Rješenja za upravljanje toplinom za baterijske sustave

Nema sumnje da faktor temperature ima presudan utjecaj na performanse, životni vijek i sigurnost baterija.Općenito govoreći, očekujemo da baterijski sustav radi u rasponu od 15~35 ℃, kako bi se postigla najbolja izlazna i ulazna snaga, maksimalna dostupna energija i najdulji životni ciklus (iako skladištenje na niskim temperaturama može produljiti kalendarski vijek trajanja baterije, ali nema previše smisla prakticirati skladištenje na niskim temperaturama u aplikacijama, a baterije su u tom pogledu vrlo slične ljudima).

Trenutačno se upravljanje toplinom sustava baterija uglavnom može podijeliti u četiri kategorije, prirodno hlađenje, hlađenje zrakom, hlađenje tekućinom i izravno hlađenje.Među njima, prirodno hlađenje je pasivna metoda upravljanja toplinom, dok su hlađenje zrakom, hlađenje tekućinom i istosmjerna struja aktivni.Glavna razlika između ova tri je razlika u mediju za izmjenu topline.

· Prirodno hlađenje
Free cooling nema dodatne uređaje za izmjenu topline.Na primjer, BYD je usvojio prirodno hlađenje u Qin, Tang, Song, E6, Tengshi i drugim modelima koji koriste LFP ćelije.Podrazumijeva se da će se sljedeći BYD prebaciti na hlađenje tekućinom za modele koji koriste ternarne baterije.

· Zračno hlađenje (PTC grijač zraka)
Hlađenje zrakom koristi zrak kao medij za prijenos topline.Postoje dvije uobičajene vrste.Prvi se zove pasivno hlađenje zrakom, koje izravno koristi vanjski zrak za izmjenu topline.Drugi tip je aktivno hlađenje zrakom, koje može prethodno zagrijati ili ohladiti vanjski zrak prije ulaska u baterijski sustav.U ranim danima mnogi japanski i korejski električni modeli koristili su rješenja sa zračnim hlađenjem.

· Hlađenje tekućinom
Hlađenje tekućinom koristi antifriz (kao što je etilen glikol) kao medij za prijenos topline.U rješenju općenito postoji više različitih krugova izmjene topline.Na primjer, VOLT ima krug radijatora, krug klima uređaja (PTC klima uređaj), i PTC krug (PTC grijač rashladne tekućine).Sustav upravljanja baterijom reagira, prilagođava se i prebacuje u skladu sa strategijom upravljanja toplinom.TESLA Model S ima krug u seriji s hlađenjem motora.Kada bateriju treba zagrijati na niskoj temperaturi, krug za hlađenje motora spojen je serijski s krugom za hlađenje baterije, a motor može zagrijati bateriju.Kada je baterija na visokoj temperaturi, krug za hlađenje motora i krug za hlađenje baterije će se podešavati paralelno, a dva rashladna sustava će raspršivati ​​toplinu neovisno.

1. Kondenzator plina

2. Sekundarni kondenzator

3. Sekundarni ventilator kondenzatora

4. Ventilator plinskog kondenzatora

5. Senzor tlaka klima uređaja (strana visokog tlaka)

6. Senzor temperature klima uređaja (strana visokog pritiska)

7. Elektronički kompresor klima uređaja

8. Senzor tlaka klima uređaja (strana niskog tlaka)

9. Senzor temperature klima uređaja (strana niskog pritiska)

10. Ekspanzijski ventil (hladnjak)

11. Ekspanzijski ventil (isparivač)

· Izravno hlađenje
Izravno hlađenje koristi rashladno sredstvo (materijal koji mijenja faze) kao medij za izmjenu topline.Rashladno sredstvo može apsorbirati veliku količinu topline tijekom procesa faznog prijelaza plin-tekućina.U usporedbi s rashladnim sredstvom, učinkovitost prijenosa topline može se povećati više od tri puta, a baterija se može brže zamijeniti.Toplina unutar sustava se odnosi.Shema izravnog hlađenja korištena je u BMW-u i3.

 

Osim učinkovitosti hlađenja, shema upravljanja toplinom baterijskog sustava treba uzeti u obzir dosljednost temperature svih baterija.PACK ima stotine ćelija, a senzor temperature ne može otkriti svaku ćeliju.Na primjer, u modulu Tesla Model S nalaze se 444 baterije, ali raspoređene su samo 2 točke detekcije temperature.Stoga je potrebno učiniti bateriju što konzistentnijom kroz dizajn upravljanja toplinom.A dobra dosljednost temperature preduvjet je za dosljedne parametre performansi kao što su snaga baterije, vijek trajanja i SOC.