Как продлить срок службы аккумулятора электромобиля для тяжелых транспортных средств?

Тяжелые электромобили (Электромобили) столкнуться с более сложной средой эксплуатации батареи, задавая вопрос о "как продлить срок службы аккумулятора электромобиля" более сложный и ответственный, чем для обычных электромобилей. Оптимизация срока службы аккумуляторов электромобилей обычно состоит из двух частей.. Во-первых, это базовое обслуживание., включая оптимизацию методов зарядки, привычки вождения, и текущий уход. Во-вторых, это базовая защита ядра.: система терморегулирования аккумулятора (БТМС). BTMS — наиболее важное устройство, определяющее срок службы батареи. Что на самом деле решает BTMS? Контроль температуры и разницы температур. Позвольте мне объяснить конкретные причины подробно.

Что такое тяжелые электромобили?

Электромобили большой грузоподъемности обычно представляют собой коммерческие электромобили.. Типичные примеры включают электрические автобусы., электрические тяжелые грузовики, электрические легкие грузовики, электрические санитарные машины, и электротехнические транспортные средства. Эти автомобили имеют высокое напряжение., высокое энергопотребление, и высокие нагрузки.

Для тяжелых электромобилей, Система управления температурным режимом батареи (БТМС) является основной системой, влияющей на срок службы батареи, безопасность, диапазон, и общая стоимость. Это связано с тем, что реальные условия эксплуатации большегрузных электромобилей сложнее, чем у частных автомобилей.. Обычно они имеют более высокую интенсивность работы., более частая зарядка и разрядка, более высокая мощность зарядки и разрядки, и более значительные колебания нагрузки. Если эти условия не соблюдены, аккумулятор будет подвергаться высокой тепловой нагрузке и сильным колебаниям температуры в течение длительного периода времени.. Даже если он не сгорит, срок его службы сократится в геометрической прогрессии.

Управление ежедневной зарядкой, привычки вождения, и техническое обслуживание могут сократить некоторые потери срока службы батареи., но эти меры в первую очередь направлены на "как использовать аккумулятор." BTMS далее рассматривает вопрос "при каких температурных условиях работает аккумулятор," что оказывает большее влияние на срок службы батареи. Для коммерческого транспорта, работающего на высоких частотах, этот уровень контроля часто определяет, сможет ли батарея поддерживать стабильную работу в течение длительного периода..

Как продлить срок службы аккумулятора электромобиля - Традиционный метод

Пользователи могут снизить деградацию аккумуляторов за счет разумных стратегий использования и обслуживания в коммерческих целях.. Общие методы включают в себя:

1. Управление диапазоном SOC:

Избегайте длительного хранения при полной зарядке или глубокой разрядки во время повседневной эксплуатации.. TKT EV Solution® рекомендует поддерживать уровень заряда батареи примерно на уровне 20% и 80% для уменьшения потерь от длительного высокого SOC и глубокого разряда.

2. Контроль тока заряда/разряда:

Уменьшите ненужную мощную быструю зарядку. Например, если автомобиль не используется в ночное время, рассчитайте мощность зарядки на основе времени зарядки в ночное время, вместо использования сверхмощного зарядного оборудования. Во-вторых, избегайте быстрого ускорения и замедления во время движения, чтобы уменьшить потери Джоуля тепла и поляризации в источнике..

3. Регулярное техническое обслуживание:

Если есть профессиональная команда, ТКТ® рекомендует регулярно проверять баланс напряжений., изоляция, и герметичность прошивки ячеек аккумулятора. Своевременное обнаружение и оптимизация определенных клеток может предотвратить преждевременное старение.

4. Экологический отбор:

Выбирайте время зарядки с относительно подходящими температурами.. В противном случае, совокупное тепло, выделяемое во время зарядки при высоких температурах, может существенно повлиять на срок службы и безопасность аккумулятора.. Зимой, сокращение продолжительного воздействия низких температур смягчает прямое влияние экстремальных температур на производительность и срок службы аккумулятора..

