Pengurusan Terma Bateri
Mengapa Plat Sejuk Cecair Penting untuk Penyejukan Bateri EV
Bateri litium-telah mengubah cara kami menyimpan dan menggunakan tenaga. Daripada kenderaan elektrik dan sistem storan tenaga kepada peralatan perindustrian dan-aplikasi pengecasan pantas, bateri kini dijangka memberikan kuasa yang lebih tinggi, masa operasi yang lebih lama dan kelajuan pengecasan yang lebih pantas.
Walau bagaimanapun, ketumpatan tenaga yang lebih tinggi membawa cabaran kejuruteraan yang ketara: haba.
Setiap pek bateri menjana haba semasa operasi. Pengecasan menghasilkan haba. Penyahcasan menghasilkan haba. Aplikasi kuasa-tinggi, terutamanya pengecasan pantas dan nyahcas arus tinggi, boleh meningkatkan lagi penjanaan haba.
Cabarannya bukan sekadar mengeluarkan haba daripada pek bateri. Cabaran sebenar ialah mengekalkan setiap sel bateri dalam julat suhu yang stabil sambil meminimumkan perbezaan suhu antara sel.
Di sinilahpengurusan haba baterimenjadi penting.
Sistem pengurusan haba yang berkesan membantu meningkatkan prestasi bateri, memanjangkan hayat perkhidmatan, mengekalkan kecekapan pengecasan dan mengurangkan risiko keselamatan. Untuk modenBateri EVdan sistem penyimpanan tenaga,penyejukan cecair dengan plat sejuk cecair aluminiumtelah menjadi salah satu penyelesaian yang paling boleh dipercayai.
Mengapa Pengurusan Terma Bateri Penting
Bateri litium-amat sensitif kepada suhu.
Kebanyakan sel ion litium-beroperasi paling cekap dalam julat suhu yang agak sempit, biasanya sekitar 15 darjah hingga 35 darjah . Apabila suhu bateri bergerak di luar julat ini, prestasi elektrokimia mula menurun.
Sistem pengurusan haba bateri (BTMS) direka untuk mengawal penjanaan haba, penyingkiran haba dan pengedaran suhu di seluruh pek bateri.
Sistem pengurusan haba-yang direka dengan baik perlu mencapai tiga matlamat utama:
***Kekalkan sel dalam julat suhu operasi yang optimum
***Mengurangkan perbezaan suhu antara sel individu
***Elakkan terlalu panas semasa operasi-kuasa tinggi
Ini amat penting kerana sistem bateri menjadi lebih berkuasa.
Contohnya, pek bateri kenderaan elektrik mungkin mengandungi ratusan atau bahkan ribuan sel individu. Jika sesetengah sel beroperasi dengan ketara lebih panas daripada yang lain, keseluruhan pek bateri boleh mengalami penuaan yang tidak sekata.
Sel yang paling hangat biasanya menentukan had keseluruhan pek.
Dalam erti kata lain, pek bateri hanya sekuat titik haba yang paling lemah.
Apa yang Berlaku Apabila Bateri Terlalu Panas?
Haba ialah salah satu faktor terbesar yang mempengaruhi prestasi bateri-ion litium dan sepanjang hayat.
Apabila suhu bateri meningkat secara berlebihan, beberapa masalah boleh berlaku.
1. Kemerosotan Bateri yang Lebih Pantas
Suhu tinggi mempercepatkan tindak balas kimia yang tidak diingini di dalam sel ion litium-.
Dari masa ke masa, ini boleh menyebabkan:
>>>Kapasiti bateri berkurangan
>>>Peningkatan rintangan dalaman
>>>Kitaran hayat yang lebih pendek
>>>Kecekapan pengecasan yang lebih rendah
Bateri yang beroperasi secara berterusan pada suhu tinggi mungkin kehilangan prestasi lebih cepat berbanding dengan bateri yang dikekalkan di bawah keadaan terma terkawal.
2. Peningkatan Risiko Keselamatan
Kepanasan melampau boleh mewujudkan keadaan berbahaya di dalam sel-ion litium.
Apabila suhu dalaman meningkat melebihi had selamat, bahan bateri mungkin menjadi tidak stabil. Dalam situasi yang teruk, ini boleh mencetuskan pelarian haba, di mana penjanaan haba menjadi-mampan sendiri dan merebak dari satu sel ke sel yang lain.
