Bežné technológie tepelného manažmentu batérií
pre nové energetické vozidlá
Chladiaci systém nových energetických vozidiel sa vo všeobecnosti skladá z troch častí: cirkulačný systém chladenia batérie, elektronicky riadený chladiaci cirkulačný systém motora a klimatizačný systém cirkulácie teplého vzduchu. Rôzne metódy tepelného manažmentu batérie zahŕňajú rôzne čísla dielov, štruktúry a rozloženia. Rôzne typy systémov tepelného manažmentu sa vyberajú na základe nákladov na vývoj vozidla, hmotnosti vozidla a požiadaviek na priestorové usporiadanie. Jeho hlavné technické trasy zahŕňajú nasledujúcich päť typov.
1. Typ priameho chladenia
Systém priameho chladenia, označovaný ako technológia priameho chladenia batérie, má zabudovaný chladiaci výparník vo vnútri batérie a je pripojený ku klimatizačnému systému potrubím. Keď je potrebné batériu ochladiť, použije sa kompresor na odoslanie stlačeného chladiva do výparníka vo vnútri batérie a následné odstránenie batérie. Vnútorným teplom sa dosiahne chladiaci efekt. Systém má výhody kompaktnej konštrukcie, dobrého chladiaceho účinku, malého počtu dielov (vyžaduje sa len jedno vstupné a jedno výstupné chladiace potrubie) a nízkej hmotnosti. Nevýhody tohto systému však spočívajú v tom, že nedokáže zohriať batériu pri nízkych teplotách pod nulou, kondenzovaná voda vznikajúca počas procesu chladenia nie je chránená a je ťažké kontrolovať rovnomernosť teploty chladiva. Chladiaci systém má krátku životnosť a nízku spoľahlivosť a často dochádza k úniku chladiva. Netesnosť, nedostatočná chladiaca kapacita a iné poruchy. Ide o najnovšiu technológiu chladenia batérie s relatívne nízkou vyspelosťou. Bol aplikovaný v sériovo vyrábaných modeloch ako BYD a Tesla na trhu. Je to hlavná technická cesta v budúcnosti, ako je znázornené na obrázku 1.
2. Typ vodného chladenia chladiča
Chladiaci okruh chladiča je nezávislý okruh pozostávajúci z chladiča, elektronického vodného čerpadla, ohrievača atď. s nemrznúcou zmesou ako médiom. Nemrznúca zmes vychádza z chladiča, prechádza cez ohrievač, potom do batérie a nakoniec sa vracia do chladiča. Tento cyklus ochladzuje a zahrieva batériu. Systém má výhody jednoduchej konštrukcie, nízkych nákladov a úspory energie v nízkoteplotnom prostredí po celý rok. Účinnosť rozptylu tepla tohto systému je však nízka a teplota vody je v letnom prostredí vysoká v prostredí s vysokou teplotou a nemôže spĺňať prevádzkové podmienky v prostredí s vysokou teplotou, ako je znázornené na obrázku 2.
3. Typ priameho chladenia vodou
Tento systém integruje priame chladenie a vodné chladenie a premosťuje klimatizačný systém a systém vodného chladenia cez batériový chladič Chiller (nazývaný aj výmenník tepla). Tento systém sa vyhýba nedostatkom prvých dvoch spôsobov chladenia a v súčasnosti je jedným z najčastejšie používaných systémov tepelného manažmentu batérie. Systém má viac komponentov ako predchádzajúce dva. Systém je zložitejší a vyžaduje pomerne veľký priestor na usporiadanie komponentov. Kompresor je počas prevádzky veľmi zaťažený, čo spotrebuje veľa energie pre celé vozidlo a je málo ekonomické. Okrem toho, keď časť klimatizačného systému zlyhá, nie je možné v maximálnej miere pokryť potreby chladenia batérie, pozri obrázok 3.
4. Vodou chladený hybridný typ
Tento systém je založený na priamom chladiacom systéme chladenia vodou a pridáva systém chladenia vodou chladiča. Obidva sú usporiadané v paralelných obvodoch. Ovládaním solenoidového ventilu sa používajú rôzne okruhy na chladenie batérie za rôznych podmienok. V prostredí s nízkou teplotou funguje iba chladiaci systém chladiča vody. Ak sa nachádzate v prostredí s vysokou teplotou, prepnite na systém priameho chladenia vodou, aby fungoval. V náročných pracovných podmienkach môžu dva systémy pracovať súčasne a batéria môže tiež získať maximálnu chladiacu kapacitu, ktorá v podstate pokryje všetky prostredia použitia. Tento chladiaci systém je mimoriadne zložitý, má vysoké náklady, vyžaduje veľký priestor na usporiadanie vozidla, má komplexné stratégie riadenia systému a predstavuje výzvu pre stabilitu a spoľahlivosť. Tento systém sa používa aj vo väčšine hybridných modelov PHEV na trhu a má vyspelú technológiu, ako je znázornené na obrázku 4.
5. Typ vzduchového chladenia
Tento systém priamo vedie studený vzduch z chladenia priestoru pre cestujúcich k batérii cez kanál a využíva studený vzduch na vzduchové chladenie batérie. Výhodou tohto systému je jednoduchá konštrukcia, regulovateľná teplota studeného vzduchu a nízke náklady na systém. Má však aj nevýhody systému priameho chladenia. Systém nemá funkciu ohrevu a skondenzovaná voda vznikajúca na povrchu batérie nie je ľahké vysušiť a vo vnútri batérie existuje riziko korózie a kontaminácie. Tento typ spôsobu riadenia teploty sa vo všeobecnosti neodporúča, pozri obrázok 5.
