Gestión térmica del sistema de batería
Gestión térmica de la batería.Incluye principalmente refrigeración, calefacción y ecualización de temperatura. Las funciones de refrigeración y calefacción se ajustan principalmente al impacto potencial de la temperatura ambiente externa en la batería. La ecualización de temperatura reduce las diferencias de temperatura dentro del paquete de baterías, evitando la rápida degradación de la batería causada por el sobrecalentamiento en ciertas áreas.
Generalmente, los métodos de enfriamiento de baterías eléctricas se dividen principalmente en tres categorías: enfriamiento por aire, enfriamiento por líquido y enfriamiento directo. La refrigeración por aire utiliza aire natural o aire de refrigeración del compartimento de pasajeros para lograr el intercambio de calor y la refrigeración sobre la superficie de la batería. La refrigeración líquida normalmente utiliza tuberías de refrigerante independientes para calentar o enfriar la batería; Este es actualmente el método de enfriamiento principal, utilizado en las baterías Tesla y Volt. Los sistemas de enfriamiento directo eliminan la necesidad de tuberías de enfriamiento separadas para la batería de energía, utilizando directamente refrigerante para enfriarla.
1. Sistema de refrigeración por aire
Las primeras baterías de energía, debido a su menor capacidad y densidad de energía, a menudo utilizaban refrigeración por aire. La refrigeración por aire se divide en dos categorías principales: refrigeración por aire natural y refrigeración por aire forzado (mediante un ventilador), que utiliza aire natural o aire frío del compartimento de pasajeros para enfriar la batería.
Actualmente, las baterías de 48 V de los vehículos híbridos suaves de 48 V generalmente están ubicadas en el habitáculo y se enfrían por aire. Los sistemas de refrigeración por aire-tienen una estructura relativamente simple, tecnológicamente maduros y de bajo costo. Sin embargo, debido a la limitada capacidad de eliminación de calor del aire, su eficiencia de intercambio de calor es baja, lo que resulta en una pobre uniformidad de la temperatura interna y dificultad para controlar con precisión la temperatura de la batería. Por lo tanto, los sistemas de refrigeración por aire-son generalmente adecuados para aplicaciones con autonomías de conducción cortas y vehículos ligeros.
2. Sistemas de refrigeración líquida
La refrigeración líquida implica el uso de un refrigerante para intercambiar calor con la batería. Los refrigerantes se dividen en dos tipos: los que pueden contactar directamente con las celdas de la batería (aceite de silicona, aceite de ricino, etc.) y los que entran en contacto con las celdas a través de canales de agua (agua y etilenglicol, etc.); Actualmente, se utiliza más comúnmente una mezcla de agua y etilenglicol. Los sistemas de refrigeración líquida suelen incluir un enfriador acoplado al ciclo de refrigeración, que utiliza el refrigerante para eliminar el calor de la batería. Los componentes principales son el compresor, el enfriador y la bomba de agua. El compresor, como fuente de energía para la refrigeración, determina la capacidad de intercambio de calor de todo el sistema. El enfriador facilita el intercambio de calor entre el refrigerante y el refrigerante, y la cantidad de intercambio de calor determina directamente la temperatura del refrigerante. La bomba de agua determina el caudal de refrigerante dentro de las tuberías; un caudal más rápido da como resultado un mejor rendimiento del intercambio de calor y viceversa.
Los sistemas de refrigeración líquida ofrecen una mayor flexibilidad. Se pueden instalar canales de enfriamiento entre los módulos de la batería (actualmente el enfoque principal), se pueden usar placas de enfriamiento en la parte inferior de la batería o las celdas o módulos se pueden sumergir en refrigerante. Las ventajas de los sistemas de refrigeración líquida incluyen altos coeficientes de transferencia de calor, caudales rápidos, buena uniformidad de temperatura y control preciso de la temperatura. Las desventajas incluyen la complejidad del sistema, altos requisitos de sellado, el sistema de enfriamiento representa una parte significativa del peso del paquete de baterías y un costo relativamente alto.