Hệ thống quản lý nhiệt pin (BTMS)
Hệ thống quản lý nhiệt ắc quy (BTMS) là một trong những hệ thống cốt lõi của xe điện, ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn, hiệu suất và tuổi thọ của toàn bộ xe.
I. Tại sao pin cần quản lý nhiệt
Pin điện, đặc biệt là pin lithium{0}}ion, phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ hoạt động để đảm bảo hiệu suất, tuổi thọ và độ an toàn.
Phạm vi hoạt động tối ưu
Phạm vi nhiệt độ hoạt động lý tưởng cho pin thường là từ 15 độ đến 40 độ, với phạm vi tối ưu là khoảng 20 độ đến 35 độ.
Mối nguy hiểm ở nhiệt độ cao
Nhiệt độ quá cao (ví dụ: vượt quá 60 độ) làm tăng tốc độ suy giảm dung lượng pin, tăng điện trở trong và trong trường hợp cực đoan, có thể gây ra hiện tượng thoát nhiệt, dẫn đến cháy nổ.
Mối nguy hiểm ở nhiệt độ thấp
Nhiệt độ quá thấp làm giảm tốc độ phản ứng hóa học bên trong pin, dẫn đến công suất và sản lượng điện giảm mạnh, khó sạc và có khả năng lắng đọng lithium, làm hỏng pin.
Mối nguy hiểm chênh lệch nhiệt độ
Sự phân bổ nhiệt độ không đồng đều (chênh lệch nhiệt độ quá mức) giữa các tế bào hoặc mô-đun trong bộ pin dẫn đến hiệu suất không nhất quán, đẩy nhanh quá trình lão hóa của toàn bộ bộ pin và hạn chế dung lượng sử dụng của nó.
Do đó, hệ thống quản lý nhiệt hiệu quả nhằm mục đích duy trì nhiệt độ pin trong khoảng thời gian tối ưu và giảm thiểu chênh lệch nhiệt độ tối đa trong bộ pin (lý tưởng nhất là Nhỏ hơn hoặc bằng 3 độ).
II. Hệ thống nhiệt hoạt động như thế nào
Hệ thống quản lý nhiệt bằng chất lỏng sử dụng chất làm mát tuần hoàn làm phương tiện để tản nhiệt hoặc làm nóng pin.
Chức năng làm mát
Hấp thụ nhiệt: Được dẫn động bởi một máy bơm điện, chất làm mát chảy qua các tấm làm mát bằng chất lỏng bên trong bộ pin (thường tiếp xúc với các mô-đun pin), hấp thụ nhiệt do pin tạo ra.
Tản nhiệt: Chất làm mát ở nhiệt độ-cao, hấp thụ nhiệt, được bơm đến bộ tản nhiệt phía trước (làm mát bằng không khí-) hoặc trao đổi nhiệt với hệ thống điều hòa không khí của xe (thông qua bộ trao đổi nhiệt của nhà máy làm lạnh), tản nhiệt ra không khí bên ngoài.
Tuần hoàn: Chất làm mát được làm mát sẽ chảy ngược vào bộ pin, bắt đầu chu kỳ tiếp theo.
Chức năng sưởi ấm
Khi nhiệt độ pin quá thấp, hệ thống có thể làm nóng chất làm mát bằng bộ gia nhiệt PTC (nhiệt kế có hệ số nhiệt độ dương).
Chất làm mát được làm ấm chảy qua các tấm làm mát bằng chất lỏng, hoạt động giống như một “chai nước nóng” để làm nóng pin.
Một số hệ thống tiên tiến cũng có thể tận dụng nhiệt thải do hệ thống truyền động điện tạo ra, thu hồi nhiệt đó thông qua bộ trao đổi nhiệt dạng tấm để sưởi ấm pin, từ đó cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng.
III. Các thành phần chính của hệ thống
Một hệ thống quản lý nhiệt chất lỏng điển hình chủ yếu bao gồm các thành phần sau:
Tấm làm mát bằng chất lỏng: Bộ phận trao đổi nhiệt lõi tiếp xúc trực tiếp với mô-đun pin, thường được làm bằng nhôm với thiết kế kênh dòng chảy bên trong. Thiết kế của nó phải cân bằng giữa khả năng tản nhiệt, độ tin cậy và trọng lượng nhẹ.
Chất làm mát: Yêu cầu độ dẫn nhiệt cao, cách nhiệt (để tránh đoản mạch), độ nhớt thấp, phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng và khả năng tương thích vật liệu tốt. Hỗn hợp nước ethylene glycol{1}}thường được sử dụng (tỷ lệ được điều chỉnh theo yêu cầu về chất chống đông), mặc dù rượu hữu cơ nguyên chất và chất lỏng điện môi khác đôi khi cũng được sử dụng.
Bơm điện: Cung cấp năng lượng cho tuần hoàn chất làm mát. Tốc độ của nó thường có thể điều chỉnh được để đạt được-nguồn cung theo yêu cầu và giảm mức tiêu thụ năng lượng.
Bộ trao đổi nhiệt (Máy làm lạnh): Một bộ trao đổi nhiệt kết nối mạch làm mát và mạch làm mát điều hòa không khí, được sử dụng để tăng cường khả năng làm mát.
Bộ tản nhiệt: Nằm ở phía trước xe, nó tản nhiệt từ chất làm mát thông qua luồng không khí.
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm: Được sử dụng để trao đổi nhiệt giữa các mạch khác nhau, chẳng hạn như để thu hồi nhiệt thải.
Máy sưởi PTC: Một thiết bị làm nóng chất làm mát khi cần sưởi ấm.
Thân van (ví dụ: van ba chiều, van điện từ): Kiểm soát hướng dòng chảy của chất làm mát, cho phép chuyển đổi giữa các chế độ khác nhau (ví dụ: chuyển đổi giữa chế độ làm mát và sưởi ấm hoặc giữa các nguồn nhiệt khác nhau).
Bình chứa: Bù cho sự giãn nở và co lại của chất làm mát do thay đổi nhiệt độ, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc đổ đầy và chảy máu.
Bộ cảm biến và bộ điều khiển: Cảm biến nhiệt độ theo dõi nhiệt độ pin và chất làm mát theo thời gian thực. Bộ điều khiển quản lý nhiệt Hệ thống quản lý pin (BMS) là bộ não, điều khiển thông minh hoạt động của các cơ cấu chấp hành như máy bơm, máy sưởi PTC, van và máy nén điều hòa dựa trên tín hiệu nhiệt độ và trạng thái xe bằng thuật toán.
