HomeHệ thống quản lý nhiệt ắc quy cho xe điện và tuổi thọ ắc quy
Company News
Hệ thống quản lý nhiệt ắc quy cho xe điện và tuổi thọ ắc quy
07
21,
2025
Hệ thống quản lý nhiệt ắc quy cho xe điện và tuổi thọ ắc quy có tác động trực tiếp đến mối quan hệ. Điều này là do việc kiểm soát nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định hóa học của pin và tính toàn vẹn cấu trúc vật lý.. Suy thoái pin, tức là, giảm công suất và tăng sức đề kháng nội bộ. Về cơ bản nó là kết quả tích lũy của các phản ứng điện hóa bên trong và sự lão hóa của vật liệu.. Nhiệt độ không phù hợp đẩy nhanh quá trình này. Trong bài báo này, chúng tôi phân tích cơ chế lão hóa của pin, ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự lão hóa, và nguyên lý của hệ thống quản lý nhiệt pin theo ba chiều.
Đầu tiên, cơ chế cốt lõi của lão hóa pin xe điện: phản ứng điện hóa và phân hủy vật liệu
Pin dùng cho xe thương mại như xe buýt điện thường là pin lithium-ion. Tuổi thọ của pin lithium-ion giảm chủ yếu do hai quá trình không thể đảo ngược.
1. Lão hóa theo chu kỳ, tức là. gây ra bởi chu kỳ sạc/xả. Vật liệu của các điện cực dương và âm của pin trải qua sự thay đổi về thể tích trong quá trình nhúng/tháo nhúng của các ion lithium, có thể dẫn đến sự tạo phấn của cấu trúc điện cực dương và âm, thải các hoạt chất, vân vân. Đồng thời, màng SEI của chất điện phân và điện cực tiếp tục phát triển tiêu thụ nguồn điện phân và lithium.
2. Lão hóa lưu trữ, tức là, do đứng lâu ngày. Ngay cả khi không sạc và xả, Tình trạng “tự xả” vẫn sẽ xảy ra bên trong pin. Nếu pin tiếp xúc với nhiệt độ cao, nó sẽ đẩy nhanh quá trình phân hủy chất điện phân và sự hòa tan các ion kim loại. Điều đó sẽ làm hỏng thêm cấu trúc điện cực.
Thứ hai, ảnh hưởng trầm trọng hơn của nhiệt độ đối với sự lão hóa của ắc quy xe điện
Nhiệt độ là một biến số quan trọng trong quá trình lão hóa của pin EV. Quá cao hoặc quá thấp sẽ đẩy nhanh đáng kể sự xuống cấp.
1 Nhiệt độ cao (>55oC): đẩy nhanh các phản ứng phụ hóa học và phân hủy vật liệu
1.1 Điện cực âm Phản ứng phân hủy quá mức Màng SEI là rào cản quan trọng để bảo vệ điện cực. Nhiệt độ cao làm tăng tốc độ phản ứng phân hủy chất điện phân trên bề mặt điện cực âm. Điều này sẽ tiêu thụ nhiều chất điện phân và lithium hoạt tính hơn, dẫn đến mất năng lực không thể phục hồi. Dữ liệu thực nghiệm cho thấy tỷ lệ duy trì công suất cho 1000 chu kỳ ở 25°C là khoảng 85%, so với chỉ 60% ở 55°C. Nguồn dữ liệu: Tạp chí nguồn điện.
1.2 Thiệt hại cấu trúc của vật liệu catốt. Catot niken-coban-mangan/niken-coban-nhôm dễ bị “chuyển hóa từ cấu trúc phân lớp sang cấu trúc muối mỏ” ở nhiệt độ cao. Quá trình này làm giảm khả năng tích hợp lithium của vật liệu và tăng tốc độ phân hủy công suất.
1.3 Nguy cơ thoát nhiệt của pin EV: Nhiệt độ cao (>60oC) sẽ kích hoạt quá trình oxy hóa chất điện phân, dẫn đến phồng pin. Nếu nhiệt độ tiếp tục tăng (>80oC), nó có thể kích hoạt sự thoát nhiệt của xe điện, trực tiếp loại bỏ pin hoặc thậm chí đốt cháy xe.
2 Nhiệt độ thấp (<0oC): ức chế phản ứng điện hóa
2.1 Tốc độ khuếch tán giảm: độ nhớt của chất điện phân tăng ở nhiệt độ thấp, và tốc độ khuếch tán của các ion lithium trong chất điện phân giảm, dẫn đến sự gia tăng đáng kể điện trở trong của pin. Điện trở trong ở nhiệt độ thấp là 2-5 cao hơn gấp nhiều lần ở nhiệt độ phòng. Khi sạc và xả, điện áp phân cực tăng, và kim loại lithium lắng đọng trên bề mặt điện cực âm tạo thành các tinh thể hình kim. Tinh thể hình kim này được gọi là lithium dendrite. Nó sẽ xuyên qua màng SEI, gây ra hiện tượng đoản mạch vi mô và tăng tốc độ suy giảm công suất.
2.2 Giảm hoạt động điện cực: khó khăn trong việc khử ion lithium của vật liệu cực dương tăng ở nhiệt độ thấp, dẫn đến giảm công suất sử dụng thực tế. Ví dụ, dung lượng pin ở -10oC chỉ 50% của nhiệt độ bình thường. Độ dẫn điện của chất điện phân cũng giảm ở nhiệt độ thấp trong thời gian dài, tiếp tục giảm hoạt động.