Хотя вышеперечисленные методы преследуют общую цель: "сокращение потерь," для транспортных средств с высокой нагрузкой, таких как тяжелые электромобили, одной лишь оптимизации на стороне пользователя недостаточно. С увеличением емкости аккумулятора, более быстрая зарядка, и более длительное время работы, система управления температурой аккумулятора становится ключевым фактором, влияющим на срок службы.

Как продлить срок службы аккумулятора электромобиля - БТМС

Литий-ионные аккумуляторы очень чувствительны к температуре.. Чрезмерное тепло ускоряет старение аккумулятора, что приводит к таким проблемам, как непрерывный рост пленки SEI, разложение электролита, потеря активного лития, деградация структуры материала электродов, и повышенное внутреннее сопротивление.

Низкие температуры не менее опасны. Многие люди верят, "Высокие температуры повреждают аккумуляторы; низкие температуры только уменьшают дальность полета." Это серьезное заблуждение. Низкотемпературная зарядка может ускорить старение из-за "осаждение лития." Это может вызвать: необратимая потеря мощности, повышенное внутреннее сопротивление, уменьшенная возможность быстрой зарядки, и неравномерное старение.

Окончательно, неравномерное распределение температуры между элементами сокращает срок службы всей аккумуляторной батареи, ускорение старения.

Поэтому, BTMS действительно решает эту проблему не просто путем охлаждения., но за счет активного охлаждения, активно нагревается, и контроль однородности температуры, чтобы поддерживать батарею в оптимальном рабочем температурном диапазоне., уменьшение разницы температур между ячейками, и продление срока службы всего аккумуляторного блока.

1. Точный контроль температуры: Поддержание аккумулятора в подходящей рабочей среде

Оптимальный рабочий диапазон литий-ионных аккумуляторов составляет примерно 15–40°C.. Конкретная температура зависит от химического состава клеток., возможность скорости, и дизайн производителя. Более подробную информацию следует уточнить у поставщика аккумуляторов.. Разница температур между ячейками обычно контролируется в пределах 5°C или даже ниже..

Высокотемпературная среда:

Во время быстрой зарядки, постоянное восхождение на холм, и работа с полной нагрузкой, аккумулятор работает на полную мощность, создание значительного тепла. BTMS использует жидкостное охлаждение для быстрого рассеивания этого тепла., предотвращение пребывания аккумулятора при высоких температурах в течение длительного времени.

Низкотемпературная среда:

Зарядка при температуре ниже 0°C сопряжена с риском образования литиевого покрытия.. Поэтому, предварительный прогрев аккумулятора необходим перед поездкой или подзарядкой зимой. BTMS использует PTC для нагрева охлаждающей жидкости., затем передает тепло клеткам, обеспечение того, чтобы аккумулятор перешел в режим зарядки или работы на высокой мощности при подходящей температуре.

2. Управление однородностью температуры

Для аккумуляторных блоков электромобилей большой мощности, реальная задача заключается не только в контроле средней температуры, но и в контроле разницы температур между ячейками.. Тяжелое оборудование требует большого количества аккумуляторных элементов в сложных местах.. Если охлаждающая способность и конструкция пути охлаждения не оптимизированы должным образом, могут легко появиться локализованные горячие точки. А "самое слабое звено" эффект распространяется на аккумуляторные блоки; элемент с наихудшей производительностью ограничивает общую производительность блока. Клетки в зонах с высокими температурами будут разлагаться быстрее, чем другие клетки., становится узким местом в общей производительности аккумуляторной батареи и в конечном итоге влияет на срок ее службы..

Поэтому, БТМС (Система управления температурным режимом батареи) необходимо не только контролировать температуру, но и управлять разницей температур между ячейками.

3. Автоматизированное управление температурным режимом: Автоматическая работа на основе команд BMS

BMS и BTMS обмениваются различными сигналами через шину CAN., включая температуру, СОЦ (Состояние заряда), режим работы, команды привода, и информация о неисправностях. BTMS централизованно передает различные собранные данные., такие как температура и скорость потока охлаждающей жидкости, в систему BMS. На основе информации в реальном времени, система BMS выдает определенные команды BTMS, например, запуск, повышение эффективности охлаждения, и PTC-отопление. Благодаря этой информации и системной интеграции, достигается автоматизация работы, снижение человеческого фактора и реализация автоматического контроля терморегулирования аккумуляторов..

