Kendaraan listrik tugas berat (EV) menghadapi lingkungan pengoperasian baterai yang lebih kompleks, membuat pertanyaan tentang "cara memperpanjang umur baterai EV" lebih menantang dan krusial dibandingkan kendaraan listrik biasa. Mengoptimalkan masa pakai baterai EV biasanya melibatkan dua bagian. Yang pertama adalah pemeliharaan dasar, termasuk mengoptimalkan metode pengisian daya, kebiasaan mengemudi, dan pemeliharaan rutin. Yang kedua adalah perlindungan inti yang mendasarinya: sistem manajemen termal baterai (BTMS). BTMS adalah perangkat paling penting yang menentukan masa pakai baterai. Apa yang sebenarnya ditangani oleh BTMS? Mengontrol suhu dan perbedaan suhu. Izinkan saya menjelaskan alasan spesifiknya secara mendetail.
Kendaraan listrik tugas berat biasanya adalah kendaraan listrik komersial. Contoh umum termasuk bus listrik, truk berat listrik, truk ringan listrik, kendaraan sanitasi listrik, dan kendaraan teknik listrik. Kendaraan ini memiliki tegangan tinggi, konsumsi daya yang tinggi, dan beban tinggi.
Untuk kendaraan listrik tugas berat, Sistem Manajemen Termal Baterai (BTMS) adalah sistem inti yang memengaruhi masa pakai baterai, keamanan, jangkauan, dan total biaya. Pasalnya, kondisi pengoperasian kendaraan listrik tugas berat sebenarnya lebih kompleks dibandingkan mobil pribadi. Mereka biasanya memiliki intensitas pengoperasian yang lebih tinggi, pengisian dan pengosongan yang lebih sering, pengisian dan pengosongan daya yang lebih tinggi, dan fluktuasi beban yang lebih signifikan. Jika kondisi tersebut tidak diatasi, baterai akan berada di bawah beban panas yang tinggi dan fluktuasi suhu yang besar untuk waktu yang lama. Meski tidak terbakar, umurnya akan berkurang secara eksponensial.
Manajemen pengisian harian, kebiasaan mengemudi, dan pemeliharaan dapat mengurangi hilangnya masa pakai baterai, namun langkah-langkah ini terutama berfokus pada "cara menggunakan baterai." BTMS selanjutnya menjawab pertanyaan tentang "dalam kondisi suhu berapa baterai beroperasi," yang memiliki dampak lebih besar pada masa pakai baterai. Untuk kendaraan komersial yang beroperasi pada frekuensi tinggi, tingkat kendali ini sering kali menentukan apakah baterai dapat mempertahankan kinerja yang stabil dalam jangka waktu lama.
Pengguna dapat mengurangi degradasi baterai melalui penggunaan yang wajar dan strategi pemeliharaan dalam pengoperasian komersial. Metode umum meliputi:
Hindari penyimpanan muatan penuh dalam waktu lama atau pengosongan dalam selama pengoperasian sehari-hari. Solusi TKT EV® merekomendasikan untuk menjaga level baterai antara kira-kira 20% Dan 80% untuk mengurangi kerugian akibat SOC tinggi yang berkepanjangan dan pelepasan yang dalam.
Kurangi pengisian cepat berdaya tinggi yang tidak perlu. Misalnya, jika kendaraan tidak digunakan pada malam hari, menghitung daya pengisian berdasarkan waktu pengisian semalam, daripada menggunakan peralatan pengisian daya ultra-tinggi. Kedua, hindari akselerasi dan perlambatan yang cepat selama berkendara untuk mengurangi panas Joule dan kehilangan polarisasi pada sumbernya.
Jika tim profesional tersedia, TKT® merekomendasikan pemeriksaan keseimbangan tegangan secara teratur, isolasi, dan kekencangan firmware sel baterai. Deteksi tepat waktu dan optimalisasi sel tertentu dapat mencegah penuaan dini.
Pilih waktu pengisian daya dengan suhu yang relatif sesuai. Jika tidak, gabungan panas yang dihasilkan selama pengisian daya pada suhu tinggi dapat berdampak signifikan terhadap masa pakai dan keamanan baterai. Di musim dingin, mengurangi paparan suhu rendah pada baterai dalam waktu lama akan mengurangi dampak langsung suhu ekstrem terhadap kinerja dan masa pakai baterai.
