Systém řízení teploty napájecí baterie
Napájecí baterie jsou klíčovou technologií pro nová energetická vozidla a jsou také důležitým faktorem při určování ceny vozidla a dojezdu. Systém tepelného managementu lze z pohledu ovladatelnosti tepelného hospodářství rozdělit na aktivní a pasivní tepelný management; az hlediska teplonosného média jej lze rozdělit na chlazení vzduchem, chlazení kapalinou a tepelné akumulační řízení se změnou fáze. Dále bude podrobně představen "systém tepelného managementu tří hlavních teplonosných médií napájecích baterií".
1. Tepelné hospodářství využívající vzduch jako teplonosné médium
Teplonosné médium výrazně ovlivní výkon a cenu systému tepelného managementu. Principem použití vzduchu jako média pro přenos tepla je přímé zavádění vzduchu a jeho proudění přes bateriový modul, aby se dosáhlo efektu rozptylu tepla. To obvykle vyžaduje komponenty, jako jsou ventilátory a vstupní a výstupní ventilace. Zdroje nasávání vzduchu obecně zahrnují tři formy: pasivní chlazení/ohřev větrání venkovního vzduchu, pasivní chlazení/ohřívání větrání vzduchu v kabině pro cestující a aktivní chlazení/ohřívání vnějšího vzduchu nebo vzduchu v kabině pro cestující.
Struktura pasivního systému nevyžaduje zřízení samostatného systému a přímo využívá stávající prostředí. Pokud je například baterie v zimě vyhřívaná, lze využít horký vzduch v prostoru pro cestující. Pokud je teplota baterie za jízdy vozidla příliš vysoká a účinek chlazení vzduchu v prostoru pro cestující není dobrý, může být studený vzduch zvenčí nasáván, aby se ochladil. Aktivní systém je poměrně složitý a vyžaduje samostatný systém pro zajištění chlazení (topení) a jeho řízení podle stavu baterie. Systém lze vybrat podle požadavků na využití baterie, ale zvýší náklady na vozidlo a spotřebu energie.
2. Tepelné hospodářství s kapalinou jako teplonosným médiem
Tento systém řízení teploty využívá kapalinu jako médium pro přenos tepla. Je nutné vytvořit teplosměnné spojení mezi modulem a kapalným médiem, jako je vodní plášť, pro nepřímý ohřev a chlazení ve formě konvekce a vedení tepla. Teplonosným médiem je často voda, etylenglykol může také ponořit pólový blok do dielektrické kapaliny pro přímý přenos tepla. Aby se zabránilo zkratům, jsou nutná izolační opatření.
Pasivní kapalinové chlazení obecně využívá výměnu tepla kapalina-okolní vzduch a poté zavádí kokon do baterie pro sekundární výměnu tepla, zatímco aktivní kapalinové chlazení dosahuje první úrovně prostřednictvím výměníku tepla chladicí kapalina-kapalina motoru nebo elektrického topení/ohřevu termálního oleje. Vytápění a primární chlazení je zajištěno vzduchem/klimatizací kabiny pro cestující a chladivem-kapalné médium.
Systém tepelného managementu využívající jako médium vzduch a kapalinu vyžaduje ventilátory, vodní čerpadla, výměníky tepla, ohřívače, potrubí a další příslušenství, což činí konstrukci příliš velkou a komplikovanou. Také spotřebovává energii baterie a snižuje její spotřebu. hustota a hustota energie.
Vodou chlazený chladicí systém baterie využívá chladicí kapalinu (50 % vody/50 % etylenglykolu) k přenosu tepla baterie do chladicího systému klimatizace přes chladič baterie a do okolí přes kondenzátor. Teplota vody na vstupu baterie je ochlazována baterií. Po výměně tepla lze snadno dosáhnout nižší teploty a baterii lze nastavit tak, aby fungovala ve vhodném rozsahu provozních teplot. Mezi hlavní součásti chladicího systému patří: kondenzátor, elektrický kompresor, výparník, expanzní ventil s uzavíracím ventilem, chladič baterie (expanzní ventil s uzavíracím ventilem) a potrubí klimatizace atd.; trasa chladicí vody obsahuje: elektrické vodní čerpadlo, baterii (včetně chladicí desky), chladič baterie, vodní potrubí, expanzní nádobu a další příslušenství.
3. Regenerační tepelný management se změnou fáze
Princip materiálu PCM s fázovou změnou pro chlazení baterie je: když je baterie vybitá vysokým proudem, materiál s fázovou změnou absorbuje teplo uvolněné baterií a jeho vlastní změna fáze způsobí rychlý pokles teploty baterie. Tento proces spočívá v tom, že systém ukládá teplo ve formě tepla s fázovou změnou v materiálu PCM s fázovou změnou. Při nabíjení baterie, zejména za chladnějších povětrnostních podmínek (atmosférická teplota je mnohem nižší než teplota při změně fáze PCT), může PCM vypouštět teplo do okolí.
Použití materiálů s fázovou změnou v systémech tepelného managementu baterií má tu výhodu, že nevyžadují pohyblivé části nebo nespotřebovávají další energii z baterie. Materiály s fázovou změnou s vysokou fázovou změnou latentního tepla a tepelnou vodivostí se používají v systému tepelného managementu bateriových sad, aby účinně absorbovaly teplo uvolněné během nabíjení a vybíjení, omezovaly nárůst teploty baterie a zajistily, že baterie bude fungovat při normální teplotě. Dokáže udržet stabilní výkon baterie před a po cyklování vysokého proudu. Kompozitní PCM se vyrábí přidáním látek s vysokou tepelnou vodivostí do parafínového vosku, což pomáhá zlepšit celkový výkon materiálu.
