệt lượng tỏa ra từ pin phụ thuộc vào bản chất hóa học, cơ và điện và đặc điểm của pin, đặc biệt là bản chất của phản ứng điện hóa. Năng lượng nhiệt được tạo ra trong phản ứng pin có thể được biểu thị bằng nhiệt phản ứng pin Qr; phân cực điện hóa làm cho điện áp thực tế của pin lệch khỏi điện thế cân bằng của nó và tổn thất năng lượng do phân cực pin gây ra được biểu thị bằng Qp. Ngoài phương trình phản ứng, còn có một số phản ứng phụ, điển hình bao gồm phân hủy chất điện phân và tự phóng điện của pin, và nhiệt của phản ứng phụ được tạo ra trong quá trình này là Qs. Ngoài ra, vì điện trở chắc chắn tồn tại trong bất kỳ loại pin nào, nên nhiệt Joule Qj được tạo ra khi có dòng điện chạy qua. do đó, tổng nhiệt của pin là tổng của các khía cạnh sau: Qt= Qr cộng Qp cộng Qs cộng Qj Qp cộng Qs cộng Qj.
Tùy vào quá trình sạc (xả) cụ thể mà các tác nhân chính gây nóng pin là khác nhau. Ví dụ, khi pin được sạc bình thường, Qr là yếu tố chi phối; trong khi ở giai đoạn cuối của quá trình sạc pin, sự phân hủy chất điện phân dẫn đến bắt đầu các phản ứng phụ (nhiệt phản ứng phụ là Qs) và khi pin gần được sạc đầy và sạc quá mức, hiện tượng chính xảy ra là sự phân hủy của chất điện phân, khi Qs chiếm ưu thế. Nhiệt Joule Qj phụ thuộc vào dòng điện và điện trở, và thường được nạp ở một dòng điện không đổi, khi Qj là một giá trị cụ thể. Tuy nhiên, trong quá trình khởi động và tăng tốc, dòng điện cao hơn. Điều này tương ứng với hàng chục đến hàng trăm ampe đối với HEV, khi nhiệt Joule Qj lớn và trở thành nguồn tỏa nhiệt chính của pin.
Quản lý nhiệt với không khí làm phương tiện truyền nhiệt
Môi trường truyền nhiệt có tác động đáng kể đến hiệu suất và chi phí của hệ thống quản lý nhiệt. Sử dụng không khí làm phương tiện truyền nhiệt có nghĩa là đưa không khí trực tiếp chảy qua mô-đun pin cho mục đích tản nhiệt, thường yêu cầu các bộ phận như quạt và đường dẫn khí vào và ra.
Tùy theo nguồn khí vào, nhìn chung có một số dạng như sau:
1 Thông gió bên ngoài làm mát thụ động
2. Hệ thống thông gió khoang hành khách làm mát/sưởi thụ động
3. Làm mát/sưởi ấm chủ động không khí bên ngoài hoặc cabin hành khách
Các hệ thống thụ động có cấu trúc tương đối đơn giản và sử dụng trực tiếp môi trường hiện có. Ví dụ: nếu pin cần được làm nóng vào mùa đông, không khí có thể được hút vào khi sử dụng môi trường nóng của khoang hành khách và nếu nhiệt độ pin quá cao trong khi lái xe và hiệu quả làm mát của không khí trong khoang hành khách là không tốt , không khí lạnh bên ngoài có thể được hút vào để làm mát.
Mặt khác, hệ thống chủ động yêu cầu thiết lập một hệ thống riêng biệt để cung cấp hệ thống sưởi hoặc làm mát, hệ thống này được điều khiển độc lập theo trạng thái của ắc quy, điều này cũng làm tăng mức tiêu thụ năng lượng và chi phí của toàn bộ xe. Việc lựa chọn các hệ thống khác nhau phụ thuộc phần lớn vào yêu cầu sử dụng pin.
Quản lý nhiệt của chất lỏng như môi trường truyền nhiệt
Để truyền nhiệt với môi trường là chất lỏng, cần thiết lập các đường truyền nhiệt giữa mô-đun và môi trường chất lỏng, chẳng hạn như áo nước, để sưởi ấm và làm mát gián tiếp ở cả dạng đối lưu và dẫn nhiệt, và môi trường truyền nhiệt có thể được nước, glycol hoặc thậm chí chất làm lạnh. Ngoài ra còn có các khối cực ngâm trong chất lỏng điện môi truyền nhiệt trực tiếp, nhưng phải sử dụng các biện pháp cách điện để tránh đoản mạch.
Làm mát bằng chất lỏng thụ động thường thông qua chất lỏng - truyền nhiệt không khí xung quanh và sau đó kén vào pin để truyền nhiệt thứ cấp, trong khi loại chủ động là thông qua chất làm mát động cơ - bộ trao đổi nhiệt trung bình chất lỏng, hoặc sưởi điện / sưởi dầu nhiệt để đạt được mức độ sưởi ấm khoang hành khách / môi chất lạnh điều hòa không khí - môi chất lỏng để đạt được mức độ làm mát sơ cấp. Đối với các hệ thống quản lý nhiệt dựa trên không khí và chất lỏng cần có quạt, máy bơm, bộ trao đổi nhiệt, lò sưởi, đường ống và các phụ kiện khác, khiến cấu trúc trở nên quá lớn và phức tạp, đồng thời tiêu tốn năng lượng pin và giảm mật độ năng lượng cũng như mật độ năng lượng của pin.
Hệ thống làm mát ắc quy làm mát bằng nước sử dụng chất làm mát (50% nước/50% glycol) để truyền nhiệt của ắc quy sang hệ thống môi chất lạnh điều hòa không khí thông qua bộ làm mát ắc quy và ra môi trường thông qua bình ngưng, dàn bay hơi, van giãn nở cho đến van, ắc quy. giàn lạnh (van giãn nở đến van) và đường ống điều hòa…; mạch nước làm mát bao gồm: điện bơm nước, ắc quy (bao gồm cả tấm làm mát), bộ làm mát ắc quy và các bộ phận phụ trợ như ống dẫn nước, bình giãn nở.