Sedangkan metode di atas memiliki tujuan yang sama "mengurangi kerugian," untuk kendaraan operasional beban tinggi seperti kendaraan listrik tugas berat, pengoptimalan sisi pengguna saja tidak cukup. Dengan meningkatnya kapasitas baterai, daya pengisian lebih cepat, dan waktu pengoperasian yang lebih lama, sistem manajemen termal baterai menjadi faktor kunci yang mempengaruhi masa pakai.
Baterai lithium-ion sangat sensitif terhadap suhu. Panas yang berlebihan mempercepat penuaan baterai, menyebabkan masalah seperti pertumbuhan film SEI yang berkelanjutan, dekomposisi elektrolit, hilangnya litium aktif, degradasi struktur bahan elektroda, dan peningkatan resistensi internal.
Suhu rendah juga sama berbahayanya. Banyak orang percaya, "Suhu tinggi merusak baterai; suhu rendah hanya mengurangi jangkauan." Ini adalah kesalahpahaman yang serius. Pengisian daya pada suhu rendah dapat mempercepat penuaan karena "pengendapan litium." Hal ini dapat menyebabkan: kehilangan kapasitas yang ireversibel, peningkatan resistensi internal, berkurangnya kemampuan pengisian cepat, dan penuaan yang tidak merata.
Akhirnya, distribusi suhu yang tidak merata antar sel akan menurunkan umur seluruh baterai, mempercepat penuaan.
Karena itu, BTMS benar-benar menyelesaikan masalah ini bukan hanya dengan pendinginan, tetapi dengan pendinginan aktif, pemanasan aktif, dan mengontrol keseragaman suhu untuk menjaga baterai dalam kisaran suhu pengoperasian optimal, mengurangi perbedaan suhu antar sel, dan memperpanjang umur seluruh baterai.
Kisaran pengoperasian optimal untuk baterai litium-ion adalah sekitar 15–40°C. Suhu spesifik tergantung pada kimia sel, kemampuan menilai, dan desain pabrikan. Rincian lebih lanjut harus dikonfirmasikan dengan pemasok baterai Anda. Perbedaan suhu antar sel biasanya dikontrol dalam 5°C atau bahkan lebih rendah.
Selama pengisian cepat, pendakian bukit terus menerus, dan operasi beban penuh, baterai beroperasi pada kapasitas penuh, menghasilkan panas yang signifikan. BTMS menggunakan pendingin cair untuk menghilangkan panas ini dengan cepat, mencegah baterai tetap berada pada suhu tinggi untuk waktu yang lama.
Mengisi daya di bawah 0°C membawa risiko pelapisan litium. Karena itu, pemanasan awal baterai diperlukan sebelum mengemudi atau mengisi ulang di musim dingin. BTMS menggunakan PTC untuk memanaskan cairan pendingin, kemudian mentransfer panas ke sel, memastikan baterai memasuki pengisian daya atau pengoperasian daya tinggi pada suhu yang sesuai.
Untuk paket baterai kendaraan listrik tugas berat, tantangan sebenarnya tidak hanya terletak pada pengendalian suhu rata-rata tetapi juga pada pengendalian perbedaan suhu antar sel. Alat berat membutuhkan sel baterai dalam jumlah besar di lokasi yang kompleks. Jika kapasitas pendinginan dan desain jalur pendinginan tidak dioptimalkan dengan baik, titik panas lokal dapat dengan mudah muncul. Itu "tautan terlemah" efeknya berlaku untuk paket baterai; sel dengan kinerja terburuk membatasi kinerja paket secara keseluruhan. Sel di daerah bersuhu tinggi akan terdegradasi lebih cepat dibandingkan sel lainnya, menjadi penghambat kinerja paket baterai secara keseluruhan dan pada akhirnya memengaruhi masa pakainya.
Karena itu, BTMS (Sistem Manajemen Termal Baterai) tidak hanya harus mengontrol suhu tetapi juga mengatur perbedaan suhu antar sel.
