Aktuálny stav technológie tepelného manažmentu pre batériový systém elektromobilu

Aktuálny stav technológie tepelného manažmentu pre batériový systém elektromobilu

Výskum odvádzania tepla napájacej batérie možno rozdeliť na odvádzanie tepla vzduchom, odvádzanie tepla chladením kvapalinou, odvádzanie tepla materiálom so zmenou tuhej fázy a odvádzanie tepla tepelným potrubím. Existujúce hlavné technológie na odvod tepla sú hlavne prvé tri.

Systém chladenia vzduchom

Vzduchom chladený systém odvodu tepla sa tiež nazýva vzduchom chladený systém odvodu tepla. Vzduchom chladený spôsob odvodu tepla je najjednoduchší. Stačí nechať vzduch prúdiť cez povrch batérie, aby odobral teplo generované napájacou batériou, aby sa dosiahol účel chladenia napájacej batérie. Vzduchom chladený typ má podľa rôznych opatrení vetrania dva spôsoby odvodu tepla prirodzeným prúdením a odvod tepla núteným vetraním.

Prirodzený odvod tepla konvekciou sa nespolieha na externé opatrenia núteného vetrania (ako je pridanie ventilátorov atď.), ale využíva na ochladzovanie a odvádzanie tepla iba prúdenie vzduchu generované tekutinou vo vnútri batérie v dôsledku zmien teploty.

Chladiaci systém s nútenou konvekciou je chladiaci systém založený na systéme chladenia s prirodzenou konvekciou plus zodpovedajúca technológia núteného vetrania.

V súčasnosti existujú hlavne dva typy vzduchom chladených systémov odvodu tepla pre napájacie batérie: sériové a paralelné. Účinok tejto metódy je však slabý a je ťažké dosiahnuť rovnomernosť vysokej teploty batérie.

Kvapalinový chladiaci systém

Kvapalinou chladený systém odvádzania tepla napájacej batérie sa týka systému odvádzania tepla, v ktorom sa chladivo priamo alebo nepriamo dostáva do kontaktu s napájacou batériou a potom odoberá teplo generované v súprave batérií cirkuláciou kvapalnej tekutiny, aby sa dosiahlo rozptýlenie tepla. . Chladivom môže byť voda, zmes vody a etylénglykolu, minerálny olej, R134a atď. Tieto chladivá majú vysokú tepelnú vodivosť a môžu dosiahnuť lepší odvod tepla.

Súčasná technológia kvapalinového chladenia napájacích batérií má tiež pomerne vyspelú technológiu a je široko používaná v systéme rozptylu tepla elektrických vozidiel. Napríklad batéria Tesla používa metódu chladenia kvapalinou zmesi vody a etylénglykolu na rozptýlenie tepla. BMW i3 používa na odvod tepla R134a.

Kvapalinou chladené systémy často vyžadujú zložitejšie a prísnejšie konštrukčné návrhy, aby sa zabránilo úniku kvapalného chladiva a zabezpečila sa rovnomernosť batériových článkov v batériovej jednotke, a zložitá štruktúra kvapalinou chladeného systému tiež robí celý systém odvodu tepla je veľmi objemný, čo nielen zvyšuje hmotnosť celého vozidla, ale aj značne zaťažuje celé vozidlo a zároveň je vzhľadom na zložitosť jeho konštrukcie a vysoký tesniaci výkon pomerne náročný na údržbu a udržiavať kvapalinový chladiaci systém a zodpovedajúcim spôsobom sa zvyšujú aj náklady na údržbu.

Systém chladenia materiálu s fázovou zmenou

Systém odvádzania tepla z materiálu s fázovou zmenou používa materiál na zmenu fázy ako médium na prenos tepla a využíva vlastnosti materiálu s fázovou zmenou na ukladanie a uvoľňovanie energie, keď dôjde k zmene fázy, aby sa dosiahol účinok nízkoteplotného ohrevu a vysokej teploty. odvod tepla pre napájaciu batériu. Tepelná vodivosť materiálov s fázovou zmenou je však relatívne nízka. Aby sa zmenili prirodzené chyby materiálov, ľudia plnia niektoré kovové materiály do materiálov s fázovou zmenou. Napríklad v niektorých štúdiách sa veľmi tenké hliníkové dosky plnia do materiálov s fázovou zmenou, aby sa zlepšila tepelná vodivosť. cieľom. Aby sa zlepšila tepelná vodivosť materiálov s fázovou zmenou, bolo tiež navrhnuté plniť uhlíkové vlákna, uhlíkové nanorúrky atď. do materiálov s fázovou zmenou.

Chladiaci systém s tepelným potrubím

Ako účinný prvok na vedenie tepla môže tepelná trubica rýchlo a efektívne prenášať tepelnú energiu z jedného miesta na druhé, to znamená, že môže rýchlo a efektívne prenášať teplo medzi dvoma objektmi.

V systéme tepelného manažmentu elektrických vozidiel mnohí vedci doma aj v zahraničí aplikovali tepelnú trubicu, prvok na vedenie tepla, na odvod tepla z napájacích batérií. V porovnaní s tradičným systémom odvádzania tepla pomocou nútenej konvekcie, v systéme odvodu tepla, ktorý zavádza tepelné trubice, môže napájacia batéria nielen udržiavať teplotný rozsah normálnej prevádzky, ale aj udržiavať rovnomernosť teploty medzi článkami batérie, čo je nútené chladenie. . Účinok, ktorý chladiaci systém nedokáže dosiahnuť. Jeho hmotnosť a objem sú však príliš veľké a existuje limit prenosu tepla.

Systém vyhrievania batérie elektrického vozidla

Štyri metódy na odvádzanie tepla z batérie sú uvedené vyššie a potom bude predstavená metóda zahrievania na prispôsobenie batérie prostrediu s nízkou teplotou.

Vykurovací systém sa skladá hlavne z vykurovacích telies a okruhov, medzi ktorými je vykurovacie teleso najdôležitejšou súčasťou. Bežné vykurovacie prvky zahŕňajú vykurovacie prvky s premenlivým odporom a vykurovacie prvky s konštantným odporom. Prvý sa zvyčajne nazýva PTC (pozitívny teplotný koeficient) a druhý je vykurovací film zvyčajne zložený z kovových vykurovacích drôtov, ako je silikónový vykurovací film, flexibilný elektrický vykurovací film atď.

PTC je široko používaný kvôli jeho bezpečnému použitiu, vysokej účinnosti premeny tepla, rýchlemu nárastu teploty, bez otvoreného plameňa a automatickej konštantnej teplote. Jeho nízka cena je priaznivým faktorom pre súčasnú vysokocenovú napájaciu batériu. Izolovaná flexibilná elektrická vykurovacia fólia je ďalším druhom ohrievača, ktorý sa dá ohýbať podľa ľubovoľného tvaru obrobku, čím sa zabezpečí tesný kontakt s obrobkom a maximálny prenos tepelnej energie. Silikónová vykurovacia fólia je tenký plošný vykurovací prvok s flexibilitou, ktorý však musí byť v úplnom a tesnom kontakte s vyhrievaným predmetom a jeho bezpečnosť je horšia ako u PTC.