نظام الإدارة الحرارية للبطارية للسيارات الكهربائية وعمر البطارية له تأثير مباشر على العلاقة. وذلك لأن التحكم في درجة الحرارة يؤثر بشكل مباشر على الاستقرار الكيميائي للبطارية والسلامة الهيكلية الفيزيائية. تدهور البطارية, أي., انخفاض القدرة وزيادة المقاومة الداخلية. إنها في الأساس النتيجة التراكمية للتفاعلات الكهروكيميائية الداخلية وشيخوخة المواد. درجات حرارة غير مناسبة تسريع هذه العملية. في هذه الورقة, نقوم بتحليل آلية الشيخوخة للبطارية, تأثير درجة الحرارة على الشيخوخة, ومبدأ نظام الإدارة الحرارية للبطارية في ثلاثة أبعاد.
عادة ما تكون بطاريات المركبات التجارية مثل الحافلات الكهربائية بطاريات ليثيوم أيون. تتناقص حياة بطاريات الليثيوم أيون بشكل رئيسي بسبب عمليتين لا رجعة فيه.
1. الشيخوخة الدورية, أي. بسبب دورات الشحن/التفريغ. تخضع مواد الأقطاب الإيجابية والسلبية للبطارية لتغييرات حجم أثناء عملية التضمين/إلغاء التمييز في أيونات الليثيوم, والتي يمكن أن تؤدي إلى تشكيل هياكل القطب الإيجابي والسلبي, سفك المواد النشطة, وما إلى ذلك وهلم جرا. في نفس الوقت, يستمر فيلم Electrolete and Electrode SEI في نمو مصدر الإلكتروليت والليثيوم المستهلك.
2. شيخوخة التخزين, أي., بسبب الوقوف على المدى الطويل. حتى بدون شحن وتفريغ, "تفريغ الذات" لا يزال يحدث داخل البطارية. إذا تعرضت البطارية لدرجة حرارة عالية, سوف يسارع تحلل المنحل بالكهرباء وذوبان أيونات المعادن. سيؤدي ذلك إلى مزيد من الضرر ببنية القطب الكهربائي.
درجة الحرارة متغير مهم في شيخوخة بطاريات EV. مرتفع جدًا أو منخفض جدًا سيؤدي إلى تسريع التحلل بشكل كبير.
1.1 رد فعل التحلل المفرط للقطب السلبي يعتبر فيلم SEI عائقًا رئيسيًا لحماية القطب. درجة الحرارة العالية تسرع تفاعل التحلل في المنحل بالكهرباء على سطح القطب السلبي. سيستهلك هذا المزيد من المنحل بالكهرباء والليثيوم النشط, مما يؤدي إلى فقدان القدرات لا رجعة فيه. تظهر البيانات التجريبية أن معدل الاحتفاظ بالسعة ل 1000 دورات عند 25 درجة مئوية 85%, بالمقارنة مع فقط 60% في 55 درجة مئوية. مصدر البيانات: مجلة مصادر السلطة.
1.2 الأضرار الهيكلية للمواد الكاثود. الكاثود النيكل-كوبالت-المانغانيين/النيكل-كوبالت الألومنيوم عرضة إلى "التحول من بنية الطبقات إلى بنية الملح الصخري" في درجة حرارة عالية. هذه العملية تقلل من القدرة المدمجة للليثيوم للمادة وتسريع تسوس السعة.
1.3 خطر الهروب الحراري لبطارية EV: ارتفاع درجة الحرارة (>60درجه مئوية) سوف يؤدي إلى أكسدة المنحل بالكهرباء, مما يؤدي إلى انتفاخ البطارية. إذا استمرت درجة الحرارة في الارتفاع (>80درجه مئوية), قد يؤدي إلى الهرب الحراري لـ EV, تخفي البطارية مباشرة أو حتى احتراق المركبات.
2.1 انخفاض معدل الانتشار: تزداد لزوجة المنحل بالكهرباء في درجات حرارة منخفضة, وينخفض معدل انتشار أيونات الليثيوم في المنحل بالكهرباء, مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في المقاومة الداخلية للبطارية. المقاومة الداخلية في درجة حرارة منخفضة 2-5 مرات أعلى من ذلك في درجة حرارة الغرفة. عند الشحن والتفريغ, يزداد جهد الاستقطاب, وترسب المعدن الليثيوم على سطح القطب السلبي لتشكيل بلورات تشبه الإبرة. وتسمى هذه البلورة الشبيهة بالإبرة تخروط الليثيوم. سوف يخترق غشاء SEI, تسبب في دائرة القصة الدقيقة وتسريع السعة الانحلال.
