Estado actual de la tecnología de gestión térmica para sistemas de baterías de vehículos eléctricos.
La investigación sobre la disipación de calor de la batería de energía se puede dividir en disipación de calor del aire, disipación de calor por refrigeración líquida, disipación de calor del material de cambio de fase sólida y disipación de calor del tubo de calor. Las principales tecnologías de disipación de calor existentes son principalmente las tres primeras.
Sistema de refrigeración por aire
El sistema de disipación de calor enfriado por aire también se denomina sistema de disipación de calor enfriado por aire. El método de disipación de calor enfriado por aire es el más sencillo. Solo necesita dejar que el aire fluya a través de la superficie de la batería para eliminar el calor generado por la batería y lograr el propósito de enfriar el paquete de batería. De acuerdo con diferentes medidas de ventilación, el tipo enfriado por aire tiene dos formas de disipación de calor por convección natural y disipación de calor por ventilación forzada.
La disipación de calor por convección natural no depende de medidas de ventilación forzada externa (como agregar ventiladores, etc.), sino que solo utiliza el flujo de aire generado por el fluido dentro del paquete de baterías debido a los cambios de temperatura para enfriar y disipar el calor.
El sistema de enfriamiento por convección forzada es un sistema de enfriamiento basado en el sistema de enfriamiento por convección natural más la correspondiente tecnología de ventilación forzada.
En la actualidad, existen principalmente dos tipos de sistemas de disipación de calor refrigerados por aire para baterías de energía: en serie y en paralelo. Sin embargo, el efecto de este método es deficiente y es difícil lograr una uniformidad de temperatura alta en la batería.
Sistema de refrigeración líquida
El sistema de disipación de calor enfriado por líquido de la batería de energía se refiere a un sistema de disipación de calor en el que el refrigerante entra en contacto directa o indirectamente con la batería de energía y luego elimina el calor generado en el paquete de baterías a través de la circulación de fluido líquido para lograr la disipación de calor. . El refrigerante puede ser agua, una mezcla de agua y etilenglicol, aceite mineral, R134a, etc. Estos refrigerantes tienen una alta conductividad térmica y pueden lograr una mejor disipación del calor.
La tecnología actual de refrigeración líquida de las baterías eléctricas también tiene una tecnología bastante madura y se ha utilizado ampliamente en el sistema de disipación de calor de los vehículos eléctricos. Por ejemplo, el paquete de baterías de Tesla utiliza un método de refrigeración líquida de una mezcla de agua y etilenglicol para disipar el calor. El BMW i3 utiliza R134a para disipar el calor.
Los sistemas refrigerados por líquido a menudo requieren diseños estructurales más complejos y rigurosos para evitar fugas de refrigerante líquido y garantizar la uniformidad de las celdas de la batería en el paquete de baterías, y la estructura compleja del sistema refrigerado por líquido también hace que todo el sistema de disipación de calor se convierta en Es muy voluminoso, lo que no solo aumenta el peso de todo el vehículo, sino que también aumenta en gran medida la carga sobre todo el vehículo y, al mismo tiempo, debido a la complejidad de su estructura y el alto rendimiento de sellado, es relativamente difícil de mantener. y mantener el sistema de refrigeración líquida, y el coste de mantenimiento también aumenta en consecuencia.
Sistema de enfriamiento de material de cambio de fase.
El sistema de disipación de calor del material de cambio de fase utiliza el material de cambio de fase como medio de transferencia de calor y utiliza las características del material de cambio de fase para almacenar y liberar energía cuando se produce el cambio de fase para lograr el efecto de calentamiento a baja y alta temperatura. disipación de calor para la batería de energía. Sin embargo, la conductividad térmica de los materiales de cambio de fase es relativamente baja. Para cambiar los defectos inherentes de los materiales, la gente rellena algunos materiales metálicos con materiales de cambio de fase. Por ejemplo, en algunos estudios, se rellenan placas de aluminio muy delgadas con materiales de cambio de fase para mejorar la conductividad térmica. el objetivo de. Para mejorar la conductividad térmica de los materiales de cambio de fase, también se ha propuesto rellenar fibras de carbono, nanotubos de carbono, etc. en materiales de cambio de fase.
Sistema de refrigeración por tubo de calor
Como elemento eficiente de conducción de calor, un tubo de calor puede transferir energía térmica de manera rápida y eficiente de un lugar a otro, es decir, puede transferir calor de manera rápida y efectiva entre dos objetos.
En el sistema de gestión térmica de vehículos eléctricos, muchos académicos nacionales y extranjeros también han aplicado el tubo de calor, un elemento conductor de calor, a la disipación de calor de las baterías eléctricas. En comparación con el sistema tradicional de disipación de calor por convección forzada, en el sistema de disipación de calor que introduce tubos de calor, la batería de energía no solo puede mantener el rango de temperatura de funcionamiento normal, sino también mantener la uniformidad de temperatura entre las celdas de la batería, lo que es enfriamiento forzado. . El efecto que el sistema de enfriamiento no puede lograr. Sin embargo, su masa y volumen son demasiado grandes y existe un límite de transferencia de calor.
Sistema de calefacción de batería de vehículo eléctrico.
Los cuatro métodos para disipar el calor de la batería se presentan arriba y luego se presentará el método de calentamiento para adaptar la batería al ambiente de baja temperatura.
El sistema de calefacción se compone principalmente de elementos y circuitos calefactores, entre los cuales el elemento calefactor es la parte más importante. Los elementos calefactores comunes incluyen elementos calefactores de resistencia variable y elementos calefactores de resistencia constante. El primero generalmente se denomina PTC (coeficiente de temperatura positivo) y el segundo es una película calefactora generalmente compuesta de cables calefactores metálicos, como una película calefactora de silicona, una película calefactora eléctrica flexible, etc.
El PTC se usa ampliamente debido a su uso seguro, alta eficiencia de conversión de calor, rápido aumento de temperatura, ausencia de llamas abiertas y temperatura constante automática. Su bajo coste es un factor favorable para las baterías de alto precio actuales. La película calefactora eléctrica flexible aislada es otro tipo de calentador, que se puede doblar según la forma arbitraria de la pieza de trabajo, asegurando un contacto cercano con la pieza de trabajo y asegurando la máxima transferencia de energía térmica. La película calefactora de silicona es un elemento calefactor de superficie delgada con flexibilidad, pero debe estar en contacto total y cercano con el objeto calentado, y su seguridad es peor que la del PTC.
Calentador de aire PTC
Calentador de refrigerante PTC