4. Резервное копирование безопасности: Как избежать риска термического выхода из-под контроля

Устойчивые высокие температуры не только ускоряют сокращение срока службы батареи, но более серьезно, увеличить риск термического разгона. Как только обнаружен тепловой выход из-под контроля, последствия невообразимы. Поэтому, BTMS также является наиболее важной функцией безопасности..

Как продлить срок службы аккумулятора электромобиля - Классификация БТМС

С точки зрения архитектуры системы, BTMS можно разделить на два типа.: пассивный и активный. Ни один из них не является по своей сути лучшим или худшим. Они просто имеют разные преимущества и недостатки в зависимости от сценария применения., требующие тщательного учета тепловой нагрузки и требований к стоимости.

Таблица ясно иллюстрирует, почему жидкостное охлаждение аккумуляторов стало основным выбором для электромобилей большой мощности.. Это связано с тем, что он обеспечивает сильные возможности теплообмена в условиях сильноточной зарядки и разрядки, сохраняя при этом хорошую однородность температуры между элементами батареи.. По сравнению с воздушным охлаждением, жидкостное охлаждение больше подходит для длительной работы с высокой нагрузкой аккумуляторных блоков большой емкости..

Как работает система жидкостного охлаждения аккумулятора?

Под высокой температурой, быстрая зарядка, восхождение на холм, и условиях полной нагрузки, тепло, вырабатываемое внутри аккумуляторного элемента, сначала передается на охлаждающую пластину через корпус элемента и термоинтерфейс., а затем уносится теплоносителем, протекающим по внутренним каналам охлаждающей пластины. Потоку охлаждающей жидкости способствует работа водяного насоса.. Нагретая охлаждающая жидкость вытекает из аккумуляторной батареи и затем охлаждается в компрессорном цикле охлаждения в BTMS. (Система управления температурным режимом батареи). Охлажденная охлаждающая жидкость затем возвращается на охлаждающую пластину., многократно завершающий теплообмен. Цикл охлаждения компрессора затем рассеивает тепло снаружи автомобиля., завершение полного цикла.

Эта конструкция специально разработана для электромобилей большой мощности из-за сложных условий их эксплуатации., включая длительную вибрацию, пыль, и перепады температур. Охлаждающая жидкость не контактирует напрямую с элементами аккумулятора., но обменивается теплом через теплообменники, такие как охлаждающая пластина, что наиболее выгодно для долгосрочной надежности системы.

БТМС нет "тем мощнее, тем лучше."

Хотя можно спроектировать чрезвычайно мощную систему охлаждения BTMS., и это действительно улучшит контроль температуры батареи. Это создает серьезную проблему, особенно важно для тяжелых коммерческих автомобилей: значительное увеличение общего энергопотребления. Сюда входит повышенное энергопотребление водяного насоса и компрессора., а также увеличенный вес системы. Вся эта энергия в конечном итоге поступает от аккумулятора автомобиля.. Поэтому, охлаждающую способность BTMS необходимо адаптировать только к фактическим потребностям аккумулятора.. Чрезмерная мощность охлаждения может привести к ненужному потреблению энергии., уменьшение фактической грузоподъемности и запаса хода автомобиля.

Что нам нужно сделать, так это найти баланс между сроком службы батареи, эффективность зарядки, общее энергопотребление автомобиля, и безопасность.

Истинная ценность BTMS: Больше, чем просто охлаждение, Это снижает общие затраты на жизненный цикл

Прямая польза от системы управления температурой аккумулятора (БТМС) в тяжелых электромобилях стабильная температура аккумулятора. Его большая ценность заключается в том, как продлить срок службы аккумулятора электромобиля., поддерживать доступность автомобиля, и сократить эксплуатационные расходы. В регионах со значительными годовыми колебаниями температуры, эффективная BTMS может продлить срок службы батареи примерно 25% к 40% по сравнению с автомобилями без активного контроля температуры. Для тяжелых электромобилей, Аккумуляторы составляют значительную часть общей стоимости автомобиля., и эти машины обычно работают на высоких частотах. Поэтому, любая технология, которая может замедлить деградацию батареи, может иметь мультипликативный эффект на протяжении всего ее жизненного цикла..

