Jakie są skutki warunków pracy akumulatora?
2022.Jun
21
Te same baterie będą miały zupełnie inną żywotność w różnych warunkach pracy. Głównymi czynnikami wpływającymi na żywotność baterii są: wysoka temperatura (przyspieszenie wewnętrznych reakcji ubocznych); niska temperatura (łatwa redukcja jonów metali, łatwa depozycja litu, łatwe zniszczenie struktury krystalicznej materiałów aktywnych); reakcje uboczne o wysokim SOC lub przeładowaniu (rozkład elektrolitu, elektrolitu i elektrody dodatniej), osadzanie się jonów litu); niskie SOC, niskie lub nadmierne rozładowanie (odbiornik prądu z miedzi anodowej łatwo koroduje, a struktura krystaliczna materiału aktywnego jest łatwa do załamania); wysoki współczynnik ładowania-rozładowania (struktura krystaliczna materiału aktywnego jest łatwa do uszkodzenia zmęczeniowego, wysoka prędkość powoduje wzrost temperatury, co przyspiesza wewnętrzne reakcje uboczne). Ogólnie rzecz biorąc, baterie mają rozsądne okno robocze. Głównym celem BMS i TMS jest sprawienie, aby bateria działała w obszarze roboczym o długiej żywotności i wysokiej wydajności oraz aby zapobiec pracy baterii w niebezpiecznym obszarze, należy na czas podjąć alarm i środki.
(1) Wpływ temperatury
Temperatura jest jednym z najważniejszych czynników wpływających na żywotność baterii. Zarówno wysokie, jak i niskie temperatury przyspieszą degradację baterii. Ogólnie rzecz biorąc, dla większości komercyjnych akumulatorów litowo-jonowych odpowiedni zakres temperatury roboczej wynosi 15~35℃. Główne reakcje i reakcje uboczne o różnym tempie reakcji wewnątrz akumulatora są związane z temperaturą. Im wyższa temperatura, tym większa szybkość reakcji bocznej. Dodatkowo, jeśli bateria przekroczy określoną temperaturę, samonagrzewanie może zostać dodatkowo uruchomione, co spowoduje utratę temperatury przez baterię. W niskiej temperaturze polaryzacja wzrasta ze względu na wzrost rezystancji wewnętrznej, co może powodować dodatkowe reakcje uboczne. W szczególności ładowanie w niskiej temperaturze może prowadzić do osadzania się litu, powodując szybkie zużycie baterii, a nawet problemy z bezpieczeństwem. Kruchość materiałów w niskich temperaturach może również wpływać na żywotność baterii. Dlatego zapewnienie, że bateria działa w odpowiednim zakresie temperatur, jest kluczem do poprawy żywotności baterii.
Temperatura akumulatora zależy od wielu czynników, w tym temperatury otoczenia, pojemności cieplnej akumulatora, przewodności cieplnej akumulatora, wytwarzania ciepła akumulatora, systemu ogrzewania i chłodzenia TMS itp.
Temperatura otoczenia ma duży wpływ na żywotność baterii. W przypadku akumulatora zasilającego w większości pojazdów elektrycznych najczęstszym stanem jest w rzeczywistości stan przechowywania, który odpowiada stanowi zaparkowania pojazdu. W tym momencie wszystkie systemy elektryczne pojazdu są wyłączone, a temperatura akumulatora jest zasadniczo określana przez temperaturę otoczenia. Kluczowymi czynnikami wpływającymi na żywotność baterii są temperatura i SOC. Stan przechowywania w obszarach o wysokiej temperaturze otoczenia, utrata pojemności jest duża. Ponadto cykl życia baterii jest również związany z temperaturą. Temperatura otoczenia zależy od kombinacji czynników, takich jak klimat, pogoda i pora roku, które mogą być związane z położeniem geograficznym pojazdu. Ogólnie przyjmuje się, że im mniejsza szerokość geograficzna, tym wyższa temperatura. Dane pokazują, że wskaźnik utraty pojemności akumulatora w samochodach American Leaf w regionach o niskich szerokościach geograficznych jest znacznie wyższy niż w regionach o dużej szerokości geograficznej. Na dużych szerokościach geograficznych, ponieważ temperatury zimą mogą być poniżej 0°C, konieczne jest stosowanie systemów grzewczych, aby zapobiec osadzaniu się litu spowodowanego ładowaniem w niskiej temperaturze, co może prowadzić do problemów z bezpieczeństwem i trwałością akumulatorów litowo-jonowych.
