Với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp xe năng lượng mới, ắc quy của xe điện dễ bị thoát nhiệt do đặc điểm riêng và môi trường sử dụng. Sự thoát nhiệt sẽ gây hư hỏng nhiệt cho pin điện, dẫn đến tự động đánh lửa và thậm chí gây nổ. Vì vậy, việc phân tích nguyên nhân gây ra hiện tượng thoát nhiệt của ắc quy xe điện và đề xuất các biện pháp phòng ngừa là rất có ý nghĩa. Hiện nay, những nguyên nhân chính gây ra hiện tượng thoát nhiệt của ắc quy xe điện như sau:
- 1) quá tải, xả quá mức và quá tải;
- 2) Ngắn mạch bên ngoài, ngắn mạch bên trong;
- 3) Giảm khả năng cách nhiệt;
- 4) Sự thoát nhiệt của lõi điện.
Trong số đó, ngắn mạch trong và hiện tượng thoát nhiệt của pin là những nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng thoát nhiệt của ắc quy xe điện. Để giảm hiện tượng thoát nhiệt của ắc quy xe điện, bài viết phân tích bốn khía cạnh: quá tải, quá xả, quá tải, ngắn mạch bên ngoài và thoát nhiệt của pin và đề xuất các giải pháp tương ứng cho 4 khía cạnh này.
1. Sạc quá mức, Xả quá mức, Quá tải
Pin điện sẽ tạo ra nhiều nhiệt trong quá trình sạc, xả và đỗ xe, nhiệt tích tụ sẽ dẫn đến hiện tượng thoát nhiệt. Vì vậy, cần làm tốt công tác quản lý nguồn điện của ắc quy để tránh tình trạng sạc quá mức, xả quá mức, 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 thì áp suất bên trong ắc quy sẽ quá lớn. Khi áp suất đạt đến một mức nhất định, nhiệt độ bên trong pin sẽ tăng lên và cuối cùng nhiệt độ sẽ vượt quá tầm kiểm soát. Vì vậy cần kiểm soát chặt chẽ dòng điện và điện áp sạc để tránh vượt quá phạm vi an toàn.
Vì vậy, cần kiểm soát chặt chẽ thời gian sử dụng ắc quy xe điện để tránh tình trạng xả quá mức trong thời gian dài.
- Quá tải: Nếu ắc quy của xe điện bị quá tải trong thời gian dài trong quá trình sử dụng cũng sẽ gây ra hiện tượng thoát nhiệt.
2. Ngắn mạch ngoài, ngắn mạch trong
Nhìn chung có một số loại lỗi ngắn mạch trong ắc quy của xe điện:
Ngắn mạch giữa cực dương và cực âm của pin thường xảy ra do sạc quá mức và xả quá mức. Trong quá trình sạc quá mức hoặc xả pin, nếu không thể sạc kịp thời, điện trở trong của pin sẽ tăng lên, khiến nhiệt độ bên trong pin tăng lên.
Khi nhiệt độ tăng đến một mức nhất định, chất điện phân sẽ phân hủy thành khí, gây giãn nở khí và phát nổ. Khi ắc quy bị ngắn mạch, một lượng nhiệt lớn sẽ được sinh ra, dẫn đến nhiệt độ bên trong ắc quy tăng nhanh, gây ra hiện tượng thoát nhiệt.
Lỗi ngắn mạch của một pin trong bộ pin không gây ra hiện tượng thoát nhiệt của toàn bộ bộ pin. Trong thực tế, đôi khi hiện tượng thoát nhiệt tổng thể của bộ pin có thể do ngắn mạch cục bộ. Khi xảy ra ngắn mạch bên ngoài trong một pin, nó có thể ảnh hưởng đến các pin khác bên trong pin; Khi xảy ra ngắn mạch bên trong bộ pin, nó có thể ảnh hưởng đến sự an toàn của toàn bộ bộ pin; Khi xảy ra hiện tượng ngắn mạch bên ngoài trong bộ pin, nó có thể khiến toàn bộ bộ pin bốc cháy và cháy.