Поэтому, при оценке совокупной стоимости владения (ТШО) коммерческих электромобилей, О ценности BTMS нельзя судить исключительно по стоимости покупки одного автомобиля.. Это необходимо всесторонне рассматривать в сочетании с временем автономной работы., расходы на техническое обслуживание, и риски простоя транспортных средств.

Заключение

После прочтения этой статьи, Я думаю, ты уже знаешь ответ на "как продлить срок службы аккумулятора электромобиля". В итоге, Для тяжелых электромобилей, привычки повседневного использования и техническое обслуживание составляют основу управления сроком службы батареи, в то время как БТМС (Система управления температурным режимом батареи) является решающим фактором в сроке службы батареи. Это определяет основную гарантию того, что аккумулятор может стабильно работать в течение длительного времени в условиях высокой нагрузки..

С технической точки зрения, Системы жидкостного охлаждения аккумуляторов стали основным решением для крупных коммерческих электромобилей.. Это позволяет батарее оставаться работоспособной и стабильной в течение более длительного срока службы., тем самым снижая общие эксплуатационные расходы в течение жизненного цикла автомобиля..

ТКТ® — опытный производитель BTMS. (Системы терморегулирования аккумуляторов). Мы разработали индивидуальные решения BTMS для электробусов и электрогрузовиков для двух компаний Fortune Global. 500 компании. Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас есть какие-либо требования.

Часто задаваемые вопросы

вопрос: Что такое БМС?

А: BMS означает систему управления батареями.. Это основной мозг аккумуляторной системы., отвечает за мониторинг и контроль батареи. Он собирает такие данные, как напряжение, текущий, температура, СОЦ, и SOH от других связанных устройств, и выдает различные команды связи в режиме реального времени, такие как зарядка/разрядка и ограничение мощности, для обеспечения стабильной работы и безопасности.

вопрос: Какая связь между BMS и BTMS??

А: BMS управляет состоянием батареи, в то время как BTMS управляет температурой батареи. Обычно они общаются через CAN.: BMS предоставляет специальные команды BTMS, и BTMS использует эту информацию для управления водяным насосом, компрессор, обогреватель, и т. д., поддерживать батарею в подходящей температуре и температурном диапазоне.. Другими словами, BMS фокусируется на "мониторинг, суждение, и защита," в то время как BTMS фокусируется на "исполнение."

вопрос: Какая охлаждающая жидкость обычно используется в системе жидкостного охлаждения аккумулятора??

А: Обычно используется специальная охлаждающая жидкость на основе водно-гликолевой смеси.. Балансирует теплопроводность, производительность антифриза, и совместимость материалов.

вопрос: Как оценить, какой размер BTMS мне нужен??

А: Охлаждающая способность не может быть определена исключительно на основе емкости аккумулятора. (кВтч); ее следует оценивать на основе фактической максимальной тепловой нагрузки. Ключевые факторы, которые следует учитывать, включают максимальный ток заряда/разряда аккумулятора., скорость заряда/разряда, внутреннее сопротивление, мощность быстрой зарядки, и температура окружающей среды. Эти данные можно обсудить с поставщиком аккумуляторов.. Они профессионалы и, как правило, имеют подходящий метод расчета этих пиковых параметров тепловыделения..

вопрос: Будет ли BTMS активироваться во время зарядки??

А: Абсолютно, особенно важно в условиях зарядки высокой мощности. Батареи двунаправленные.; как зарядка, так и разрядка выделяют значительное количество тепла. Поэтому, BTMS является важнейшим компонентом управления температурным режимом зарядки..

Дальнейшее чтение: Индивидуальные решения для охлаждения аккумуляторов и тенденции развития, Что такое тепловой разгон применительно к электромобилям, Последние тенденции и новости в области терморегулирования

Фейсбук: https://www.facebook.com/TKTHVAC/
Линкедин: https://www.linkedin.com/company/tkt-hvac
YouTube: https://www.youtube.com/@TKTHVAC