Quản lý nhiệt cho pin EV
Xe năng lượng mới là một dự án được Trung Quốc hỗ trợ. Nó đã phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây. Toàn bộ công nghệ xe và công nghệ linh kiện của xe điện cũng không ngừng được đổi mới, các công nghệ và quy trình mới liên tục được giới thiệu. Trong lĩnh vực tản nhiệt, điểm mấu chốt của tản nhiệt của xe điện nằm ở khả năng tản nhiệt của bộ pin và bộ điều khiển. Làm tốt khâu thiết kế tản nhiệt của 2 bộ phận này cũng là sự đảm bảo cần thiết cho sự vận hành ổn định của xe điện.
Hoạt động an toàn của pin phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ môi trường. Nhiệt độ hoạt động của pin lithium là 0-50 độ và nhiệt độ hoạt động tối ưu là 20-40 độ . Nếu nhiệt độ vượt quá 50 độ, sự tích tụ nhiệt của bộ pin sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của pin. Khi nhiệt độ pin vượt quá 80 độ, pin có thể phát nổ. Vào năm 2023. Doanh số bán xe điện ở Trung Quốc lên tới 9,4 triệu chiếc. Vì vậy, để giảm thiểu xảy ra tai nạn an toàn xã hội, việc thiết kế quản lý nhiệt của pin, vốn là thành phần cốt lõi của xe điện, là đặc biệt quan trọng.
Hệ thống quản lý nhiệt pin bao gồm các chế độ chủ động và thụ động, còn quản lý nhiệt chủ động bao gồm làm mát không khí, làm mát bằng chất lỏng và làm mát bằng chất làm lạnh; Quản lý nhiệt thụ động bao gồm làm mát tự nhiên, làm mát ống dẫn nhiệt và vật liệu thay đổi pha. Công nghệ quản lý nhiệt của pin lithium chủ yếu bao gồm bốn loại: làm mát không khí, làm mát bằng chất lỏng, làm mát ống dẫn nhiệt và làm mát thay đổi pha.
Làm mát bằng không khí sử dụng không khí làm chất mang trao đổi nhiệt để kiểm soát và phân phối nhiệt độ bên trong của hệ thống pin điện. Theo phương pháp tản nhiệt và thông gió, làm mát không khí có thể được chia thành thông gió nối tiếp và thông gió song song. Công nghệ làm mát bằng không khí có những nhược điểm như độ dẫn nhiệt thấp và hiệu ứng kiểm soát kém đối với tính đồng nhất của nhiệt độ bộ pin. Do xu hướng phát triển mật độ năng lượng cao trong pin lithium điện, việc làm mát không khí dần trở nên khó đáp ứng yêu cầu của công nghệ quản lý nhiệt.
Làm mát bằng chất lỏng sử dụng chất làm mát làm chất mang trao đổi nhiệt để kiểm soát và phân phối nhiệt độ bên trong của hệ thống pin điện. Hệ thống này thường sử dụng máy bơm nước và đường ống để hoàn thiện dòng chất làm mát trong hệ thống pin. Làm mát bằng chất lỏng có những ưu điểm như hiệu suất làm mát cao, độ dẫn nhiệt cao và có thể cải thiện tính nhất quán về nhiệt độ của bộ pin. Tuy nhiên, rò rỉ chất lỏng có thể gây đoản mạch cho pin, do đó yêu cầu độ kín cao để làm mát bằng chất lỏng, đây là vấn đề an toàn khi làm mát bằng chất lỏng. Đồng thời, việc làm mát bằng chất lỏng sẽ làm tăng trọng lượng của toàn bộ hệ thống pin lithium, điều này không có lợi cho xu hướng nhẹ của pin lithium điện.
Làm mát ống dẫn nhiệt là một hệ thống quản lý nhiệt sử dụng sự thay đổi pha để đạt được sự dẫn nhiệt. Ống dẫn nhiệt bao gồm phần bay hơi, phần cách nhiệt và phần ngưng tụ. Môi trường bên trong ống dẫn khí kín sẽ hấp thụ nhiệt do pin tạo ra trong giai đoạn bay hơi, sau đó truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài thông qua phần ngưng tụ, đạt được hiệu quả làm mát nhanh chóng bộ pin.
Vật liệu thay đổi pha là vật liệu có thể thay đổi trạng thái vật lý trong một phạm vi nhiệt độ nhất định. Làm mát thay đổi pha có ưu điểm là tản nhiệt nhanh, độ đồng đều nhiệt độ cao và cách nhiệt ở nhiệt độ thấp. Nó cũng có thể cải thiện các tính chất vật lý và hóa học bằng cách kết hợp vật liệu thay đổi pha với các vật liệu khác tùy theo loại vật liệu thay đổi pha. Việc sử dụng vật liệu thay đổi pha để làm mát có thể giảm không gian chiếm dụng của hệ thống pin mà không tiêu tốn thêm năng lượng từ pin. Nhưng cũng có nhược điểm như độ dẫn nhiệt thấp và dễ rò rỉ. Nếu kết hợp làm mát thay đổi pha với các phương pháp quản lý nhiệt khác để tản nhiệt kịp thời được hấp thụ bởi vật liệu thay đổi pha ra môi trường bên ngoài thì hiệu quả làm mát của vật liệu thay đổi pha có thể được sử dụng bền vững.
Hiện nay, trong sự phát triển của xe điện, đổi mới công nghệ trong quản lý nhiệt pin luôn được đặt ở vị trí rất quan trọng. Trong tương lai, hệ thống quản lý nhiệt pin xe điện sẽ liên tục đột phá về nhiều mặt, bao gồm nâng cao hiệu quả, giảm chi phí và nâng cao trí thông minh.