3 Chênh lệch nhiệt độ quá mức trong bộ pin: phá hủy tính nhất quán
Ngay cả khi nhiệt độ chung của bộ pin phù hợp, chênh lệch nhiệt độ quá lớn giữa các tế bào có thể dẫn đến tuổi thọ ngắn hơn. Ví dụ, nếu một số pin có nhiệt độ 35°C và một số pin có nhiệt độ 25°C.
thứ ba, Làm thế nào để hệ thống quản lý nhiệt ắc quy dành cho xe điện kéo dài tuổi thọ ắc quy thông qua việc kiểm soát nhiệt độ?
Mục tiêu cốt lõi của hệ thống quản lý nhiệt pin EV là kiểm soát nhiệt độ pin trong “phạm vi hoạt động tối ưu”, thường là 25-40°C. Sự chênh lệch nhiệt độ trong tế bào giảm (5°C), do đó ngăn chặn quá trình lão hóa. Cũng cần giảm chênh lệch nhiệt độ giữa các bộ pin để ngăn chặn quá trình lão hóa được mô tả ở trên. TKT là chuyên gia hệ thống BTMS hàng đầu.
3.1 Kịch bản nhiệt độ cao
Hệ thống làm mát bằng chất lỏng pin: Nhiệt độ của pin được kiểm soát dưới 55°C bằng chất làm mát tuần hoàn để loại bỏ nhiệt khỏi pin. Ví dụ, hệ thống làm mát bằng chất lỏng trong Tesla Model 3 kiểm soát nhiệt độ tối đa của pin đến 55°C. Đây là sự gia tăng đáng kể về tuổi thọ của chu kỳ so với pin không có quản lý nhiệt (nguồn Tài liệu kỹ thuật Tesla). Điều này dẫn đến hơn một 30% tăng tuổi thọ chu kỳ so với pin không có quản lý nhiệt (nguồn: Sách trắng kỹ thuật của Tesla).
3.2 Kịch bản nhiệt độ thấp
Hệ thống sưởi PTC: Ở nhiệt độ mùa đông thấp, hệ thống quản lý nhiệt làm nóng trước pin từ -20°C đến hơn 5°C thông qua bộ gia nhiệt PTC. Ví dụ, BYD Auto có thể làm nóng pin lên 15°C trong môi trường -10°C, làm tăng hiệu quả sử dụng pin từ 60% ĐẾN 90% (thí nghiệm cho thấy tuổi thọ của pin là 20% lâu hơn thế mà không cần làm nóng trước).
3.3 Kiểm soát chênh lệch nhiệt độ
Làm mát bằng chất lỏng/sưởi ấm bằng chất lỏng thiết kế dòng chảy bằng nhau: Bằng cách tối ưu hóa cách bố trí đường ống làm mát, chẳng hạn như kênh dòng ngoằn ngoèo và shunt song song. Phương pháp thiết kế mới đảm bảo dòng nước làm mát đồng đều cho từng cell pin, Kiểm soát sự chênh lệch nhiệt độ trong 5 độ.
thứ tư, dữ liệu thực nghiệm: Hệ thống quản lý nhiệt ắc quy cho xe điện nâng cao hiệu quả tuổi thọ
Các thử nghiệm của Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (ORNL) cho thấy tỷ lệ duy trì công suất của pin lithium iron phosphate không có hệ thống quản lý nhiệt chỉ là 65% sau đó 500 chu kỳ trong môi trường 45oC; trong khi tỷ lệ duy trì dung lượng của pin cùng loại được trang bị hệ thống làm mát bằng chất lỏng cho pin vẫn còn 82% sau đó 1,000 chu kỳ.
Đánh giá hệ thống quản lý nhiệt ắc quy cho xe điện
Hệ thống quản lý nhiệt pin cho xe điện ngăn chặn các hiện tượng như lão hóa pin nhanh và thoát nhiệt của xe điện từ gốc bằng cách kiểm soát chính xác phạm vi nhiệt độ và thu hẹp chênh lệch nhiệt độ trong bộ pin. Thật là nhút nhát. Hệ thống này là một hệ thống cần thiết cho xe điện. Đây là một phần quan trọng của BMS. Hệ thống quản lý nhiệt ắc quy xe điện và hệ thống quản lý nhiệt pin xe buýt điện về nguyên tắc là giống nhau, nhưng yêu cầu hiệu quả làm mát và an toàn cao hơn.
Giải Pháp TKT EV là chuyên gia hàng đầu về hệ thống quản lý nhiệt ắc quy cho xe điện thương mại. Chúng tôi là nhà sản xuất BTMS tại Trung Quốc, thiết kế tích hợp, sản xuất và bán hàng. Nếu bạn có nhu cầu về lĩnh vực này, xin vui lòng để lại tin nhắn. Chúng tôi hỗ trợ tùy chỉnh OEM/ODM. Chúng tôi đã thiết kế hệ thống tích hợp cho xe buýt BYD Và Xe buýt điện của TATA. Hệ thống mới có thể làm mát đồng thời hành khách và pin xe buýt điện. Hệ thống tích hợp cao thực tế hơn. Nếu bạn có nhu cầu về lĩnh vực này, xin vui lòng để lại tin nhắn.
