Chłodzenie bezpośrednie a chłodzenie cieczą w pojazdach nowej generacjiPakiety akumulatorów:
Zasady, zalety i wady
I. Dlaczego baterie są „wrażliwe zarówno na ciepło, jak i na zimno”?
Wydajność akumulatorów zasilających jest silnie skorelowana z temperaturą: powyżej 45 stopni spadek pojemności przyspiesza, a żywotność może zostać skrócona o ponad 30%; powyżej 60 stopni elektrolit rozkłada się, warstwa SEI pęka, a w ciężkich przypadkach dochodzi do niekontrolowanej ucieczki termicznej. W niskich temperaturach wzrasta rezystancja wewnętrzna, podczas ładowania następuje pokrycie litem i zasięg ulega zmniejszeniu. Powszechnie uważa się, że optymalny zakres pracy akumulatorów litowo-jonowych wynosi 25–40 stopni, a w inżynierii różnica temperatur ogniwa wynosi<5℃ within the pack is generally considered an optimization target (high-end models aim for <2℃), but this is not a mandatory national standard. The three main tasks of a thermal management system are: heat dissipation, heating, and maintaining temperature consistency.
Obecnie istnieją cztery główne typy aktywnego chłodzenia pojazdów osobowych, uszeregowane od najbardziej powszechnych do najbardziej agresywnych:
• Pasywne chłodzenie powietrzem (chłodzenie naturalne): opiera się na naturalnej konwekcji poprzez żeberka wymiany ciepła akumulatora. Nie zużywa żadnej energii i ma najniższy koszt, ale rozpraszanie ciepła jest niezwykle powolne. Został on wycofany z popularnych pojazdów osobowych i można go znaleźć tylko we wczesnych samochodach-o niskiej prędkości.
• Aktywne chłodzenie powietrzem: wykorzystuje wentylator do wymuszania konwekcji. Ma prostą konstrukcję i jest tani w utrzymaniu, ale przewodność cieplna powietrza wynosi zaledwie 0,026 W/(m·K), co skutkuje niską wydajnością w wysokich temperaturach. Występuje głównie w-samochodach klasy podstawowej w cenie poniżej 100 000 RMB (takich jak niektóre pojazdy MINI Wuling Hongguang i pojazdy BAIC New Energy).
• Chłodzenie cieczą: obecnie standard w pojazdach średniej-i-wyższej-klasie. Czynnik chłodzący (wodny roztwór glikolu etylenowego) krąży w celu usunięcia ciepła, umożliwiając zarówno szybkie-rozpraszanie ciepła podczas ładowania, jak i ogrzewanie w niskiej-temperaturze, i utrzymuje główny udział w rynku.
• Bezpośrednie chłodzenie czynnikiem chłodniczym: Czynnik chłodniczy w klimatyzacji jest wprowadzany bezpośrednio do parownika wewnątrz pakietu akumulatorów, co pozwala uzyskać absorpcję ciepła przy zmianie fazowej na „zerową-odległość”, co skutkuje najwyższą wydajnością.
▸ Chłodzenie zanurzeniowe (nowa technologia): instalacje w małych-partiach po 2024 r., masowa produkcja na dużą-jeszcze nie jest jeszcze dostępna; ogniwa akumulatora zanurzone są w izolującym płynie chłodzącym (fluorowana ciecz/syntetyczny ester), co zapewnia najbardziej równomierne odprowadzanie ciepła, ale wiąże się z wysokimi kosztami i trudnościami w konserwacji; obecnie jedynie niewielka liczba modeli wykorzystuje tę opcję jako opcję pilotażową.
Firma Liquid CoOling:Podstawowe pojęcia i zasady
Chłodzenie cieczą wykorzystuje chłodziwo (zwykle wodny roztwór glikolu etylenowego o przewodności cieplnej około 0,5 W/(m·K)) jako medium wymiany ciepła. Pompa wodna wymusza cyrkulację płynu chłodzącego w kanałach akumulatora, pochłaniając ciepło przed dotarciem do agregatu chłodniczego (chłodnicy akumulatora) w celu wymiany ciepła z czynnikiem chłodniczym klimatyzacji w celu chłodzenia, a następnie z powrotem do płyty chłodzącej. Główne komponenty: Sprężarka elektryczna → Agregat chłodniczy → Elektryczna pompa wodna → Płyta chłodząca ciecz → Korpus zaworu (cztero-ośmio-drogowy) → Grzejnik PTC.
