Uobičajene tehnologije upravljanja toplinom baterije
za nova energetska vozila
Sistem za hlađenje novih energetskih vozila uglavnom se sastoji od tri dijela: cirkulacijskog sistema za hlađenje akumulatora, elektromotorno kontroliranog cirkulacijskog sistema hlađenja i sistema cirkulacije toplog zraka klima uređaja. Različite metode upravljanja toplinom baterije uključuju različite brojeve dijelova, strukture i rasporede. Različiti tipovi sistema za upravljanje toplotom se biraju na osnovu troškova razvoja vozila, težine vozila i zahteva za prostorom. Njegove glavne tehničke rute uključuju sljedećih pet tipova.
1. Direktno hlađenje
Pozivan kao tehnologija direktnog hlađenja baterija, sistem direktnog hlađenja ima ugrađeni rashladni isparivač unutar baterije i povezan je sa sistemom klimatizacije putem cjevovoda. Kada se baterija treba ohladiti, kompresor se koristi za slanje komprimovanog rashladnog sredstva u isparivač unutar baterije, a zatim se baterija odvodi. Unutrašnja toplota postiže efekat hlađenja. Prednosti sistema su kompaktna struktura, dobar efekat hlađenja, mali broj delova (potreban je samo jedan ulazni i jedan izlazni rashladni cevovod) i mala težina. Međutim, nedostaci ovog sistema su što ne može zagrijati bateriju pod niskim temperaturama ispod nule, kondenzirana voda nastala tokom procesa hlađenja nije zaštićena, a temperaturnu ujednačenost rashladnog sredstva je teško kontrolisati. Rashladni sistem ima kratak vijek trajanja i nisku pouzdanost, a često dolazi do curenja rashladnog sredstva. Curenje, nedovoljan kapacitet hlađenja i drugi kvarovi. Ovo je najnovija tehnologija hlađenja baterija relativno niske zrelosti. Primijenjen je u masovnim modelima kao što su BYD i Tesla na tržištu. To je glavna tehnička ruta u budućnosti, kao što je prikazano na slici 1.
2. Vodeno hlađenje radijatora
Krug za hlađenje radijatora je nezavisan krug, koji se sastoji od radijatora, elektronske vodene pumpe, grijača, itd., sa antifrizom kao medijem. Antifriz izlazi iz radijatora, prolazi kroz grejač, zatim u akumulator i na kraju se vraća u radijator. Ovaj ciklus hladi i zagrijava bateriju. Sistem ima prednosti jednostavne strukture, niske cijene i uštede energije u okruženju niske temperature tijekom cijele godine. Međutim, efikasnost disipacije toplote ovog sistema je niska, a temperatura vode je visoka u klimatskim okruženjima sa visokom temperaturom ljeti i ne može zadovoljiti radne uslove u okruženjima visoke temperature, kao što je prikazano na slici 2.
3. Direktno rashladno vodeno hlađenje
Ovaj sistem integriše direktno hlađenje i vodeno hlađenje, i premošćuje sistem klimatizacije i vodenog hlađenja kroz rashladni hladnjak baterije (koji se naziva i izmenjivač toplote). Ovaj sistem izbegava nedostatke prve dve metode hlađenja i trenutno je jedan od najčešće korišćenih sistema za upravljanje toplotom baterija. Sistem ima više komponenti od prethodne dvije. Sistem je složeniji i zahteva relativno veliki prostor za raspored komponenti. Kompresor ima veliko opterećenje tokom rada, što troši puno energije za cijelo vozilo i nije ekonomično. Osim toga, kada dio sistema za klimatizaciju pokvari, potrebe za hlađenjem baterije ne mogu se zadovoljiti u maksimalnoj mjeri, vidi sliku 3.
4. Vodeno hlađeni hibridni tip
Ovaj sistem je baziran na sistemu direktnog hlađenja vodom i dodaje sistem vodenog hlađenja radijatora. Dva su raspoređena u paralelna kola. Kontrolom elektromagnetnog ventila, različiti krugovi se koriste za hlađenje baterije u različitim uvjetima. U okruženjima sa niskim temperaturama radi samo sistem vodenog hlađenja radijatora. Kada se nalazite u okruženju visoke temperature, prebacite se na sistem direktnog hlađenja vode za hlađenje da bi radio. U teškim radnim uslovima, dva sistema mogu da rade istovremeno, a baterija takođe može da postigne maksimalni kapacitet hlađenja, koji u osnovi može pokriti sva okruženja upotrebe. Ovaj sistem hlađenja je izuzetno složen, ima visoku cenu, zahteva veliki prostor za raspored vozila, ima složene strategije upravljanja sistemom i predstavlja izazov za stabilnost i pouzdanost. Ovaj sistem se takođe koristi u većini hibridnih PHEV modela na tržištu i ima zrelu tehnologiju, kao što je prikazano na slici 4.
5. Tip vazdušnog hlađenja
Ovaj sistem direktno vodi hladni vazduh iz putničkog prostora za hlađenje do akumulatora kroz kanal i koristi hladan vazduh za hlađenje akumulatora. Prednosti ovog sistema su jednostavna struktura, kontrolisana temperatura hladnog vazduha i niska cena sistema. Međutim, ima i nedostatke direktnog sistema hlađenja. Sistem nema funkciju grijanja, a kondenzirana voda koja se stvara na površini baterije nije lako osušiti, a postoji opasnost od korozije i kontaminacije unutar baterije. Ova vrsta metode upravljanja toplinom se općenito ne preporučuje, pogledajte sliku 5.
