Znalosť systémov tepelnej správy pre elektrické batérie
Keďže charakteristiky nabíjania a vybíjania batérie do značnej miery závisia od teploty elektrolytu batérie, dôležitou funkciou BMS je udržiavať teplotu batérie v normálnom rozsahu prevádzkových teplôt počas procesu nabíjania a vybíjania batérie. .
Nabíjanie a vybíjanie napájacej batérie je typický elektrochemický proces a jeho sprievodná reakcia môže ľahko spôsobiť zvýšenie vnútornej teploty napájacej batérie a určitý teplotný rozdiel. Ak sa teplo neodvedie včas, bude to mať veľký vplyv na bezpečnosť, spoľahlivosť a životnosť batérie.
Preto hlavnými problémami, s ktorými sa stretávame pri tepelnom manažmente, je, ako rozptýliť reakčné teplo generované počas nabíjania a vybíjania. Ako vyrovnať teplotu medzi článkami vo vnútri modulu batériového modulu a ako predhriať batériu na nastavený teplotný rozsah v chladnom prostredí.
Faktory ovplyvňujúce tepelný manažment napájacích batérií zahŕňajú najmä rýchlosť generovania tepla, tvar batérie, typ chladiva, prietok chladiva, hrúbku prietokového kanála atď.
V súčasnosti je hlavným hľadiskom napájacích batérií namontovaných vo vozidle vonkajšia štruktúra rozptylu tepla a vnútorný prenos tepla napájacích batérií sa zriedka analyzuje v kombinácii s procesom externého rozptylu tepla, takže nie je možné zásadne kontrolovať negatívny vplyv odvod tepla batérie.
Z hľadiska kontroly možno súčasný systém tepelného manažmentu napájacej batérie rozdeliť do dvoch kategórií: aktívny a pasívny. Z pohľadu teplonosného média systém tepelného manažmentu zahŕňa najmä chladenie plynom, kvapalinové chladenie, chladenie materiálu s fázovou zmenou, chladenie teplovodmi a niektoré systémy tepelného manažmentu s vykurovaním.
Spôsob chladenia kvapalinou
Metóda chladenia kvapalinou (ako je znázornená na obrázku nižšie) využíva kvapalinu ako médium na prenos tepla. Je potrebné vytvoriť kanál na prenos tepla medzi napájacou batériou a kvapalným médiom, ako je vodný plášť, na vykonávanie nepriameho ohrevu a chladenia vo forme konvekcie a vedenia tepla. Teplonosným médiom môže byť voda, etyléndisilikón alebo dokonca chladivo. Dochádza tiež k priamemu prenosu tepla napájacej batérie ponorením do kvapaliny dielektrika, ale musia sa vykonať izolačné opatrenia, aby sa predišlo skratom.
Metódy chladenia kvapalinou zahŕňajú najmä pasívne systémy chladenia kvapalinou a aktívne systémy chladenia kvapalinou. Pasívne chladenie kvapalinou vo všeobecnosti zahŕňa výmenu tepla medzi kvapalným prostredím a vzduchom a potom jeho zavedenie do napájacej batérie na sekundárnu výmenu tepla, zatiaľ čo aktívne chladenie sa vykonáva cez výmenník tepla chladiacej kvapaliny motora.
Spôsob chladenia materiálu s fázovou zmenou
V posledných rokoch sa v zahraničí a Číne objavili systémy tepelného manažmentu napájacích batérií využívajúce chladenie PCM materiálov s fázovou zmenou. Vzhľadom na charakteristiky výkonových batérií, ktoré absorbujú teplo počas nabíjania a uvoľňujú teplo počas vybíjania, sú materiály s fázovou zmenou naplnené medzi úplne uzavretými článkami výkonových batérií a fungujú tak, že sa materiály s fázovou zmenou roztavia alebo stuhnú.
Keď sa napájacia batéria vybije veľkým prúdom, PCM absorbuje teplo uvoľnené napájacou batériou a podstúpi fázovú zmenu (tavenie), čo rapídne zníži teplotu napájacej batérie. Tento proces spočíva v tom, že systém ukladá teplo v PCM vo forme tepla s fázovou zmenou; keď sa napájacia batéria nabíja, najmä v prostredí s relatívne chladným počasím (to znamená, že teplota atmosféry je ďaleko pod teplotou fázovej zmeny), PCM uvoľňuje teplo a tuhne, aby sa batéria rýchlo zahriala.
Použitie materiálov s fázovou zmenou v systémoch tepelného manažmentu napájacích batérií nevyžaduje vloženie dodatočných chladiacich prvkov na pripojenie napájacej batérie, ani chladiace kanály medzi jednotkami napájacích batérií alebo chladiacimi systémami, ktoré zapuzdrujú vonkajšiu cirkuláciu tekutín, a nevyžaduje spotreba dodatočnej energie pre napájaciu batériu. Zároveň slúži aj ako referencia pre ohrev napájacích batérií v chladnom prostredí.
