ซัพพลายเออร์และผู้ผลิตโซลูชั่นการจัดการความร้อนแบตเตอรี่ชั้นนำ

การจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ (บีทีเอ็ม) เกี่ยวข้องกับการควบคุมอุณหภูมิของชุดแบตเตอรี่ทั้งแบบแข็งขันหรือแบบพาสซีฟเพื่อรักษาอุณหภูมิให้อยู่ในช่วงการทำงานที่เหมาะสมที่สุดที่ 10°C–45°C. ข้อกำหนดทางเทคนิคขั้นสูงเพิ่มเติมยังรวมถึงการควบคุมอุณหภูมิที่แตกต่างกันระหว่างแบตเตอรี่แต่ละก้อนในชุดแบตเตอรี่ให้ต่ำกว่า 5°C. หน้าที่หลัก ได้แก่ การทำความเย็น, เครื่องทำความร้อน, และการปรับสมดุลอุณหภูมิ, เพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานของก้อนแบตเตอรี่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพภายใต้สภาพแวดล้อมต่างๆ.

วัตถุประสงค์หลักคือ:
1. ป้องกันการหลบหนีจากความร้อน: หลีกเลี่ยงอุณหภูมิสูงที่กระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาคายความร้อนของลูกโซ่ (เช่น ไฟไหม้หรือการระเบิด);
2. เพิ่มประสิทธิภาพแบตเตอรี่: ให้ความร้อนก้อนแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิต่ำเพื่อเพิ่มความสามารถในการคายประจุและทำให้เย็นลงที่อุณหภูมิสูงเพื่อรักษากำลังไฟฟ้าที่ส่งออก;
3. ยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่: ลดความผันผวนของอุณหภูมิที่ทำให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพ (เช่นการชุบลิเธียมหรือการทำให้ฟิล์ม SEI หนาขึ้น).

แบตเตอรี่พลังงานเป็นแหล่งพลังงานสำหรับยานพาหนะไฟฟ้า. ระหว่างการชาร์จและการคายประจุ, แบตเตอรี่เองก็สร้างความร้อนจำนวนมาก, ส่งผลให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น. อุณหภูมิที่สูงขึ้นอาจส่งผลต่อคุณลักษณะต่างๆ ของแบตเตอรี่, เช่น ความต้านทานภายใน, แรงดันไฟฟ้า, สถานะของค่าใช้จ่าย (ซ), ความจุที่มีอยู่, ประสิทธิภาพการชาร์จ/การคายประจุ, และอายุการใช้งานแบตเตอรี่.

ผลกระทบจากความร้อนของแบตเตอรี่ยังส่งผลต่อความปลอดภัยของยานพาหนะด้วย, ผลงาน, และอายุการใช้งานของแบตเตอรี่. ฉันจะอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับประเด็นเหล่านี้ในหัวข้อต่อไปนี้, ดังนั้นโปรดอ่านต่อ. ดังนั้น, การจัดการความร้อนของแบตเตอรี่มีความสำคัญสูงสุด.

1 ความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิ: ลดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเซลล์แต่ละเซลล์ภายในก้อนแบตเตอรี่ให้เหลือน้อยที่สุด, โดยมีอุณหภูมิต่างกันสูงสุด ≤5°C.
2 การควบคุมอุณหภูมิช่วง: รักษาอุณหภูมิของแบตเตอรี่ให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสมที่สุด 10–45°C.
3 อัตราส่วนประสิทธิภาพการใช้พลังงาน: ลดการใช้พลังงานของ BTMS ให้เหลือน้อยที่สุดเพื่อลดผลกระทบต่อระยะของยานพาหนะ.
4 การปราบปรามการหลบหนีความร้อน: BTMS ป้องกันการไหลเวียนของความร้อนผ่านการตรวจสอบอุณหภูมิและการระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว, ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของความปลอดภัย.

ตอนนี้, โซลูชันที่เชื่อถือได้และใช้งานได้จริงที่สุดสำหรับการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ EV คือเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลว. ฉันจะใช้การระบายความร้อนด้วยของเหลวเป็นตัวอย่างในการอธิบาย.