BMS dan BTMS bertukar berbagai sinyal melalui bus CAN, termasuk suhu, Soc (Status Tanggung Jawab), mode operasi, perintah aktuator, dan informasi kesalahan. BTMS secara terpusat memberikan umpan balik terhadap berbagai data yang dikumpulkan, seperti suhu dan laju aliran pendingin, ke sistem BMS. Berdasarkan informasi real-time, sistem BMS mengeluarkan perintah khusus ke BTMS, seperti memulai, meningkatkan efisiensi pendinginan, dan pemanasan PTC. Melalui integrasi informasi dan sistem ini, operasi otomatis tercapai, mengurangi kesalahan manusia dan mewujudkan kontrol otomatis manajemen termal baterai.
Suhu tinggi yang berkelanjutan tidak hanya mempercepat penurunan masa pakai baterai, tapi lebih serius, meningkatkan risiko pelarian termal. Setelah pelarian termal terdeteksi, konsekuensinya tidak terbayangkan. Karena itu, BTMS juga merupakan fitur keselamatan terpenting.
Dari perspektif arsitektur sistem, BTMS secara garis besar dapat dikategorikan menjadi dua jenis: pasif dan aktif. Tidak ada yang secara inheren lebih unggul atau lebih rendah. Mereka hanya memiliki kelebihan dan kekurangan yang berbeda tergantung pada skenario penerapannya, membutuhkan pertimbangan yang cermat terhadap beban panas dan kebutuhan biaya.
| Dimensi Perbandingan | Pendinginan Udara | Pendinginan cair | Materi Perubahan Fase |
| Prinsip Kerja | Memanfaatkan aliran udara langsung ke permukaan baterai, mengandalkan konveksi untuk menghilangkan panas. | Panas dihilangkan melalui pertukaran panas melalui cairan pendingin (air/glikol, dll.) mengalir melalui pelat pendingin. | Memanfaatkan penyerapan/pelepasan panas laten dalam jumlah besar selama proses perubahan fasa untuk menekan kenaikan suhu baterai. |
| Aktif / Pasif | Pendinginan udara alami = pasif; pendingin udara berpendingin kipas = aktif. | Aktif | Pasif |
| Efisiensi Pembuangan Panas | Kinerja yang relatif rendah. Kapasitas panas spesifik udara saja 1/4 yaitu air, menghasilkan koefisien perpindahan panas yang rendah dan kinerja yang buruk pada kondisi pengisian/pengosongan berkecepatan tinggi atau kondisi daya tinggi. | Sangat tinggi. Cairan memiliki konduktivitas termal dan kapasitas panas spesifik yang jauh lebih tinggi daripada udara, menghasilkan pembuangan panas yang lebih cepat dan menjadikannya solusi pilihan untuk daya tinggi, paket baterai berkapasitas besar. | Suhu rendah hingga sedang, terutama bergantung pada penyimpanan panas laten, tidak dapat terus menerus menghilangkan panas, dan gagal setelah saturasi. |
| Keseragaman Suhu | Performa buruk. Perbedaan suhu yang besar dengan mudah terbentuk di dalam baterai, biasanya mencapai 6,1℃, menyebabkan masalah overheating lokal yang signifikan. | Bagus sekali. Suhu dapat dikontrol dengan tepat, dengan perbedaan suhu antara baterai dijaga dalam 2,5℃ hingga 5℃, jauh lebih baik daripada pendinginan udara. | Bagus. Dapat menghaluskan puncak suhu dan menekan titik panas lokal. |
| Kompleksitas Sistem | Struktur sederhana, desain yang mudah, dan kemudahan aplikasi dan pemeliharaan. | Sistem yang kompleks, memerlukan perancangan komponen seperti pompa air, perpipaan, dan kompresor. | Struktur yang relatif kompak, namun masalah perluasan volume perlu dipertimbangkan. |
| Skenario yang Berlaku | Cocok untuk kendaraan listrik kecil, panas rendah, baterai berkapasitas kecil, dan model kendaraan yang sensitif terhadap biaya. | Cocok untuk kapasitas tinggi, skenario pengisian cepat frekuensi tinggi seperti bus listrik, truk tugas berat, dan penyimpanan energi skala besar. | Sebagai bagian dari sistem tambahan atau hibrida, digunakan untuk menekan panas berlebih lokal dan meningkatkan keseragaman suhu. |
| Kematangan Teknologi | Sangat matang dan banyak digunakan. | Matang dan telah menjadi solusi utama untuk sistem baterai dengan kepadatan energi tinggi. | Sedang dikembangkan; potensi teknologi yang besar, namun masih banyak permasalahan yang perlu diselesaikan, dan penerapan independen dalam skala besar belum memungkinkan. |
Tabel tersebut dengan jelas menggambarkan mengapa pendingin cair baterai telah menjadi pilihan utama untuk kendaraan listrik tugas berat. Hal ini karena baterai ini memberikan kemampuan pertukaran panas yang kuat dalam kondisi pengisian dan pengosongan arus tinggi sambil menjaga keseragaman suhu yang baik antar sel baterai.. Dibandingkan dengan pendingin udara, pendingin cair lebih cocok untuk pengoperasian paket baterai berkapasitas besar dengan beban tinggi dalam jangka panjang.