Podczas procesu ładowania i rozładowywania akumulatora wytwarzana jest duża ilość ciepła omowego. Zmiana temperatury akumulatora spowodowana przez tę część zależy od charakterystyki termicznej akumulatora (pojemność cieplna, przewodność cieplna itp.), rezystancji (rezystancja wewnętrzna akumulatora i rezystancja przewodów, szyn zbiorczych, złączy lutowanych) oraz intensywności prąd płynący przez baterię. Dzięki racjonalnemu projektowi baterii i systemu można poprawić właściwości termiczne i odporność baterii. Jednak na prąd może mieć wpływ wiele czynników, zwłaszcza konstrukcja pojazdu. W pojazdach typu BEV szybkość rozładowywania akumulatora jest zwykle niska, a temperatura akumulatora powoli rośnie; natomiast w hybrydowych pojazdach elektrycznych szybkość ładowania i rozładowania akumulatora jest odpowiednio wyższa, a temperatura baterii rośnie szybciej. Warunki drogowe pojazdu i nawyki jazdy kierowcy bezpośrednio określają stan pracy akumulatora; w trudnych warunkach pracy prąd będzie bardziej ekstremalny, powodując znaczny wzrost temperatury akumulatora. A niezawodny system BMS może rozsądnie oszacować SOP akumulatora, uwzględniając kwestie bezpieczeństwa i życia, ograniczając prąd płynący przez akumulator. Również system ładowania może mieć duży wpływ na temperaturę akumulatora. Na przykład szybkość ładowania w ultraszybkim ładowaniu o mocy 350 kW w przyszłości będzie znacznie wyższa niż szybkość rozładowania podczas jazdy. Podczas procesu ładowania temperatura akumulatora poważnie wzrośnie, co wpłynie na żywotność akumulatora. Warunki drogowe pojazdu i nawyki jazdy kierowcy bezpośrednio określają stan pracy akumulatora; w trudnych warunkach pracy prąd będzie bardziej ekstremalny, powodując znaczny wzrost temperatury akumulatora. A niezawodny system BMS może rozsądnie oszacować SOP akumulatora, uwzględniając kwestie bezpieczeństwa i życia, ograniczając prąd płynący przez akumulator. Również system ładowania może mieć duży wpływ na temperaturę akumulatora. Na przykład szybkość ładowania w ultraszybkim ładowaniu o mocy 350 kW w przyszłości będzie znacznie wyższa niż szybkość rozładowania podczas jazdy. Podczas procesu ładowania temperatura akumulatora poważnie wzrośnie, co wpłynie na żywotność akumulatora. Warunki drogowe pojazdu i nawyki jazdy kierowcy bezpośrednio określają stan pracy akumulatora; w trudnych warunkach pracy prąd będzie bardziej ekstremalny, powodując znaczny wzrost temperatury akumulatora. A niezawodny system BMS może rozsądnie oszacować SOP akumulatora, uwzględniając kwestie bezpieczeństwa i życia, ograniczając prąd płynący przez akumulator. Również system ładowania może mieć duży wpływ na temperaturę akumulatora. Na przykład szybkość ładowania w ultraszybkim ładowaniu o mocy 350 kW w przyszłości będzie znacznie wyższa niż szybkość rozładowania podczas jazdy. Podczas procesu ładowania temperatura akumulatora poważnie wzrośnie, co wpłynie na żywotność akumulatora. powodując znaczny wzrost temperatury akumulatora. A niezawodny system BMS może rozsądnie oszacować SOP akumulatora, uwzględniając kwestie bezpieczeństwa i życia, ograniczając prąd płynący przez akumulator. Również system ładowania może mieć duży wpływ na temperaturę akumulatora. Na przykład szybkość ładowania w ultraszybkim ładowaniu o mocy 350 kW w przyszłości będzie znacznie wyższa niż szybkość rozładowania podczas jazdy. Podczas procesu ładowania temperatura akumulatora poważnie wzrośnie, co wpłynie na