Solucions de gestió tèrmica per a sistemes de bateries

No hi ha dubte que el factor de temperatura té un impacte crucial en el rendiment, la vida útil i la seguretat de les bateries de potència.En termes generals, esperem que el sistema de bateries funcioni en el rang de 15 ~ 35 ℃, per tal d'aconseguir la millor potència de sortida i entrada, la màxima energia disponible i la vida útil més llarga (tot i que l'emmagatzematge a baixa temperatura pot allargar la vida del calendari). de la bateria, però no té gaire sentit practicar l'emmagatzematge a baixa temperatura en aplicacions, i les bateries són molt semblants a les persones en aquest sentit).

Actualment, la gestió tèrmica del sistema de bateries d'energia es pot dividir principalment en quatre categories, refrigeració natural, refrigeració per aire, refrigeració líquida i refrigeració directa.Entre ells, la refrigeració natural és un mètode de gestió tèrmica passiva, mentre que la refrigeració per aire, la refrigeració líquida i el corrent continu estan actius.La principal diferència entre aquests tres és la diferència en el medi d'intercanvi de calor.

· Refrigeració natural
La refrigeració lliure no té dispositius addicionals per a l'intercanvi de calor.Per exemple, BYD ha adoptat el refredament natural a Qin, Tang, Song, E6, Tengshi i altres models que utilitzen cèl·lules LFP.S'entén que el BYD de seguiment canviarà a la refrigeració líquida per als models que utilitzen bateries ternàries.

· Refrigeració per aire (Escalfador d'aire PTC)
La refrigeració per aire utilitza l'aire com a mitjà de transferència de calor.Hi ha dos tipus comuns.El primer s'anomena refrigeració passiva per aire, que utilitza directament l'aire extern per a l'intercanvi de calor.El segon tipus és la refrigeració d'aire activa, que pot preescalfar o refredar l'aire exterior abans d'entrar al sistema de bateries.En els primers dies, molts models elèctrics japonesos i coreans utilitzaven solucions refrigerades per aire.

· Refrigeració líquida
La refrigeració líquida utilitza anticongelant (com l'etilenglicol) com a mitjà de transferència de calor.En general, hi ha diversos circuits d'intercanvi de calor diferents a la solució.Per exemple, VOLT té un circuit de radiadors, un circuit d'aire condicionat (Aire condicionat PTC), i un circuit PTC (Escalfador de refrigerant PTC).El sistema de gestió de la bateria respon i s'ajusta i canvia segons l'estratègia de gestió tèrmica.El TESLA Model S té un circuit en sèrie amb la refrigeració del motor.Quan la bateria s'ha d'escalfar a baixa temperatura, el circuit de refrigeració del motor es connecta en sèrie amb el circuit de refrigeració de la bateria i el motor pot escalfar la bateria.Quan la bateria d'alimentació estigui a alta temperatura, el circuit de refrigeració del motor i el circuit de refrigeració de la bateria s'ajustaran en paral·lel i els dos sistemes de refrigeració dissiparan la calor de manera independent.

1. Condensador de gas

2. Condensador secundari

3. Ventilador del condensador secundari

4. Ventilador del condensador de gas

5. Sensor de pressió de l'aire condicionat (costat d'alta pressió)

6. Sensor de temperatura de l'aire condicionat (costat d'alta pressió)

7. Compressor electrònic d'aire condicionat

8. Sensor de pressió de l'aire condicionat (costat de baixa pressió)

9. Sensor de temperatura de l'aire condicionat (costat de baixa pressió)

10. Vàlvula d'expansió (refrigerador)

11. Vàlvula d'expansió (evaporador)

· Refrigeració directa
La refrigeració directa utilitza refrigerant (material de canvi de fase) com a mitjà d'intercanvi de calor.El refrigerant pot absorbir una gran quantitat de calor durant el procés de transició de fase gas-líquid.En comparació amb el refrigerant, l'eficiència de transferència de calor es pot augmentar més de tres vegades i la bateria es pot substituir més ràpidament.La calor dins del sistema s'emporta.L'esquema de refrigeració directa s'ha utilitzat al BMW i3.

 

A més de l'eficiència de refrigeració, l'esquema de gestió tèrmica del sistema de bateries ha de tenir en compte la consistència de la temperatura de totes les bateries.PACK té centenars de cel·les i el sensor de temperatura no pot detectar totes les cèl·lules.Per exemple, hi ha 444 bateries en un mòdul de Tesla Model S, però només hi ha 2 punts de detecció de temperatura disposats.Per tant, cal que la bateria sigui el més coherent possible mitjançant el disseny de gestió tèrmica.I una bona consistència de la temperatura és el requisit previ per a paràmetres de rendiment coherents, com ara l'energia de la bateria, la vida útil i el SOC.