Kiến thức về hệ thống quản lý nhiệt cho bộ pin điện
Do đặc tính sạc và xả của pin điện phụ thuộc phần lớn vào nhiệt độ của chất điện phân pin, nên chức năng quan trọng của BMS là giữ nhiệt độ của bộ pin trong phạm vi nhiệt độ hoạt động bình thường trong quá trình sạc và xả của pin điện. .
Việc sạc và xả pin điện là một quá trình điện hóa điển hình và phản ứng đi kèm của nó có thể dễ dàng khiến nhiệt độ bên trong của bộ pin điện tăng lên và chênh lệch nhiệt độ nhất định. Nếu nhiệt lượng không được tiêu tán kịp thời sẽ ảnh hưởng lớn đến độ an toàn, độ tin cậy và tuổi thọ của ắc quy.
Do đó, vấn đề chính gặp phải trong quản lý nhiệt là làm thế nào để tản nhiệt phản ứng sinh ra trong quá trình sạc và xả. Cách cân bằng nhiệt độ giữa các tế bào bên trong mô-đun bộ pin và cách làm nóng pin trước đến phạm vi nhiệt độ đã cài đặt trong môi trường lạnh.
Các yếu tố ảnh hưởng đến việc quản lý nhiệt của pin điện chủ yếu bao gồm tốc độ sinh nhiệt, hình dạng pin, loại chất làm lạnh, tốc độ dòng chất làm lạnh, độ dày kênh dòng chảy, v.v.
Hiện tại, mối quan tâm chính của pin điện gắn trên xe là cấu trúc tản nhiệt bên ngoài và sự truyền nhiệt bên trong của pin điện hiếm khi được phân tích kết hợp với quá trình tản nhiệt bên ngoài, do đó không thể kiểm soát cơ bản tác động tiêu cực của tản nhiệt của pin.
Từ góc độ điều khiển, hệ thống quản lý nhiệt bộ pin hiện tại có thể được chia thành hai loại: chủ động và thụ động. Từ góc độ môi trường truyền nhiệt, hệ thống quản lý nhiệt chủ yếu bao gồm làm mát bằng khí, làm mát bằng chất lỏng, làm mát vật liệu thay đổi pha, làm mát ống dẫn nhiệt và một số hệ thống quản lý nhiệt có sưởi.
Phương pháp làm mát bằng chất lỏng
Phương pháp làm mát bằng chất lỏng (như minh họa trong hình bên dưới) sử dụng chất lỏng làm môi trường truyền nhiệt. Cần thiết lập kênh truyền nhiệt giữa bộ pin điện và môi trường chất lỏng, chẳng hạn như áo nước, để thực hiện sưởi ấm và làm mát gián tiếp dưới dạng đối lưu và dẫn nhiệt. Môi trường truyền nhiệt có thể là nước, ethylene disilicon hoặc thậm chí là chất làm lạnh. Ngoài ra còn có sự truyền nhiệt trực tiếp của bộ pin điện bằng cách ngâm nó vào chất lỏng của chất điện môi, nhưng phải thực hiện các biện pháp cách nhiệt để tránh đoản mạch.
Các phương pháp làm mát bằng chất lỏng chủ yếu bao gồm hệ thống làm mát chất lỏng thụ động và hệ thống làm mát chất lỏng chủ động. Làm mát bằng chất lỏng thụ động thường liên quan đến việc trao đổi nhiệt giữa môi trường chất lỏng và không khí, sau đó đưa nó vào pin điện để trao đổi nhiệt thứ cấp, trong khi làm mát chủ động được thực hiện thông qua bộ trao đổi nhiệt trung bình chất lỏng làm mát động cơ.
Phương pháp làm mát vật liệu thay đổi pha
Trong những năm gần đây, hệ thống quản lý nhiệt pin điện sử dụng vật liệu làm mát thay đổi pha PCM đã xuất hiện ở nước ngoài và Trung Quốc. Do đặc điểm của pin điện là hấp thụ nhiệt trong quá trình sạc và giải phóng nhiệt trong khi phóng điện, các vật liệu thay đổi pha được lấp đầy giữa các tế bào pin điện được bao bọc hoàn toàn và chúng hoạt động bằng cách làm nóng chảy hoặc hóa rắn các vật liệu thay đổi pha.
Khi pin điện được xả với dòng điện lớn, PCM sẽ hấp thụ nhiệt do pin điện tỏa ra và tự trải qua quá trình thay đổi pha (nóng chảy), điều này làm giảm nhanh chóng nhiệt độ của pin điện. Quá trình này là hệ thống lưu trữ nhiệt trong PCM dưới dạng nhiệt chuyển pha; khi pin đang sạc, đặc biệt là trong môi trường thời tiết tương đối lạnh (nghĩa là nhiệt độ khí quyển thấp hơn nhiều so với nhiệt độ thay đổi pha), PCM sẽ giải phóng nhiệt và đông đặc lại để làm nóng pin nhanh chóng.
Việc sử dụng vật liệu thay đổi pha trong hệ thống quản lý nhiệt pin nguồn không yêu cầu lắp thêm các bộ phận làm mát vào kết nối pin nguồn cũng như không yêu cầu các kênh làm mát giữa các bộ pin nguồn hoặc hệ thống làm mát bao bọc sự tuần hoàn chất lỏng bên ngoài và không yêu cầu việc tiêu thụ năng lượng bổ sung cho pin điện. Đồng thời, nó còn đóng vai trò là tài liệu tham khảo cho việc sưởi ấm pin điện trong môi trường lạnh.
