Rozwiązania zarządzania ciepłem dla systemów akumulatorowych

Nie ma wątpliwości, że współczynnik temperatury ma decydujący wpływ na wydajność, żywotność i bezpieczeństwo akumulatorów zasilających.Ogólnie rzecz biorąc, oczekujemy, że system akumulatorów będzie działał w zakresie 15 ~ 35 ℃, aby osiągnąć najlepszą moc wyjściową i wejściową, maksymalną dostępną energię i najdłuższy cykl życia (chociaż przechowywanie w niskiej temperaturze może wydłużyć żywotność kalendarza baterii, ale praktykowanie przechowywania w niskiej temperaturze w zastosowaniach nie ma większego sensu, a baterie są pod tym względem bardzo podobne do ludzi).

Obecnie zarządzanie ciepłem systemu akumulatorów można głównie podzielić na cztery kategorie: chłodzenie naturalne, chłodzenie powietrzem, chłodzenie cieczą i chłodzenie bezpośrednie.Wśród nich chłodzenie naturalne jest pasywną metodą zarządzania ciepłem, podczas gdy aktywne jest chłodzenie powietrzem, chłodzenie cieczą i prąd stały.Główną różnicą między tymi trzema jest różnica w medium wymiany ciepła.

· Naturalne chłodzenie
Free Cooling nie posiada dodatkowych urządzeń służących do wymiany ciepła.Na przykład firma BYD przyjęła naturalne chłodzenie w Qin, Tang, Song, E6, Tengshi i innych modelach wykorzystujących ogniwa LFP.Rozumie się, że następca BYD przejdzie na chłodzenie cieczą w modelach wykorzystujących akumulatory trójskładnikowe.

· Chłodzenie powietrzem (Nagrzewnica powietrza PTC)
Chłodzenie powietrzem wykorzystuje powietrze jako nośnik ciepła.Istnieją dwa popularne typy.Pierwszy z nich nazywa się pasywnym chłodzeniem powietrzem, które bezpośrednio wykorzystuje powietrze zewnętrzne do wymiany ciepła.Drugi typ to aktywne chłodzenie powietrzem, które może wstępnie ogrzać lub schłodzić powietrze zewnętrzne przed wejściem do układu akumulatorowego.Na początku wiele japońskich i koreańskich modeli elektrycznych wykorzystywało rozwiązania chłodzone powietrzem.

· Chłodzenie cieczą
Chłodzenie cieczą wykorzystuje środek zapobiegający zamarzaniu (taki jak glikol etylenowy) jako nośnik ciepła.W rozwiązaniu występuje zazwyczaj wiele różnych obwodów wymiany ciepła.Na przykład VOLT ma obwód chłodnicy, obwód klimatyzacji (Klimatyzacja PTC) i obwód PTC (Podgrzewacz płynu chłodzącego PTC).System zarządzania akumulatorem reaguje, dostosowuje się i przełącza zgodnie ze strategią zarządzania temperaturą.TESLA Model S ma obwód połączony szeregowo z chłodzeniem silnika.Gdy akumulator wymaga podgrzania w niskiej temperaturze, obwód chłodzenia silnika jest połączony szeregowo z obwodem chłodzenia akumulatora, a silnik może nagrzać akumulator.Gdy akumulator zasilający osiągnie wysoką temperaturę, obwód chłodzenia silnika i obwód chłodzenia akumulatora będą regulowane równolegle, a oba układy chłodzenia będą odprowadzać ciepło niezależnie.

1. Skraplacz gazu

2. Skraplacz wtórny

3. Dodatkowy wentylator skraplacza

4. Wentylator skraplacza gazu

5. Czujnik ciśnienia klimatyzatora (strona wysokiego ciśnienia)

6. Czujnik temperatury klimatyzatora (strona wysokiego ciśnienia)

7. Elektroniczna sprężarka klimatyzacji

8. Czujnik ciśnienia klimatyzatora (strona niskiego ciśnienia)

9. Czujnik temperatury klimatyzatora (strona niskiego ciśnienia)

10. Zawór rozprężny (chłodnica)

11. Zawór rozprężny (parownik)

· Bezpośrednie chłodzenie
Chłodzenie bezpośrednie wykorzystuje czynnik chłodniczy (materiał zmiennofazowy) jako medium wymiany ciepła.Czynnik chłodniczy może absorbować dużą ilość ciepła podczas procesu przejścia fazowego gaz-ciecz.W porównaniu z czynnikiem chłodniczym wydajność wymiany ciepła można zwiększyć ponad trzykrotnie, a akumulator można szybciej wymienić.Ciepło znajdujące się wewnątrz systemu jest odprowadzane.W BMW i3 zastosowano schemat bezpośredniego chłodzenia.

 

Oprócz wydajności chłodzenia, schemat zarządzania ciepłem systemu akumulatorów musi uwzględniać stałą temperaturę wszystkich akumulatorów.PACK ma setki ogniw, a czujnik temperatury nie jest w stanie wykryć każdej komórki.Na przykład w module Tesli Model S znajdują się 444 akumulatory, ale rozmieszczone są tylko 2 punkty pomiaru temperatury.Dlatego konieczne jest zapewnienie możliwie największej spójności akumulatora poprzez projekt zarządzania temperaturą.Dobra spójność temperaturowa jest warunkiem wstępnym stałych parametrów wydajności, takich jak moc baterii, żywotność i SOC.