Tehnologija upravljanja toplinom za energetske ćelije
U brzom razvoju električnih vozila (EV) problem termičkog bijega postaje sve očigledniji.
Baterija je glavna komponenta za skladištenje energije električnog vozila (ev) koja se sastoji od litijum-jonskih baterija i ima direktan uticaj na performanse EV. Kako bi se optimizirale performanse i vijek trajanja baterije, potrebno je optimizirati strukturu baterijskog paketa i dizajnirati sistem za upravljanje toplinom baterije (BTMS) koji se može prilagoditi visokim i niskim temperaturama.
Tehnologija upravljanja toplinom novog energetskog sistema akumulatora vozila
Suština tehnologije hlađenja litijum-jonskih baterija je proces razmene toplote kroz rashladni medij koji prenosi toplotu iz unutrašnjosti baterije u spoljašnju okolinu, čime se smanjuje unutrašnja temperatura baterije. Prema razlici rashladnog medija, može se podijeliti na zračno hlađenje, hlađenje tekućinom, hlađenje materijala s promjenom čvrste faze i hlađenje toplotnih cijevi.
1. Vazdušno hlađen sistem hlađenja
Vazdušno hlađeni sistem hlađenja poznat i kao vazdušno hlađen sistem hlađenja. Ovo je najjednostavniji način za hlađenje baterijskog paketa puštanjem zraka kroz površinu baterije kako bi se uklonila toplina koju proizvodi baterija.
Prema mjerama ventilacije (sa ili bez ventilatora, itd.), zračno hlađena periferna oprema se može podijeliti na prirodnu konvekcijsku i prisilnu ventilaciju.
Prirodna konvekcija zrači toplinu
Sistem koji se ne oslanja na vanjsku prisilnu ventilaciju (npr. ventilatori) već hladi i zrači toplinu kroz protok tekućine unutar samog paketa baterija zbog promjena temperature.
Prisilna ventilacija za odvođenje topline
Zasnovano na prirodnoj konvekcijskoj disipaciji topline, odgovarajuća tehnologija prisilne ventilacije se dodaje sistemu odvođenja topline.
Prema rasporedu baterija, sistem vazdušnog hlađenja se može podeliti na serijski i paralelni sistem. Međutim, učinak ove metode je slab, te je teško postići visokotemperaturnu uniformnost baterije. Sistem zračnog hlađenja ima jednostavan dizajn strukture i nisku cijenu, ali njegov učinak rasipanje topline nije očigledan, a baterija za napajanje ne može raditi u normalnom temperaturnom rasponu. Promenom rasporeda baterija, vazdušnog kanala, razmaka baterija i brzine vetra, sistem vazdušnog hlađenja se može optimizovati kako bi se postigao bolji efekat hlađenja sistema upravljanja toplotom baterije.
2. Rashladni sistem hlađen tekućinom
Sistem se odnosi na rashladno sredstvo u direktnom ili indirektnom kontaktu sa energetskom baterijom, korišćenjem principa konvektivnog prenosa toplote, kroz cirkulaciju tečnog toka toplote koja se stvara u baterijskom paketu daleko, korisni model se odnosi na sistem odvođenja toplote koji može postići efekat disipacije toplote.
Rashladno sredstvo (rashladno sredstvo)
Ima visoku toplotnu provodljivost, dobru disipaciju toplote, može biti mešavina vode, vode i glikola, mineralnog ulja i R134a, itd., Široko se koristi u sistemima za hlađenje električnih vozila. Na primjer, Tesla baterija koristi mješavinu vode i etilen glikola hlađenu tekućinom, dok BMW I-3 koristi R134A.
Može se podijeliti na direktno hlađenje i indirektno hlađenje prema tome da li je rashladna tekućina u kontaktu s baterijom. Koeficijent prijenosa topline tekućine je veći od zraka, a učinak odvođenja topline je bolji, ali struktura je složena, zahtjevi za brtvljenjem su visoki, a troškovi dizajna i održavanja su relativno visoki.
U tehnologiji tekućeg hlađenja, dizajn strukture uglavnom ima dizajn strukture klizača, dizajn oblika rashladne ploče. Sistemi hlađeni tekućinom često zahtijevaju složenije i zahtjevnije strukturne dizajne kako bi se spriječilo curenje tečnog rashladnog sredstva i osigurala uniformnost između monomera ćelija u baterijskom paketu. Ali njegova složena struktura takođe čini ceo sistem hladnjaka veoma glomaznim, što povećava težinu celog vozila, i čini održavanje i održavanje relativno teškim, troškovi održavanja se takođe povećavaju shodno tome.
3. Sistem za hlađenje materijala sa promjenom faze
Materijal za promjenu faze (PCM) se koristi kao medij za prijenos topline za apsorpciju (ili oslobađanje) topline baterije tokom reakcije promjene faze, tehnologija hlađenja ima dobar učinak kontrole temperature i ujednačenu temperaturnu sposobnost, ali je materijal skup.
Materijali s promjenom faze će apsorbirati (ili otpustiti) mnogo topline tokom prijelaza između tekućeg stanja, čvrstog stanja i stanja pare. Kada temperatura jedne ćelije pređe normalni opseg radne temperature, toplota se može brzo preneti, tako da je temperatura između pojedinačnih ćelija u osnovi ista.
Kako bi se izmijenili defekti materijala, neki metalni materijali će se napuniti u materijal za promjenu faze, kao što je vrlo tanka aluminijska ploča napunjena u materijal za promjenu faze, kako bi se poboljšala toplinska provodljivost. Kako bi poboljšali toplinsku provodljivost materijala za promjenu faze, neki ljudi pune karbonska vlakna, karbonske nanocijevi i tako dalje.