Modul de management termic al vehiculelor pur electrice:
Răcire prin imersie baterie
În noile aplicații ale electrificării vehiculelor, este importantă răcirea și încălzirea componentelor electrice pentru a le menține la temperaturi optime de funcționare, deoarece acest lucru le asigură longevitatea și performanța. Prin urmare, un sistem adecvat de management termic este esențial. Cu alte cuvinte, este necesară proiectarea unui sistem de management termic adecvat special pentru componentele de electrificare utilizate.
Dacă temperatura de funcționare a bateriei este prea mare, poate duce la o pierdere a capacității bateriei și, în cazuri extreme, la evaporare termică. Dacă temperatura de funcționare a bateriei este prea scăzută, aceasta poate duce la o eficiență redusă a bateriei, la creșterea rezistenței, la capacitatea redusă a bateriei și la formarea de dendrite de litiu (stratul de placare cu litiu). Stratul de placare cu litiu va cauza îmbătrânirea accelerată și defectarea miezului bateriei.
Scopul managementului termic este de a se asigura că sistemul este la temperaturi optime de funcționare și sigure. Pentru a complica și mai mult lucrurile, temperatura optimă a unui sistem de baterii se poate modifica în funcție de modul de funcționare. Temperatura optimă la încărcarea rapidă poate fi diferită de temperatura optimă la conducere sau parcare (parcare).
Sistemele de management termic al bateriei utilizate în prezent includ în principal răcirea cu aer, răcirea indirectă cu lichid, răcirea directă cu lichid (numită și răcire prin imersie) și materiale cu schimbare de fază.
Descrierea diferitelor sisteme de răcire
Sistemele răcite cu aer sunt cele mai utilizate, deoarece sunt simplu de proiectat, rentabile și nu au probleme de scurgere. Răcirea cu aer este împărțită în tip activ cu convecție forțată și tip pasiv folosind convecție naturală. Aerul are o capacitate termică mică și o conductivitate termică scăzută în comparație cu mediile precum lichidele, așa că este puțin probabil ca răcirea cu aer să fie tehnologia de alegere pentru următoarea generație de vehicule electrice cu baterii mai mari și încărcare mai rapidă.
Răcirea cu lichid poate fi împărțită în două metode: indirectă și directă. Lichidul de răcire are o capacitate termică mai mare și o conductivitate termică mai mare decât aerul. Răcirea indirectă cu lichid este în prezent una dintre cele mai comune soluții pentru managementul termic al bateriei datorită controlului echilibrat al temperaturii. Cel mai des folosit lichid de răcire este un amestec de apă și etilenglicol. Principiul răcirii indirecte este de a permite lichidului de răcire să curgă prin canalele din partea inferioară sau laterală a modulului celulei/baterie pentru a transfera căldura departe de sistem.
Răcirea poate fi îmbunătățită prin utilizarea unor materiale specifice de interfață termică (TIM). Dezavantajul răcirii indirecte cu lichid în comparație cu răcirea cu aer este complexitatea sistemului. Mai multe piese și canale/tuburi pot duce la mai multe defecțiuni, greutate suplimentară și probleme de scurgere.
O altă tehnologie de răcire în curs de dezvoltare este răcirea directă cu lichid, numită și răcire prin imersie, care scufundă complet bateria într-un lichid dielectric. Acesta este un lichid neconductor cu rezistență ridicată la defecțiunea electrică. Introducerea acestei tehnologii înseamnă că complexitatea procesului bateriei și a designului componentelor pot fi mult reduse, ceea ce ajută, de asemenea, la reducerea greutății și volumului sistemului și îmbunătățește semnificativ stabilitatea și echilibrul controlului temperaturii bateriei. Răcirea prin imersie poate încălzi sau răci bateria după cum este necesar, fără utilizarea unui schimbător de căldură, ceea ce duce la îmbunătățiri semnificative ale eficienței.
Caracteristicile lichidului de răcire joacă un rol important în managementul termic și ar trebui să îndeplinească următoarele cerințe:
Izolație electrică bună
Capacitate termică specifică mare și conductivitate termică ridicată
Neinflamabil și/sau punct de aprindere ridicat
Ușor de produs și disponibil în cantități mari
Are un interval adecvat de temperatură de funcționare
Lichidele au o durată lungă de valabilitate
În plus față de cerințele de mai sus, compatibilitatea materialelor, densitatea scăzută, vâscozitatea scăzută și respectarea mediului trebuie de asemenea luate în considerare atunci când se selectează un lichid de răcire pentru imersie adecvat.
