Technológia tepelného manažmentu pre energetické články
V rýchlom vývoji elektrických vozidiel (EV) sa problém tepelného úniku stáva čoraz zrejmejším.
Batéria je hlavnou zložkou na uchovávanie energie elektrického vozidla (EV), ktorá sa skladá z lítium-iónových batérií a má priamy vplyv na výkon EV. Pre optimalizáciu výkonu a životnosti batériovej jednotky je potrebné optimalizovať štruktúru batériovej jednotky a navrhnúť systém riadenia tepla batériovej jednotky (BTMS), ktorý sa dokáže prispôsobiť vysokej a nízkej teplote.
Technológia tepelného manažmentu batériového systému nového energetického vozidla
Podstatou technológie chladenia lítium-iónových batérií je proces výmeny tepla cez chladiace médium, ktoré prenáša teplo z vnútra batérie do vonkajšieho prostredia, čím sa znižuje vnútorná teplota batérie. Podľa rozdielu chladiaceho média je možné ho rozdeliť na chladenie vzduchom, chladenie kvapalinou, chladenie materiálu so zmenou tuhej fázy a chladenie tepelnými trubicami.
1. Vzduchom chladený chladiaci systém
Vzduchom chladený chladiaci systém známy aj ako vzduchom chladený chladiaci systém. Toto je najjednoduchší spôsob chladenia napájacej batérie tak, že necháte prúdiť vzduch cez povrch batérie, aby sa odstránilo teplo generované batériou.
Podľa vetracích opatrení (s ventilátormi alebo bez ventilátorov a pod.) možno periférne zariadenia vzduchom chladené rozdeliť na prirodzené prúdenie a nútené vetranie.
Prirodzená konvekcia vyžaruje teplo
Systém, ktorý sa nespolieha na externú nútenú ventiláciu (napr. ventilátory), ale chladí a vyžaruje teplo cez tok tekutiny vo vnútri samotnej batérie v dôsledku zmien teploty.
Nútené vetranie pre odvod tepla
Na základe prirodzeného odvodu tepla konvekciou sa k systému odvodu tepla pridáva zodpovedajúca technológia núteného vetrania.
Podľa usporiadania batérií možno vzduchový chladiaci systém rozdeliť na sériový a paralelný systém. Účinok tejto metódy je však slabý a je ťažké dosiahnuť rovnomernosť vysokej teploty batérie. Vzduchový chladiaci systém má jednoduchú konštrukciu a nízku cenu, ale jeho efekt odvádzania tepla nie je zrejmý a napájacia batéria nemôže fungovať v normálnom teplotnom rozsahu. Zmenou usporiadania batérie, vzduchového kanála, rozstupu batérie a rýchlosti vetra možno systém chladenia vzduchom optimalizovať, aby sa dosiahol lepší chladiaci účinok systému riadenia tepla batérie.
2. Kvapalinou chladený chladiaci systém
Systém sa vzťahuje na chladivo v priamom alebo nepriamom kontakte s napájacou batériou, použitie princípu konvekčného prenosu tepla, prostredníctvom cirkulácie tekutého toku tepla vytvoreného v batériovej jednotke preč, úžitkový vzor sa vzťahuje na systém odvodu tepla, ktorý môže dosiahnuť efekt rozptylu tepla.
Chladivo (chladiaca kvapalina)
Má vysokú tepelnú vodivosť, dobrý odvod tepla, môže byť zmesou vody, vody a glykolu, minerálneho oleja a R134a atď., Je široko používaný v chladiacich systémoch elektrických vozidiel. Napríklad batéria Tesla používa kvapalinou chladenú zmes vody a etylénglykolu, zatiaľ čo BMW I-3 používa R134A.
Dá sa rozdeliť na priame chladenie a nepriame chladenie podľa toho, či je chladiaca kvapalina v kontakte s batériou. Koeficient prenosu tepla kvapaliny je väčší ako koeficient vzduchu a účinok rozptylu tepla je lepší, ale štruktúra je zložitá, požiadavka na tesnosť je vysoká a náklady na dizajn a údržbu sú relatívne vysoké.
V technológii chladenia kvapalinou má dizajn konštrukcie hlavne dizajn konštrukcie bežca, dizajn usporiadania chladiacej dosky. Kvapalinou chladené systémy často vyžadujú zložitejšie a náročnejšie konštrukčné návrhy, aby sa zabránilo úniku kvapalného chladiva a aby sa zabezpečila jednotnosť medzi monomérmi článkov v batériovej súprave. Ale jeho zložitá štruktúra tiež robí celý systém chladiča veľmi objemným, čo zvyšuje hmotnosť celého vozidla a pomerne sťažuje údržbu a údržbu, zodpovedajúcim spôsobom sa zvyšujú aj náklady na údržbu.
3. Systém chladenia materiálu s fázovou zmenou
Materiál s fázovou zmenou (PCM) sa používa ako médium na prenos tepla na absorbovanie (alebo uvoľňovanie) tepla batérie počas reakcie fázovej zmeny, chladiaca technológia má dobrý účinok na reguláciu teploty a schopnosť rovnomernej teploty, ale materiál je drahý.
Materiály so zmenou fázy absorbujú (alebo uvoľňujú) veľa tepla počas prechodu medzi kvapalným, pevným a parným stavom. Keď teplota jedného článku prekročí normálny rozsah pracovných teplôt, teplo sa môže rýchlo preniesť, takže teplota medzi jednotlivými článkami je v podstate rovnaká.
Aby sa zmenili defekty materiálu, niektoré kovové materiály sa naplnia do materiálu s fázovou zmenou, ako je veľmi tenká hliníková platňa naplnená do materiálu s fázovou zmenou, aby sa zlepšila tepelná vodivosť. Aby sa zlepšila tepelná vodivosť materiálov s fázovou zmenou, niektorí ľudia plnia uhlíkové vlákna, uhlíkové nanorúrky a tak ďalej.