1. การดูดซับความร้อน (แบตเตอรี่ → สารหล่อเย็น)
ความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่จะถูกถ่ายโอนไปยังแผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลวที่สัมผัสกับแบตเตอรี่โดยการนำความร้อน. สารหล่อเย็นไหลผ่านช่องไมโครภายในแผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลว, ดูดซับความร้อนผ่านการแลกเปลี่ยนความร้อนแบบพาความร้อน, ทำให้อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นสูงขึ้น.
2. การถ่ายเทความร้อน (สารหล่อเย็น → หม้อน้ำ)
สารหล่อเย็นที่ให้ความร้อนจะถูกขับเคลื่อนด้วยปั๊มน้ำไฟฟ้าและลำเลียงผ่านท่อไปยังหม้อน้ำ. หม้อน้ำจะกระจายความร้อนออกสู่สิ่งแวดล้อมผ่านการบังคับอากาศเย็น, ทำให้อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นลดลง.
3. การไหลเวียน
สารหล่อเย็นที่ระบายความร้อนจะกลับสู่แผ่นทำความเย็นของเหลว, ก่อให้เกิดการไหลเวียนแบบวงปิด.

สรุป, หลักการทำงานขึ้นอยู่กับกลไกทางกายภาพของการนำความร้อนและการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน, บรรลุการดูดซึม, โอนย้าย, และการกระจายความร้อนของแบตเตอรี่ผ่านระบบน้ำหล่อเย็นแบบวงปิด.

BTMS มีหลายประเภท, และบริษัทต่างๆก็มีการออกแบบที่แตกต่างกัน. ดังนั้น, ต่อไปนี้เป็นเพียงส่วนประกอบที่สำคัญเท่านั้น:
1 ตัวกลางการถ่ายเทความร้อน: อากาศ, สารหล่อเย็น, วัสดุเปลี่ยนเฟส, ฯลฯ.
2 ส่วนประกอบการแลกเปลี่ยนความร้อน: หม้อน้ำ, แผ่นทำความเย็นเหลว, ท่อความร้อน, ฯลฯ.
3 หน่วยขับเคลื่อน: ปั๊มน้ำไฟฟ้า, แฟน ๆ, เครื่องสั่นแม่เหล็กไฟฟ้า, ฯลฯ.
4 การตรวจจับและการควบคุม: เซ็นเซอร์อุณหภูมิ (ตรวจสอบอุณหภูมิเซลล์/โมดูล), หน่วยควบคุม BMS (ควบคุมอัตราการไหล/ความเร็วพัดลมตามอุณหภูมิที่ป้อนกลับ)
5 ส่วนประกอบอุปกรณ์เสริม: เครื่องทำความร้อน PTC, วัสดุฉนวน, วัสดุเชื่อมต่อการระบายความร้อน, ฯลฯ.

โดยทั่วไป, มีสองประเภทหลัก: การทำความเย็นแบบแอคทีฟและการทำความเย็นแบบพาสซีฟ. ข้อแตกต่างที่สำคัญคือการใช้พลังงานจะเกิดขึ้นหรือไม่. หากเกิดการใช้พลังงาน, มันเป็นการระบายความร้อนแบบแอคทีฟ; หากมีการใช้พลังงานเป็นศูนย์, มันเป็นการระบายความร้อนแบบพาสซีฟ.

ระบบระบายความร้อนแบบแอคทีฟมีดังต่อไปนี้:

1. ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ

ระบบนี้ใช้หลักการหมุนเวียนอากาศเป็นหลักเพื่อหมุนเวียนอากาศภายในช่องใส่แบตเตอรี่. อากาศหมุนเวียนจะพาความร้อนออกจากแบตเตอรี่, จึงทำให้อุณหภูมิลดลง. พร้อมกัน, อากาศจะผ่านการแลกเปลี่ยนความร้อนเพิ่มเติมภายในเครื่องระเหย, โดยที่สารทำความเย็นจะระเหยเพื่อลดอุณหภูมิของอากาศหมุนเวียนข้อดี: โครงสร้างระบบที่เรียบง่าย, ต้นทุนต่ำ, และบำรุงรักษาง่าย.
ข้อเสีย: ประสิทธิภาพการกระจายความร้อนที่อุณหภูมิสูงต่ำ, ประสิทธิภาพการเริ่มต้นที่อุณหภูมิต่ำต่ำ, และความเสถียรระหว่างแบตเตอรี่ไม่เท่ากัน.

2. ระบบทำความเย็นโดยตรงด้วยสารทำความเย็น

ระบบนี้ใช้ความร้อนแฝงของการระเหยของสารทำความเย็นเป็นหลัก. มีระบบปรับอากาศภายในระบบแบตเตอรี่, โดยมีแผ่นระบายความร้อนติดตั้งอยู่ภายในระบบแบตเตอรี่. สารทำความเย็นจะระเหยไปภายในแผ่นทำความเย็น, ระบายความร้อนออกจากระบบแบตเตอรี่อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพเพื่อความเย็น.

