اتجاه تطوير تقنية الإدارة الحرارية لمركبات الطاقة الجديدة

الإدارة الحرارية للبطارية

أثناء عملية عمل البطارية، يكون لدرجة الحرارة تأثير كبير على أدائها.إذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا، فقد يتسبب ذلك في انخفاض حاد في سعة البطارية وطاقتها، وحتى حدوث ماس كهربائي في البطارية.أصبحت أهمية الإدارة الحرارية للبطارية بارزة بشكل متزايد حيث أن درجة الحرارة مرتفعة جدًا مما قد يتسبب في تحلل البطارية أو تآكلها أو اشتعال النيران فيها أو حتى انفجارها.تعد درجة حرارة تشغيل بطارية الطاقة عاملاً رئيسيًا في تحديد الأداء والسلامة وعمر البطارية.من وجهة نظر الأداء، ستؤدي درجة الحرارة المنخفضة جدًا إلى انخفاض نشاط البطارية، مما يؤدي إلى انخفاض أداء الشحن والتفريغ، وانخفاض حاد في سعة البطارية.وجدت المقارنة أنه عندما انخفضت درجة الحرارة إلى 10 درجات مئوية، كانت قدرة تفريغ البطارية 93% منها في درجة الحرارة العادية؛ومع ذلك، عندما انخفضت درجة الحرارة إلى -20 درجة مئوية، كانت قدرة تفريغ البطارية 43% فقط من تلك في درجة الحرارة العادية.

ذكرت الأبحاث التي أجراها Li Junqiu وآخرون أنه من وجهة نظر السلامة، إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة جدًا، فسيتم تسريع التفاعلات الجانبية للبطارية.عندما تقترب درجة الحرارة من 60 درجة مئوية، سوف تتحلل المواد الداخلية/المواد النشطة للبطارية، ومن ثم سيحدث "الهروب الحراري"، مما يتسبب في ارتفاع درجة الحرارة بشكل مفاجئ، حتى ما يصل إلى 400 ~ 1000 درجة مئوية، ومن ثم يؤدي إلى النار والانفجار.إذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا، فيجب الحفاظ على معدل شحن البطارية عند معدل شحن أقل، وإلا فسيتسبب ذلك في تحلل الليثيوم في البطارية ويتسبب في اشتعال دائرة كهربائية قصيرة داخلية.

ومن منظور عمر البطارية، لا يمكن تجاهل تأثير درجة الحرارة على عمر البطارية.سيؤدي ترسب الليثيوم في البطاريات المعرضة للشحن بدرجة حرارة منخفضة إلى تدهور عمر دورة البطارية بسرعة إلى عشرات المرات، وستؤثر درجة الحرارة المرتفعة بشكل كبير على عمر التقويم ودورة عمر البطارية.ووجد البحث أنه عندما تكون درجة الحرارة 23 درجة مئوية، يكون العمر التقويمي للبطارية ذات السعة المتبقية 80% حوالي 6238 يومًا، ولكن عندما ترتفع درجة الحرارة إلى 35 درجة مئوية، يكون العمر التقويمي حوالي 1790 يومًا، وعندما تصل درجة الحرارة إلى 55 درجة مئوية. ℃، العمر التقويمي حوالي 6238 يومًا.272 يوما فقط.

