Hệ thống quản lý nhiệt pin điện
Pin điện là công nghệ chủ chốt cho các phương tiện sử dụng năng lượng mới và cũng là yếu tố quan trọng trong việc xác định chi phí phương tiện và phạm vi di chuyển. Hệ thống quản lý nhiệt có thể được chia thành quản lý nhiệt chủ động và thụ động từ góc độ khả năng kiểm soát quản lý nhiệt; và từ góc độ môi trường truyền nhiệt, nó có thể được chia thành làm mát không khí, làm mát bằng chất lỏng và quản lý nhiệt lưu trữ nhiệt thay đổi pha. Sau đây sẽ giới thiệu chi tiết về “hệ thống quản lý nhiệt của ba phương tiện truyền nhiệt chính của pin điện”.
1. Quản lý nhiệt sử dụng không khí làm môi trường truyền nhiệt
Môi trường truyền nhiệt sẽ ảnh hưởng lớn đến hiệu suất và chi phí của hệ thống quản lý nhiệt. Nguyên lý sử dụng không khí làm môi trường truyền nhiệt là đưa không khí trực tiếp vào và để nó chảy qua mô-đun pin để đạt được hiệu quả tản nhiệt. Điều này thường yêu cầu các bộ phận như quạt và hệ thống thông gió đầu vào và đầu ra. Các nguồn nạp khí thường bao gồm ba dạng: làm mát/sưởi ấm thụ động của thông gió bên ngoài, làm mát/sưởi ấm thụ động của thông gió cabin hành khách và làm mát/sưởi ấm chủ động không khí bên ngoài hoặc cabin hành khách.
Cấu trúc hệ thống thụ động không yêu cầu thiết lập một hệ thống riêng biệt và tận dụng trực tiếp môi trường hiện có. Ví dụ, nếu pin được sưởi ấm vào mùa đông, có thể sử dụng không khí nóng trong khoang hành khách. Nếu nhiệt độ ắc quy quá cao khi xe đang chạy và hiệu quả làm mát không khí khoang hành khách không tốt, không khí lạnh từ bên ngoài có thể bị hút vào để làm mát. Hệ thống hoạt động tương đối phức tạp và cần một hệ thống riêng biệt để cung cấp khả năng làm mát (sưởi ấm) và điều khiển nó theo trạng thái pin. Hệ thống có thể được lựa chọn theo yêu cầu sử dụng pin, nhưng nó sẽ làm tăng giá thành xe và mức tiêu thụ năng lượng.
2. Quản lý nhiệt bằng chất lỏng làm môi trường truyền nhiệt
Hệ thống quản lý nhiệt này sử dụng chất lỏng làm môi trường truyền nhiệt. Cần thiết lập kết nối truyền nhiệt giữa mô-đun và môi trường chất lỏng, chẳng hạn như áo nước, để tiến hành sưởi ấm và làm mát gián tiếp dưới dạng đối lưu và dẫn nhiệt. Môi trường truyền nhiệt thường là nước, Ethylene glycol cũng có thể nhúng khối cực vào chất lỏng điện môi để truyền nhiệt trực tiếp. Cần có 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 chất lỏng chủ động đạt được cấp độ đầu tiên thông qua bộ trao đổi nhiệt trung bình chất lỏng làm mát động cơ hoặc hệ thống sưởi điện/sưởi ấm dầu nhiệt. Hệ thống sưởi và làm mát sơ cấp đạt được nhờ môi chất làm lạnh-lỏng điều hòa không khí/không khí trong cabin hành khách.
Hệ thống quản lý nhiệt sử dụng không khí và chất lỏng làm môi trường cần có quạt, máy bơm nước, bộ trao đổi nhiệt, máy sưởi, đường ống và các phụ kiện khác, khiến cấu trúc quá lớn và phức tạp. Nó cũng tiêu thụ năng lượng pin và làm giảm năng lượng pin. mật độ và mật độ năng lượng.
Hệ thống làm mát pin làm mát bằng nước sử dụng chất làm mát (50% nước/50% ethylene glycol) để truyền nhiệt của pin đến hệ thống làm lạnh điều hòa không khí thông qua bộ làm mát pin và ra môi trường thông qua bình ngưng. Nhiệt độ nước đầu vào của pin được làm mát bằng pin. Dễ dàng đạt đến nhiệt độ thấp hơn sau khi trao đổi nhiệt và pin có thể được điều chỉnh để hoạt động trong phạm vi nhiệt độ hoạt động phù hợp. Các bộ phận chính của hệ thống lạnh bao gồm: bình ngưng, máy nén điện, thiết bị bay hơi, van giãn nở có van ngắt, bộ làm mát ắc quy (van giãn nở có van ngắt) và ống điều hòa không khí, v.v.; đường dẫn 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.
3. Quản lý nhiệt tái sinh thay đổi pha
Nguyên lý của vật liệu thay đổi pha PCM để làm mát pin là: khi pin được xả với dòng điện cao, vật liệu thay đổi pha sẽ hấp thụ nhiệt do pin tỏa ra và sự thay đổi pha của chính nó khiến nhiệt độ của pin giảm nhanh. Quá trình này là hệ thống lưu trữ nhiệt dưới dạng nhiệt chuyển pha trong vật liệu chuyển pha PCM. Khi pin đang được sạc, đặc biệt là trong điều kiện thời tiết lạnh hơn (nhiệt độ khí quyển thấp hơn nhiều so với nhiệt độ chuyển pha PCT), PCM có thể thải nhiệt ra môi trường.
Việc sử dụng vật liệu thay đổi pha trong hệ thống quản lý nhiệt pin có ưu điểm là không yêu cầu các bộ phận chuyển động hoặc tiêu thụ thêm năng lượng từ pin. Các vật liệu thay đổi pha có nhiệt ẩn thay đổi pha cao và độ dẫn nhiệt được sử dụng trong hệ thống quản lý nhiệt của bộ pin để hấp thụ hiệu quả nhiệt thoát ra trong quá trình sạc và xả, giảm mức tăng nhiệt độ của pin và đảm bảo pin hoạt động ở nhiệt độ bình thường. Nó có thể giữ cho hiệu suất pin ổn định trước và sau khi đạp xe với dòng điện cao. PCM composite được tạo ra bằng cách thêm các chất có tính dẫn nhiệt cao vào sáp parafin, giúp cải thiện hiệu suất tổng thể của vật liệu.