ข้อดี: โครงสร้างที่เรียบง่าย, การกระจายอุณหภูมิสม่ำเสมอตามทฤษฎี, และประสิทธิภาพการทำความเย็นที่ดี;
ข้อเสีย: ตอนนี้, เทคโนโลยียังไม่สมบูรณ์, และไม่น่าจะเป็นไปได้ในเชิงพาณิชย์ในระยะสั้น.

3. บูรณาการ: ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำที่ใช้ร่วมกัน

มีการเพิ่มแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนและเชื่อมต่อกับระบบปรับอากาศ. แบตเตอรี่จะแลกเปลี่ยนความร้อนกับสารหล่อเย็นผ่านแผ่นทำความเย็น. สารหล่อเย็นที่เย็นหรือร้อนจะถูกสูบเข้าไปในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น, โดยที่สารทำความเย็นไหลไปด้านหนึ่งและน้ำหล่อเย็นไหลไปอีกด้านหนึ่ง. ความร้อนจะถูกกำจัดออกไปโดยสารทำความเย็น, และสารหล่อเย็นจะไหลออกจากแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนและกลับเข้าสู่แบตเตอรี่, เสร็จสิ้นวงจร.

ข้อดี: โครงสร้างที่กะทัดรัด, ส่วนประกอบความร้อนแบตเตอรี่แบบรวม, ประสิทธิภาพการเริ่มต้นที่อุณหภูมิต่ำสูง, ระบายความร้อนที่อุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยม, และการกระจายอุณหภูมิสม่ำเสมอ.
ข้อเสีย: ส่วนประกอบของระบบที่หลากหลายและกลยุทธ์การควบคุมที่ซับซ้อน.

4 ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบตเตอรี่อิสระ

เมื่อแบตเตอรี่ต้องการความเย็น, โดยแลกเปลี่ยนความร้อนกับสารหล่อเย็นผ่านแผ่นทำความเย็น. สารหล่อเย็นที่ให้ความร้อนจะถูกสูบเข้าไปในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นด้วยปั๊มน้ำอิเล็กทรอนิกส์. ภายในแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน, สารทำความเย็นไหลไปด้านหนึ่งและน้ำหล่อเย็นไหลไปอีกด้านหนึ่ง, โดยที่ความร้อนถูกแลกเปลี่ยน. ความร้อนจะถูกกำจัดออกไปโดยสารทำความเย็น, และสารหล่อเย็นจะไหลออกจากแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนและกลับเข้าสู่แบตเตอรี่, เสร็จสิ้นวงจร.
เมื่อแบตเตอรี่ต้องการความร้อน, วงจรทำความเย็นปิดและเปิดใช้งานเครื่องทำความร้อนของเหลว PTC. จากนั้นน้ำหล่อเย็นที่ให้ความร้อนจะถูกป้อนเข้าไปในแบตเตอรี่, โดยให้ความร้อนแบตเตอรี่ผ่านแผ่นทำความเย็น. อุณหภูมิภายในแบตเตอรี่ถูกควบคุมโดยการควบคุมวงจรทำความเย็นและเครื่องทำความร้อนของเหลว PTC.

ข้อดี: โครงสร้างที่กะทัดรัด, ส่วนประกอบความร้อนแบตเตอรี่แบบรวม, ประสิทธิภาพการสตาร์ทที่อุณหภูมิต่ำสูง, ระบายความร้อนที่อุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยม, และการกระจายอุณหภูมิสม่ำเสมอ.
ข้อเสีย: ส่วนประกอบของระบบที่หลากหลายและกลยุทธ์การควบคุมที่ซับซ้อน.

ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบตเตอรี่อิสระประกอบด้วยคอมเพรสเซอร์, คอนเดนเซอร์, วาล์วขยายตัว, แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน, ปั๊มน้ำอิเล็กทรอนิกส์, เครื่องทำความร้อนของเหลว PTC, ถังขยาย, และการควบคุมไฟฟ้า.

ระบบระบายความร้อนแบบพาสซีฟมีดังต่อไปนี้:

1. การจัดการความร้อนแบตเตอรี่วัสดุเปลี่ยนเฟส (PCM-BTM)

ระบบนี้ใช้คุณสมบัติความร้อนแฝงของวัสดุเปลี่ยนเฟส (PCM), ดูดซับหรือปล่อยความร้อนผ่านการเปลี่ยนสถานะของแข็งและของเหลว. ถ่ายเทความร้อนผ่านคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุ, กำจัดการใช้พลังงานของระบบทำความเย็นแบบแอคทีฟ.