Di bawah suhu tinggi, pengisian cepat, pendakian bukit, dan kondisi beban penuh, panas yang dihasilkan di dalam sel baterai pertama-tama ditransfer ke pelat pendingin melalui selubung sel dan antarmuka termal, dan kemudian terbawa oleh cairan pendingin yang mengalir melalui saluran internal pelat pendingin. Aliran cairan pendingin difasilitasi oleh pengoperasian pompa air. Pendingin yang dipanaskan mengalir keluar dari baterai dan kemudian didinginkan melalui siklus pendinginan kompresor di BTMS (Sistem Manajemen Termal Baterai). Pendingin yang didinginkan kemudian kembali ke pelat pendingin, berulang kali menyelesaikan pertukaran panas. Siklus pendinginan kompresor kemudian menghilangkan panas di luar kendaraan, menyelesaikan satu siklus penuh.
Desain ini dirancang khusus untuk kendaraan listrik tugas berat karena lingkungan pengoperasiannya yang kompleks, termasuk getaran jangka panjang, debu, dan perbedaan suhu. Pendingin tidak langsung bersentuhan dengan sel baterai, tetapi menukar panas melalui penukar panas seperti pelat pendingin, yang paling bermanfaat bagi keandalan sistem dalam jangka panjang.
Meskipun dimungkinkan untuk merancang sistem pendingin BTMS yang sangat kuat, dan ini memang akan meningkatkan kontrol suhu baterai. Ini menimbulkan masalah serius, sangat penting untuk kendaraan komersial tugas berat: peningkatan yang signifikan dalam konsumsi daya secara keseluruhan. Hal ini termasuk peningkatan konsumsi daya dari pompa air dan kompresor, serta peningkatan bobot sistem. Semua energi ini pada akhirnya berasal dari baterai kendaraan. Karena itu, kapasitas pendinginan BTMS hanya perlu disesuaikan dengan kebutuhan baterai sebenarnya. Kapasitas pendinginan yang berlebihan dapat menyebabkan konsumsi energi yang tidak diperlukan, mengurangi kapasitas angkut aktual dan jarak tempuh kendaraan.
Yang harus kita lakukan adalah menemukan keseimbangan antara masa pakai baterai, efisiensi pengisian, konsumsi energi kendaraan secara keseluruhan, dan keamanan.
Manfaat langsung dari sistem manajemen termal baterai (BTMS) pada EV tugas berat adalah suhu baterai yang stabil. Nilai terbesarnya terletak pada cara memperpanjang umur baterai EV, menjaga ketersediaan kendaraan, dan mengurangi biaya operasional. Di wilayah dengan variasi suhu tahunan yang signifikan, BTMS yang efisien dapat memperpanjang masa pakai baterai sekitar 25% ke 40% dibandingkan dengan kendaraan tanpa kontrol suhu aktif. Untuk kendaraan listrik tugas berat, baterai menyumbang sebagian besar dari total biaya kendaraan, dan kendaraan ini biasanya beroperasi pada frekuensi tinggi. Karena itu, teknologi apa pun yang dapat memperlambat degradasi baterai dapat memberikan efek berganda sepanjang siklus hidupnya.
