大型電気自動車 (EV) より複雑なバッテリー動作環境に直面する, という質問をするのは "EVのバッテリー寿命を延ばす方法" 通常の電気自動車よりも困難かつ重要. EV のバッテリー寿命の最適化には通常 2 つの部分が含まれます. まずは基本的なメンテナンスです, 充電方法の最適化を含む, 運転習慣, そして日常的なメンテナンス. 2 つ目は基礎となるコア保護です: バッテリー熱管理システム (BTMS). BTMS はバッテリーの寿命を決定する最も重要なデバイスです. BTMS が真に取り組むもの? 温度と温度差の制御. 具体的な理由を詳しく解説します.
大型電気自動車は通常、商用電気自動車です。. 一般的な例としては電気バスが挙げられます。, 電気大型トラック, 電気軽トラック, 電気衛生車両, および電気工作車両. これらの車両は高電圧を使用しています, 消費電力が高い, そして高負荷.
大型電気自動車向け, バッテリー熱管理システム (BTMS) バッテリーの寿命に影響を与えるコアシステムです, 安全性, 範囲, そして総費用. これは、大型電気自動車の実際の動作条件が自家用車よりも複雑であるためです。. 通常、動作強度が高くなります, より頻繁な充電と放電, より高い電力の充電と放電, さらに大きな負荷変動. これらの条件が解決されない場合, バッテリーは長期間にわたって高い熱負荷と大きな温度変動にさらされます。. 燃え尽きなくても, その寿命は指数関数的に短くなります.
日々の充電管理, 運転習慣, メンテナンスにより、バッテリー寿命の損失をある程度減らすことができます, しかし、これらの対策は主に次の点に焦点を当てています。 "バッテリーの使い方。" BTMS はさらに次のような問題にも取り組みます。 "バッテリーはどのような温度条件で動作するのか," バッテリーの寿命に大きな影響を与える. 高頻度で動作する商用車向け, 多くの場合、このレベルの制御によって、バッテリーが長期間にわたって安定した性能を維持できるかどうかが決まります。.
ユーザーは商業運用における合理的な使用法とメンテナンス戦略を通じてバッテリーの劣化を軽減できます。. 一般的な方法には次のものがあります。:
日常の使用中は、長時間のフル充電保管や深放電を避けてください。. TKT EV solution® では、バッテリー残量を約 20% そして 80% 長期にわたる高SOCと深放電による損失を軽減する.
不要な高出力急速充電を削減. 例えば, 夜間に車両が使用されていない場合, 夜間の充電時間に基づいて充電電力を計算します, 超高出力充電機器を使用するのではなく. 第二に, 発生源でのジュール熱と分極損失を減らすために、運転中の急激な加速と減速を避けます。.
専門チームがいる場合, TKT®は電圧バランスを定期的にチェックすることをお勧めします, 絶縁, およびファームウェアによるバッテリーセルの気密性. 特定の細胞をタイムリーに検出して最適化することで、早期老化を防ぐことができます.
比較的適切な温度での充電時間を選択する. さもないと, 高温での充電中に発生する複合熱は、バッテリーの寿命と安全性に大きな影響を与える可能性があります. 冬に, バッテリーを低温に長時間さらすことを減らすことで、バッテリーの性能と寿命に対する極端な温度の直接的な影響を軽減します。.
上記の方法には次のような共通の目標がありますが、 "損失を減らす," 大型電気自動車などの高負荷運転車両向け, ユーザー側の最適化だけでは不十分. バッテリー容量が増えると, より速い充電電力, 稼働時間も長くなります, バッテリーの熱管理システムが寿命に影響を与える重要な要素となる.
リチウムイオン電池は温度に非常に敏感です. 過度の熱はバッテリーの劣化を促進します, SEI膜の継続的な成長などの問題につながる, 電解質の分解, 活性リチウムの損失, 電極材料構造の劣化, 内部抵抗の増加.
