Przegląd systemów zarządzania temperaturą akumulatorów mocy
Pojazdy elektryczne stawiają wysokie wymagania systemom zarządzania temperaturą akumulatorów, napędzając ciągły rozwój tej technologii. Kluczowym aspektem jest optymalizacja struktury odprowadzania ciepła przez akumulator. Układ zasilania pojazdu elektrycznego składa się z wielu elementów akumulatora i urządzeń elektronicznych, takich jak silniki, które generują znaczne zużycie energii i ciepło. Ze względu na duży rozmiar akumulatora podczas pracy generuje on znaczną ilość ciepła, co wymaga szeregu procesów, w tym chłodzenia i odprowadzania ciepła, w celu zapewnienia optymalnej wydajności akumulatora. Efektywne zarządzanie temperaturą akumulatora nie tylko wydłuża jego żywotność, ale także znacznie zmniejsza straty energii.
Systemy chłodzenia cieczą
Chłodzenie cieczą wykorzystuje płyn chłodzący do wymiany ciepła z akumulatorem, zapewniając wydajne i szybkie odprowadzanie ciepła. Technologia ta dzieli się na bezpośrednie i pośrednie chłodzenie cieczą. W przypadku bezpośredniego chłodzenia cieczą, chłodziwo styka się bezpośrednio z akumulatorem, np. w przypadku chłodzenia cieczą zanurzeniową. Jednakże pośrednie chłodzenie cieczą polega na chłodzeniu za pośrednictwem określonych komponentów, takich jak płyty chłodzące.
W porównaniu z chłodzeniem powietrzem technologia płyt chłodzących cieczą jest bardziej wydajna, a płyty chłodzące, często wykonane z aluminium lub stopów aluminium, są stosunkowo niedrogie. Głównym celem badań jest optymalizacja struktury i charakterystyki przepływu płynu płyt chłodzących w celu uproszczenia procesu produkcyjnego i zwiększenia ich efektywności.
System zarządzania temperaturą akumulatora działa jak „menedżer kontroli temperatury”, utrzymując zakres temperatury roboczej akumulatora (20–40 stopni). Składa się z czterech podstawowych modułów z podstawowymi funkcjami kontroli temperatury, wyrównywania temperatury i zapobiegania wybuchom, zapewniając zasięg i bezpieczeństwo baterii.
Podstawowe komponenty (4 moduły)
1. Moduł wymiany ciepła (element wykonawczy rdzenia)
Podstawowe elementy: Płyta chłodząca/kanał chłodzący (głównie chłodzenie cieczą, przymocowane do dolnej części akumulatora), chłodnica (podobna do chłodnicy samochodowej), pompa ciepła/sprężarka klimatyzacji (do ogrzewania w zimie).
Funkcja: Działa jako „transporter” ciepła, odprowadzając nadmiar ciepła z akumulatora poprzez cyrkulację cieczy lub przepływ powietrza lub wprowadzając ciepło w niskich temperaturach.
2. Moduł średniej cyrkulacji (nośnik ciepła)
Podstawowe komponenty: Czynnik chłodzący/czynnik chłodniczy (głównie roztwór glikolu etylenowego, środek przeciw zamarzaniu o dobrej przewodności cieplnej), pompa wodna/wentylator (napędza przepływ medium), rurociągi i zawory (kontrolują kierunek przepływu medium).
Funkcja: Tworzy „kanał” wymiany ciepła, dzięki czemu funkcja kontroli temperatury modułu wymiany ciepła obejmuje cały zestaw akumulatorów.
3. Moduł monitorujący (rdzeń czujnikowy)
Podstawowe komponenty: Czujnik temperatury (przymocowany do powierzchni poszczególnych ogniw/modułów akumulatora w celu precyzyjnego pomiaru temperatury), BMS (system zarządzania akumulatorem) (rdzeń „mózgu”).
Function: Monitors battery temperature distribution in real time; triggers temperature control commands immediately if the temperature exceeds safe limits (e.g., >50 stopni lub<0℃).
4. Pomocniczy moduł ochronny (zapewnienie bezpieczeństwa)
Podstawowe elementy: izolacja termiczna (redukuje zakłócenia temperatury zewnętrznej), zawór-przeciwwybuchowy/mechanizm nadmiarowy ciśnienia (uwalnia ciśnienie w przypadku niekontrolowanej-wysokiej temperatury), warstwa izolacyjna (zmniejsza straty ciepła w zimie).
Funkcja: Izoluje od zewnętrznych wpływów środowiska i radzi sobie z ekstremalnymi warunkami pracy, unikając ryzyka ucieczki termicznej.
