Решения за термично управление за батерийни системи

Няма съмнение, че температурният фактор има решаващо влияние върху производителността, живота и безопасността на батериите.Най-общо казано, очакваме акумулаторната система да работи в диапазона от 15~35 ℃, така че да постигнем най-добрата изходна мощност и вход, максималната налична енергия и най-дългия живот на цикъла (въпреки че съхранението при ниска температура може да удължи календарния живот на батерията, но няма много смисъл да се практикува съхранение при ниска температура в приложения, а батериите са много подобни на хората в това отношение).

Понастоящем термичното управление на захранващата батерия може да бъде разделено основно на четири категории, естествено охлаждане, въздушно охлаждане, течно охлаждане и директно охлаждане.Сред тях естественото охлаждане е пасивен метод за термично управление, докато въздушното охлаждане, течното охлаждане и постоянният ток са активни.Основната разлика между тези три е разликата в топлообменната среда.

· Естествено охлаждане
Free cooling няма допълнителни устройства за топлообмен.Например, BYD е възприела естествено охлаждане в Qin, Tang, Song, E6, Tengshi и други модели, които използват LFP клетки.Разбираемо е, че последващият BYD ще премине към течно охлаждане за модели, използващи троични батерии.

· Въздушно охлаждане (PTC въздушен нагревател)
Въздушното охлаждане използва въздух като среда за пренос на топлина.Има два често срещани типа.Първото се нарича пасивно въздушно охлаждане, което директно използва външен въздух за топлообмен.Вторият тип е активно въздушно охлаждане, което може предварително да загрее или охлади външния въздух преди да влезе в акумулаторната система.В първите дни много японски и корейски електрически модели използваха решения с въздушно охлаждане.

· Течно охлаждане
Течното охлаждане използва антифриз (като етилен гликол) като среда за пренос на топлина.Обикновено има множество различни топлообменни вериги в разтвора.Например VOLT има радиаторна верига, климатична верига (PTC климатик), и PTC верига (PTC нагревател на охлаждащата течност).Системата за управление на батерията реагира и се настройва и превключва според стратегията за управление на топлината.TESLA Model S има верига последователно с охлаждането на двигателя.Когато батерията трябва да се нагрее при ниска температура, веригата за охлаждане на двигателя е свързана последователно с веригата за охлаждане на батерията и моторът може да загрее батерията.Когато захранващата батерия е при висока температура, веригата за охлаждане на двигателя и веригата за охлаждане на батерията ще се регулират паралелно и двете охладителни системи ще разсейват топлината независимо.

1. Газов кондензатор

2. Вторичен кондензатор

3. Вторичен вентилатор на кондензатора

4. Вентилатор на газов кондензатор

5. Сензор за налягане на климатика (страна за високо налягане)

6. Сензор за температура на климатика (страна за високо налягане)

7. Електронен компресор на климатик

8. Сензор за налягане на климатика (страна с ниско налягане)

9. Сензор за температура на климатика (страна с ниско налягане)

10. Разширителен вентил (охладител)

11. Разширителен вентил (изпарител)

· Директно охлаждане
Директното охлаждане използва хладилен агент (фазово променящ се материал) като топлообменна среда.Хладилният агент може да абсорбира голямо количество топлина по време на процеса на фазов преход газ-течност.В сравнение с хладилния агент, ефективността на пренос на топлина може да се увеличи повече от три пъти, а батерията може да се смени по-бързо.Топлината вътре в системата се отвежда.Схемата за директно охлаждане е използвана в BMW i3.

 

В допълнение към ефективността на охлаждане, схемата за термично управление на акумулаторната система трябва да вземе предвид постоянството на температурата на всички батерии.PACK има стотици клетки и температурният сензор не може да открие всяка клетка.Например, в един модул на Tesla Model S има 444 батерии, но са подредени само 2 точки за измерване на температурата.Следователно е необходимо да се направи батерията възможно най-последователна чрез дизайн за управление на топлината.А добрата постоянна температура е предпоставка за постоянни параметри на производителност като мощност на батерията, живот и SOC.