3. Hiệu suất cách điện
Hiệu suất cách điện là một trong những chỉ số quan trọng để đánh giá độ an toàn của ắc quy điện xe điện. Sự suy giảm hiệu suất cách nhiệt liên quan đến việc mất khả năng cách ly điện của vật liệu cách điện với môi trường xung quanh do hư hỏng cơ học. Hiệu suất cách nhiệt suy giảm dẫn đến ngắn mạch trong ắc quy của xe điện, sinh ra nhiệt. Khi nhiệt đạt đến một mức nhất định, nhiệt sẽ lan dọc theo đường dây ra bên ngoài, cuối cùng dẫn đến hiện tượng thoát nhiệt của ắc quy điện.
Sau khi pin hết nhiệt, nếu lớp cách điện của pin giảm đến một mức nhất định, tia lửa điện do ngắn mạch bên ngoài tạo ra có thể xuyên qua vật liệu cách nhiệt bên trong, khiến pin điện phát nổ. Vì vậy, để ngăn chặn ắc quy điện bị cháy nổ sau khi thoát nhiệt, cần phải cách nhiệt ắc quy nguồn để tránh ngắn mạch bên trong. Phương pháp thường được sử dụng hiện nay là chèn một miếng cao su dẫn điện vào giữa cực dương và cực âm của pin điện để xử lý cách điện.
4. Sự thoát nhiệt của lõi điện
Sự thoát nhiệt của tế bào pin đề cập đến hiện tượng ngắn mạch của tế bào pin, khiến tế bào 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 ngắn mạch bên ngoài, và hai là sự thoát nhiệt của lõi điện do 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 pin 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 ắc quy điện một cách hiệu quả nên các sản phẩm này khó có thể làm mát ắc quy điện một cách hiệu quả 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 thể tiêu tán kịp thời, 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 điện cần được xem xét trong giai đoạn thiết kế ắc quy điện cho xe điện.
- (2) Theo nguyên nhân gây ra hiện tượng thoát nhiệt của ắc quy xe điện, có thể thực hiện các biện pháp từ giai đoạn thiết kế và giai đoạn sản xuất để ngăn chặn hiện tượng này, tức là tùy theo đặc tính làm việc và điều kiện sử dụng của ắc quy điện, mức độ an toàn Hệ thống bảo vệ được thiết kế trên ắc quy điện của xe điện trong quá trình thiết kế và các tiêu chuẩn được xây dựng để quản lý trong giai đoạn sản xuất nhằm ngăn chặn hiệu quả sự thoát nhiệt của ắc quy điện.
- (3) Các phương pháp được mô tả trong bài viết này có thể ngăn ngừa hiệu quả tai nạn giao thông và tai nạn hỏa hoạn do sự phóng nhiệt của ắc quy xe điện, từ đó bảo vệ an toàn tính mạng và tài sản của người dân.
Với sự phát triển nhanh chóng của xe điện, các vụ tai nạn an toàn do sự thoát nhiệt của pin điện xe điện đang dần gia tăng. Sự thoát nhiệt của pin điện sẽ không chỉ đe dọa đến sự an toàn của người điều khiển xe điện, hành khách và tài sản mà còn đe dọa đến sự an toàn tính mạng của những người xung quanh. Vì vậy, trong trường hợp pin điện bị thoát nhiệt, để ngăn ngừa các tai nạn an toàn do pin điện bị rò rỉ nhiệt và bảo vệ an toàn tính mạng và tài sản của con người, cần thực hiện các biện pháp càng sớm càng tốt để ngăn chặn hiện tượng thoát nhiệt của pin điện. Ngoài ra, người sử dụng phương tiện sử dụng năng lượng mới nên cố gắng hết sức tránh đỗ xe trong không gian kín trong thời gian dài, để tránh hiện tượng thoát nhiệt do nhiệt độ bên trong xe quá cao do đỗ xe lâu ngày trong không gian kín.
