La importància de les bateries com a principal font d'energia per als vehicles de nova energia és evident. En l'ús real dels vehicles, la bateria s'enfrontarà a condicions de funcionament complexes i variades. Per tal de millorar l'autonomia, els vehicles han de disposar tantes cel·les de bateria com sigui possible en un espai determinat, de manera que l'espai del paquet de bateries al vehicle és molt limitat. Les bateries generen una gran quantitat de calor durant el funcionament del vehicle i s'acumulen amb el temps en espais relativament petits. A causa de la densa apilament de cel·les de bateria dins del paquet de bateries, també fa que sigui relativament difícil dissipar la calor a la zona central, cosa que agreuja la inconsistència de temperatura entre les cel·les. Com a resultat, es reduirà l'eficiència de càrrega i descàrrega de la bateria i es veurà afectada la seva potència; en casos greus, també pot provocar un embalament tèrmic, cosa que afectarà la seguretat i la vida útil del sistema.
La temperatura de les bateries té un impacte significatiu en el seu rendiment, vida útil i seguretat. A baixes temperatures, les bateries de ions de liti poden experimentar un augment de la resistència interna i una disminució de la capacitat. En casos extrems, això pot provocar la congelació de l'electròlit i la incapacitat de la bateria per descarregar-se. El rendiment a baixa temperatura del sistema de bateria es veu molt afectat, cosa que provoca una disminució del rendiment de potència i una reducció de l'autonomia dels vehicles elèctrics. Quan es carreguen vehicles de nova energia en condicions de baixa temperatura, el BMS generalment escalfa la bateria a una temperatura adequada abans de carregar-la. Si no es gestiona correctament, pot provocar una sobrecàrrega instantània de voltatge, cosa que provoca curtcircuits interns, que poden provocar fum, incendis i fins i tot explosions. Els problemes de seguretat de la càrrega a baixa temperatura en sistemes de bateries de vehicles elèctrics han restringit considerablement la promoció dels vehicles elèctrics a les regions fredes.
Gestió tèrmica de la bateriaés una de les funcions importants del BMS, principalment per garantir que la bateria sempre pugui funcionar dins d'un rang de temperatura adequat, mantenint així l'estat òptim de funcionament de la bateria. Elgestió tèrmica de bateriesInclou principalment funcions com ara refrigeració, calefacció i equilibri de temperatura. Les funcions de refrigeració i calefacció s'ajusten principalment segons el possible impacte de la temperatura ambiental externa sobre la bateria. L'equilibri de temperatura s'utilitza per reduir la diferència de temperatura dins de la bateria i evitar la deterioració ràpida causada pel sobreescalfament d'una determinada part de la bateria.
En general, els modes de refrigeració de les bateries es divideixen principalment en tres categories: refrigeració per aire, refrigeració per líquid i refrigeració directa. El mode de refrigeració per aire utilitza el vent natural o l'aire de refrigeració de l'habitacle per passar a través de la superfície de la bateria per a l'intercanvi de calor i el refredament. La refrigeració líquida generalment utilitza canonades de refrigerant independents per escalfar o refredar les bateries. Actualment, aquest mètode és el principal per a la refrigeració, tal com l'utilitzen Tesla i Volt. El sistema de refrigeració directa elimina la canonada de refrigeració de la bateria i utilitza refrigerant directament per refredar la bateria.
1. Sistema de refrigeració per aire:
Les primeres bateries de potència, a causa de la seva petita capacitat i densitat d'energia, sovint es refredaven per aire. El refredament per aire es divideix en dues categories: refredament per aire natural i refredament per aire forçat (mitjançant ventiladors), que utilitzen aire natural o aire fred de la cabina per refredar la bateria.
Entre els representants típics dels sistemes refrigerats per aire hi ha el Nissan Leaf, el Kia Soul EV, etc. Actualment, les bateries de 48 V dels vehicles microhíbrids de 48 V generalment es disposen a l'habitacle i es refreden mitjançant refrigeració per aire. El diagrama de la ruta de refrigeració per aire d'una determinada bateria de potència es mostra a la Figura 2. L'estructura del sistema refrigerat per aire és relativament senzilla, la tecnologia és relativament madura i el cost és relativament baix. Tanmateix, a causa de la calor limitada que transporta l'aire, la seva eficiència de transferència de calor és baixa i la uniformitat de la temperatura interna de la bateria és deficient, cosa que dificulta un control precís de la temperatura de la bateria. Per tant, els sistemes refrigerats per aire generalment són adequats per a situacions amb un abast de conducció curt i un pes lleuger del vehicle.
2. Sistema de refrigeració líquida
El mode de refrigeració líquida es refereix a la bateria que utilitza un líquid refrigerant per intercanviar calor, i el seu diagrama esquemàtic es mostra a la Figura 3. El refrigerant es divideix en dos tipus: contacte directe amb les cel·les de la bateria (oli de silicona, oli de ricí, etc.) i contacte amb les cel·les de la bateria a través de canals d'aigua (aigua i etilenglicol, etc.); Actualment, s'utilitzen habitualment solucions mixtes d'aigua i etilenglicol. Els sistemes de refrigeració líquida generalment afegeixen un refrigerador acoblat al cicle de refrigeració, que elimina la calor de la bateria a través del refrigerant; Els seus components principals són el compressor, el refrigerador ibomba d'aiguaEl compressor, com a font d'energia per a la refrigeració, determina la capacitat de transferència de calor de tot el sistema. El refrigerador juga un paper en l'intercanvi de refrigerant i refrigerant, i la quantitat d'intercanvi de calor determina directament la temperatura del refrigerant. La bomba d'aigua determina el cabal del refrigerant a la canonada, i com més ràpid sigui el cabal, millor serà el rendiment de transferència de calor, i viceversa.
3. Sistema de refrigeració directa:
El sistema de refrigeració directa utilitza el refrigerant del sistema d'aire condicionat per refredar directament la bateria, tal com es mostra a la Figura 11. L'evaporador del sistema d'aire condicionat s'instal·la directament al sistema de bateria i el refrigerant s'evapora a l'evaporador per eliminar directament la calor generada pel sistema de bateria, aconseguint així un procés de refrigeració més ràpid i eficaç. Actualment, hi ha relativament pocs models que utilitzen refrigeració directa, sent el més típic el BMW i3. A causa de l'absència d'intercanvi de calor intermedi entre líquids, el sistema de refrigeració té una estructura compacta, una eficiència de refrigeració més alta (3-4 vegades superior a la refrigeració líquida) i un cost relativament més baix. Però el problema rau en el fet que, a causa de la conversió gas-líquid del refrigerant a la canonada, el control de tot el sistema és relativament complex i la uniformitat de la temperatura és deficient. I té uns requisits elevats de resistència a l'alta pressió i segellat del sistema, cosa que representa un risc significatiu per a la seva aplicació a tot el vehicle.
Data de publicació: 27 de març de 2026
