Systém riadenia teploty napájacej batérie
Napájacie batérie sú kľúčovou technológiou pre nové energetické vozidlá a sú tiež dôležitým faktorom pri určovaní ceny vozidla a dojazdu. Systém tepelného manažmentu možno z pohľadu ovládateľnosti tepelného manažmentu rozdeliť na aktívny a pasívny tepelný manažment; a z hľadiska teplonosného média ho možno rozdeliť na chladenie vzduchom, chladenie kvapalinou a tepelný manažment akumulácie s fázovou zmenou. Nasleduje podrobný popis „systému tepelného manažmentu troch hlavných teplonosných médií napájacích batérií“.
1. Tepelný manažment využívajúci vzduch ako teplonosné médium
Teplonosné médium výrazne ovplyvní výkon a náklady systému tepelného manažmentu. Princípom použitia vzduchu ako média na prenos tepla je priame zavedenie vzduchu a jeho prúdenie cez modul batérie, aby sa dosiahol efekt rozptylu tepla. To zvyčajne vyžaduje komponenty, ako sú ventilátory a vstupná a výstupná ventilácia. Zdroje prívodu vzduchu vo všeobecnosti zahŕňajú tri formy: pasívne chladenie/ohrievanie vetrania vonkajšieho vzduchu, pasívne chladenie/ohrievanie vetrania vzduchu v kabíne cestujúcich a aktívne chladenie/ohrievanie vonkajšieho vzduchu alebo vzduchu v kabíne pre cestujúcich.
Štruktúra pasívneho systému nevyžaduje vytvorenie samostatného systému a priamo využíva existujúce prostredie. Napríklad, ak sa batéria v zime zahrieva, môže sa využiť horúci vzduch v priestore pre cestujúcich. Ak je teplota batérie počas jazdy príliš vysoká a efekt chladenia vzduchu v priestore pre cestujúcich nie je dobrý, studený vzduch zvonku sa môže nasať, aby sa ochladil. Aktívny systém je pomerne zložitý a vyžaduje samostatný systém na zabezpečenie chladenia (ohrievania) a jeho riadenie podľa stavu batérie. Systém možno zvoliť podľa požiadaviek na využitie batérie, ale zvýši sa tým náklady na vozidlo a spotreba energie.
2. Tepelné hospodárenie s kvapalinou ako teplonosným médiom
Tento systém riadenia teploty využíva kvapalinu ako médium na prenos tepla. Je potrebné vytvoriť spojenie prenosu tepla medzi modulom a kvapalným médiom, ako je vodný plášť, aby sa vykonával nepriamy ohrev a chladenie vo forme konvekcie a vedenia tepla. Teplonosným médiom je často voda, etylénglykol môže tiež ponoriť pólový blok do dielektrickej kvapaliny na priamy prenos tepla. Aby sa predišlo skratom, sú potrebné izolačné opatrenia.
Pasívne kvapalinové chladenie vo všeobecnosti využíva výmenu tepla kvapalina-vzduch a potom zavádza kokón do batérie na sekundárnu výmenu tepla, zatiaľ čo aktívne kvapalinové chladenie dosahuje prvú úroveň prostredníctvom výmenníka tepla chladiaca kvapalina-kvapalina motora alebo elektrického ohrevu/ohrievania termálneho oleja. Vykurovanie a primárne chladenie sa dosahuje pomocou vzduchu/klimatizácie kabíny pre cestujúcich a chladiva-kvapalného média.
Systém tepelného manažmentu využívajúci ako médium vzduch a kvapalinu vyžaduje ventilátory, vodné čerpadlá, výmenníky tepla, ohrievače, potrubia a ďalšie príslušenstvo, čo robí štruktúru príliš veľkou a komplikovanou. Taktiež spotrebúva energiu batérie a znižuje jej spotrebu. hustota a hustota energie.
Vodou chladený chladiaci systém batérie využíva chladiacu kvapalinu (50 % vody/50 % etylénglykolu) na prenos tepla batérie do chladiaceho systému klimatizácie cez chladič batérie a do okolia cez kondenzátor. Teplota vody na vstupe batérie je ochladzovaná batériou. Po výmene tepla je ľahké dosiahnuť nižšiu teplotu a batériu je možné nastaviť tak, aby fungovala vo vhodnom rozsahu prevádzkových teplôt. Medzi hlavné komponenty chladiaceho systému patria: kondenzátor, elektrický kompresor, výparník, expanzný ventil s uzatváracím ventilom, chladič batérie (expanzný ventil s uzatváracím ventilom) a potrubia klimatizácie atď.; cesta chladiacej vody obsahuje: elektrické vodné čerpadlo, batériu (vrátane chladiacej dosky), chladič batérie, vodovodné potrubie, expanznú nádobu a ďalšie príslušenstvo.
3. Regeneračný tepelný manažment s fázovou zmenou
Princíp materiálu PCM s fázovou zmenou na chladenie batérie je: keď sa batéria vybije vysokým prúdom, materiál s fázovou zmenou absorbuje teplo uvoľnené batériou a jeho vlastná zmena fázy spôsobí rýchly pokles teploty batérie. Tento proces spočíva v tom, že systém ukladá teplo vo forme tepla fázovej zmeny v materiáli PCM s fázovou zmenou. Keď sa batéria nabíja, najmä v chladnejších poveternostných podmienkach (atmosférická teplota je oveľa nižšia ako teplota fázovej zmeny PCT), PCM môže vypúšťať teplo do okolia.
Použitie materiálov s fázovou zmenou v systémoch tepelného manažmentu batérie má tú výhodu, že nevyžaduje pohyblivé časti alebo spotrebuje dodatočnú energiu z batérie. Materiály s fázovou zmenou s vysokou fázovou zmenou latentného tepla a tepelnou vodivosťou sa používajú v systéme tepelného manažmentu batérií, aby účinne absorbovali teplo uvoľnené počas nabíjania a vybíjania, znížili nárast teploty batérie a zabezpečili, že batéria bude fungovať pri normálnych teplotách. Dokáže udržať výkon batérie stabilný pred a po cyklovaní vysokého prúdu. Kompozitný PCM sa vyrába pridaním látok s vysokou tepelnou vodivosťou do parafínového vosku, čo pomáha zlepšiť celkový výkon materiálu.