2.2 انخفاض في نشاط القطب الكهربائي: تزداد صعوبة إزالة أيون ليثيوم من مواد الأنود في درجات حرارة منخفضة, مما أدى إلى انخفاض في القدرة الفعلية القابلة للاستخدام. على سبيل المثال, سعة البطارية في -10 ℃ فقط 50% من درجة الحرارة الطبيعية. تنخفض الموصلية بالكهرباء أيضًا تحت درجة حرارة منخفضة على المدى الطويل, مزيد من الحد من النشاط.
حتى لو كانت درجة الحرارة الإجمالية لحزمة البطارية مناسبة, يمكن أن يؤدي الفرق في درجة الحرارة بين الخلايا إلى حياة أقصر جدًا. على سبيل المثال, إذا كانت بعض البطاريات لديها درجة حرارة 35 درجة مئوية وبعض البطاريات لها درجة حرارة 25 درجة مئوية.
الهدف الأساسي لنظام إدارة بطارية EV هو التحكم في درجة حرارة البطارية في "نطاق التشغيل الأمثل", عادة 25-40 درجة مئوية. يتم تقليل اختلاف درجة الحرارة داخل الخلية (≤5 درجة مئوية), وبالتالي قمع عملية الشيخوخة. من الضروري أيضًا تقليل فرق درجة الحرارة بين حزم البطارية من أجل منع عملية الشيخوخة الموضحة أعلاه. TKT هو أخصائي نظام BTMS الرائد.
نظام تبريد سائل البطارية: يتم التحكم في درجة حرارة خلية البطارية أقل. على سبيل المثال, نظام تبريد السائل في نموذج تسلا 3 يتحكم في الحد الأقصى لدرجة الحرارة لخلايا البطارية إلى 55 درجة مئوية. هذه زيادة كبيرة في حياة الدورة مقارنة بالبطاريات دون إدارة حرارية (مصدر Tesla Technical Paper). ينتج عن هذا أكثر من أ 30% زيادة في عمر الدورة مقارنة بالبطاريات دون إدارة حرارية (مصدر: ورقة بيضاء تقنية تسلا).
تسخين PTC: في درجات حرارة الشتاء المنخفضة, يقوم نظام الإدارة الحرارية بتسخين البطارية من -20 درجة مئوية إلى أكثر من 5 درجات مئوية عبر سخان PTC. على سبيل المثال, يمكن أن يسخن Auto Auto BYD خلية البطارية إلى 15 درجة مئوية في بيئة -10 درجة مئوية, مما يزيد من كفاءة البطارية من 60% ل 90% (تبين التجارب أن عمر دورة البطارية 20% أطول من ذلك دون التسخين).
تبريد سائل/تسخين سائل التصميم المتساوي التدفق: من خلال تحسين تخطيط خط أنابيب التبريد, مثل قناة تدفق السربنتين والتحويل المتوازي. يضمن نهج التصميم الجديد تدفق سائل التبريد الموحد لكل خلية حزمة بطارية, السيطرة على اختلاف درجة الحرارة داخل 5 درجات.
اختبارات مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) تبين أن معدل الاحتفاظ بالسعة لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم بدون نظام الإدارة الحرارية هو فقط 65% بعد 500 دورات في البيئة 45 ℃; في حين أن معدل الاحتفاظ بالسعة لنفس النوع من البطارية مزود بنظام تبريد سائل البطارية لا يزال 82% بعد 1,000 دورات.
نظام الإدارة الحرارية للبطارية للسيارات الكهربائية يمنع الظواهر مثل شيخوخة البطارية المتسارعة والركاب الحراري للسيارات الكهربائية من الجذر عن طريق التحكم في نطاق درجة الحرارة بدقة وتضييق اختلاف درجة الحرارة داخل حزمة البطارية. إنه خجول. هذا النظام ضروري للسيارات الكهربائية. إنه جزء مهم من BMS. أنظمة الإدارة الحرارية للبطارية الكهربائية للسيارة و أنظمة الإدارة الحرارية لبطارية الحافلة الكهربائية متشابهة من حيث المبدأ, ولكن تتطلب أعلى كفاءة تبريد وسلامة.
حل TKT EV هو خبير رئيسي في أنظمة الإدارة الحرارية للبطاريات للسيارات الكهربائية التجارية. نحن الشركة المصنعة BTMS في الصين, دمج التصميم, الإنتاج والمبيعات. إذا كان لديك أي حاجة في هذا المجال, لا تتردد في ترك رسالة. نحن ندعم تخصيص OEM/ODM. لقد صممنا نظام متكامل لحافلات BYD و حافلات تاتا الكهربائية. يمكن للنظام الجديد أن يبرد ركاب الحافلات الكهربائية والبطارية معًا في نفس الوقت. نظام متكامل للغاية أكثر عملية. إذا كانت لديك حاجة في هذا المجال, لا تتردد في ترك رسالة.
انقر على الصورة للتكبير
فيسبوك: https://www.facebook.com/TKTHVAC/
ينكدين: https://www.linkedin.com/company/tkt-hvac
يوتيوب: https://www.youtube.com/@TKTHVAC
