Het thermische beheersysteem van volledig elektrische voertuigen zorgt niet alleen voor een comfortabele rijomgeving voor de bestuurder, maar regelt ook de temperatuur, luchtvochtigheid, temperatuur van de toevoerlucht, enz. van de binnenruimte. Het regelt met name de temperatuur van de accu. De temperatuurregeling van de accu is essentieel voor de veiligheid van het elektrische voertuig en een belangrijke voorwaarde voor een efficiënte en veilige werking van de auto.
Er bestaan veel koelmethoden voor accu's, die kunnen worden onderverdeeld in luchtkoeling, vloeistofkoeling, koeling met een warmteafvoerend element, koeling met faseveranderingsmateriaal en koeling met warmtebuizen.
Een te hoge of te lage temperatuur beïnvloedt de prestaties van lithium-ionbatterijen, maar verschillende temperaturen hebben verschillende effecten op de interne structuur van de batterij en de chemische reacties van de ionen.
Bij lage temperaturen is de ionische geleidbaarheid van de elektrolyt tijdens het laden en ontladen laag, en zijn de impedanties aan het grensvlak tussen de positieve elektrode en de elektrolyt, en tussen de negatieve elektrode en de elektrolyt hoog. Dit beïnvloedt de ladingsoverdrachtsimpedantie op de oppervlakken van de positieve en negatieve elektroden en de diffusiesnelheid van lithiumionen in de negatieve elektrode, wat uiteindelijk van invloed is op belangrijke indicatoren zoals de ontlaadsnelheid en het laad- en ontlaadrendement van de batterij. Bij lage temperaturen stolt een deel van het oplosmiddel in de elektrolyt van de batterij, waardoor de migratie van lithiumionen wordt bemoeilijkt. Naarmate de temperatuur daalt, neemt de elektrochemische reactie-impedantie van het elektrolytzout toe en neemt de dissociatieconstante van de ionen af. Deze factoren hebben een ernstige invloed op de bewegingssnelheid van ionen in de elektrolyt en verlagen de elektrochemische reactiesnelheid. Tijdens het laadproces van de batterij bij lage temperaturen zal de bemoeilijkte migratie van lithiumionen de reductie van lithiumionen tot metallische lithiumdendrieten veroorzaken, wat leidt tot de ontbinding van de elektrolyt en een verhoogde concentratiepolarisatie. Bovendien kunnen de scherpe hoeken van deze lithiummetaaldendrieten gemakkelijk de interne separator van de batterij doorboren, waardoor kortsluiting in de batterij ontstaat en een veiligheidsrisico wordt veroorzaakt.
Hoge temperaturen zorgen er niet voor dat het elektrolytoplossmiddel stolt, noch verminderen ze de diffusiesnelheid van elektrolytzoutionen; integendeel, hoge temperaturen verhogen de elektrochemische reactieactiviteit van het materiaal, verhogen de ionendiffusiesnelheid en versnellen de migratie van lithiumionen. In zekere zin dragen hoge temperaturen dus bij aan betere laad- en ontlaadprestaties van lithium-ionbatterijen. Echter, wanneer de temperatuur te hoog is, versnelt dit de ontledingsreactie van de SEI-film, de reactie tussen het lithiumhoudende koolstof en het elektrolyt, de reactie tussen het lithiumhoudende koolstof en de lijm, de ontledingsreactie van het elektrolyt en de ontledingsreactie van het kathodemateriaal, waardoor de levensduur en de prestaties van de batterij ernstig worden beïnvloed. De bovengenoemde reacties zijn vrijwel allemaal onomkeerbaar. Wanneer de reactiesnelheid wordt versneld, neemt de hoeveelheid materiaal die beschikbaar is voor omkeerbare elektrochemische reacties in de batterij snel af, waardoor de batterijprestaties in korte tijd achteruitgaan. Wanneer de batterijtemperatuur boven de veilige temperatuur stijgt, treedt er spontaan een ontledingsreactie op tussen de elektrolyt en de elektroden in de batterij. Dit genereert in zeer korte tijd een grote hoeveelheid warmte, wat leidt tot thermische schade aan de batterij en uiteindelijk tot volledige vernietiging ervan. In de kleine ruimte van de batterijbehuizing kan de warmte moeilijk en snel worden afgevoerd, waardoor de warmte zich in korte tijd snel ophoopt. Dit kan een snelle verspreiding van thermische schade aan de batterij veroorzaken, met als gevolg dat het batterijpakket gaat roken, spontaan ontbrandt of zelfs explodeert.
De strategie voor thermisch beheer van volledig elektrische voertuigen is als volgt: Het koudstartproces van de accu is als volgt: voordat het elektrische voertuig wordt gestart,BMSHet systeem controleert de temperatuur van de accumodule en vergelijkt de gemiddelde temperatuurwaarde van de temperatuursensor met de streeftemperatuur. Als de gemiddelde temperatuur van de accumodule hoger is dan de streeftemperatuur, kan de elektrische auto normaal starten; als de gemiddelde temperatuurwaarde van de sensor lager is dan de streeftemperatuur, start de auto niet.PTC EV-verwarmingHet apparaat moet worden ingeschakeld om het voorverwarmingssysteem te starten. Tijdens het verwarmingsproces bewaakt het BMS continu de temperatuur van de batterij. Naarmate de batterijtemperatuur stijgt tijdens de werking van het voorverwarmingssysteem, stopt het voorverwarmingssysteem zodra de gemiddelde temperatuur van de temperatuursensor de gewenste temperatuur bereikt.
Geplaatst op: 9 mei 2024
