Thoát nhiệt của pin điện EV
Với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp xe năng lượng mới, pin điện của xe điện dễ bị mất kiểm soát nhiệt do đặc điểm riêng và môi trường sử dụng của nó. Mất kiểm soát nhiệt sẽ gây ra thiệt hại nhiệt cho pin điện, dẫn đến tự động đánh lửa và thậm chí là nổ. Do đó, việc phân tích nguyên nhân gây mất kiểm soát nhiệt của pin điện xe điện và đề xuất các biện pháp phòng ngừa có ý nghĩa rất lớn. Hiện nay, những lý do chính gây mất kiểm soát nhiệt của pin điện xe điện như sau:
1) sạc quá mức, xả quá mức và quá tải;
2) Chập mạch ngoài, chập mạch trong;
3) Giảm khả năng cách nhiệt;
4) Sự mất kiểm soát nhiệt của lõi điện.
Trong đó, đoản mạch bên trong và thoát nhiệt của cell pin là những nguyên nhân chính gây ra hiện tượng thoát nhiệt của pin điện xe điện. Để giảm hiện tượng thoát nhiệt của pin điện xe điện, bài báo này phân tích từ bốn khía cạnh: quá tải, quá xả, quá tải, đoản mạch bên ngoài và thoát nhiệt của cell pin, đồng thời đề xuất các giải pháp tương ứng cho bốn khía cạnh này.
1 Sạc quá ngưỡng, Xả quá ngưỡng, Quá tải
Pin điện sẽ sinh ra rất nhiều nhiệt trong quá trình sạc, xả và đỗ xe, và sự tích tụ nhiệt sẽ dẫn đến Nhiệt độ tăng cao. Do đó, cần phải thực hiện tốt công tác quản lý pin điện để tránh tình trạng sạc quá mức, xả quá mức và quá tải.
Sạc quá mức: Trong quá trình sử dụng ắc quy xe điện, nếu dòng điện hoặc điện áp sạc quá cao trong thời gian dài, áp suất bên trong ắc quy sẽ quá lớn. Khi áp suất đạt đến một mức nhất định, nhiệt độ bên trong ắc quy sẽ tăng lên, cuối cùng nhiệt độ sẽ không thể kiểm soát được. Vì vậy, cần phải kiểm soát chặt chẽ dòng điện và điện áp sạc để tránh vượt quá phạm vi an toàn.
Vì vậy, cần phải kiểm soát chặt chẽ thời gian sử dụng ắc quy xe điện, tránh tình trạng xả điện quá mức trong thời gian dài.
Quá tải: nếu pin điện của xe điện bị quá tải trong thời gian dài khi sử dụng cũng sẽ gây ra hiện tượng nhiệt độ tăng cao.
2 Ngắn mạch ngoài , Ngắn mạch trong
Nhìn chung có một số loại lỗi ngắn mạch trong bình ắc quy của xe điện:
Hiện tượng đoản mạch giữa cực dương và cực âm của pin thường là do sạc quá mức và xả quá mức. Trong quá trình sạc quá mức hoặc xả pin, nếu không sạc kịp thời, điện trở bên trong của pin sẽ tăng lên, khiến nhiệt độ bên trong pin tăng cao.
Khi nhiệt độ tăng đến một mức độ nhất định, chất điện phân sẽ phân hủy thành khí, gây ra sự giãn nở và nổ khí. Khi pin điện bị đoản mạch, một lượng nhiệt lớn sẽ được sinh ra, dẫn đến nhiệt độ bên trong pin tăng nhanh, do đó gây ra sự mất kiểm soát nhiệt.
Lỗi đoản mạch của một pin đơn trong bộ pin không gây ra hiện tượng mất nhiệt của toàn bộ bộ pin. Trong công việc thực tế, đôi khi hiện tượng mất nhiệt toàn bộ bộ pin có thể do đoản mạch cục bộ. Khi có hiện tượng đoản mạch bên ngoài trong một pin đơn, nó có thể ảnh hưởng đến các pin đơn khác bên trong pin; Khi xảy ra hiện tượng đoản mạch bên trong bộ pin, nó có thể ảnh hưởng đến sự an toàn của toàn bộ bộ pin; Khi xảy ra hiện tượng đoản mạch bên ngoài trong bộ pin, nó có thể khiến toàn bộ bộ pin bắt lửa và cháy.
