كشف درجة حرارة بطارية السيارة الكهربائية الجديدة ومستشعر درجة حرارة BMS

ما هو أكبر عدو لبطاريات السيارات الكهربائية؟? درجات الحرارة القصوى.
تعمل بطاريات الليثيوم أيون بشكل أفضل في نطاق درجة حرارة يتراوح بين 15 و45 درجة مئوية. يمكن أن تؤدي درجات الحرارة الأعلى من درجة الحرارة هذه إلى تلف البطارية بشدة, في حين أن درجات الحرارة المنخفضة يمكن أن تقلل من إنتاج خلايا البطارية, وبالتالي تقليل النطاق والطاقة المتاحة.

يلتزم نظام الإدارة الحرارية دائمًا بمراقبة درجة الحرارة الداخلية للبطارية أو الحفاظ عليها, حتى عندما لا تكون قيد الاستعمال (الشحن). على الرغم من أن أي درجة حرارة خارج منطقة الراحة المثالية ستؤثر على كفاءة السيارة, تحتوي السيارة على نظام ذكي يمكنه إبقاء النظام ضمن منطقة الراحة الخاصة به. بشكل عام, عند التفريغ, تحب البطارية أن تظل أقل من 45 درجة مئوية. عند الشحن بسرعة, إنهم يحبون أن تكون درجة الحرارة أعلى قليلاً من درجة الحرارة هذه, إنه, حوالي 55 درجة مئوية, لتقليل المعاوقة الداخلية للبطارية والسماح للإلكترونات بملء البطارية بسرعة.

كابل مستشعر درجة حرارة البطارية EV, طقم موصل

مستشعر درجة حرارة البطارية EV, مستشعر تجميع الجهد

مستشعر درجة حرارة مجموعة بطارية BMS EV مع محطة OT

درجات حرارة أعلى من 45 درجة مئوية
يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى إتلاف بطاريات الليثيوم أيون, ودرجات الحرارة القصوى (مثل ما فوق 60 درجة مئوية) زيادة المخاطر على سلامة السائق والركاب.
فوق 45 درجة مئوية, سوف تتحلل خلايا بطاريات السيارات الكهربائية بسرعة. يتطلب ذلك أن يتم التحكم في النظام بواسطة مبادل حراري يمكنه استخلاص الحرارة من البطارية وتجديدها إذا كان النظام باردًا جدًا.

ما الذي يسبب ارتفاع درجة حرارة بطاريات السيارات الكهربائية?
عندما يتم شحن البطاريات أو تفريغها بشكل نشط, أنها تولد الحرارة الداخلية. تنتقل معظم هذه الحرارة عبر مجمعات التيار المعدنية ويتم استخلاصها في قضبان الناقل عن طريق الحمل الحراري أو نقلها من البطارية إلى لوحة باردة أسفل البطارية إلى سائل التبريد, والذي يترك بعد ذلك حزمة البطارية لتبديد الحرارة من خلال مبادل حراري خارجي. يجب الحذر عند الشحن السريع لأن البطارية تولد حرارة أثناء الشحن. يجب توخي الحذر الشديد لاستخلاص الحرارة وإبعادها عن البطارية لأن البطارية يجب ألا تتجاوز درجة حرارتها القصوى.

تحدد النماذج المعقدة في نظام إدارة البطارية أفضل استراتيجية للتحكم في تدفق السخانات وسائل التبريد. تحتاج أجهزة استشعار درجة الحرارة الموجودة في البطارية وفي جميع أنحاء نظام التبريد إلى توفير بيانات في الوقت الفعلي حتى يعمل النموذج بشكل صحيح.

إذا تم شحن البطارية بسرعة كبيرة أو ارتفعت درجة حرارتها أثناء استخدام السيارة, يجب أن يتصرف النظام بسرعة لتقليل درجة حرارة البطارية على الفور. خلاف ذلك, يمكن أن يؤدي تدهور البطارية الناجم عن الحرارة إلى بدء عملية الانفلات الحراري.

