Hệ thống làm mát pin xe điện đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự ổn định và tối ưu hóa hiệu suất của xe. Tuy nhiên, ít ai hiểu rõ về hệ thống này cũng như tầm quan trọng của nó. Để giúp bạn đọc có cái nhìn toàn diện về hệ thống làm mát pin, Wuling EV Việt Nam đã tổng hợp và giới thiệu đến bạn mọi thông tin liên quan ngay sau đây.
>>>> CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM: Cách dập lửa khi cháy pin xe điện nhanh chóng và hiệu quả
1. Hệ thống làm mát pin xe điện là gì?
Năng lượng của xe điện được lưu trữ trong pin và truyền trực tiếp đến động cơ khi xe hoạt động, khiến cho pin trở thành "linh hồn" của xe điện và là công nghệ cốt lõi của dòng xe này. Khi nhiệt độ xuống dưới 0 độ C, phản ứng hóa học trong pin diễn ra chậm. Điều này làm giảm công suất và khả năng tăng tốc của xe cũng như rủi ro hư hỏng pin trong quá trình sạc cao hơn.
Tuy nhiên, pin cũng có xu hướng xuống cấp nhanh khi hoạt động ở nhiệt độ trên 45 độ C. Pin tỏa ra lượng nhiệt lớn để đáp ứng các phản ứng hóa học nhanh chóng. Khi nhiệt độ cao, pin tiêu hao năng lượng điện nhiều hơn, đồng thời động cơ dễ bị quá nhiệt, tạo ra nguy cơ cháy nổ nguy hiểm. Hệ thống làm mát xe điện có vai trò quan trọng trong việc giúp pin hoạt động trong khoảng nhiệt độ lý tưởng nhất.
Hệ thống làm mát giúp tối ưu hóa hiệu suất của pin xe điện
Với những lý do trên, xe cần có hệ thống làm mát để đảm bảo xe luôn hoạt động ổn định. Hệ thống làm mát pin xe điện hiện nay thường sử dụng dung dịch làm mát ethylene glycol. Đây là một hợp chất hữu cơ dạng lỏng, không màu và không mùi, có tác dụng điều hòa nhiệt độ. Dung dịch này được luân chuyển từ pin tới động cơ trong quá trình vận hành của xe. Ngoài ra, hệ thống còn được trang bị quạt tản nhiệt để giúp làm mát động cơ một cách hiệu quả.
2. Phân loại hệ thống làm mát
Hệ thống làm mát pin xe điện có hai loại chính: hệ thống làm mát thụ động và hệ thống làm mát chủ động. Hệ thống làm mát thụ động sử dụng các phương pháp như sử dụng vật liệu chuyển pha, ống dẫn nhiệt hoặc chất hóa học để làm mát. Trong khi đó, hệ thống làm mát chủ động dựa trên nguyên lý hoạt động của cánh tản nhiệt, không khí hoặc chất làm mát đặc biệt. Cả hai phương pháp đều cải thiện hiệu quả làm mát, tuy nhiên, có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường bên ngoài trong một số trường hợp:
2.1. Làm mát pin bằng vật liệu chuyển pha
Vật liệu chuyển pha (PCM) là chất làm mát đặc biệt với thành phần chủ yếu là carbon hoặc muối hydrat. Khi pin của xe điện phát ra lượng nhiệt lớn, PCM sẽ hấp thụ nhiệt từ pin và chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng hoặc ngược lại. Quá trình này cho phép PCM giải phóng nhiệt năng để làm mát pin.
Hệ thống làm mát pin xe điện giúp pin hoạt động hiệu quả
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng vật liệu chuyển pha PCM có giới hạn về phạm vi hoạt động, chỉ có thể hấp thụ nhiệt tại vị trí của pin. Do đó, ứng dụng của PCM trong sản xuất xe điện vẫn còn hạn chế. Hiện nay, vật liệu chuyển pha PCM được sử dụng phổ biến trong việc "chống nóng" cho các tòa cao ốc trong khu đô thị. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ, việc nghiên cứu và cải tiến PCM có thể mở ra tiềm năng cho việc ứng dụng rộng rãi trong hệ thống làm mát pin xe điện.
2.2. Làm mát bằng cánh tản nhiệt
Phương pháp làm mát bằng cánh tản nhiệt cũng được áp dụng trên các xe điện. Bằng cách tạo luồng không khí, cánh tản nhiệt có thể làm giảm nhiệt độ bằng cách tiếp xúc với không khí và tản nhiệt nhiệt lượng do pin tạo ra.
Phương pháp làm mát bằng cách tản nhiệt
Tuy nhiên, hạn chế của cánh tản nhiệt là kích thước lớn, làm cho hệ thống làm mát trở nên cồng kềnh và không được các nhà sản xuất xe điện ưa chuộng sử dụng rộng rãi. Hiện nay, phương pháp làm mát bằng cánh tản nhiệt được sử dụng phổ biến trong sản xuất các thiết bị điện tử như máy tính, laptop.
2.3. Làm mát xe điện bằng chất lỏng
Làm mát bằng chất lỏng là phương pháp phổ biến nhất trong hệ thống làm mát pin xe điện. So với làm mát bằng không khí, hệ thống làm mát này có nhiều thành phần phức tạp hơn. Các công ty đã áp dụng hệ thống làm mát bằng chất lỏng trên các mẫu xe điện. Trên những mẫu xe này, pin được làm mát bằng một hệ thống riêng biệt, hoàn toàn tách biệt với hệ thống làm mát của động cơ và các hệ thống điều khiển khác. Điều này là cần thiết vì nhiệt độ hoạt động của các thành phần này khác nhau. Pin phải luôn được giữ ở mức dưới 60 độ C, trong khi động cơ và các hệ thống điều khiển có thể đạt đến mức 140 độ C.