في الوقت الحاضر، بسبب التكلفة والقيود الفنية، الإدارة الحرارية للبطارية (BTMS) ليست موحدة في استخدام الوسائط الموصلة، ويمكن تقسيمها إلى ثلاثة مسارات تقنية رئيسية: تبريد الهواء (النشط والسلبي)، والتبريد السائل ومواد تغيير الطور (PCM).تبريد الهواء بسيط نسبيًا، ولا يوجد به خطر التسرب، كما أنه اقتصادي.إنها مناسبة للتطوير الأولي لبطاريات LFP وحقول السيارات الصغيرة.تأثير التبريد السائل أفضل من تبريد الهواء، وتزداد التكلفة.بالمقارنة مع الهواء، فإن وسط التبريد السائل يتميز بخصائص السعة الحرارية الكبيرة ومعامل نقل الحرارة العالي، والذي يعوض بشكل فعال النقص الفني لكفاءة تبريد الهواء المنخفضة.هذا هو التحسين الرئيسي لسيارات الركاب في الوقت الحاضر.يخطط.أشار Zhang Fubin في بحثه إلى أن ميزة التبريد السائل هي تبديد الحرارة بسرعة، مما يضمن درجة حرارة موحدة لحزمة البطارية، وهو مناسب لحزم البطاريات ذات إنتاج الحرارة الكبير؛تتمثل العيوب في التكلفة العالية ومتطلبات التغليف الصارمة وخطر تسرب السوائل والبنية المعقدة.تتمتع المواد المتغيرة الطور بكفاءة التبادل الحراري ومزايا التكلفة وتكاليف الصيانة المنخفضة.التكنولوجيا الحالية لا تزال في مرحلة المختبر.إن تقنية الإدارة الحرارية للمواد المتغيرة الطور لم تنضج بعد بشكل كامل، وهي الاتجاه الأكثر احتمالاً لتطوير الإدارة الحرارية للبطارية في المستقبل.

بشكل عام، يعد التبريد السائل هو المسار التكنولوجي السائد حاليًا، ويرجع ذلك أساسًا إلى:

(1) من ناحية، تتمتع البطاريات الثلاثية الحالية عالية النيكل بثبات حراري أسوأ من بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد، وانخفاض درجة الحرارة الحرارية (درجة حرارة التحلل، 750 درجة مئوية لفوسفات حديد الليثيوم، 300 درجة مئوية لبطاريات الليثيوم الثلاثية) ، وارتفاع إنتاج الحرارة.من ناحية أخرى، فإن تقنيات تطبيق فوسفات الحديد الليثيوم الجديدة مثل بطارية BYD النصلية و CTP لعصر نينغده تقضي على الوحدات، وتحسن استخدام المساحة وكثافة الطاقة، وتعزز الإدارة الحرارية للبطارية من تقنية تبريد الهواء إلى تقنية تبريد السائل.

(2) تأثرًا بتوجيهات خفض الدعم وقلق المستهلكين بشأن نطاق القيادة، يستمر نطاق قيادة السيارات الكهربائية في الزيادة، وتتزايد متطلبات كثافة طاقة البطارية أكثر فأكثر.لقد زاد الطلب على تكنولوجيا التبريد السائل ذات الكفاءة العالية في نقل الحرارة.

(3) يتم تطوير النماذج في اتجاه النماذج المتوسطة إلى المتطورة، مع ميزانية تكلفة كافية، والسعي إلى الراحة، وانخفاض تحمل أخطاء المكونات والأداء العالي، ويكون حل التبريد السائل أكثر انسجامًا مع المتطلبات.

وبغض النظر عما إذا كانت سيارة تقليدية أو مركبة تعمل بالطاقة الجديدة، فإن طلب المستهلكين على الراحة يتزايد باستمرار، وأصبحت تكنولوجيا الإدارة الحرارية في قمرة القيادة ذات أهمية خاصة.ومن حيث طرق التبريد، يتم استخدام الضواغط الكهربائية بدلاً من الضواغط العادية للتبريد، وعادةً ما يتم توصيل البطاريات بأنظمة تبريد تكييف الهواء.تعتمد المركبات التقليدية بشكل أساسي نوع اللوحة المتقطعة، بينما تستخدم مركبات الطاقة الجديدة بشكل أساسي النوع الدوامي.تتميز هذه الطريقة بالكفاءة العالية، الوزن الخفيف، الضوضاء المنخفضة، والتوافق الكبير مع طاقة المحرك الكهربائي.بالإضافة إلى ذلك، فإن الهيكل بسيط، والتشغيل مستقر، والكفاءة الحجمية أعلى بنسبة 60% من تلك الخاصة بنوع اللوحة المتقطعة.٪عن.من حيث طريقة التسخين، تسخين PTC(سخان الهواء بي تي سي/سخان سائل التبريد PTC) هناك حاجة إليها، وتفتقر السيارات الكهربائية إلى مصادر الحرارة ذات التكلفة الصفرية (مثل سائل تبريد محرك الاحتراق الداخلي).