3 Sự suy thoái cách điện
Hiệu suất cách điện là một trong những chỉ số quan trọng để đánh giá độ an toàn của ắc quy xe điện. Sự suy giảm hiệu suất cách điện là do mất khả năng cách điện Galvanic của vật liệu cách điện khỏi môi trường xung quanh do hư hỏng cơ học. Sự suy giảm hiệu suất cách điện dẫn đến hiện tượng đoản mạch trong ắc quy xe điện, tạo ra nhiệt. Khi nhiệt độ đạt đến một mức nhất định, nhiệt sẽ lan truyền dọc theo đường dây ra bên ngoài, cuối cùng dẫn đến hiện tượng mất kiểm soát nhiệt của ắc quy.
Sau khi ắc quy bị mất nhiệt, nếu độ cách điện của ắc quy giảm xuống một mức độ nhất định, tia lửa điện do ngắn mạch bên ngoài tạo ra có thể xuyên qua vật liệu cách điện bên trong, khiến ắc quy phát nổ. Do đó, để ngăn ngừa ắc quy phát nổ và cháy sau khi mất nhiệt, cần phải cách điện ắc quy để ngăn ngừa đoản mạch bên trong. Phương pháp thường dùng hiện nay là chèn một miếng đệm cao su dẫn điện giữa cực dương và cực âm của ắc quy để xử lý cách điện.
4 Cell thoát nhiệt
Sự thoát nhiệt của cell pin là sự cố ngắn mạch của cell pin, khiến cell pin nóng lên và bốc cháy. Sự thoát nhiệt của lõi điện có thể được chia thành hai loại, một là sự thoát nhiệt của lõi điện do sự cố ngắn mạch bên ngoài và loại còn lại là sự thoát nhiệt của lõi điện do sự cố ngắn mạch bên trong của lõi điện bên trong.
Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều sản phẩm được sử dụng cho hệ thống làm mát ắc quy điện. Như thể hiện trong Hình 8, các sản phẩm này thường sử dụng hệ thống làm mát bên ngoài. Đối với xe điện, các sản phẩm này không thể làm mát hiệu quả ắc quy điện, do đó, các sản phẩm này khó có thể làm mát hiệu quả ắc quy điện trong trường hợp ắc quy điện của xe điện bị mất nhiệt.
5 Kết luận
(1) Hiện tượng thoát nhiệt của ắc quy xe điện là do nhiệt sinh ra bên trong ắc quy không kịp tản ra ngoài, khiến nhiệt độ bên trong tăng vượt quá nhiệt độ chịu đựng của ắc quy, gây ra hiện tượng thoát nhiệt. Vấn đề thoát nhiệt của ắc quy xe điện cần được xem xét trong giai đoạn thiết kế ắc quy xe điện.
(2) Theo nguyên nhân gây ra hiện tượng mất kiểm soát nhiệt của ắc quy xe điện, có thể áp dụng các biện pháp phòng ngừa ngay từ khâu thiết kế và khâu sản xuất, tức là theo đặc tính làm việc và điều kiện sử dụng của ắc quy, trong quá trình thiết kế phải thiết kế hệ thống bảo vệ an toàn cho ắc quy xe điện, đồng thời xây dựng các tiêu chuẩn quản lý trong khâu sản xuất, nhằm phòng ngừa hiệu quả hiện tượng mất kiểm soát nhiệt của ắc quy.
(3) Các phương pháp được mô tả trong bài báo này có thể ngăn ngừa hiệu quả các vụ tai nạn giao thông và hỏa hoạn do sự mất kiểm soát nhiệt của ắc quy xe điện, do đó bảo vệ an toàn tính mạng và tài sản của con người.
Với sự phát triển nhanh chóng của xe điện, các vụ tai nạn an toàn do nhiệt độ của pin điện xe điện tăng dần. Nhiệt độ của pin điện không chỉ đe dọa đến sự an toàn của người lái xe điện, hành khách và tài sản mà còn đe dọa đến tính mạng của những người xung quanh xe điện. Do đó, trong trường hợp nhiệt độ của pin điện tăng dần, để ngăn ngừa các vụ tai nạn an toàn do nhiệt độ của pin điện tăng dần và bảo vệ tính mạng và tài sản của mọi người, cần phải có biện pháp ngăn ngừa nhiệt độ của pin điện tăng dần càng sớm càng tốt. Ngoài ra, người sử dụng xe năng lượng mới nên cố gắng hết sức tránh đỗ xe trong không gian kín trong thời gian dài, để tránh nhiệt độ bên trong xe tăng đột biến do đỗ xe trong không gian kín trong thời gian dài.