بغض النظر عن مصدر الحرارة, تلعب أجهزة استشعار درجة الحرارة في أنظمة الإدارة الحرارية لبطارية السيارة الكهربائية دورًا حيويًا في اكتشاف ارتفاع درجة الحرارة واتخاذ إجراءات التخفيف.

درجات حرارة أقل من 15 درجة مئوية
إن أنظمة الإدارة الحرارية لا تقتصر فقط على الحفاظ على برودة بطاريات المركبات الكهربائية.

في المناخات الباردة, تعمل الإدارة الحرارية لأنظمة بطاريات السيارات الكهربائية على توليد الحرارة للحفاظ على درجات الحرارة أعلى من الحد الأدنى. يقومون بتسخين البطارية قبل الاستخدام – سواء كان ذلك لتشغيل السيارة, استخلاص الطاقة من الشحنة, أو العمل كمصدر للطاقة.

في درجات حرارة أكثر برودة, تؤدي الديناميكيات الداخلية للبطارية إلى انخفاض معدلات الشحن والتفريغ, مما يقلل من شحن البطارية المتاحة. تعمل درجات الحرارة المنخفضة على إبطاء التفاعلات الكيميائية والفيزيائية التي تجعل بطاريات السيارات الكهربائية تعمل بكفاءة. بدون تدخل, وهذا يزيد من المقاومة (مما يؤدي إلى أوقات شحن أطول) ويقلل من القدرة (مما أدى إلى انخفاض النطاق).

عندما تكون البطارية باردة للغاية, يؤدي دفع الكثير من الشحن إلى البطارية إلى تكوين تشعبات من الليثيوم. يمكن لهذه أن تخترق الفاصل بين الأنود والكاثود, مما يسبب ماس كهربائي داخلي في البطارية. لذلك, يتم التحكم في معدل الشحن في الأجواء شديدة البرودة لتسخين البطارية بعناية, زيادة معدل الشحن فقط عندما تكون البطارية أعلى من الحد الأدنى لدرجة حرارة التشغيل.

محرك الاحتراق الداخلي (الجليد) يبدو أن المركبات تتمتع بميزة في الطقس البارد, توليد الكثير من الحرارة المهدرة للحفاظ على دفء السيارة في درجات الحرارة الباردة. بدون هذه الحرارة الضائعة, سيتعين على المركبات الكهربائية تحويل الطاقة من البطارية لدعم التدفئة والتبريد.

لكن, بفضل التصميم الفعال لأنظمة المضخات الحرارية في تطبيقات المركبات الكهربائية, بالإضافة إلى مقاعد مُدفأة/مبردة وتقنيات أخرى, يتم التدفئة والتبريد فقط عندما وأينما تكون هناك حاجة إليها. لقد أثبتوا أنهم مركبات أفضل للوقوع في عاصفة ثلجية أو ازدحام مروري صيفي من أسلافهم في شركة ICE.

بينما يراقب نظام إدارة المباني (BMS) بشكل مستمر الجهد والتيار الذي يدخل ويخرج من حزمة البطارية, كما أنه يتحكم في الأنظمة الخارجية للعبوة لإدارة درجة الحرارة, مثل حلقات التبريد والمبرد.

لإدارة هذه الأنظمة, يستخدم نظام إدارة المباني أجهزة استشعار لدرجة حرارة سائل التبريد داخل وخارج لوحة تبريد العبوة, وكذلك درجات حرارة الخلية والقضيب داخل العبوة. يمتد هذا أيضًا إلى مراقبة درجة حرارة سائل التبريد في المبادل الحراري الخارجي, وكذلك الضغط ودرجة الحرارة عند النقاط الرئيسية في صمام التمدد وحلقة التبريد. يوفر هذا المستوى العالي من مراقبة أجهزة استشعار درجة الحرارة بيانات مهمة للتحكم في الكمية الدقيقة للتدفئة والتبريد من هذه الأنظمة لتحسين أداء حزمة البطارية مع تقليل فقدان الطاقة الطفيلية أثناء تشغيل المضخات, الضواغط, ومكونات التدفئة والتبريد المساعدة.