低温も同様に危険です. 多くの人が信じています, "高温によりバッテリーが損傷します; 低温では航続距離が短くなるだけです。" これは重大な誤解です. 低温充電は次の理由により劣化を促進する可能性があります。 "リチウムの析出。" これにより、次の原因が発生する可能性があります: 不可逆的な容量損失, 内部抵抗の増加, 急速充電機能の低下, そして不均一な老化.
ついに, セル間の温度分布が不均一であると、バッテリーパック全体の寿命が短くなります。, 老化の加速.
したがって, BTMS は単に冷却するだけではなく、この問題を真に解決します。, しかし積極的に冷却することで, 積極的に加熱する, 温度均一性を制御してバッテリーを最適な動作温度範囲内に維持します, セル間の温度差を減らす, バッテリーパック全体の寿命を延ばします。.
リチウムイオン電池の最適動作範囲は約 15 ～ 40°C です。. 具体的な温度はセルの化学的性質によって異なります, レート機能, そしてメーカーのデザイン. 詳細については、バッテリーの供給元に確認してください。. セル間の温度差は通常 5°C 以内、またはそれ以下に制御されます。.
急速充電中, 連続した山登り, そして全負荷運転, バッテリーはフル容量で動作します, かなりの熱を発生させる. BTMS は液体冷却を使用してこの熱を速やかに放散します。, バッテリーが長時間高温にならないようにする.
0℃以下での充電はリチウムメッキの危険性があります. したがって, 冬に運転または充電する前にバッテリーを予熱する必要があります. BTMS は PTC を使用して冷却液を加熱します, 次に熱を細胞に伝えます, バッテリーが適切な温度で充電または高出力動作に入るようにする.
大型電気自動車用バッテリーパック用, 本当の課題は、平均温度を制御することだけでなく、セル間の温度差を制御することにもあります。. 重機は複雑な場所に多数のバッテリーセルを必要とします. 冷却能力と冷却経路の設計が適切に最適化されていない場合, 局所的なホットスポットが発生しやすい. の "最も弱いリンク" 効果はバッテリーパックに適用されます; 最もパフォーマンスの悪いセルはパックの全体的なパフォーマンスを制限します. 高温領域にあるセルは他のセルよりも早く劣化します, バッテリーパック全体のパフォーマンスのボトルネックとなり、最終的にはバッテリーパックの寿命に影響を及ぼします。.
したがって, BTMS (バッテリー熱管理システム) 温度を制御するだけでなく、セル間の温度差も管理する必要があります.
BMS と BTMS は CAN バスを介してさまざまな信号を交換します。, 温度も含めて, SOC (充電状態), 動作モード, アクチュエータコマンド, および障害情報. BTMSは収集したさまざまなデータを一元的にフィードバックします, 温度や冷媒流量など, BMSシステムへ. リアルタイムの情報をもとに, BMS システムは BTMS に特定のコマンドを発行します。, 起動などの, 冷却効率の向上, およびPTC加熱. この情報とシステムの統合を通じて, 自動運転を実現, ヒューマンエラーを削減し、バッテリーの熱管理の自動制御を実現.
高温が続くとバッテリー寿命の劣化が加速するだけではありません, しかしもっと真剣に, 熱暴走の危険性が高まる. 熱暴走を検知したら, その結果は想像を絶する. したがって, BTMS は最も重要な安全機能でもあります.
システムアーキテクチャの観点から見ると, BTMSは大きく2種類に分類される: 受動的と能動的. どちらが本質的に優れているとか劣っているというわけではありません. アプリケーションシナリオに応じて異なる利点と欠点があるだけです, 熱負荷とコスト要件を慎重に考慮する必要がある.
