Managementul termic al sistemului bateriei
Managementul termic al baterieiinclude în principal răcirea, încălzirea și egalizarea temperaturii. Funcțiile de răcire și încălzire se reglează în primul rând pentru impactul potențial al temperaturii ambientale externe asupra bateriei. Egalizarea temperaturii reduce diferențele de temperatură în cadrul acumulatorului, prevenind degradarea rapidă a bateriei cauzată de supraîncălzirea în anumite zone.
În general, metodele de răcire a bateriei de putere sunt împărțite în principal în trei categorii: răcire cu aer, răcire cu lichid și răcire directă. Răcirea cu aer utilizează aerul natural sau aerul de răcire din habitaclu pentru a realiza schimbul de căldură și răcirea pe suprafața bateriei. Răcirea cu lichid utilizează de obicei conducte independente de răcire pentru a încălzi sau răci bateria de alimentare; aceasta este în prezent metoda de răcire principală, folosită în bateriile Tesla și Volt. Sistemele de răcire directă elimină necesitatea unei conducte de răcire separate pentru bateria de alimentare, folosind direct agent frigorific pentru a o răci.
1. Sistem de răcire cu aer
Bateriile de putere timpurii, datorită capacității mai mici și a densității de energie, foloseau adesea răcirea cu aer. Răcirea cu aer este împărțită în două categorii principale: răcirea naturală cu aer și răcirea forțată cu aer (folosind un ventilator), utilizând aer natural sau aer rece din habitaclu pentru a răci bateria.
În prezent, bateriile de 48V din vehiculele mild hybrid de 48V sunt amplasate în general în habitaclu și răcite cu aer. Sistemele de răcire cu aer-au structură relativ simple, sunt mature din punct de vedere tehnologic și costuri reduse. Cu toate acestea, datorită capacității limitate de îndepărtare a căldurii a aerului, eficiența schimbului de căldură a acestora este scăzută, rezultând o uniformitate scăzută a temperaturii interne și dificultăți în controlul precis al temperaturii bateriei. Prin urmare, sistemele-de răcire cu aer sunt în general potrivite pentru aplicații cu intervale scurte de rulare și vehicule ușoare.
2. Sisteme de răcire cu lichid
Răcirea cu lichid presupune utilizarea unui lichid de răcire pentru a schimba căldura cu bateria. Lichidanții de răcire sunt împărțiți în două tipuri: cei care pot intra direct în contact cu celulele bateriei (ulei de silicon, ulei de ricin etc.) și cei care contactează celulele prin canale de apă (apă și etilenglicol etc.); în prezent, un amestec de apă și etilenglicol este mai frecvent utilizat. Sistemele de răcire cu lichid includ de obicei un răcitor cuplat la ciclul de refrigerare, folosind agentul frigorific pentru a elimina căldura din baterie. Componentele de bază sunt compresorul, răcitorul de lichid și pompa de apă. Compresorul, ca sursă de energie pentru refrigerare, determină capacitatea de schimb de căldură a întregului sistem. Răcitorul facilitează schimbul de căldură între agent frigorific și lichid de răcire, iar cantitatea de schimb de căldură determină direct temperatura lichidului de răcire. Pompa de apă determină debitul lichidului de răcire în interiorul conductelor; un debit mai rapid are ca rezultat o performanță mai bună a schimbului de căldură și invers.
Sistemele de răcire cu lichid oferă o mai mare flexibilitate. Canalele de răcire pot fi instalate între modulele bateriei (în prezent abordarea principală), plăcile de răcire pot fi utilizate în partea de jos a bateriei sau celulele sau modulele pot fi scufundate în lichid de răcire. Avantajele sistemelor de răcire cu lichid includ coeficienți mari de transfer de căldură, debite rapide, uniformitate bună a temperaturii și control precis al temperaturii. Dezavantajele includ complexitatea sistemului, cerințele mari de etanșare, sistemul de răcire reprezentând o parte semnificativă din greutatea pachetului de baterii și costul relativ ridicat.
