De lithiumbatterijmodule bestaat hoofdzakelijk uit batterijen en vrij te combineren koel- en warmteafvoercomponenten. De relatie tussen beide is complementair. De batterij levert de energie voor het elektrische voertuig, terwijl de koelunit de warmte afvoert die de batterij tijdens gebruik genereert. Verschillende warmteafvoermethoden vereisen verschillende warmteafvoermedia.
Als de temperatuur rond de batterij te hoog wordt, gebruiken deze materialen de warmtegeleidende siliconenpakking als transportkanaal, waardoor de warmte soepel via de koelbuis wordt afgevoerd en vervolgens door direct of indirect contact met de batterijcellen wordt geabsorbeerd. Het belangrijkste voordeel van deze methode is dat er een groot contactoppervlak met de batterijcellen is, waardoor de warmte gelijkmatig wordt afgevoerd.
Luchtkoeling is ook een veelgebruikte methode om de batterij te koelen.PTC-luchtverwarmerZoals de naam al doet vermoeden, gebruikt deze methode lucht als koelmedium. Ontwerpers van elektrische voertuigen installeren koelventilatoren naast de accumodules. Om de luchtstroom te vergroten, worden er ook ventilatieopeningen naast de accumodules aangebracht. Door de luchtconvectie kan de lithiumbatterij van een elektrisch voertuig snel warmte afvoeren en een stabiele temperatuur behouden. Het voordeel van deze methode is de flexibiliteit; warmteafvoer kan plaatsvinden door natuurlijke convectie of door geforceerde warmteafvoer. Bij een te hoge accucapaciteit is de effectiviteit van luchtkoeling echter minder.
De boxvormige ventilatiekoeling is een verdere verbetering van de luchtkoeling en warmteafvoermethode. Naast het beheersen van de maximale temperatuur van het accupakket, kan hiermee ook de minimale temperatuur worden geregeld, waardoor de normale werking van de accu grotendeels wordt gewaarborgd. Deze methode leidt echter tot een gebrek aan temperatuuruniformiteit in het accupakket, waardoor de warmteafvoer ongelijkmatig kan verlopen. De boxvormige ventilatiekoeling versterkt de luchtstroom bij de inlaat, coördineert de maximale temperatuur van het accupakket en regelt het grote temperatuurverschil. Door de kleine opening aan de bovenkant van de accu bij de luchtinlaat voldoet de verkregen gasstroom echter niet aan de warmteafvoereisen en is de totale doorstroomsnelheid te laag. Als dit zo doorgaat, is de warmte die zich aan de bovenkant van de accu bij de luchtinlaat ophoopt moeilijk af te voeren. Zelfs als de bovenkant later wordt aangepast, overschrijdt het temperatuurverschil tussen de accupakketten nog steeds het ingestelde bereik.
De koelmethode met faseveranderingsmateriaal heeft de hoogste technologische inhoud, omdat faseveranderingsmateriaal een grote hoeveelheid warmte kan absorberen afhankelijk van de temperatuurverandering van de batterij. Het grote voordeel van deze methode is dat er minder energie wordt verbruikt en de temperatuur van de batterij op een efficiënte manier kan worden geregeld. In vergelijking met vloeistofkoeling is faseveranderingsmateriaal niet corrosief, waardoor de vervuiling van het medium voor de batterij wordt verminderd. Niet alle elektrische trams kunnen echter faseveranderingsmateriaal als koelmedium gebruiken, aangezien de productiekosten van dergelijk materiaal hoog zijn.
Wat de toepassing betreft, kan convectiekoeling met vinnen de maximale temperatuur en het maximale temperatuurverschil van het accupakket binnen een bereik van 45 °C en 5 °C houden. Als de windsnelheid rond het accupakket echter een vooraf ingestelde waarde bereikt, is het koeleffect van de vinnen door de windsnelheid niet sterk genoeg, waardoor het temperatuurverschil van het accupakket weinig verandert.
Koeling met warmtebuizen is een nieuw ontwikkelde methode voor warmteafvoer die nog niet officieel in gebruik is genomen. Bij deze methode wordt een werkmedium in een warmtebuis geplaatst. Wanneer de temperatuur van de batterij stijgt, kan de warmte via het medium in de buis worden afgevoerd.
