Typy systémov tepelného manažmentu batérií
Rôzne metódy tepelného manažmentu batérie zahŕňajú rôzny počet častí, štruktúr a usporiadaní. Rôzne typy systémov tepelného manažmentu sa vyberajú na základe nákladov na vývoj vozidla, hmotnosti vozidla a požiadaviek na priestorové usporiadanie. Hlavné technické cesty sú týchto päť typov:
1. Typ priameho chladenia
Systém priameho chladenia, označovaný ako technológia priameho chladenia batérie, je zabudovaný chladiaci výparník vo vnútri batérie, ktorý je pripojený ku klimatizačnému systému potrubím. Keď je potrebné batériu ochladiť, kompresor sa použije na odoslanie stlačeného chladiva do výparníka vo vnútri batérie a potom odoberie teplo z batérie, aby sa dosiahol chladiaci efekt. Výhodou systému je kompaktná konštrukcia, dobrý chladiaci účinok, malý počet dielov (vyžaduje sa len jedno vstupné a jedno výstupné chladiace potrubie), nízka hmotnosť atď. Nevýhodou tohto systému je však to, že nedokáže zohriať batériu pod pri nízkych teplotách pod nulou, kondenzovaná voda vznikajúca počas procesu chladenia je nechránená a teplotná rovnomernosť chladiva sa dá ťažko kontrolovať. Chladiaci systém má krátku životnosť a nízku spoľahlivosť a často dochádza k úniku chladiva, nedostatočnému chladiacemu výkonu a iným poruchám. 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, ktorý pozostáva z chladiča, elektronického vodného čerpadla, ohrievača atď. s nemrznúcou zmesou ako médiom. Nemrznúca zmes vychádza z chladiča, prechádza cez ohrievač do batérie a nakoniec sa vracia do chladiča. Táto cirkulačná metóda sa používa na chladenie a zahrievanie batérie. Systém má výhody jednoduchej konštrukcie, nízkych nákladov a úspory energie v trvalom nízkoteplotnom prostredí. Systém má však nízku účinnosť odvádzania tepla a teplota vody je v lete vysoká v prostredí s vysokou teplotou, čo nemôže spĺňať podmienky používania v prostredí s vysokou teplotou, ako je znázornené na obrázku 2.
3. Priame chladenie a typ vodného chladenia
Tento systém je integrovaný na báze priameho chladenia a vodného chladenia 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 je jedným z najčastejšie používaných systémov tepelného manažmentu batérie. Systém má viac komponentov ako prvé dva, systém je zložitejší a požadovaný priestor na rozloženie komponentov je relatívne veľký. Zaťaženie kompresora je počas prevádzky veľké, čo spotrebuje veľa energie pre celé vozidlo a má nízku hospodárnosť. Okrem toho, keď klimatizačný systém čiastočne zlyhá, nie je možné úplne splniť požiadavku na chladenie batérie, ako je znázornené na obrázku 3.
4. Vodou chladený hybridný typ
Tento systém je založený na priamom chladiacom systéme chladenia vodou a pridáva systém chladenia vody 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 musí fungovať iba chladiaci systém chladiča vody. V prostredí s vysokou teplotou prepnite na systém priameho chladenia vodou. 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 a nákladný a má vysoké požiadavky na dispozičný priestor celého vozidla. Stratégia riadenia systému je zložitá a stabilita a spoľahlivosť sú výzvou. 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 priestoru pre cestujúcich do batérie cez potrubie a využíva studený vzduch na 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 vyhrievania a skondenzovaná voda, ktorá vzniká na povrchu batérie, nie je ľahké vysušiť, čo predstavuje riziko erózie a kontaminácie vnútra batérie. Tento typ spôsobu riadenia teploty sa vo všeobecnosti neodporúča, pozri obrázok 5.