ข้อดี: ไม่มีการใช้พลังงาน, อุณหภูมิสม่ำเสมอ.
ข้อเสีย: น้ำหนักมาก, อายุการใช้งานสั้น.

2. เทคโนโลยีท่อความร้อน

เทคโนโลยีท่อความร้อนเป็นองค์ประกอบการนำความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งใช้การเปลี่ยนเฟสในของเหลวเพื่อการถ่ายเทความร้อน. ประกอบด้วยเปลือกท่อ, ไส้ตะเกียง, และฝาปิดท้าย. ภายในท่อจะสร้างแรงดันลบและเติมของเหลวที่มีจุดเดือดต่ำลงไป. เมื่อปลายด้านหนึ่งได้รับความร้อน, ของเหลวจะระเหยและกลายเป็นไอ. ไอระเหยไหลไปที่ปลายเย็น, ควบแน่นและปล่อยความร้อน. ของเหลวที่ควบแน่นจะไหลกลับไปยังจุดสิ้นสุดของการระเหยผ่านการกระทำของเส้นเลือดฝอย, กลายเป็นวงจร.

ข้อดี: ไม่มีการใช้พลังงาน, อุณหภูมิสม่ำเสมอ.
ข้อเสีย: ต้นทุนสูงและการออกแบบที่ซับซ้อน. ส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์ยานอวกาศ.

บีทีเอ็มเอส: มุ่งเน้นไปที่การควบคุมอุณหภูมิและเป็นระบบย่อยการดำเนินการของ BMS.
บีเอ็มเอส: ครอบคลุม 4 ฟังก์ชั่นหลัก: การตรวจสอบสถานะ, การควบคุมไฟฟ้า (เช่น., ตรรกะการชาร์จและการคายประจุ), การควบคุมความร้อน (เช่น., บีทีเอ็มเอส), และการป้องกันความปลอดภัย (การตรวจจับฉนวน).สรุป, ทั้งสองระบบทำงานร่วมกันเพื่อจัดการการควบคุมความร้อนในรถยนต์ไฟฟ้าโดยการแลกเปลี่ยนข้อมูลและคำสั่งผ่าน CAN บัส. BTMS เป็นระบบย่อยหลักของ BMS, รับผิดชอบในการควบคุมขอบเขตความปลอดภัยด้านความร้อน. ไม่มี BMS และ BTMS, ความเสี่ยงที่แบตเตอรี่ทำงานผิดปกติจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก.

สารละลายน้ำเอทิลีนไกลคอล, ของเหลวฟลูออริเนต, น้ำปราศจากไอออน, น้ำมันแร่, นาโนฟลูอิด, ฯลฯ.

การสร้างความร้อนระหว่างการชาร์จและการคายประจุเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพและเคมีที่หลีกเลี่ยงไม่ได้. เนื่องจากการสูญเสียพลังงานระหว่างกระบวนการแปลงและลักษณะของวัสดุภายใน.
1 ความร้อนของจูล — เมื่อกระแสไหลผ่านส่วนประกอบต้านทานภายในแบตเตอรี่, พลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน, ตามกฎหมายของจูล: Qj = I²Rt.
2 ความร้อนจากปฏิกิริยา — ความร้อนจะเปลี่ยนเอนโทรปีที่เกิดขึ้นเมื่อลิเธียมไอออนถูกใส่หรือถอดออกจากอิเล็กโทรด.
3 ความร้อนโพลาไรเซชัน — ความร้อนที่เกิดขึ้นเนื่องจากการใช้พลังงานเพิ่มเติมที่เกิดจากการขัดขวางการถ่ายโอนประจุบนพื้นผิวอิเล็กโทรด.

ความร้อนสูงเกินเฉพาะจุดภายในแบตเตอรี่จะกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ของปฏิกิริยาคายความร้อน. อุณหภูมิจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็วหลายร้อยองศาต่อวินาทีหรือมากกว่านั้น 800 องศา, พร้อมด้วยวาล์วระบายแรงดันและไฟ.

การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิส่งผลต่อทั้งความสามารถในการใช้งานและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่.

