Предистория на термичното управление на системата за батерии на електрически превозни средства
С бързото развитие на производствената индустрия китайската автомобилна индустрия е изправена пред предизвикателствата на индустриалната трансформация, намаляването на емисиите, енергийната криза и нисковъглеродното развитие. Разработването на нови енергийни превозни средства се превърна в единствения начин за намаляване на зависимостта на автомобилната индустрия от петрола и замърсяването с отработени газове. За насърчаване на автомобилната индустрия с нова енергия бяха публикувани редица планове за развитие, финансови субсидии и планове за данъчни стимули за насърчаване на развитието на автомобилната индустрия с нова енергия.
Батерийният пакет е основният компонент за съхранение на енергия на електрическо превозно средство, съставен от литиеви батерии, което пряко влияе върху работата на електрическото превозно средство. Поради ограниченото пространство в автомобила за зареждане на батерии, броят на батериите, необходими за правилна работа, също е голям. Батериите се разреждат с различна скорост и генерират много топлина с различна скорост. В допълнение, натрупването на време и влиянието на пространството ще натрупат голямо количество топлина, което води до сложна и променлива температура на работната среда на батерията. Повишаването на температурата на батерията сериозно засяга работата, живота на цикъла, приемливостта на заряда, мощността и енергията на батерията, безопасността и надеждността на електрохимичната система. Ако батерията на електрическо превозно средство не може да разсее топлината навреме, температурата на системата на батерията ще бъде твърде висока или неравномерно разпределена. В резултат на това ефективността на цикъла зареждане-разреждане на батерията ще бъде намалена и мощността и енергията на батерията също ще бъдат засегнати. В тежки случаи ще бъде причинено термично изтичане, което ще повлияе на безопасността и надеждността на системата. В допълнение, поради гъстото подреждане на нагревателните клетки, неизбежно ще има повече натрупване на топлина в средната зона, а по-малко крайни зони ще увеличат температурния дисбаланс между клетките в батерията, което води до дисбаланса в производителността в крайна сметка засяга последователността на производителността на батерията и точността на оценката на нивото на зареждане на батерията (SOC), както и системния контрол на електрическите превозни средства.
Принципът на работа на литиево-йонните батерии е по същество редокс реакция между вътрешните положителни и отрицателни електроди и електролита. При ниска температура скоростта на реакцията на активния материал, интеркалиращ литий върху повърхността на електрода, се забавя и концентрацията на литиеви йони в активния материал намалява, което ще доведе до намаляване на равновесния потенциал на батерията, увеличаване на вътрешния съпротивление и намаляване на капацитета за разреждане. При екстремно ниска температура електролитът замръзва и батерията не може да се разреди, което значително ще повлияе на работата на акумулаторната система при ниска температура, което ще доведе до намаляване на изходната мощност и намаляване на обхвата на движение на електрическите превозни средства. В допълнение, при зареждане в среда с ниска температура, върху повърхността на отрицателния електрод лесно се образува литиево отлагане. Натрупването на метален литий върху повърхността на отрицателния електрод ще пробие сепаратора на батерията, причинявайки късо съединение между положителните и отрицателните електроди на батерията, застрашавайки безопасността на батерията. Безопасността при зареждане при ниска температура на акумулаторните системи за електрически превозни средства значително ограничава популяризирането на електрически превозни средства в студените региони.
Следователно, за да се подобри производителността на превозното средство и да се увеличи максимално производителността и живота на батерията, е необходимо да се оптимизира структурата на батерията и да се проектира система за термично управление BTMS, която може да се адаптира към висока и ниска температура за акумулаторен пакет за електрически превозни средства.