Karena itu, ketika menilai total biaya kepemilikan (TCO) kendaraan listrik komersial, nilai BTMS tidak bisa dinilai hanya dari biaya pembelian per kendaraan. Ini harus dipertimbangkan secara komprehensif sehubungan dengan masa pakai baterai, biaya pemeliharaan, dan risiko waktu henti kendaraan.
Setelah membaca artikel ini, Saya yakin Anda sudah tahu jawabannya "cara memperpanjang umur baterai EV". Singkatnya, Untuk kendaraan listrik tugas berat, kebiasaan penggunaan dan pemeliharaan sehari-hari merupakan fondasi manajemen masa pakai baterai, sementara BTMS (Sistem Manajemen Termal Baterai) adalah faktor penentu masa pakai baterai. Hal ini menentukan jaminan mendasar bahwa baterai dapat beroperasi secara stabil untuk waktu yang lama di lingkungan dengan beban tinggi.
Dari segi teknis, sistem pendingin cairan baterai telah menjadi solusi utama untuk kendaraan listrik komersial besar. Hal ini memungkinkan baterai tetap dapat digunakan dan stabil dalam jangka waktu yang lebih lama, sehingga mengurangi keseluruhan biaya pengoperasian siklus hidup kendaraan.
TKT® adalah produsen BTMS yang berpengalaman (Sistem Manajemen Termal Baterai). Kami telah mengembangkan solusi BTMS khusus untuk bus listrik dan truk listrik untuk dua Fortune Global 500 perusahaan. Jangan ragu untuk menghubungi kami jika Anda memiliki persyaratan.
A: BMS adalah singkatan dari Sistem Manajemen Baterai. Ini adalah otak inti dari sistem baterai, bertanggung jawab untuk memantau dan mengendalikan baterai. Ini mengumpulkan data seperti tegangan, saat ini, suhu, Soc, dan SOH dari perangkat terkait lainnya, dan mengeluarkan berbagai perintah komunikasi secara real time, seperti pengisian/pengosongan dan pembatasan daya, untuk memastikan operasi dan keamanan yang stabil.
A: BMS mengelola status baterai, sementara BTMS mengatur suhu baterai. Mereka biasanya berkomunikasi melalui CAN: BMS memberikan perintah khusus ke BTMS, dan BTMS menggunakan informasi ini untuk mengontrol pompa air, kompresor, pemanas, dll., untuk menjaga baterai dalam kisaran suhu dan suhu yang sesuai. Dengan kata lain, yang menjadi fokus BMS "pemantauan, keputusan, dan perlindungan," sedangkan BTMS fokus pada "eksekusi."
A: Pendingin campuran air-glikol khusus biasanya digunakan. Ini menyeimbangkan konduktivitas termal, kinerja antibeku, dan kesesuaian bahan.
A: Kapasitas pendinginan tidak bisa ditentukan hanya berdasarkan kapasitas baterai (kwh); itu harus dinilai berdasarkan beban panas maksimum yang sebenarnya. Faktor utama yang perlu dipertimbangkan termasuk arus pengisian/pengosongan maksimum baterai, tingkat pengisian/pengosongan, resistensi internal, daya pengisian cepat, dan suhu sekitar. Data ini dapat didiskusikan dengan pemasok baterai Anda. Mereka profesional dan umumnya memiliki metode penghitungan yang sesuai untuk parameter pembangkitan panas puncak ini.
A: Sangat, sangat penting dalam kondisi pengisian daya tinggi. Baterai bersifat dua arah; baik pengisian maupun pengosongan menghasilkan panas yang signifikan. Karena itu, BTMS adalah komponen penting dalam manajemen termal pengisian daya.
Bacaan lebih lanjut: Solusi Pendinginan Baterai yang Disesuaikan dan Tren Perkembangan, Apa Itu Pelarian Termal Dalam Kaitannya dengan EV, Tren dan Berita Terkini dalam Manajemen Termal
Facebook: https://www.facebook.com/TKTHVAC/
Linkedin: https://www.linkedin.com/company/tkt-hvac
Youtube: https://www.youtube.com/@TKTHVAC