żywotność akumulatora. powodując znaczny wzrost temperatury akumulatora. A niezawodny system BMS może rozsądnie oszacować SOP akumulatora, uwzględniając kwestie bezpieczeństwa i życia, ograniczając prąd płynący przez akumulator. Również system ładowania może mieć duży wpływ na temperaturę akumulatora. Na przykład szybkość ładowania w ultraszybkim ładowaniu o mocy 350 kW w przyszłości będzie znacznie wyższa niż szybkość rozładowania podczas jazdy. Podczas procesu ładowania temperatura akumulatora poważnie wzrośnie, co wpłynie na żywotność akumulatora. Szybkość ładowania ultraszybkiego ładowania 350 kW w przyszłości będzie znacznie wyższa niż szybkość rozładowania podczas jazdy. Podczas procesu ładowania temperatura akumulatora poważnie wzrośnie, co wpłynie na żywotność akumulatora. Szybkość ładowania ultraszybkiego ładowania 350 kW w przyszłości będzie znacznie wyższa niż szybkość rozładowania podczas jazdy. Podczas procesu ładowania temperatura akumulatora poważnie wzrośnie, co wpłynie na żywotność akumulatora.
Ponadto konstrukcja TMS (w tym funkcja grzania w niskiej temperaturze, funkcja chłodzenia w wysokiej temperaturze i środki izolacji termicznej) mogą zapewnić, że bateria będzie działać w odpowiednim zakresie temperatur. W zależności od medium chłodzącego, systemy chłodzenia są generalnie klasyfikowane jako chłodzenie powietrzem (w tym konwekcja naturalna i konwekcja wymuszona, zwykle stosowane w pojazdach typu BEV o niższym wzroście temperatury akumulatora), chłodzenie cieczą (zwykle stosowane w pojazdach HEV ze względu na wyższą przewodność cieplną) oraz przemiana fazowa ochłonąć. System grzewczy można podzielić na ogrzewanie wewnętrzne i ogrzewanie zewnętrzne. Metody ogrzewania zewnętrznego obejmują płytę grzejną, folię grzewczą, ogrzewanie Peltiera itp. Metoda ogrzewania zewnętrznego jest łatwa do zrealizowania, ale straty energii są duże, a równomierność temperatury akumulatora jest słaba. Pośrednia metoda ogrzewania polega na podgrzaniu akumulatora przez podgrzanie medium, co może zapewnić równomierne nagrzewanie akumulatora. Metody ogrzewania wewnętrznego obejmują wbudowaną metodę ogrzewania niklem, metodę ogrzewania AC, trapezoidalną metodę ogrzewania wewnętrznego itp. Metody te mogą równomiernie nagrzewać akumulator przy niskich stratach ciepła i wysokiej wydajności. Pojazdy elektryczne wykorzystują niezawodny TMS, który może skutecznie utrzymywać temperaturę akumulatora i przedłużyć jego żywotność. W przypadku akumulatorów wtórnych pracujących w stacjach magazynowania energii temperatura jest zwykle dobrze kontrolowana dzięki zastosowaniu wysokowydajnych klimatyzatorów. Metody te mogą równomiernie nagrzewać akumulator przy niskich stratach ciepła i wysokiej wydajności. Pojazdy elektryczne wykorzystują niezawodny TMS, który może skutecznie utrzymywać temperaturę akumulatora i przedłużyć jego żywotność. W przypadku akumulatorów wtórnych pracujących w stacjach magazynowania energii temperatura jest zwykle dobrze kontrolowana dzięki zastosowaniu wysokowydajnych klimatyzatorów. Metody te mogą równomiernie nagrzewać akumulator przy niskich stratach ciepła i wysokiej wydajności. Pojazdy elektryczne wykorzystują niezawodny TMS, który może skutecznie utrzymywać temperaturę akumulatora i przedłużyć jego żywotność. W przypadku akumulatorów wtórnych pracujących w stacjach magazynowania energii temperatura jest zwykle dobrze kontrolowana dzięki zastosowaniu wysokowydajnych klimatyzatorów.