Conocimiento de sistemas de gestión térmica para baterías de energía.
Dado que las características de carga y descarga de una batería eléctrica dependen en gran medida de la temperatura del electrolito de la batería, una función importante del BMS es mantener la temperatura del paquete de baterías dentro del rango de temperatura de funcionamiento normal durante el proceso de carga y descarga de una batería eléctrica. .
La carga y descarga de una batería eléctrica es un proceso electroquímico típico, y la reacción que la acompaña puede fácilmente hacer que la temperatura interna del paquete de batería aumente y una cierta diferencia de temperatura. Si el calor no se disipa a tiempo, tendrá un gran impacto en la seguridad, confiabilidad y vida útil de la batería.
Por tanto, el principal problema al que se enfrenta la gestión térmica es cómo disipar el calor de reacción generado durante la carga y descarga. Cómo equilibrar la temperatura entre las celdas dentro del módulo del paquete de baterías y cómo precalentar la batería al rango de temperatura establecido en un ambiente frío.
Los factores que afectan la gestión térmica de las baterías eléctricas incluyen principalmente la tasa de generación de calor, la forma de la batería, el tipo de refrigerante, el caudal de refrigerante, el espesor del canal de flujo, etc.
En la actualidad, la consideración principal de las baterías eléctricas montadas en vehículos es la estructura de disipación de calor externa, y la transferencia de calor interna de las baterías eléctricas rara vez se analiza en combinación con el proceso de disipación de calor externo, por lo que es imposible controlar fundamentalmente el impacto negativo de disipación de calor de la batería.
Desde la perspectiva del control, el sistema de gestión térmica del paquete de baterías de energía actual se puede dividir en dos categorías: activo y pasivo. Desde la perspectiva de un medio de transferencia de calor, el sistema de gestión térmica incluye principalmente refrigeración por gas, refrigeración por líquido, refrigeración por material de cambio de fase, refrigeración por tubería de calor y algunos sistemas de gestión térmica con calefacción.
Método de enfriamiento líquido
El método de refrigeración líquida (como se muestra en la figura siguiente) utiliza líquido como medio para la transferencia de calor. Es necesario establecer un canal de transferencia de calor entre el paquete de baterías de energía y el medio líquido, como una camisa de agua, para realizar calentamiento y enfriamiento indirectos en forma de convección y conducción de calor. El medio de transferencia de calor puede ser agua, etilendisilicio o incluso refrigerante. También existe la transferencia directa de calor del paquete de baterías de energía al sumergirlo en el líquido del dieléctrico, pero se deben tomar medidas de aislamiento para evitar cortocircuitos.
Los métodos de refrigeración líquida incluyen principalmente sistemas de refrigeración líquida pasiva y sistemas de refrigeración líquida activa. El enfriamiento líquido pasivo generalmente implica el intercambio de calor entre el ambiente líquido y el aire y luego su introducción en la batería de energía para el intercambio de calor secundario, mientras que el enfriamiento activo se realiza a través del intercambiador de calor del medio líquido refrigerante del motor.
Método de enfriamiento del material por cambio de fase.
En los últimos años, han aparecido en países extranjeros y en China sistemas de gestión térmica de baterías de energía que utilizan refrigeración PCM con material de cambio de fase. En vista de las características de las baterías de energía que absorben calor durante la carga y liberan calor durante la descarga, los materiales de cambio de fase se colocan entre celdas de batería de energía completamente cerradas y funcionan fundiendo o solidificando los materiales de cambio de fase.
Cuando la batería de energía se descarga con una corriente grande, el PCM absorbe el calor liberado por la batería de energía y sufre un cambio de fase (fusión), lo que reduce rápidamente la temperatura de la batería de energía. Este proceso consiste en que el sistema almacena calor en el PCM en forma de calor de cambio de fase; Cuando la batería se está cargando, especialmente en ambientes de clima relativamente frío (es decir, la temperatura atmosférica está muy por debajo de la temperatura de cambio de fase), el PCM libera calor y se solidifica para calentar rápidamente la batería.
El uso de materiales de cambio de fase en sistemas de gestión térmica de baterías de energía no requiere la inserción de elementos de enfriamiento adicionales en la conexión de la batería de energía, ni requiere canales de enfriamiento entre paquetes de baterías de energía o sistemas de enfriamiento que encapsulan la circulación de fluido externo, y no requiere el consumo de energía adicional para la batería de alimentación. Al mismo tiempo, también sirve como referencia para calentar baterías eléctricas en ambientes fríos.