วงจรชีวิต:
ดังที่เห็นได้จากกราฟทั้งสอง, อุณหภูมิมีผลกระทบอย่างมากต่ออายุการใช้งานแบตเตอรี่. สำหรับเซลล์แบตเตอรี่เดียวกัน, ที่อุณหภูมิแวดล้อม 23°C, ความจุที่เหลือหลังจากนั้น 6,238 วันคือ 80%. หากแบตเตอรี่สัมผัสกับอุณหภูมิแวดล้อม 55°C, ความจุที่เหลือถึง 80% หลังจากนั้นเท่านั้น 272 วัน. อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 32°C ส่งผลให้ 95% ลดอายุขัยของเซลล์. ดังแสดงในกราฟ, อุณหภูมิก็จะยิ่งสูงขึ้น, ยิ่งอายุการใช้งานแบตเตอรี่เสื่อมลงรุนแรงมากขึ้นเท่านั้น.

ความจุที่มีอยู่:
ดังแสดงในกราฟทั้งสอง, อุณหภูมิยังส่งผลกระทบอย่างมากต่อความจุที่มีอยู่ของแบตเตอรี่. สำหรับเซลล์ชนิดเดียวกัน, เมื่อความจุที่เหลืออยู่คือ 90%, ความจุขาออกที่ 25°C คือ 300 kWh, ในขณะที่อุณหภูมิ 35°C, กำลังการผลิตขาออกเท่านั้น 163 kWh. อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 10°C ส่งผลให้ 45% ความสามารถในการใช้งานของเซลล์ลดลง.
สรุป:
ที่อุณหภูมิต่ำ (<0องศาเซลเซียส), ความจุของแบตเตอรี่ลดลง 30%–50%. นี่เป็นเพราะความหนืดของอิเล็กโทรไลต์ที่เพิ่มขึ้นและการเคลื่อนย้ายลิเธียมไอออนลดลง. ที่อุณหภูมิสูง (>45องศาเซลเซียส), วงจรชีวิตจะเร็วขึ้นและความเสี่ยงของการหนีความร้อนเพิ่มขึ้น. นี่เป็นเพราะฟิล์ม SEI มีความหนาอย่างต่อเนื่องและการสูญเสียลิเธียมที่แอคทีฟ. การสลายตัวเพิ่มเติมสามารถนำไปสู่การหนีความร้อนได้.
ที่อุณหภูมิต่างกัน (>5องศาเซลเซียส), ความจุที่แท้จริงของก้อนแบตเตอรี่จะลดลง 10% ถึง 30%. เนื่องจากความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ไม่สอดคล้องกัน, ทำลายความคงตัวทางเคมีไฟฟ้า.

ตอนนี้, เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวเป็นวิธีระบายความร้อนแบตเตอรี่กระแสหลักที่ใช้ในยานพาหนะไฟฟ้า. มันปรับสมดุลประสิทธิภาพการกระจายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ, ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ, และค่าใช้จ่าย. ด้วยความก้าวหน้าด้านนวัตกรรมวัสดุ (เช่น นาโนฟลูอิด) และบูรณาการระบบ (เช่นปั๊มความร้อนระบายความร้อนโดยตรง), ระบบการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่กำลังพัฒนาไปสู่การใช้พลังงานต่ำ, การออกแบบที่มีน้ำหนักเบา, และฟังก์ชั่นอัจฉริยะ. การคาดการณ์ชี้ให้เห็นว่าการจำหน่ายแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมดเชิงพาณิชย์โดย 2027 จะผลักดันการระบายความร้อนแบบเปลี่ยนเฟสตามการสัมผัสให้กลายเป็นกระแสหลัก. อย่างไรก็ตาม, สิ่งเหล่านี้เป็นเพียงการคาดการณ์เท่านั้น, และด้วยการพัฒนาทางเทคโนโลยีที่รวดเร็วทั่วโลก, เพียงแต่เสริมความแข็งแกร่งให้กับอาร์ของตัวเองเท่านั้น&ความสามารถ D สามารถก้าวให้ทันยุคสมัยได้.
TKT ก่อตั้งขึ้นเมื่อปี พ.ศ 1998, และการวิจัยและการผลิต BTMS ได้เริ่มขึ้นในปี 2014. เราได้ร่วมมือกับผู้ผลิตรถยนต์ที่มีชื่อเสียงระดับโลก เช่น BYD และ TATA Motors ในโครงการพัฒนาที่ออกแบบตามความต้องการของลูกค้าแล้ว. หากคุณสนใจการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่, โปรดฝากข้อความไว้เพื่อขอคำปรึกษา.