電気自動車の熱管理システムは、ドライバーにとって快適な運転環境を確保するだけでなく、車内環境の温度、湿度、給気温度なども制御します。特に、電源バッテリーの温度制御が重要です。電源バッテリーの温度制御は、電気自動車の安全性を確保するための重要な前提条件であり、自動車の効率的かつ安全な運行に不可欠です。
パワーバッテリーの冷却方法には多くの種類があり、空冷、液冷、ヒートシンク冷却、相変化材料冷却、ヒートパイプ冷却などに分類できます。
温度が高すぎても低すぎてもリチウムイオン電池の性能に影響を及ぼしますが、温度によって電池の内部構造やイオン化学反応への影響は異なります。
低温では、充放電中の電解質のイオン伝導率が低く、正極/電解質界面および負極/電解質界面のインピーダンスが高くなるため、正極および負極表面での電荷移動インピーダンスと負極内のリチウムイオンの拡散速度に影響し、最終的にバッテリーのレート放電性能や充放電効率などの主要指標に影響します。低温では、バッテリーの電解質中の溶媒の一部が固化し、リチウムイオンの移動が困難になります。温度が低下すると、電解質塩の電気化学反応インピーダンスは増加し続け、そのイオンの解離定数も減少し続けます。これらの要因は、電解質中のイオンの移動速度に深刻な影響を与え、電気化学反応速度を低下させます。また、低温でのバッテリーの充電プロセス中、リチウムイオンの移動の困難さがリチウムイオンの金属リチウムデンドライトへの還元を引き起こし、電解質の分解と濃度分極の増加につながります。さらに、このリチウム金属デンドライトの鋭い角は、電池の内部セパレーターを容易に貫通し、電池内部で短絡を引き起こし、安全事故につながる可能性がある。
高温は電解液溶媒の固化を引き起こしたり、電解塩イオンの拡散速度を低下させたりすることはありません。それどころか、高温は材料の電気化学反応活性を高め、イオン拡散速度を増加させ、リチウムイオンの移動を加速させるため、ある意味では高温はリチウムイオン電池の充放電性能の向上に役立ちます。しかし、温度が高すぎると、SEI膜の分解反応、リチウム埋め込み炭素と電解質との反応、リチウム埋め込み炭素と接着剤との反応、電解質の分解反応、および正極材料の分解反応が加速され、電池の寿命と性能に深刻な影響を与えます。上記の反応はほぼすべて不可逆的です。反応速度が加速すると、電池内部で可逆的な電気化学反応に利用できる材料が急速に減少し、短期間で電池の性能が低下します。バッテリーの温度が安全温度を超えて上昇し続けると、バッテリー内部で電解液と電極の分解反応が自然に発生し、非常に短時間で大量の熱が発生します。つまり、バッテリーの熱故障が発生し、バッテリーが完全に破壊されます。バッテリーボックスの狭い空間では、熱が時間内に放散されにくく、短時間で急速に熱が蓄積されます。これにより、バッテリーの熱故障が急速に広がり、バッテリーパックから煙が出たり、自然発火したり、爆発したりする可能性が非常に高くなります。
純電気自動車の熱管理制御戦略は次のとおりです。パワーバッテリーのコールドスタートプロセスは次のとおりです。電気自動車を始動する前に、BMSバッテリーモジュールの温度をチェックし、温度センサーの平均温度値を目標温度と比較します。現在のバッテリーモジュールの平均温度が目標温度よりも高い場合、電気自動車は正常に始動できます。センサーの平均温度値が目標温度よりも低い場合、PTC電気自動車用ヒーター予熱システムを起動するには、電源を入れる必要があります。加熱中は、BMS（バッテリー管理システム）がバッテリーの温度を常時監視します。予熱システムの動作中にバッテリー温度が上昇し、温度センサーの平均温度が目標温度に達すると、予熱システムは動作を停止します。
投稿日時：2024年5月9日
