כמקור הכוח העיקרי של כלי רכב המונעים באנרגיה חדשה, לסוללות חשמל יש חשיבות רבה עבורן. במהלך השימוש בפועל ברכב, הסוללה תתמודד עם תנאי עבודה מורכבים ומשתנים.
בטמפרטורה נמוכה, ההתנגדות הפנימית של סוללות ליתיום-יון תגדל והקיבולת תפחת. במקרים קיצוניים, האלקטרוליט יקפא ולא ניתן יהיה לפרוק את הסוללה. ביצועי מערכת הסוללה בטמפרטורה נמוכה יושפעו מאוד, וכתוצאה מכך ייפגעו ביצועי תפוקת ההספק של כלי רכב חשמליים. דהייה והפחתת טווח הנסיעה. בעת טעינת כלי רכב חשמליים חדשים בתנאי טמפרטורה נמוכים, מערכת ה-BMS הכללית מחממת תחילה את הסוללה לטמפרטורה מתאימה לפני הטעינה. אם לא מטפלים בה כראוי, הדבר יוביל לטעינת יתר מיידית של המתח, וכתוצאה מכך לקצר פנימי, ועשן, אש או אפילו פיצוץ נוספים עלולים להתרחש.
בטמפרטורה גבוהה, אם בקרת המטען כשל, הדבר עלול לגרום לתגובה כימית אלימה בתוך הסוללה וליצור חום רב. אם החום מצטבר במהירות בתוך הסוללה מבלי שיהיה לו זמן להתפזר, הסוללה עלולה לדלוף, לפלוט גזים, לעשן וכו'. במקרים חמורים, הסוללה תישרף באלימות ותתפוצץ.
מערכת ניהול התרמי של הסוללה (Battery Thermal Management System, BTMS) היא הפונקציה העיקרית של מערכת ניהול הסוללה. ניהול התרמי של הסוללה כולל בעיקר את פונקציות הקירור, החימום והשוואת הטמפרטורה. פונקציות הקירור והחימום מותאמות בעיקר להשפעה האפשרית של טמפרטורת הסביבה החיצונית על הסוללה. איזון הטמפרטורה משמש להפחתת הפרש הטמפרטורה בתוך חבילת הסוללה ולמניעת דעיכה מהירה הנגרמת כתוצאה מחימום יתר של חלק מסוים בסוללה. מערכת ויסות בלולאה סגורה מורכבת ממדיום מוליך חום, יחידת מדידה ובקרה וציוד בקרת טמפרטורה, כך שסוללת החשמל יכולה לפעול בטווח טמפרטורות מתאים כדי לשמור על מצב שימוש אופטימלי ולהבטיח את הביצועים וחיי מערכת הסוללה.
1. מצב פיתוח מודל "V" של מערכת ניהול תרמי
כמרכיב של מערכת סוללות החשמל, מערכת ניהול התרמי מפותחת גם היא בהתאם למודל פיתוח מודל V" של תעשיית הרכב. בעזרת כלי סימולציה ומספר רב של אימותי בדיקות, רק בדרך זו ניתן לשפר את יעילות הפיתוח, לחסוך בעלויות הפיתוח ולחסוך במערכת האחריות. אמינות, בטיחות ואריכות ימים.
להלן מודל "V" של פיתוח מערכת ניהול תרמי. באופן כללי, המודל מורכב משני צירים, אחד אופקי ואחד אנכי: הציר האופקי מורכב מארבעה קווי פיתוח עיקריים קדימה וקו ראשי אחד של אימות הפוך, והקו הראשי הוא פיתוח קדמי. תוך התחשבות באימות לולאה סגורה הפוכה; הציר האנכי מורכב משלוש רמות: רכיבים, תת-מערכות ומערכות.
טמפרטורת הסוללה משפיעה ישירות על בטיחותה, ולכן תכנון ומחקר מערכת ניהול התרמי של הסוללה הם אחת המשימות הקריטיות ביותר בתכנון מערכת הסוללה. תכנון ואימות ניהול התרמי של מערכת הסוללה חייבים להתבצע בהתאם קפדנית לתהליך תכנון ניהול התרמי של הסוללה, סוגי מערכת ניהול התרמי של הסוללה ורכיביה, בחירת רכיבי מערכת ניהול התרמי והערכת ביצועי מערכת ניהול התרמי. על מנת להבטיח את ביצועי הסוללה ובטיחותה.
1. דרישות מערכת ניהול התרמי. בהתאם לפרמטרי קלט התכנון כגון סביבת השימוש של הרכב, תנאי ההפעלה של הרכב וחלון הטמפרטורה של תא הסוללה, יש לבצע ניתוח ביקוש כדי להבהיר את דרישות מערכת הסוללה עבור מערכת ניהול התרמי; דרישות המערכת, בהתאם לניתוח הדרישות, קובע את תפקודי מערכת ניהול התרמי ואת יעדי התכנון של המערכת. יעדי תכנון אלה כוללים בעיקר את בקרת טמפרטורת תא הסוללה, הפרש הטמפרטורה בין תאי הסוללה, צריכת אנרגיה של המערכת ועלותה.
2. מסגרת מערכת ניהול תרמי. בהתאם לדרישות המערכת, המערכת מחולקת לתת-מערכת קירור, תת-מערכת חימום, תת-מערכת בידוד תרמי ותת-מערכת חסימה תרמית (TRo), ודרישות התכנון של כל תת-מערכת מוגדרות. במקביל, מתבצע ניתוח סימולציה כדי לאמת בתחילה את תכנון המערכת. כגוןתנור חימום PTC, מחמם אוויר PTC, משאבת מים אלקטרוניתוכו'
3. תכנון תת-מערכת, ראשית קבעו את מטרת התכנון של כל תת-מערכת בהתאם לתכנון המערכת, ולאחר מכן בצעו בחירת שיטה, תכנון סכימה, תכנון מפורט וניתוח סימולציה ואימות עבור כל תת-מערכת בתורה.
4. תכנון חלקים, ראשית קבעו את יעדי התכנון של החלקים בהתאם לתכנון תת-המערכת, ולאחר מכן בצעו ניתוח תכנון וסימולציה מפורט.
5. ייצור ובדיקה של חלקים, ייצור חלקים, ובדיקה ואימות.
6. שילוב ואימות של תת-מערכות, עבור שילוב תת-מערכות ואימות בדיקות.
7. שילוב ובדיקות מערכות, שילוב ובדיקות מערכות.
זמן פרסום: 2 ביוני 2023