Het is duidelijk dat de meeste warmteafvoermethoden bepaalde beperkingen hebben. Om de warmteafvoer van lithiumbatterijen effectief te laten verlopen, moeten onderzoekers de warmteafvoersystemen gericht en afgestemd op de specifieke situatie inzetten. Dit is essentieel om het warmteafvoereffect te maximaliseren en de normale werking van de lithiumbatterij te garanderen.
✦De oplossing voor het falen van het koelsysteem van elektrische voertuigen
Allereerst zijn de levensduur en prestaties van elektrische voertuigen rechtstreeks evenredig met de levensduur en prestaties van lithiumbatterijen. Onderzoekers kunnen goed werk verrichten op het gebied van thermisch beheer, rekening houdend met de eigenschappen van lithiumbatterijen. Omdat de warmteafvoersystemen van elektrische voertuigen van verschillende merken en modellen sterk verschillen, moeten onderzoekers bij het optimaliseren van het thermisch beheersysteem een geschikte warmteafvoermethode kiezen op basis van de prestatiekarakteristieken, om zo het effect van het warmteafvoersysteem van elektrische voertuigen te maximaliseren. Bijvoorbeeld, bij gebruik van een vloeistofkoelingsmethode (PTC-koelvloeistofverwarmerOnderzoekers kunnen ethyleenglycol gebruiken als het belangrijkste medium voor warmteafvoer. Om echter de nadelen van vloeistofkoeling en warmteafvoer te ondervangen en te voorkomen dat ethyleenglycol lekt en de batterij vervuilt, moeten onderzoekers corrosiebestendige behuizingsmaterialen gebruiken als bescherming voor lithiumbatterijen. Bovendien moeten onderzoekers zorgen voor een goede afdichting om de kans op lekkage van ethyleenglycol te minimaliseren.
Ten tweede neemt de actieradius van elektrische voertuigen toe, zijn de capaciteit en het vermogen van lithiumbatterijen sterk verbeterd, waardoor er steeds meer warmte wordt gegenereerd. Als men de traditionele warmteafvoermethoden blijft gebruiken, zal het warmteafvoereffect sterk afnemen. Daarom moeten onderzoekers de ontwikkelingen bijhouden, voortdurend nieuwe technologieën ontwikkelen en nieuwe materialen selecteren om de prestaties van het koelsysteem te verbeteren. Bovendien kunnen onderzoekers verschillende warmteafvoermethoden combineren om de voordelen van het warmteafvoersysteem te vergroten, zodat de temperatuur rond de lithiumbatterij binnen een geschikt bereik kan worden gehouden. Dit kan zorgen voor een onuitputtelijke energievoorziening voor elektrische voertuigen. Onderzoekers kunnen bijvoorbeeld luchtkoeling en warmteafvoer combineren met vloeistofkoeling. Op deze manier kunnen de twee of drie methoden elkaars tekortkomingen compenseren en de warmteafvoerprestaties van elektrische voertuigen effectief verbeteren.
Tot slot moet de bestuurder tijdens het rijden goed werk verrichten aan het dagelijkse onderhoud van de elektrische auto. Voor vertrek is het noodzakelijk om de werking van het voertuig te controleren en te kijken of er veiligheidsproblemen zijn. Deze controle vermindert het risico op pech en waarborgt de rijveiligheid. Na langdurig gebruik moet de bestuurder het voertuig regelmatig laten inspecteren om te controleren op mogelijke problemen met het elektrische aandrijfsysteem en het koelsysteem, zodat ongelukken tijdens het rijden met de elektrische auto tijdig worden voorkomen. Daarnaast moet de bestuurder, voordat hij een elektrische auto aanschaft, zich goed verdiepen in de structuur van het lithiumbatterij-aandrijfsysteem en het koelsysteem van de auto, en bij voorkeur een voertuig kiezen met een goed koelsysteem. Dit type voertuig heeft immers een lange levensduur en superieure prestaties. Tegelijkertijd moet de bestuurder ook over de nodige onderhoudskennis beschikken om onverwachte systeemstoringen tijdig te kunnen verhelpen en schade te beperken.
Geplaatst op: 25 juni 2023
