Un sistem de răcire cu lichid pentru managementul termic
de pachete de baterii litiu-ion
Dezvoltarea vehiculelor electrice s-a accelerat semnificativ în ultimii ani din cauza preocupărilor tot mai mari cu privire la consumul de combustibili fosili și la emisiile de carbon din țeava de eșapament. Bateriile cu litiu-ion sunt în prezent cea mai utilizată sursă de energie pentru vehiculele electrice datorită densității mari de energie, ratei scăzute de auto-descărcare, cerințelor reduse de întreținere, duratei de viață lungi, greutății ușoare și structurii compacte. Cu toate acestea, performanța bateriilor Li-ion este foarte afectată de temperatura de funcționare. Intervalul ideal de temperatură de funcționare pentru bateriile litiu-ion este de 25 până la 40 de grade, iar diferența maximă de temperatură între diferitele baterii este mai mică de 5 grade. Lucrul într-un mediu cu temperatură scăzută sau ridicată va duce la degradarea performanței bateriei, durata de viață scurtă și chiar evadarea termică. Prin urmare, un sistem excelent de management termic al bateriei (BTMS) este foarte necesar pentru a asigura funcționarea sigură și eficientă a bateriilor litiu-ion.
Conform diferitelor strategii de răcire, BTMS poate fi împărțit în sistem de răcire pasiv, sistem de răcire activ și sistem hibrid care combină pasiv și activ. În sistemele de răcire pasive, nu există un consum suplimentar de energie, dar nici nu pot controla sistemul de răcire pentru a modifica viteza de răcire. Implementați materiale speciale sau structuri de disipare a căldurii pe suprafața bateriilor litiu-ion pentru a obține capacități mari de transfer de căldură între baterie și mediul extern. Exemplele tipice includ convecția naturală a aerului, materialele cu schimbare de fază (PCM) și conductele de căldură.
Răcirea pasivă cu aer are o capacitate scăzută de răcire și nu este potrivită pentru răcirea bateriilor Li-ion cu densitate mare de energie. PCM-urile sunt capabile să stocheze și să elibereze cantități mari de energie în timpul dezghețării și au primit o atenție din ce în ce mai mare în ultimii ani. Principalele avantaje ale încorporării PCM în BTMS sunt uniformitatea bună a temperaturii celulei și geometria flexibilă. Cu toate acestea, conductibilitatea termică scăzută a PCM împiedică rata de disipare a căldurii a bateriei, ceea ce prezintă pericole ascunse serioase în condiții de încărcare-descărcare cu viteză ridicată. Prin urmare, este foarte important să se dezvolte un sistem de management termic al bateriei pentru vehiculele electrice de energie nouă, cu performanțe excelente de disipare a căldurii.
