Soluții de management termic pentru sisteme de baterii

Nu există nicio îndoială că factorul de temperatură are un impact crucial asupra performanței, duratei de viață și siguranței bateriilor de putere.În general, ne așteptăm ca sistemul de baterii să funcționeze în intervalul 15 ~ 35℃, astfel încât să obținem cea mai bună putere de ieșire și intrare, energia maximă disponibilă și cea mai lungă durată de viață (deși stocarea la temperaturi scăzute poate prelungi durata de viață a calendarului). a bateriei , dar nu are prea mult sens să practici stocarea la temperatură scăzută în aplicații, iar bateriile sunt foarte asemănătoare cu oamenii în acest sens).

În prezent, managementul termic al sistemului de baterii de putere poate fi împărțit în principal în patru categorii, răcire naturală, răcire cu aer, răcire cu lichid și răcire directă.Printre acestea, răcirea naturală este o metodă pasivă de management termic, în timp ce răcirea cu aer, răcirea cu lichid și curentul continuu sunt active.Principala diferență dintre aceste trei este diferența de mediu de schimb de căldură.

· Răcire naturală
Free cooling nu are dispozitive suplimentare pentru schimbul de căldură.De exemplu, BYD a adoptat răcirea naturală în Qin, Tang, Song, E6, Tengshi și alte modele care folosesc celule LFP.Se înțelege că BYD-ul ulterior va trece la răcirea cu lichid pentru modelele care utilizează baterii ternare.

· Răcire cu aer (Încălzitor de aer PTC)
Răcirea cu aer folosește aer ca mediu de transfer de căldură.Există două tipuri comune.Prima se numește răcire pasivă cu aer, care utilizează direct aerul exterior pentru schimbul de căldură.Al doilea tip este răcirea activă cu aer, care poate preîncălzi sau răci aerul exterior înainte de a intra în sistemul de baterii.În primele zile, multe modele electrice japoneze și coreene foloseau soluții răcite cu aer.

· Răcire cu lichid
Răcirea cu lichid folosește antigel (cum ar fi etilenglicolul) ca mediu de transfer de căldură.În general, există mai multe circuite diferite de schimb de căldură în soluție.De exemplu, VOLT are un circuit de radiator, un circuit de aer condiționat (PTC aer conditionat), și un circuit PTC (Încălzitor de lichid de răcire PTC).Sistemul de management al bateriei răspunde și reglează și comută în funcție de strategia de management termic.TESLA Model S are un circuit în serie cu răcirea motorului.Când bateria trebuie încălzită la temperatură scăzută, circuitul de răcire a motorului este conectat în serie cu circuitul de răcire a bateriei, iar motorul poate încălzi bateria.Când bateria de alimentare este la temperatură ridicată, circuitul de răcire a motorului și circuitul de răcire a bateriei vor fi reglate în paralel, iar cele două sisteme de răcire vor disipa căldura independent.

1. Condensator de gaz

2. Condensator secundar

3. Ventilator secundar al condensatorului

4. Ventilator condensator de gaz

5. Senzor de presiune al aparatului de aer condiționat (partea de înaltă presiune)

6. Senzor de temperatura aparatului de aer conditionat (partea de inalta presiune)

7. Compresor electronic de aer conditionat

8. Senzor de presiune al aparatului de aer condiționat (partea de joasă presiune)

9. Senzor de temperatura aparatului de aer conditionat (partea de joasa presiune)

10. Supapa de expansiune (răcitor)

11. Supapa de expansiune (evaporator)

· Răcire directă
Răcirea directă utilizează agent frigorific (material cu schimbare de fază) ca mediu de schimb de căldură.Agentul frigorific poate absorbi o cantitate mare de căldură în timpul procesului de tranziție de fază gaz-lichid.În comparație cu agentul frigorific, eficiența transferului de căldură poate fi crescută de mai mult de trei ori, iar bateria poate fi înlocuită mai rapid.Căldura din interiorul sistemului este transportată.Schema de răcire directă a fost folosită la BMW i3.

 

Pe lângă eficiența de răcire, schema de management termic a sistemului de baterii trebuie să ia în considerare consistența temperaturii tuturor bateriilor.PACK are sute de celule, iar senzorul de temperatură nu poate detecta fiecare celulă.De exemplu, într-un modul al Tesla Model S există 444 de baterii, dar sunt aranjate doar 2 puncte de detectare a temperaturii.Prin urmare, este necesar ca bateria să fie cât mai consistentă prin proiectarea managementului termic.Și o bună consistență a temperaturii este condiția prealabilă pentru parametrii de performanță consecvenți, cum ar fi puterea bateriei, durata de viață și SOC.