Funkce a klasifikace napájecích baterií
Systémy tepelného managementu
1. Definice systému tepelného managementu
Stručně řečeno, systém tepelného managementu napájecí baterie řídí teplotu bateriového systému prostřednictvím chlazení nebo ohřevu. Regulace teploty baterie má významný vliv na výkon baterie. Baterie pracující v rozumném teplotním rozsahu mají delší životnost a vyšší spolehlivost. Dobře-navržený systém chlazení napájecí baterie dokáže účinně odstraňovat přebytečné teplo vznikající při provozu na baterii, udržovat nárůst teploty baterie v rozumném rozsahu, zlepšovat provozní prostředí baterie, a tím zvyšovat životnost baterie a spolehlivost. Některé systémy řízení teploty také zahrnují vyhřívání, které zajišťuje, že si baterie udrží přiměřenou provozní teplotu i v prostředí s extrémně nízkou-teplotou.
Dva důležité ukazatele tepelného řízení napájecí baterie:
① Udržování teplotní rovnováhy uvnitř a mezi bateriemi;
② Ovládání absolutní teploty baterie v rozumném rozsahu.
Mezi hlavní funkce systému tepelného managementu napájecí baterie patří:
① Přesné měření a sledování teploty baterie;
② Efektivní odvod tepla a chlazení, když teplota bateriového modulu překročí limit;
③ Rychlý ohřev za nízkých-teplotních podmínek, aby bylo zajištěno, že bateriový systém bude fungovat v normálním teplotním rozsahu;
④ Zajištění rovnoměrného rozložení teploty v rámci akumulátoru a snížení teplotních rozdílů mezi jednotlivými články.
Bateriové systémy řízení teploty primárně využívají čtyři způsoby chlazení: přirozené chlazení, chlazení nuceným vzduchem, chlazení kapalinou a přímé chlazení. Přirozené chlazení je pasivní metoda řízení teploty, zatímco chlazení nuceným vzduchem, chlazení kapalinou a chlazení stejnosměrným proudem jsou aktivní metody. Hlavní rozdíl mezi těmito třemi spočívá v médiu výměny tepla. V současné době si představíme pouze nejběžnější způsob: kapalinové chlazení.
Technologie chlazení kapalinou využívá přenos tepla prouděním kapaliny k odstranění tepla generovaného baterií, čímž se snižuje teplota baterie. Kapalná média mají vysoké koeficienty přenosu tepla, velkou tepelnou kapacitu a rychlé rychlosti chlazení, což výrazně snižuje maximální teplotu a zlepšuje rovnoměrnost teplotního pole baterie. Kromě toho je samotný systém řízení teploty relativně malý. Kapalinové chladicí systémy nabízejí flexibilitu v designu: jednotlivé články nebo moduly baterie lze ponořit do kapaliny, mezi moduly baterie lze vytvořit chladicí kanály nebo lze použít chladicí desky na spodní straně baterie. Když je baterie v přímém kontaktu s kapalinou, musí kapalina zajistit izolaci (např. minerální olej), aby se zabránilo zkratům. Vysoká vzduchotěsnost je vyžadována i pro systém kapalinového chlazení. Důležitými faktory jsou také mechanická pevnost, odolnost proti vibracím a životnost.
