Běžné technologie tepelného managementu baterií
pro nová energetická vozidla
Chladicí systém nových energetických vozidel se obecně skládá ze tří částí: cirkulačního systému chlazení baterie, systému elektronicky řízeného chlazení motoru a systému cirkulace teplého vzduchu klimatizace. Různé metody řízení teploty baterie zahrnují různá čísla dílů, struktury a rozvržení. Různé typy systémů řízení teploty se vybírají na základě nákladů na vývoj vozidla, hmotnosti vozidla a požadavků na prostorové uspořádání. Jeho hlavní technické trasy zahrnují následujících pět typů.
1. Přímý typ chlazení
Systém přímého chlazení, označovaný jako technologie přímého chlazení baterie, má vestavěný výparník chlazení uvnitř baterie a je připojen ke klimatizačnímu systému potrubím. Když je třeba baterii ochladit, použije se kompresor k odeslání stlačeného chladiva do výparníku uvnitř baterie a poté k odebrání baterie. Vnitřní teplo dosahuje chladicího efektu. Systém má výhody kompaktní konstrukce, dobrého chladicího účinku, malého počtu dílů (vyžaduje pouze jedno vstupní a jedno výstupní chladicí potrubí) a nízké hmotnosti. Nevýhody tohoto systému však spočívají v tom, že nemůže ohřívat baterii za podmínek nízké teploty pod nulou, kondenzovaná voda vznikající během procesu chlazení není chráněna a rovnoměrnost teploty chladiva se obtížně kontroluje. Chladicí systém má krátkou životnost a nízkou spolehlivost a často dochází k úniku chladiva. Netěsnost, nedostatečný chladicí výkon a další závady. Jedná se o nejnovější technologii chlazení baterií s relativně nízkou vyspělostí. Byl aplikován v sériově vyráběných modelech, jako jsou BYD a Tesla na trhu. Je to hlavní technická cesta budoucnosti, jak je znázorněno na obrázku 1.
2. Typ vodního chlazení chladiče
Chladicí okruh chladiče je nezávislý okruh sestávající z chladiče, elektronického vodního čerpadla, ohřívače atd. s nemrznoucí kapalinou jako médiem. Nemrznoucí kapalina vychází z chladiče, prochází ohřívačem, poté do baterie a nakonec se vrací do chladiče. Tento cyklus ochlazuje a zahřívá baterii. Systém má výhody jednoduché konstrukce, nízkých nákladů a úspory energie v nízkoteplotním prostředí po celý rok. Účinnost rozptylu tepla tohoto systému je však nízká a teplota vody v prostředí s vysokou teplotou v létě je vysoká a nemůže splnit provozní podmínky v prostředí s vysokou teplotou, jak je znázorněno na obrázku 2.
3. Přímý typ chlazení vodou
Tento systém integruje přímé chlazení a vodní chlazení a přemosťuje klimatizační systém a systém vodního chlazení přes bateriový chladič Chiller (také nazývaný výměník tepla). Tento systém se vyhýbá nedostatkům prvních dvou způsobů chlazení a v současnosti je jedním z nejčastěji používaných systémů tepelného managementu baterií. Systém má více komponent než předchozí dva. Systém je složitější a vyžaduje poměrně velký prostor pro uspořádání komponent. Kompresor je během provozu silně zatěžován, což spotřebovává mnoho energie pro celé vozidlo a je málo ekonomické. Navíc, když selže část klimatizačního systému, nelze v maximální míře uspokojit potřeby chlazení baterie, viz obrázek 3.
4. Vodou chlazený hybridní typ
Tento systém je založen na systému přímého chlazení vodou a přidává systém chlazení vodou chladiče. Oba jsou uspořádány v paralelních obvodech. Ovládáním solenoidového ventilu se používají různé okruhy k chlazení baterie za různých podmínek. V prostředí s nízkou teplotou funguje pouze chladicí systém chladiče vody. V prostředí s vysokou teplotou přepněte na systém přímého chlazení vodou, aby fungoval. V náročných pracovních podmínkách mohou oba systémy pracovat současně a baterie může také získat maximální chladicí kapacitu, která může pokrýt v podstatě všechna prostředí použití. Tento chladicí systém je extrémně složitý, má vysoké náklady, vyžaduje velký prostor pro uspořádání vozidla, má složité strategie řízení systému a představuje výzvu pro stabilitu a spolehlivost. Tento systém se také používá ve většině hybridních modelů PHEV na trhu a má vyspělou technologii, jak je znázorněno na obrázku 4.
5. Typ chlazení vzduchem
Tento systém přímo vede studený vzduch z chlazení prostoru pro cestující k baterii potrubím a využívá studený vzduch ke vzduchovému chlazení baterie. Výhodou tohoto systému je jednoduchá konstrukce, regulovatelná teplota studeného vzduchu a nízká cena systému. Má však i nevýhody systému přímého chlazení. Systém nemá žádnou funkci ohřevu a kondenzovaná voda vznikající na povrchu baterie není snadné vysušit a uvnitř baterie existuje riziko koroze a kontaminace. Tento typ způsobu řízení teploty se obecně nedoporučuje, viz obrázek 5.
