Tecnología de gestión térmica para celdas de energía
En el rápido desarrollo de los vehículos eléctricos (EV), el problema del descontrol térmico se vuelve cada vez más evidente.
El paquete de baterías es el principal componente de almacenamiento de energía de los vehículos eléctricos (ev), que está compuesto por baterías de iones de litio y tiene un efecto directo sobre el rendimiento del vehículo eléctrico. Para optimizar el rendimiento y la vida útil del paquete de baterías, es necesario optimizar la estructura del paquete de baterías y diseñar un sistema de gestión de calor del paquete de baterías (BTMS) que pueda adaptarse a temperaturas altas y bajas.
Tecnología de gestión térmica del sistema de batería de vehículos de nueva energía
La esencia de la tecnología de enfriamiento de baterías de iones de litio es el proceso de intercambio de calor a través de un medio de enfriamiento que transfiere calor desde el interior de la batería al ambiente exterior, reduciendo así la temperatura interna de la batería. Según la diferencia del medio de enfriamiento, se puede dividir en enfriamiento por aire, enfriamiento por líquido, enfriamiento de material de cambio de fase sólida y enfriamiento por tubo de calor.
1. Sistema de refrigeración enfriado por aire
Sistema de refrigeración enfriado por aire, también conocido como sistema de refrigeración enfriado por aire. Esta es la forma más sencilla de enfriar un paquete de baterías dejando que el aire fluya a través de la superficie de la batería para eliminar el calor generado por la batería.
Según las medidas de ventilación (con o sin ventiladores, etc.), los equipos periféricos refrigerados por aire se pueden dividir en convección natural y ventilación forzada.
La convección natural irradia calor.
Un sistema que no depende de ventilación forzada externa (por ejemplo, ventiladores), sino que enfría e irradia calor a través del flujo del fluido dentro del paquete de baterías debido a los cambios de temperatura.
Ventilación forzada para disipación del calor.
Basado en la disipación de calor por convección natural, se agrega la correspondiente tecnología de ventilación forzada al sistema de disipación de calor.
Según la disposición de las baterías, el sistema de refrigeración por aire se puede dividir en sistema en serie y en paralelo. Sin embargo, el efecto de este método es pobre y es difícil lograr una alta uniformidad de temperatura de la batería. El sistema de refrigeración por aire tiene un diseño de estructura simple y de bajo costo, pero su efecto de disipación de calor no es obvio y la batería no puede funcionar en el rango de temperatura normal. Al cambiar la disposición de las baterías, el conducto de aire, el espacio entre las baterías y la velocidad del viento, se puede optimizar el sistema de refrigeración por aire para lograr un mejor efecto de refrigeración del sistema de gestión del calor de la batería.
2. Sistema de refrigeración refrigerado por líquido
El sistema se refiere al refrigerante en contacto directo o indirecto con la batería, el uso del principio de transferencia de calor por convección, a través de la circulación del flujo líquido del calor generado en la batería, el modelo de utilidad se refiere a un sistema de disipación de calor que Puede lograr el efecto de disipación de calor.
Refrigerante (refrigerante)
Tiene alta conductividad térmica, buena disipación de calor, puede ser una mezcla de agua, agua y glicol, aceite mineral y R134a, etc., se usa ampliamente en sistemas de enfriamiento de vehículos eléctricos. Por ejemplo, el paquete de baterías de Tesla utiliza una mezcla de agua y etilenglicol refrigerada por líquido, mientras que el BMW I-3 utiliza el R134A.
Se puede dividir en enfriamiento directo y enfriamiento indirecto según si el refrigerante está en contacto con la batería. El coeficiente de transferencia de calor del líquido es mayor que el del aire y el efecto de disipación de calor es mejor, pero la estructura es compleja, los requisitos de condiciones de sellado son altos y el costo de diseño y mantenimiento es relativamente alto.
En la tecnología de refrigeración líquida, el diseño de la estructura tiene principalmente el diseño de la estructura del corredor y el diseño de la forma de disposición de la placa de enfriamiento. Los sistemas refrigerados por líquido a menudo requieren diseños estructurales más complejos y exigentes para evitar fugas de refrigerante líquido y garantizar la uniformidad entre los monómeros de las celdas del paquete de baterías. Pero su compleja estructura también hace que todo el sistema de disipador de calor sea muy voluminoso, lo que aumenta el peso de todo el vehículo y hace que el mantenimiento y el mantenimiento sean relativamente difíciles; el costo de mantenimiento también aumenta en consecuencia.
3.Sistema de enfriamiento de material de cambio de fase
El material de cambio de fase (PCM) se utiliza como medio de transferencia de calor para absorber (o liberar) el calor de la batería durante la reacción de cambio de fase; la tecnología de enfriamiento tiene un buen efecto de control de temperatura y una capacidad de temperatura uniforme, pero el material es costoso.
Los materiales de cambio de fase absorberán (o liberarán) mucho calor durante la transición entre el estado líquido, el estado sólido y el estado de vapor. Cuando la temperatura de una sola celda excede el rango de temperatura de trabajo normal, el calor se puede transferir rápidamente, de modo que la temperatura entre las celdas individuales es básicamente la misma.
Para cambiar los defectos del material, se introducirán algunos materiales metálicos en el material de cambio de fase, como una placa de aluminio muy delgada en el material de cambio de fase, para mejorar la conductividad térmica. Para mejorar la conductividad térmica de los materiales de cambio de fase, algunas personas rellenan fibras de carbono, nanotubos de carbono, etc.