Các loại hệ thống quản lý nhiệt pin
Các phương pháp quản lý nhiệt pin khác nhau liên quan đến số lượng bộ phận, cấu trúc và bố cục khác nhau. Các loại hệ thống quản lý nhiệt khác nhau được lựa chọn dựa trên chi phí phát triển phương tiện, trọng lượng phương tiện và yêu cầu về không gian bố trí. Các tuyến kỹ thuật chính có năm loại sau:
1. Loại làm mát trực tiếp
Được gọi là công nghệ làm mát trực tiếp bằng pin, hệ thống làm mát trực tiếp là một thiết bị bay hơi làm lạnh tích hợp bên trong pin, được kết nối với hệ thống điều hòa không khí thông qua một đường ống. Khi pin cần được làm mát, máy nén được sử dụng để đưa chất làm lạnh đã nén vào thiết bị bay hơi bên trong pin, sau đó lấy đi nhiệt bên trong pin để đạt được hiệu quả làm mát. Hệ thống có ưu điểm là cấu trúc nhỏ gọn, hiệu quả làm mát tốt, số lượng bộ phận ít (chỉ cần một đường ống làm lạnh đầu vào và một đầu ra), trọng lượng nhẹ, v.v. Tuy nhiên, nhược điểm của hệ thống này là không thể làm nóng pin dưới điều kiện nhiệt độ thấp dưới 0, nước ngưng tụ tạo ra trong quá trình làm lạnh không được bảo vệ và khó kiểm soát độ đồng đều nhiệt độ của chất làm lạnh. Hệ thống làm lạnh có tuổi thọ ngắn và độ tin cậy thấp, thường xảy ra rò rỉ chất làm lạnh, công suất làm lạnh không đủ và các lỗi khác. Đây là công nghệ làm mát pin mới nhất, có thời gian sử dụng tương đối thấp. Nó đã được ứng dụng trên các mẫu xe sản xuất hàng loạt như BYD, Tesla trên thị trường. Đây là tuyến đường kỹ thuật chính trong tương lai, như trong Hình 1.
2. Loại tản nhiệt nước
Mạch làm mát bộ tản nhiệt là một mạch độc lập, bao gồm bộ tản nhiệt, máy bơm nước điện tử, máy sưởi, v.v., với chất chống đông làm môi trường. Chất chống đông thoát ra khỏi bộ tản nhiệt, đi qua bộ sưởi đến pin và cuối cùng quay trở lại bộ tản nhiệt. Phương pháp tuần hoàn này được sử dụng để làm mát và làm nóng pin. Hệ thống này có ưu điểm là cấu trúc đơn giản, chi phí thấp và tiết kiệm năng lượng trong môi trường nhiệt độ thấp lâu năm. Tuy nhiên, hệ thống có hiệu suất tản nhiệt thấp, nhiệt độ nước cao trong môi trường khí hậu nhiệt độ cao vào mùa hè, không thể đáp ứng điều kiện sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao, như Hình 2.
3. Loại làm mát trực tiếp và làm mát bằng nước
Hệ thống này được tích hợp trên cơ sở làm mát trực tiếp và làm mát bằng nước, đồng thời là cầu nối giữa hệ thống điều hòa không khí và hệ thống làm mát bằng nước thông qua bộ làm mát bằng pin Chiller (còn gọi là bộ trao đổi nhiệt). Hệ thống này tránh được những thiếu sót của hai phương pháp làm mát đầu tiên và là một trong những hệ thống quản lý nhiệt pin được sử dụng phổ biến nhất. Hệ thống có nhiều thành phần hơn hai thành phần đầu tiên, hệ thống phức tạp hơn và không gian bố trí thành phần cần thiết tương đối lớn. Tải trọng máy nén lớn trong quá trình vận hành tiêu tốn nhiều năng lượng cho toàn bộ xe và có tính kinh tế kém. Ngoài ra, khi hệ thống điều hòa bị hỏng một phần thì nhu cầu làm mát pin cũng không thể được đáp ứng đầy đủ, như hình 3.
4. Loại hybrid làm mát bằng nước
Hệ thống này dựa trên hệ thống làm mát bằng nước làm mát trực tiếp và bổ sung thêm hệ thống làm mát bằng nước tản nhiệt. Cả hai được sắp xếp thành các mạch song song. Bằng cách điều khiển van điện từ, các mạch khác nhau được sử dụng để làm mát pin trong các điều kiện khác nhau. Trong môi trường nhiệt độ thấp, chỉ cần hệ thống làm mát bằng nước tản nhiệt hoạt động. Khi ở môi trường nhiệt độ cao nên chuyển sang hệ thống làm mát bằng nước làm mát trực tiếp. Trong điều kiện làm việc khắc nghiệt, hai hệ thống có thể hoạt động cùng lúc và pin cũng có thể đạt được công suất làm mát tối đa, về cơ bản có thể đáp ứng mọi môi trường sử dụng. Hệ thống làm mát này cực kỳ phức tạp và tốn kém, đồng thời có yêu cầu cao về không gian bố trí của toàn bộ xe. Chiến lược điều khiển của hệ thống rất phức tạp, độ ổn định và độ tin cậy là một thách thức. Hệ thống này cũng được sử dụng trong hầu hết các mẫu PHEV hybrid trên thị trường và có công nghệ hoàn thiện, như trong Hình 4.
5. Loại làm mát bằng không khí
Hệ thống này dẫn trực tiếp không khí lạnh từ khoang hành khách đến ắc quy qua một đường ống, đồng thời sử dụng không khí lạnh để làm mát ắc quy. Ưu điểm của hệ thống này là cấu trúc đơn giản, nhiệt độ không khí lạnh có thể kiểm soát được và chi phí hệ thống thấp. Tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm là hệ thống làm mát trực tiếp. Hệ thống không có chức năng sưởi ấm, nước ngưng tụ sinh ra trên bề mặt pin không dễ khô, có nguy cơ xói mòn và nhiễm bẩn bên trong pin. Loại phương pháp quản lý nhiệt này thường không được khuyến khích, xem Hình 5.
