Akumulatora siltuma vadība
Kāpēc šķidrās aukstumplāksnes ir būtiskas EV akumulatoru dzesēšanai
Litija{0}}jonu akumulatori ir mainījuši veidu, kā mēs uzglabājam un izmantojam enerģiju. No elektriskajiem transportlīdzekļiem un enerģijas uzglabāšanas sistēmām līdz rūpnieciskām iekārtām un ātrās-uzlādes lietojumprogrammām, tagad tiek sagaidīts, ka akumulatori nodrošinās lielāku jaudu, ilgāku darbības laiku un ātrāku uzlādes ātrumu.
Tomēr lielāks enerģijas blīvums rada ievērojamu inženiertehnisko izaicinājumu: siltumu.
Katrs akumulators darbības laikā rada siltumu. Uzlāde rada siltumu. Izlāde rada siltumu. Lieljaudas-lietotnes, īpaši ātra uzlāde un liela strāvas izlāde, var vēl vairāk palielināt siltuma ražošanu.
Izaicinājums nav vienkārši siltuma noņemšana no akumulatora. Patiesais izaicinājums ir uzturēt katru akumulatora elementu stabilā temperatūras diapazonā, vienlaikus samazinot temperatūras atšķirības starp elementiem.
Šeit ir vietaakumulatora siltuma vadībakļūst par būtisku.
Efektīva siltuma pārvaldības sistēma palīdz uzlabot akumulatora veiktspēju, pagarināt kalpošanas laiku, uzturēt uzlādes efektivitāti un samazināt drošības riskus. MūsdienīgaiEV baterijasun enerģijas uzglabāšanas sistēmas,šķidruma dzesēšana ar alumīnija šķidruma aukstuma plāksnēmir kļuvis par vienu no uzticamākajiem risinājumiem.
Kāpēc akumulatora siltuma vadība ir svarīga
Litija{0}}jonu akumulatori ir ļoti jutīgi pret temperatūru.
Lielākā daļa litija{0}}jonu elementu visefektīvāk darbojas salīdzinoši šaurā temperatūras diapazonā, parasti no 15 līdz 35 grādiem. Kad akumulatora temperatūra iziet ārpus šī diapazona, elektroķīmiskā veiktspēja sāk samazināties.
Akumulatora siltuma pārvaldības sistēma (BTMS) ir paredzēta, lai kontrolētu siltuma veidošanos, siltuma noņemšanu un temperatūras sadalījumu visā akumulatoru komplektā.
Labi{0}}izstrādātai siltuma pārvaldības sistēmai ir jāsasniedz trīs galvenie mērķi:
***Saglabājiet šūnas optimālā darba temperatūras diapazonā
*** Samaziniet temperatūras atšķirības starp atsevišķām šūnām
***Novērsiet pārkaršanu lielas{0}}jaudas darbības laikā
Tas ir īpaši svarīgi, jo akumulatoru sistēmas kļūst jaudīgākas.
Piemēram, elektriskā transportlīdzekļa akumulatoru komplektā var būt simtiem vai pat tūkstošiem atsevišķu elementu. Ja dažas šūnas darbojas ievērojami karstāk nekā citas, viss akumulators var ciest no nevienmērīgas novecošanas.
Karstākās šūnas parasti nosaka kopējo iepakojuma ierobežojumu.
Citiem vārdiem sakot, akumulators ir tik spēcīgs, cik spēcīgs ir tā vājākais termiskais punkts.
Kas notiek, kad baterijas kļūst pārāk karstas?
Siltums ir viens no lielākajiem faktoriem, kas ietekmē litija{0}}jonu akumulatora veiktspēju un kalpošanas laiku.
Ja akumulatora temperatūra pārmērīgi paaugstinās, var rasties vairākas problēmas.
1. Ātrāka akumulatora noārdīšanās
Augsta temperatūra paātrina nevēlamas ķīmiskās reakcijas litija{0}}jonu šūnās.
Laika gaitā tas var izraisīt:
>>>Samazināta akumulatora jauda
>>>Paaugstināta iekšējā pretestība
>>>Īsāks cikla mūžs
>>>Zemāka uzlādes efektivitāte
Akumulators, kas nepārtraukti darbojas paaugstinātā temperatūrā, var zaudēt savu veiktspēju daudz ātrāk, salīdzinot ar akumulatoru, kas tiek uzturēts kontrolētos termiskajos apstākļos.
2. Paaugstināti drošības riski
Spēcīga pārkaršana var radīt bīstamus apstākļus litija{0}}jonu šūnās.
Ja iekšējā temperatūra paaugstinās virs drošām robežām, akumulatora materiāli var kļūt nestabili. Smagās situācijās tas var izraisīt termisku izplūdi, kur siltuma ģenerēšana kļūst pašpietiekama-un izplatās no vienas šūnas uz otru.