| 比較寸法 | 空冷 | 液体冷却 | 相変化材料 |
| 動作原理 | バッテリー表面上の直接空気流を利用します。, 対流を利用して熱を除去する. | 熱は液体冷却剤を介した熱交換によって除去されます。 (水/グリコール, 等) 冷却プレートを通って流れる. | 相変化過程における多量の潜熱の吸収・放出を利用し、電池温度の上昇を抑制. |
| アクティブ / 受け身 | 自然空冷 = パッシブ; ファン冷却空冷 = アクティブ. | アクティブ | 受け身 |
| 放熱効率 | 比較的低いパフォーマンス. 空気の比熱容量はたったの 1/4 水のこと, その結果、熱伝達係数が低くなり、高速充電/放電または高出力条件下では性能が低下します。. | 非常に高い. 液体は空気よりもはるかに高い熱伝導率と比熱容量を持っています。, 結果として熱放散が速くなり、高出力向けの推奨ソリューションになります。, 大容量バッテリーパック. | 低温から中温, 主に潜熱蓄熱に依存する, 熱を継続的に放散することができない, そして飽和後に失敗する. |
| 温度均一性 | パフォーマンスが悪い. バッテリーパック内に大きな温度差が生じやすい, 通常6.1℃に達します, 重大な局所的な過熱問題につながる. | 素晴らしい. 温度を正確に制御できる, 電池間の温度差は2.5℃～5℃以内に抑えてください。, 空冷よりも大幅に優れています. | 良い. 温度のピークを平滑化し、局所的なホットスポットを抑制できます. |
| システムの複雑さ | 単純な構造, 簡単なデザイン, 適用とメンテナンスが簡単. | 複雑なシステム, ウォーターポンプなどのコンポーネントの設計が必要, 配管, とコンプレッサー. | 比較的コンパクトな構造, ただし、量の拡大の問題を考慮する必要があります. |
| 該当するシナリオ | 小型電気自動車に最適, 弱火, 小容量バッテリー, コスト重視の車両モデル. | 大容量に最適, 電気バスなどの高頻度急速充電シナリオ, 大型トラック, および大規模エネルギー貯蔵. | 補助システムまたはハイブリッド システムの一部として, 局所的な過熱を抑制し、温度均一性を向上させるために使用されます。. |
| テクノロジーの成熟度 | 非常に成熟しており、広く使用されています. | 成熟し、高エネルギー密度バッテリー システムの主流ソリューションとなっている. | 開発中; 大きな技術的可能性, しかし、まだ多くの問題を解決する必要があります, 大規模な独立したアプリケーションはまだ不可能です. |
この表は、バッテリー液冷が大型電気自動車の主流の選択肢となっている理由を明確に示しています。. これは、バッテリーセル間の良好な温度均一性を維持しながら、大電流の充放電条件下で強力な熱交換能力を提供するためです。. 空冷と比べて, 液冷は大容量バッテリーパックの長期高負荷動作に適しています。.
高温下, 急速充電, 山登り, および全負荷状態, バッテリーセル内で発生した熱は、まずセルケースと熱インターフェースを介して冷却プレートに伝達されます。, その後、冷却プレートの内部チャネルを流れる冷却剤によって運び去られます。. ウォーターポンプの作動により冷却水の流れが促進されます。. 加熱された冷却剤はバッテリーパックから流出し、BTMS のコンプレッサー冷凍サイクルを通じて冷却されます。 (バッテリー熱管理システム). 冷却されたクーラントは冷却プレートに戻ります。, 熱交換を繰り返し完了する. コンプレッサーの冷凍サイクルが熱を車外に放散します。, 完全なサイクルを完了する.
この設計は、複雑な動作環境のため、大型電気自動車向けに特別に設計されています。, 長期にわたる振動を含む, ほこり, そして温度差. 冷却剤はバッテリーセルに直接接触しません。, ただし、冷却プレートなどの熱交換器を介して熱を交換します。, これはシステムの長期的な信頼性にとって最も有益です.
非常に強力な BTMS 冷却システムを設計することは可能ですが、, これにより、バッテリーの温度制御が実際に改善されるでしょう. それは深刻な問題を引き起こす, 大型商用車にとって特に重要: 全体的な電力消費量の大幅な増加. これには、ウォーターポンプとコンプレッサーによる消費電力の増加が含まれます。, システム重量も増加します. このすべてのエネルギーは最終的には車両のバッテリーから供給されます. したがって, BTMS 冷却能力は、バッテリーの実際のニーズにのみ適合させる必要があります。. 過剰な冷却能力は不必要なエネルギー消費につながる可能性があります, 車両の実際の輸送能力と航続距離が減少する.