Inilah sebabnya mengapa mencegah pengumpulan haba yang berlebihan adalah keperluan asas dalam reka bentuk bateri EV dan simpanan tenaga.
3. Prestasi Pengecasan Dikurangkan
Pengecasan pantas memberikan tekanan haba yang ketara pada bateri.
Semasa pengecasan semasa- tinggi, ion litium bergerak dengan pantas antara elektrod. Jika haba tidak dapat dikeluarkan dengan berkesan, kelajuan pengecasan mungkin perlu dikurangkan untuk melindungi kesihatan bateri.
Ini mewujudkan konflik langsung:
Pelanggan mahukan pengecasan yang lebih pantas.
Jurutera bateri memerlukan kawalan haba yang lebih baik.
Pengurusan haba yang cekap membantu menyelesaikan cabaran ini dengan mengeluarkan haba dengan cepat sambil mengekalkan suhu sel yang stabil.
Mengapa Keseragaman Suhu Sama Penting
Ramai orang berpendapat penyejukan bateri hanyalah tentang menurunkan suhu.
Walau bagaimanapun, keseragaman suhu adalah sama penting.
Pek bateri mungkin mengandungi beratus-ratus sel yang disambungkan bersama. Jika satu kawasan pek beroperasi lebih panas daripada kawasan lain, sel tersebut akan berumur berbeza.
Contohnya:
Sel yang lebih panas merosot lebih cepat
Sel yang lebih sejuk mengekalkan prestasi yang lebih baik
Sistem pengurusan bateri keseluruhan mesti mengehadkan operasi berdasarkan sel yang paling lemah
Oleh itu, matlamat pengurusan haba bateri bukan semata-mata:
"Jadikan bateri lebih sejuk."
Matlamat sebenar ialah:
"Pastikan setiap sel beroperasi pada suhu yang sama dan optimum."
Ini adalah salah satu sebab mengapasistem penyejukan cecairtelah menjadi semakin biasa dalam pek bateri moden.
Penyejukan Udara lwn Penyejukan Cecair untuk Pek Bateri
Kenderaan elektrik awal dan sistem bateri-berkuasa rendah sering menggunakan penyejukan udara kerana ia mudah, ringan dan murah.
Walau bagaimanapun, apabila ketumpatan tenaga bateri dan kelajuan pengecasan meningkat, penyejukan udara tradisional mula menunjukkan had.
Had Penyejukan Udara
Udara mempunyai kekonduksian terma yang agak rendah berbanding dengan cecair penyejuk.
Walaupun dengan kipas dan saluran aliran udara, mengeluarkan sejumlah besar haba daripada modul bateri yang padat menjadi sukar.
Cabaran biasa termasuk:
Penyejukan tidak sekata antara sel
Kapasiti penyejukan terhad
Keperluan ruang yang lebih besar
Bunyi yang lebih tinggi daripada peminat
Kesukaran menyokong pengecasan pantas
Untuk aplikasi kuasa-rendah, penyejukan udara mungkin masih sesuai.
Tetapi untukbateri EV berprestasi tinggi-dan sistem penyimpanan tenaga, keupayaan penyejukan yang lebih kuat diperlukan.
Mengapa Penyejukan Cecair Menjadi Penyelesaian Pilihan
Penyejukan cecairmenggunakan penyejuk, biasanya campuran air-glikol, untuk memindahkan haba daripada sel bateri.
Berbanding dengan udara, cecair penyejuk mempunyai:
***Kapasiti haba yang lebih tinggi
*** Kekonduksian haba yang lebih baik
***Keupayaan pemindahan haba yang lebih cekap
A plat penyejuk cecair untuk pek bateridipasang di bawah atau di sebelah modul bateri menyediakan laluan pemindahan haba terus.
Sel bateri
↓
Bahan antara muka terma (TIM)
↓
↓
Saluran penyejuk
↓
Sistem penyejukan luaran
Reka bentuk ini membolehkan haba dikeluarkan dengan lebih cekap sambil mengekalkan keseragaman suhu yang lebih baik di seluruh pek bateri.
Untuk bateri EV moden, sistem storan tenaga dan-aplikasi kuasa tinggi,penyejukan cecairtelah menjadi pendekatan pengurusan terma pilihan.
