מערכת ניהול התרמי של כלי רכב חשמליים טהורים לא רק מבטיחה סביבת נהיגה נוחה לנהג, אלא גם שולטת בטמפרטורה, לחות, טמפרטורת אספקת האוויר וכו' של הסביבה הפנימית. היא שולטת בעיקר בטמפרטורת סוללת החשמל. בקרת הטמפרטורה של סוללת החשמל נועדה להבטיח את בטיחות הרכב החשמלי. תנאי הכרחי חשוב לתפעול יעיל ובטוח של כלי רכב.
ישנן שיטות קירור רבות לסוללות חשמל, אותן ניתן לחלק לקירור אוויר, קירור נוזלי, קירור גוף קירור, קירור חומרים עם שינוי פאזה וקירור צינורות חום.
טמפרטורה גבוהה מדי או נמוכה מדי תשפיע על ביצועי סוללות ליתיום-יון, אך לטמפרטורות שונות יש השפעות שונות על המבנה הפנימי של הסוללה ועל התגובות הכימיות של היונים.
בטמפרטורות נמוכות, המוליכות היונית של האלקטרוליט במהלך טעינה ופריקה נמוכה, והעכבות בממשק האלקטרודה החיובית/אלקטרוליט ובממשק האלקטרודה השלילית/אלקטרוליט גבוהות, דבר המשפיע על עכבת העברת המטען על משטחי האלקטרודה החיובית והשלילית ועל מהירות הדיפוזיה של יוני ליתיום באלקטרודה השלילית, ובסופו של דבר משפיע על מדדים מרכזיים כמו ביצועי קצב פריקת הסוללה ויעילות הטעינה והפריקה. בטמפרטורות נמוכות, חלק מהממס באלקטרוליט של הסוללה יתמצק, מה שמקשה על נדידת יוני ליתיום. ככל שהטמפרטורה יורדת, עכבת התגובה האלקטרוכימית של מלח האלקטרוליט תמשיך לעלות, וקבוע הדיסוציאציה של היונים שלו ימשיך גם הוא לרדת. גורמים אלה ישפיעו קשות על קצב תנועת היונים באלקטרוליט ומפחיתים את קצב התגובה האלקטרוכימית; ובמהלך תהליך טעינת הסוללה בטמפרטורה נמוכה, הקושי בנדידת יוני ליתיום יגרום להפחתת יוני ליתיום לדנדריטים מתכתיים של ליתיום, וכתוצאה מכך פירוק האלקטרוליט וקיטוב מוגבר של הריכוז. יתר על כן, הזוויות החדות של דנדריט מתכת ליתיום זה עלולות בקלות לחדור את המפריד הפנימי של הסוללה, ולגרום לקצר חשמלי בתוך הסוללה ולגרום לתאונה בטיחותית.
טמפרטורה גבוהה לא תגרום לממס האלקטרוליטי להתמצק, וגם לא תפחית את קצב הדיפוזיה של יוני מלח אלקטרוליטים; להיפך, טמפרטורה גבוהה תגביר את פעילות התגובה האלקטרוכימית של החומר, תגדיל את קצב דיפוזיה היונים ותאיץ את נדידת יוני הליתיום, כך שבמובן מסוים טמפרטורות גבוהות מסייעות לשפר את ביצועי הטעינה והפריקה של סוללות ליתיום-יון. עם זאת, כאשר הטמפרטורה גבוהה מדי, היא תאיץ את תגובת הפירוק של סרט ה-SEI, את התגובה בין הפחמן המשובץ בליתיום לאלקטרוליט, את התגובה בין הפחמן המשובץ בליתיום לדבק, את תגובת הפירוק של האלקטרוליט ואת תגובת הפירוק של חומר הקתודה, ובכך יפגעו קשות באורך החיים ובביצועי הסוללה. ביצועי השימוש. התגובות הנ"ל הן כמעט כולן בלתי הפיכות. כאשר קצב התגובה מואץ, החומרים הזמינים לתגובות אלקטרוכימיות הפיכות בתוך הסוללה יופחתו במהירות, מה שיגרום לביצועי הסוללה לרדת תוך פרק זמן קצר. וכאשר טמפרטורת הסוללה ממשיכה לעלות מעבר לטמפרטורת הבטיחות של הסוללה, תגובת פירוק של האלקטרוליט והאלקטרודות תתרחש באופן ספונטני בתוך הסוללה, מה שייצור כמות גדולה של חום בפרק זמן קצר מאוד, כלומר, כשל תרמי של הסוללה, שיגרום להרס מוחלט של הסוללה. בחלל הקטן של קופסת הסוללה, קשה לפזר את החום בזמן, והחום מצטבר במהירות בפרק זמן קצר. סביר מאוד שזה יגרום להתפשטות מהירה של כשל תרמי של הסוללה, מה שיגרום לעשן, להצתה ספונטנית או אפילו להתפוצץ מחבילת הסוללה.
אסטרטגיית בקרת ניהול התרמי של כלי רכב חשמליים טהורים היא: תהליך ההתנעה הקרה של הסוללה הוא: לפני התנעת הרכב החשמלי, המערכת ניהול מערכות (BMS)בודק את טמפרטורת מודול הסוללה ומשווה את ערך הטמפרטורה הממוצע של חיישן הטמפרטורה לטמפרטורת היעד. אם הטמפרטורה הממוצעת של מודול הסוללה הנוכחי גבוהה מטמפרטורת היעד, הרכב החשמלי יכול להתניע כרגיל; אם ערך הטמפרטורה הממוצע של החיישן נמוך מטמפרטורת היעד, התנור PTC לרכב חשמלייש להפעיל את מערכת החימום המוקדם. במהלך תהליך החימום, מערכת ה-BMS מנטרת את טמפרטורת הסוללה בכל עת. כאשר טמפרטורת הסוללה עולה במהלך פעולת מערכת החימום המוקדם, כאשר הטמפרטורה הממוצעת של חיישן הטמפרטורה מגיעה לטמפרטורת היעד, מערכת החימום המוקדם מפסיקה לפעול.
זמן פרסום: 9 במאי 2024