私たちがすべきことは、バッテリーの寿命とのバランスを見つけることです, 充電効率, 車両全体のエネルギー消費量, そして安全性.
バッテリー熱管理システムの直接的なメリット (BTMS) 大型EVではバッテリー温度が安定している. そのより大きな価値は、EVのバッテリー寿命をいかに延ばすかにあります。, 車両の可用性を維持する, 運用コストを削減する. 年間の気温変動が大きい地域では, 効率的な BTMS により、バッテリーのサイクル寿命が約 1 倍延長されます。 25% に 40% アクティブ温度制御を搭載していない車両との比較. 大型電気自動車向け, バッテリーは車両の総コストに占める割合が高い, そして、これらの車両は通常、高頻度で動作します. したがって, バッテリーの劣化を遅らせることができるテクノロジーは、そのライフサイクル全体にわたって相乗効果をもたらす可能性があります。.
したがって, 総所有コストを評価する場合 (TCO) 商用電気自動車の, BTMSの価値は車両1台当たりの購入コストだけでは判断できない. バッテリーの寿命と合わせて総合的に考慮する必要があります, メンテナンス費用, 車両ダウンタイムのリスク.
この記事を読んだ後, あなたはすでに答えを知っていると思います "EVのバッテリー寿命を延ばす方法". 要約すれば, 大型電気自動車向け, 毎日の使用習慣とメンテナンスがバッテリー寿命管理の基礎となります, BTMS中 (バッテリー熱管理システム) バッテリー寿命の決め手となるのは. 高負荷環境下でバッテリーが長時間安定して動作できることの根本的な保証を決定します。.
技術的な観点から, バッテリー液冷システムは大型商用電気自動車の主流ソリューションとなっています. バッテリーをより長い寿命にわたって安定して使用できるようにします。, これにより、車両のライフサイクル全体の運用コストが削減されます。.
TKT® は BTMS の経験豊富なメーカーです (バッテリー熱管理システム). 当社は、Fortune Global の 2 社向けに、電気バスと電気トラック向けにカスタマイズされた BTMS ソリューションを開発しました。 500 企業. ご要望がございましたらお気軽にお問い合わせください.
あ: BMS はバッテリー管理システムの略です. バッテリーシステムの中核となる頭脳です, バッテリーの監視と制御を担当します. 電圧などのデータを収集します, 現在, 温度, SOC, および他の関連デバイスからの SOH, リアルタイムに各種通信コマンドを発行します, 充放電や電力制限など, 安定稼働と安全性を確保するために.
あ: BMS がバッテリーの状態を管理します, BTMS がバッテリー温度を管理している間. 通常、CAN 経由で通信します。: BMS は BTMS に特定のコマンドを提供します。, BTMS はこの情報を使用してウォーターポンプを制御します。, コンプレッサー, ヒータ, 等, バッテリーを適切な温度と温度範囲内に維持するため. 言い換えると, BMS が焦点を当てるのは "監視, 判定, そして保護," 一方、BTMS は次の点に焦点を当てています。 "実行。"
あ: 通常、専用の水とグリコールの混合冷却剤が使用されます。. 熱伝導率のバランスをとる, 不凍液性能, と材料の互換性.
あ: 冷却能力はバッテリー容量だけでは判断できません (kwh); 実際の最大熱負荷に基づいて評価する必要があります。. 考慮すべき主な要素には、バッテリーの最大充放電電流が含まれます。, 充放電率, 内部抵抗, 急速充電パワー, 周囲温度. このデータについては、バッテリーのサプライヤーと話し合うことができます。. 彼らは専門家であり、通常、これらのピーク発熱パラメータの適切な計算方法を持っています。.
あ: 絶対に, 高出力充電条件下では特に重要. バッテリーは双方向です; 充電と放電の両方でかなりの熱が発生します. したがって, BTMS は充電熱管理の重要なコンポーネントです.
さらに読む: カスタマイズされたバッテリー冷却ソリューションと開発動向, EVに関する熱暴走とは何ですか, 熱管理の最新トレンドとニュース
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