Zalety
• Optymalna równomierność temperatury, kontrolująca różnicę temperatur ogniwa w zakresie ±2 stopni, bezpośrednio wydłużająca żywotność i poprawiająca konsystencję;
• Dojrzała technologia i-ugruntowany łańcuch dostaw reprezentujący obecnie główne rozwiązanie na rynku;
• Ścisła integracja z zarządzaniem ciepłem pojazdu (odzysk ciepła odpadowego z silnika, pompa ciepła w kabinie) oraz możliwość dodania PTC do ogrzewania-w niskiej temperaturze;
• Modułowo wymienne płyty chłodzące dla łatwej konserwacji.
Wady
• Złożony system składający się z większej liczby komponentów, co powoduje wzrost kosztów początkowych o około 15%–20%;
• Dodatkowa pompa wodna i obwód płynu chłodzącego zwiększają masę pojazdu, a zużycie energii przez pompę wodną wpływa na zasięg;
• Ryzyko wycieku płynu chłodzącego wymagające regularnej kontroli poziomu płynu chłodzącego;
• Pośrednia wymiana ciepła powoduje wolniejszą reakcję w porównaniu do bezpośredniego chłodzenia przy dużych szybkościach ładowania.
Chłodzenie bezpośrednie: podstawowe pojęcia i zasady
Funkcja bezpośredniego chłodzenia czynnikiem chłodniczym w dużym stopniu łączy układ chłodzenia akumulatora z układem klimatyzacji,-zasadniczo umieszczając parownik klimatyzatora bezpośrednio w akumulatorze. Czynnik chłodniczy (główny strumień R134a, R1234yf, ciepło utajone zmiany fazowej > 200 kJ/kg) odparowuje i pochłania ciepło w obrębie bezpośredniej{{5}płyty chłodzącej, bezpośrednio odprowadzając ciepło z ogniwa akumulatora. Podstawowe komponenty: sprężarka elektryczna → skraplacz → elektroniczny zawór rozprężny → płyta-bezpośredniego chłodzenia → separator cieczy-gazu, eliminujący potrzebę stosowania pompy wodnej, obwodu chłodziwa i agregatu chłodniczego.
Zalety
• Eliminuje wtórny etap wymiany ciepła, zmniejszając opór cieplny o około 40% i zwiększając efektywność wymiany ciepła (etap wymiany ciepła) o 20%–50% w porównaniu z chłodzeniem cieczą (wiele symulacji i testów laboratoryjnych, zmieniających się w zależności od warunków pracy; odnosi się to do zmniejszenia oporu cieplnego na etapie wymiany ciepła, niekoniecznie odpowiadającej poprawie ogólnej efektywności energetycznej pojazdu);
• Lżejszy i bardziej kompaktowy system (około 30% mniejsza objętość), korzystny dla pojazdów z ograniczeniami podwozia;
• Eliminuje ciągłe zużycie energii przez pompę wodną, potencjalnie zmniejszając zużycie energii o około 0,8 kWh na 100 kilometrów w tych samych warunkach pracy (szacunki symulacji pojedynczego-pojazdu, zmieniające się w zależności od warunków drogowych i temperatury otoczenia, wyłącznie w celach informacyjnych);
• Kompatybilny z superszybkim-ładowaniem 800 V, zdolnym utrzymać prąd o temperaturze 4°C lub nawet wyższej bez przegrzania.
Wady
• Płyty do bezpośredniego chłodzenia mają wyjątkowo wysokie wymagania dotyczące odporności na ciśnienie i uszczelnienia, co skutkuje wysokimi barierami produkcyjnymi i montażowymi;
• Dwu-przepływ fazowy utrudnia kontrolowanie równomierności temperatury: w warunkach niskiej temperatury i małego obciążenia czynnik chłodniczy jest podatny na nierównomierną dystrybucję gazu-cieczy w płycie bezpośredniego chłodzenia, co prowadzi do miejscowego przechłodzenia lub niewystarczającej wymiany ciepła i znacznego spadku równomierności temperatury;
• Wyciek czynnika chłodniczego spowoduje bezpośrednie zanieczyszczenie modułu akumulatorowego; wysoka integracja oznacza, że naprawy często wymagają całkowitej wymiany, co skutkuje wysokimi kosztami;
• Strategie sterowania są złożone (zapobieganie-zamarzaniu,-przechłodzeniu), a dojrzałość technologii jest niższa niż w przypadku chłodzenia cieczą.