Hệ thống làm mát này hoạt động bằng cách dẫn dung dịch làm mát hoặc nước qua các ống chạy xung quanh bộ pin và các linh kiện sinh nhiệt khác. Chất làm mát sẽ hấp thụ nhiệt lượng từ các bộ phận này và sau đó chuyển nhiệt đến các bộ tản nhiệt hoặc bộ trao đổi nhiệt khác.
Phương pháp làm mát bằng chất lỏng được sử dụng rộng rãi trong các loại xe
Để hoạt động, hệ thống làm mát bằng chất lỏng yêu cầu máy bơm, quạt và các thiết bị khác. Do đó, đây được coi là hình thức làm mát chủ động trên xe điện, khác biệt với hình thức làm mát bị động bằng không khí.
Ngoài việc quản lý nhiệt trong quá trình lái xe, hệ thống chất lỏng còn đảm bảo pin trong quá trình sạc. Đặc biệt là khi sử dụng bộ sạc DC để sạc nhanh. Quá trình sạc tạo ra nhiệt và việc sạc nhanh càng gây ra nhiều nhiệt hơn, ảnh hưởng đến khối pin và cả dây/chấu sạc. Một số xe đã tích hợp ống dẫn chất lỏng làm mát trực tiếp trên dây cáp sạc để theo dõi nhiệt độ. Nếu hệ thống phát hiện nhiệt độ vượt quá ngưỡng cho phép, dòng điện sạc sẽ tự động giảm để bảo vệ pin.
2.4. Làm mát bằng nhiệt điện
Hệ thống làm mát bằng nhiệt điện (TEC) đang được nhiều nhà sản xuất đánh giá cao nhờ thiết kế hiện đại và khả năng giảm nhiệt hiệu quả. Hệ thống TEC sử dụng một mô-đun điều hành tổng gồm hai cực âm và dương, được gắn trực tiếp vào pin. Khi hoạt động, sự chênh lệch nhiệt độ lớn sẽ tạo ra. Lúc này, mô-đun sẽ chuyển đổi nhiệt năng thành điện năng, giúp pin duy trì nhiệt độ trong khoảng từ 31 đến 34 độ C.
Hệ thống làm mát pin xe điện bằng nhiệt điện
2.5. Làm mát pin xe điện bằng không khí
Hệ thống làm mát pin xe điện bằng không khí hoạt động tương đối giống với phương pháp tản nhiệt. Trong đó, nó sử dụng dòng đối lưu không khí để truyền nhiệt ra khỏi pin trên xe điện.
Hệ thống làm mát bằng không khí sử dụng sử dụng dòng đối lưu không khí để làm mát pin xe điện
Wuling Mini EV sử dụng hệ thống làm mát pin bằng không khí
Phương pháp này có một ưu điểm nổi bật là quá trình hoạt động đơn giản, dễ dàng kiểm soát. Tuy nhiên, hệ thống này chịu ảnh hưởng lớn từ nhiệt độ môi trường xung quanh, dẫn đến khả năng làm mát không ổn định và khó đáp ứng đủ yêu cầu, đặc biệt khi xe điện hoạt động trong các điều kiện thời tiết nóng. Do đó, làm mát bằng không khí không phù hợp cho xe điện vận hành thường xuyên với hiệu suất cao.
3. Một số yếu tố khác của hệ thống làm mát
Khi thiết kế hệ thống làm mát pin xe điện, ngoài việc xem xét giải pháp làm mát, các yếu tố khác cũng cần được lưu ý. Các yếu tố đó bao gồm:
- Kích thước và hình dạng của bộ pin: Kích thước và hình dạng của bộ pin sẽ ảnh hưởng đến thiết kế và lựa chọn các thành phần làm mát phù hợp.
- Chiến lược điều khiển và cảm biến nhiệt độ: Cần có chiến lược điều khiển hợp lý để duy trì nhiệt độ pin ở mức ổn định. Sử dụng cảm biến nhiệt độ để giám sát và điều khiển quá trình làm mát một cách chính xác.
- Loại chất làm mát và nồng độ: Lựa chọn loại chất làm mát phù hợp và đảm bảo nồng độ chất làm mát đủ để tối ưu hóa khả năng làm mát và bảo vệ pin.
- Vị trí của bộ trao đổi nhiệt và bơm chất làm mát: Đặt bộ trao đổi nhiệt và bơm chất làm mát ở vị trí phù hợp để đảm bảo hiệu quả làm mát và tối ưu hóa luồng chất làm mát.
- Công suất làm mát và tốc độ dòng chảy: Công suất làm mát cần đủ để đảm bảo pin hoạt động ở mức nhiệt độ ổn định. Tốc độ dòng chảy của chất làm mát cũng quan trọng để đảm bảo sự truyền nhiệt hiệu quả.
Các yếu tố khác cũng cần được xem xét trong quá trình thiết kế hệ thống làm mát
Bài viết trên đây là toàn bộ những thông tin về hệ thống làm mát pin xe điện. Chúng tôi hy vọng rằng nội dung này đã giúp bạn hiểu rõ hơn về hệ thống làm mát pin và sẽ đáp ứng được những thắc mắc của bạn. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hay muốn biết thêm thông tin chi tiết, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi. Đội ngũ của Wuling EV Việt Nam luôn sẵn lòng hỗ trợ bạn và giải đáp mọi thắc mắc. Hãy để chúng tôi đồng hành cùng bạn trên hành trình khám phá và hiểu rõ hơn về ô tô điện.
>>>> TÌM HIỂU NGAY: Tuổi thọ pin ô tô điện sử dụng bao lâu và những điều cần biết
