Làm mát pin trên ô tô điện để có thể hoạt động tối ưu nhất

Theo Driving.ca, việc giữ cho khối pin trên xe điện luôn ở ngưỡng nhiệt độ phù hợp đóng vai trò quan trọng trong việc gia tăng hiệu suất cũng như tuổi thọ của pin. Thông thường, pin có thể chịu được ngưỡng âm 30-50 độ C trong quá trình hoạt động, còn khi sạc là 0-50 độ C. Dù vậy, pin trên xe điện chỉ có thể hoạt động tốt nhất ở mức nhiệt không quá nóng và không quá lạnh, dao động trong khoảng 20-25 độ C. Bởi nếu để khối pin quá nóng (70-100 độ C), quá trình thoát nhiệt có thể diễn ra khiến pin tăng nhiệt liên tục, làm gia tăng nguy cơ hư hỏng vĩnh viễn. Vì thế, để pin luôn trong mức nhiệt độ tối ưu khi hoạt động, cần có những cách giải nhiệt. Trong đó, làm mát pin bằng không khí và chất lỏng đang được nhiều hãng xe sử dụng.

Làm mát bằng không khí

Đây là cách thức làm mát đơn giản, ít tốn kém, nên trở thành một trong những cách đầu tiên được các nhà sản xuất áp dụng. Có hai dạng làm mát bằng không khí.

Gom gió từ bên ngoài khi xe di chuyển vào các ống dẫn khí rồi hướng luồng gió vào khối pin. Cách làm này đơn giản, nhưng hiệu quả không cao do nhiệt độ của pin phụ thuộc vào nhiệt độ không khí. Thời tiết càng nóng, hiệu quả giảm nhiệt cho pin càng giảm.

Tận dụng luồng không khí lạnh bên trong khoang xe, thường được làm mát bằng điều hòa. Theo dó, không khí mát lạnh được luân chuyển bên trong khoang xe để làm mát cho bộ pin. Với hệ thống này, pin có thể được làm mát (hoặc sưởi ấm trong điều kiện thời tiết lạnh, có tuyết). Nhược điểm của hệ thống làm mát này là hiệu quả không cao và hoàn toàn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường cũng như nhiệt độ của điều hòa. Do đó, hệ thống làm mát bằng không khí ít được sử dụng cho xe điện tại thị trường có khí hậu nhiệt đới, nóng ẩm.

Làm mát bằng chất lỏng

Đây là cách thức phổ biến nhất. Hệ thống làm mát này có nhiều thành phần hơn làm mát bằng không khí. Tesla, Audi là những nhà sản xuất áp dụng hệ thống làm mát này cho các mẫu xe điện của hãng. Theo đó, pin được làm mát bằng hệ thống riêng, tách biệt với hệ thống làm mát của môtơ cũng như các hệ thống điều khiển khác do nhiệt độ của các linh kiện này khác nhau. Trong đó, pin cần được giữ ổn định ở mức nhiệt dưới 60 độ C, còn môtơ và cụm điều khiển có thể đạt mức 140 độ C.

Hệ thống làm mát bằng chất lỏng hoạt động theo nguyên lý dẫn nước hoặc dung dịch làm mát qua các đường ống chạy xung quanh bộ pin và các linh kiện sinh nhiệt. Chất làm mát sẽ hấp thụ nhiệt lượng trước khi mang nhiệt lượng này đến nơi khác như bộ tản nhiệt hoặc bộ trao đổi nhiệt.

Làm mát bằng chất lỏng cần máy bơm, quạt và các thiết bị khác để hoạt động. Cho nên, đây được xem là hình thức làm mát chủ động, khác biệt với hình thức làm mát bị động bằng không khí.

Ngoài quản lý nhiệt khi lái xe, hệ thống chất lỏng còn góp phần bảo vệ pin trong quá trình sạc, nhất là khi sạc nhanh trên bộ sạc DC. Quá trình sạc tạo ra nhiệt. Sạc càng nhanh càng sinh nhiều nhiệt, trên khối pin và cả dây/chấu sạc. Do đó, một số xe tích hợp ống dẫn chất lỏng làm mát trên dây cáp sạc để theo dõi nhiệt độ. Nếu hệ thống phát hiện nhiệt độ vượt ngưỡng cho phép, thì dòng điện sạc sẽ tự động giảm để bảo vệ pin, nhất là khi trời nắng nóng. Pin sẽ mất nhiều thời gian hơn để sạc, nhưng sẽ được bảo vệ tốt hơn.

Ưu điểm của cách làm mát này là hiệu suất cao, hoạt động ổn định, nhất là xe điện hoạt động tại thị trường nhiệt đới, nóng ẩm. Chỉ có điều chi phí sản xuất, bảo dưỡng, sửa chữa lại cao hơn mức thông thường.

Ngoài hai cách làm mát pin trên xe điện nêu trên còn có một số cách làm mát cho khối pin trên xe điện ít thông dụng hơn hoặc đang trong quá trình phát triển như: bằng vật liệu chuyển pha (PCM), bằng cách tản nhiệt, bằng nhiệt điện, thậm chí là ngâm pin trong chất lỏng không dẫn điện, tương tự cách giải nhiệt bằng chất lỏng cho các hệ thống máy tính hiệu năng cao.