Technologia zarządzania ciepłem w ogniwach energetycznych
W obliczu szybkiego rozwoju pojazdów elektrycznych (EV) problem niekontrolowanej temperatury staje się coraz bardziej oczywisty.
Zestaw akumulatorów to główny element magazynujący energię pojazdu elektrycznego (ev), który składa się z akumulatorów litowo-jonowych i ma bezpośredni wpływ na wydajność pojazdu elektrycznego. Aby zoptymalizować wydajność i żywotność pakietu akumulatorów, należy zoptymalizować jego strukturę i zaprojektować system zarządzania ciepłem pakietu akumulatorów (BTMS), który może przystosować się do wysokich i niskich temperatur.
Technologia zarządzania ciepłem w systemie akumulatorów pojazdów nowej energii
Istotą technologii chłodzenia akumulatorów litowo-jonowych jest proces wymiany ciepła poprzez czynnik chłodzący, który przenosi ciepło z wnętrza akumulatora do otoczenia zewnętrznego, obniżając w ten sposób temperaturę wewnętrzną akumulatora. W zależności od różnicy w czynniku chłodzącym można je podzielić na chłodzenie powietrzem, chłodzenie cieczą, chłodzenie materiału ze zmianą fazy stałej i chłodzenie rurą cieplną.
1. Układ chłodzenia chłodzony powietrzem
Układ chłodzenia chłodzony powietrzem, znany również jako układ chłodzenia chłodzony powietrzem. Jest to najprostszy sposób chłodzenia zestawu akumulatorów poprzez umożliwienie przepływu powietrza przez powierzchnię akumulatora w celu usunięcia ciepła wytwarzanego przez akumulator.
W zależności od środków wentylacyjnych (z wentylatorami lub bez nich itp.) urządzenia peryferyjne chłodzone powietrzem można podzielić na wentylację naturalną i wymuszoną.
Konwekcja naturalna emituje ciepło
System, który nie opiera się na zewnętrznej wymuszonej wentylacji (np. wentylatorach), ale chłodzi i emituje ciepło poprzez przepływ płynu wewnątrz samego akumulatora w wyniku zmian temperatury.
Wymuszona wentylacja w celu odprowadzania ciepła
W oparciu o naturalne odprowadzanie ciepła poprzez konwekcję, do systemu odprowadzania ciepła dodawana jest odpowiednia technologia wymuszonej wentylacji.
Ze względu na rozmieszczenie akumulatorów układ chłodzenia powietrzem można podzielić na układ szeregowy i równoległy. Jednak efekt tej metody jest słaby i trudno jest uzyskać jednorodność temperatury akumulatora w wysokiej temperaturze. Układ chłodzenia powietrzem ma prostą konstrukcję i niski koszt, ale jego efekt rozpraszania ciepła nie jest oczywisty, a akumulator zasilający nie może pracować w normalnym zakresie temperatur. Zmieniając rozmieszczenie akumulatorów, kanał powietrzny, odstęp między akumulatorami i prędkość wiatru, można zoptymalizować układ chłodzenia powietrzem, aby uzyskać lepszy efekt chłodzenia systemu zarządzania ciepłem akumulatora.
2. Układ chłodzenia chłodzony cieczą
System odnosi się do czynnika chłodniczego znajdującego się w bezpośrednim lub pośrednim kontakcie z akumulatorem mocy, wykorzystuje zasadę konwekcyjnego przenoszenia ciepła poprzez cyrkulację przepływu cieczy ciepła wytwarzanego w zestawie akumulatorów, model użytkowy odnosi się do systemu rozpraszania ciepła, który może osiągnąć efekt rozpraszania ciepła.
Czynnik chłodniczy (chłodziwo)
Ma wysoką przewodność cieplną, dobre odprowadzanie ciepła, może być mieszaniną wody, wody i glikolu, oleju mineralnego i R134a itp., jest szeroko stosowany w układach chłodzenia pojazdów elektrycznych. Na przykład akumulator Tesli wykorzystuje chłodzoną cieczą mieszaninę wody i glikolu etylenowego, podczas gdy BMW I-3 wykorzystuje R134A.
Można je podzielić na chłodzenie bezpośrednie i pośrednie w zależności od tego, czy płyn chłodzący ma kontakt z akumulatorem. Współczynnik przenikania ciepła cieczy jest większy niż powietrza, a efekt rozpraszania ciepła jest lepszy, ale konstrukcja jest złożona, wymagania dotyczące warunków uszczelnienia są wysokie, a koszt projektowania i konserwacji jest stosunkowo wysoki.
W technologii chłodzenia cieczą projekt konstrukcji obejmuje głównie konstrukcję prowadnicy i konstrukcję układu płyty chłodzącej. Układy chłodzone cieczą często wymagają bardziej złożonych i wymagających projektów konstrukcyjnych, aby zapobiec wyciekom ciekłego czynnika chłodniczego i zapewnić jednorodność monomerów ogniw w zestawie akumulatorów. Jednak jego złożona konstrukcja sprawia, że cały układ radiatora jest bardzo nieporęczny, co zwiększa masę całego pojazdu i sprawia, że konserwacja i konserwacja są stosunkowo trudne, a koszty konserwacji również odpowiednio rosną.
3. Układ chłodzenia materiału ze zmianą fazy
Materiał o przemianie fazowej (PCM) służy jako nośnik ciepła do pochłaniania (lub uwalniania) ciepła z akumulatora podczas reakcji zmiany fazowej. Technologia chłodzenia zapewnia dobry efekt kontroli temperatury i jednolitą zdolność temperaturową, ale materiał jest drogi.
Materiały o przemianie fazowej pochłaniają (lub uwalniają) dużo ciepła podczas przejścia ze stanu ciekłego, stałego i stanu pary. Gdy temperatura pojedynczego ogniwa przekracza normalny zakres temperatur roboczych, ciepło może być szybko przenoszone, dzięki czemu temperatura pomiędzy pojedynczymi ogniwami jest w zasadzie taka sama.
Aby zmienić wady materiału, niektóre materiały metalowe zostaną wypełnione materiałem o przemianie fazowej, na przykład bardzo cienka płyta aluminiowa wypełniona materiałem o przemianie fazowej, w celu poprawy przewodności cieplnej. Aby poprawić przewodność cieplną materiałów o przemianie fazowej, niektórzy ludzie wypełniają włókna węglowe, nanorurki węglowe i tak dalej.