Tāpēc EV un enerģijas uzglabāšanas akumulatoru konstrukcijas pamatprasība ir pārmērīgas siltuma uzkrāšanās novēršana.
3. Samazināta uzlādes veiktspēja
Ātra uzlāde rada ievērojamu termisko stresu akumulatoriem.
Lielas-strāvas uzlādes laikā litija joni ātri pārvietojas starp elektrodiem. Ja siltumu nevar efektīvi noņemt, iespējams, jāsamazina uzlādes ātrums, lai aizsargātu akumulatora veselību.
Tas rada tiešu konfliktu:
Klienti vēlas ātrāku uzlādi.
Akumulatoru inženieriem nepieciešama labāka siltuma kontrole.
Efektīva siltuma pārvaldība palīdz atrisināt šo problēmu, ātri noņemot siltumu, vienlaikus saglabājot stabilu šūnu temperatūru.
Kāpēc temperatūras vienmērība ir tikpat svarīga
Daudzi cilvēki domā, ka akumulatora dzesēšana ir tikai temperatūras pazemināšana.
Tomēr temperatūras vienmērīgums ir vienlīdz svarīgs.
Akumulatoru komplektā var būt simtiem kopā savienotu elementu. Ja viens iepakojuma apgabals darbojas karstāk nekā cits, šīs šūnas novecos atšķirīgi.
Piemēram:
Karstākas šūnas noārdās ātrāk
Vēsākas šūnas nodrošina labāku veiktspēju
Vispārējai akumulatora pārvaldības sistēmai ir jāierobežo darbība, pamatojoties uz vājākajām šūnām
Tāpēc akumulatora siltuma pārvaldības mērķis nav vienkārši:
"Padariet akumulatoru vēsāku."
Patiesais mērķis ir:
"Katra šūna darbojas līdzīgā un optimālā temperatūrā."
Tas ir viens no iemesliem, kāpēcšķidruma dzesēšanas sistēmaskļuvuši arvien izplatītāki mūsdienu akumulatoru komplektos.
Gaisa dzesēšana salīdzinājumā ar šķidruma dzesēšanu akumulatoriem
Agrīnajos elektriskajos transportlīdzekļos un{0}}mazjaudas akumulatoru sistēmās bieži tika izmantota gaisa dzesēšana, jo tā bija vienkārša, viegla un lēta.
Tomēr, palielinoties akumulatora enerģijas blīvumam un uzlādes ātrumam, tradicionālā gaisa dzesēšana sāka uzrādīt ierobežojumus.
Gaisa dzesēšanas ierobežojumi
Gaisam ir salīdzinoši zema siltumvadītspēja, salīdzinot ar šķidro dzesēšanas šķidrumu.
Pat ar ventilatoriem un gaisa plūsmas kanāliem liela siltuma daudzuma noņemšana no blīvi iesaiņotiem akumulatoru moduļiem kļūst sarežģīta.
Kopējie izaicinājumi ietver:
Nevienmērīga dzesēšana starp šūnām
Ierobežota dzesēšanas jauda
Lielākas telpas prasības
Augstāks troksnis no ventilatoriem
Grūtības atbalstīt ātru uzlādi
Mazjaudas{0}}lietotnēm joprojām var būt piemērota gaisa dzesēšana.
Bet priekšaugstas veiktspējas{0}}EV akumulatoriun enerģijas uzglabāšanas sistēmām, ir nepieciešama lielāka dzesēšanas jauda.
Kāpēc šķidruma dzesēšana ir kļuvusi par vēlamo risinājumu?
Šķidruma dzesēšanaizmanto dzesēšanas šķidrumu, parasti ūdens-glikola maisījumu, lai pārnestu siltumu prom no akumulatora elementiem.
Salīdzinot ar gaisu, šķidrajam dzesēšanas šķidrumam ir:
***Lielāka siltuma jauda
***Labāka siltumvadītspēja
***Efektīvāka siltuma pārneses spēja
A šķidruma dzesēšanas plāksne akumulatoru blokiemuzstādīts zem vai blakus akumulatora moduļiem, nodrošina tiešu siltuma pārneses ceļu.
Akumulatora šūna
↓
Termiskās saskarnes materiāls (TIM)
↓
↓
Dzesēšanas šķidruma kanāls
↓
Ārējā dzesēšanas sistēma
Šis dizains ļauj efektīvāk noņemt siltumu, vienlaikus saglabājot labāku temperatūras vienmērīgumu visā akumulatora komplektā.
Mūsdienu EV akumulatoriem, enerģijas uzglabāšanas sistēmām un lieljaudas{0}}lietotnēm,šķidruma dzesēšanair kļuvusi par vēlamo siltuma pārvaldības pieeju.
