Модуль литий-ионного аккумуляторного блока в основном состоит из батарей и свободно комбинируемых элементов охлаждения и теплоотвода. Взаимоотношения между ними дополняют друг друга. Батарея отвечает за питание транспортного средства на новых источниках энергии, а блок охлаждения отводит тепло, выделяемое батареей во время работы. Различные методы теплоотвода требуют использования различных теплоносителей.
Если температура вокруг батареи слишком высока, эти материалы будут использовать теплопроводящую силиконовую прокладку в качестве пути передачи тепла, беспрепятственно проникая в охлаждающую трубку, а затем поглощая тепло за счет прямого или косвенного контакта с отдельной батареей. Главное преимущество этого метода заключается в большой площади контакта с элементами батареи и возможности равномерного поглощения тепла.
Воздушное охлаждение также является распространенным методом охлаждения батареи.Воздушный нагреватель PTCКак следует из названия, этот метод использует воздух в качестве охлаждающей среды. Конструкторы электромобилей устанавливают вентиляторы рядом с аккумуляторными модулями. Для увеличения воздушного потока рядом с аккумуляторными модулями также добавляются вентиляционные отверстия. Благодаря конвекции воздуха литиевая батарея электромобиля может быстро рассеивать тепло и поддерживать стабильную температуру. Преимущество этого метода заключается в его гибкости: он может рассеивать тепло как за счет естественной конвекции, так и за счет принудительного теплоотвода. Однако, если емкость батареи слишком велика, эффективность метода воздушного охлаждения снижается.
Вентиляционное охлаждение коробчатого типа представляет собой дальнейшее усовершенствование метода воздушного охлаждения и отвода тепла. Помимо контроля максимальной температуры аккумуляторного блока, оно также позволяет контролировать минимальную температуру, обеспечивая в значительной степени нормальную работу батареи. Однако этот метод приводит к неравномерности температуры в аккумуляторном блоке, что делает его склонным к неравномерному отводу тепла. Вентиляционное охлаждение коробчатого типа усиливает скорость воздушного потока на входе, регулирует максимальную температуру аккумуляторного блока и контролирует большую разницу температур. Однако из-за небольшого зазора верхней части батареи в месте входа воздуха, получаемый поток газа не соответствует требованиям по отводу тепла, и общая скорость потока слишком мала. В таком случае тепло, накопленное в верхней части батареи в месте входа воздуха, плохо рассеивается. Даже если на более позднем этапе сделать прорезь в верхней части, разница температур между аккумуляторными блоками все равно превысит заданный диапазон.
Метод охлаждения с использованием материалов с фазовым переходом обладает самым высоким технологическим содержанием, поскольку такие материалы способны поглощать большое количество тепла в соответствии с изменением температуры батареи. Большим преимуществом этого метода является меньшее энергопотребление и возможность разумного контроля температуры батареи. По сравнению с жидкостным охлаждением, материалы с фазовым переходом не вызывают коррозии, что снижает загрязнение батареи. Однако не все трамваи на новых источниках энергии могут использовать материалы с фазовым переходом в качестве охлаждающей среды, поскольку стоимость их производства высока.
Что касается применения, конвекционное охлаждение с помощью ребер позволяет контролировать максимальную температуру и максимальную разницу температур аккумуляторного блока в диапазоне от 45°C до 5°C. Однако, если скорость ветра вокруг аккумуляторного блока достигает заданного значения, охлаждающий эффект ребер, обусловленный скоростью ветра, становится незначительным, поэтому разница температур аккумуляторного блока изменяется мало.
Охлаждение с помощью тепловых трубок — это новый метод рассеивания тепла, который ещё официально не применяется. Суть метода заключается в размещении рабочей среды внутри тепловой трубки; при повышении температуры батареи тепло отводится через среду внутри трубки.
Как видно, большинство методов отвода тепла имеют определенные ограничения. Если исследователи хотят добиться хороших результатов в отводе тепла от литиевых батарей, им необходимо целенаправленно создавать устройства для отвода тепла в соответствии с реальными условиями, чтобы максимизировать эффект теплоотвода и обеспечить нормальную работу литиевой батареи.
✦Решение проблемы отказа системы охлаждения электромобилей
Прежде всего, срок службы и производительность электромобилей прямо пропорциональны сроку службы и производительности литиевых батарей. Исследователи могут эффективно управлять тепловыми процессами, учитывая характеристики литиевых батарей. Поскольку системы теплоотвода, используемые в электромобилях разных марок и моделей, значительно различаются, при оптимизации системы теплоотвода исследователи должны выбирать рациональный метод теплоотвода в соответствии с их характеристиками, чтобы максимизировать эффективность системы теплоотвода электромобилей. Например, при использовании метода жидкостного охлаждения (Нагреватель охлаждающей жидкости PTCИсследователи могут использовать этиленгликоль в качестве основного теплоотводящего материала. Однако, чтобы устранить недостатки жидкостного охлаждения и методов отвода тепла, а также предотвратить утечку этиленгликоля и загрязнение батареи, исследователям необходимо использовать некоррозионные материалы оболочки в качестве защитного материала для литиевых батарей. Кроме того, исследователи должны обеспечить качественную герметизацию, чтобы минимизировать вероятность утечки этиленгликоля.
Во-вторых, дальность хода электромобилей увеличивается, емкость и мощность литиевых батарей значительно улучшены, и, соответственно, выделяется все больше тепла. Если продолжать использовать традиционные методы отвода тепла, эффективность теплоотвода значительно снизится. Поэтому исследователям необходимо идти в ногу со временем, постоянно разрабатывать новые технологии и выбирать новые материалы для повышения эффективности системы охлаждения. Кроме того, исследователи могут комбинировать различные методы отвода тепла, чтобы расширить преимущества системы, позволяя контролировать температуру вокруг литиевой батареи в соответствующем диапазоне и обеспечивать неисчерпаемую энергию для электромобилей. Например, исследователи могут комбинировать методы воздушного охлаждения и теплоотвода, выбирая жидкостные методы. Таким образом, два или три метода могут компенсировать недостатки друг друга и эффективно повысить эффективность теплоотвода электромобилей.
Наконец, водитель должен тщательно следить за ежедневным техническим состоянием электромобиля во время движения. Перед началом движения необходимо проверить рабочее состояние автомобиля и наличие неисправностей, влияющих на безопасность. Такой подход позволяет снизить риск аварий и обеспечить безопасность вождения. После длительной эксплуатации водитель должен регулярно отправлять автомобиль на осмотр, чтобы своевременно проверить наличие потенциальных проблем в системе управления электроприводом и системе теплоотвода, во избежание аварий во время движения на электромобиле. Кроме того, перед покупкой электромобиля водитель должен тщательно изучить конструкцию системы привода на литий-ионных батареях и систему теплоотвода, и постараться выбрать автомобиль с хорошей системой теплоотвода. Это связано с тем, что такие автомобили имеют длительный срок службы и превосходные эксплуатационные характеристики. В то же время водители должны обладать определенными знаниями по техническому обслуживанию, чтобы своевременно реагировать на внезапные отказы систем и минимизировать потери.
Дата публикации: 25 июня 2023 г.
