전기차 배터리 열관리 시스템(BTMS)에 대한 간략한 검토

전기차 배터리 열관리 시스템(BTMS)에 대한 간략한 검토

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전기 자동차가 배출가스 제로와 높은 탱크-휠 효율성으로 인해 막을 수 없는 추세가 되면서 배터리의 성능, 비용, 수명 및 안전성 향상이 점점 더 중요해지고 있습니다. 그리고 BTMS(배터리 열 관리 시스템)는 배터리 성능에 매우 중요하며, 이는 전기 자동차(EV) 및 하이브리드 전기 자동차(HEV)의 파워트레인 시스템의 전반적인 성능에 중요합니다. BTMS 기술에는 공기 냉각 시스템, 액체 냉각 시스템, 직접 냉매 냉각 시스템, PCM(상변화 물질) 냉각 시스템, 열전 냉각 시스템 및 히트파이프 냉각이 있습니다.

1. 공기 냉각 및 가열

공기 시스템은 공기를 열 매체로 사용합니다. 흡입 공기는 대기 또는 객실에서 직접 유입될 수 있으며 에어컨의 히터 또는 증발기 이후에 조절된 공기일 수도 있습니다. 전자를 패시브 에어 시스템, 후자를 액티브 에어 시스템이라고 합니다. 능동형 시스템은 추가 냉각 또는 가열 전력을 제공할 수 있습니다. 수동 시스템은 수백 와트의 냉각 또는 가열 전력을 제공할 수 있으며 능동 시스템 전력은 1kW로 제한됩니다.

두 경우 모두 공기가 송풍기에 의해 공급되기 때문에 강제 공기 시스템이라고 합니다.

2.액체 냉각 및 가열

액체 냉각은 물을 냉각수로 사용하여 배터리를 냉각시키는 냉각 시스템입니다. 그리고 액체 냉각은 편리한 설계와 우수한 냉각 성능으로 인해 가장 일반적으로 사용되는 냉각 시스템입니다. 일반적으로 열 관리 시스템에 적용되는 액체에는 두 가지 그룹이 있습니다. 하나는 광유와 같이 배터리 셀과 직접 접촉할 수 있는 유전체 액체(직접 접촉 액체)입니다. 다른 하나는 에틸렌 글리콜과 물의 혼합물과 같이 배터리 셀과 간접적으로만 접촉할 수 있는 전도성 액체(간접 접촉 액체)입니다. 이 두 그룹 사이에서는 배터리 모듈과 주변 환경 간의 격리를 향상시켜 안전 성능을 향상시키기 위해 간접 접촉 시스템이 선호됩니다. 냉각을 위한 다양한 방열판을 사용하여 액체 시스템을 수동 시스템 또는 능동 시스템으로 분류할 수도 있습니다.

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3.직냉매 냉난방

능동형 액체 시스템과 유사하게 직접 냉매 시스템(DRS)은 A/C 루프로 구성되지만 DRS는 냉매를 배터리 팩을 통해 순환하는 열 전달 유체로 직접 사용합니다.

4. PCM

상변화물질은 용융과정 전반에 걸쳐 열을 흡수하여 최대값에 도달할 때까지 잠열로 보존합니다. 또한 PCM은 항상 일정 시간 동안 결합하여 온도가 녹는점에 머물다가 온도 상승이 지연됩니다. 따라서 PCM은 BTMS에서 도체 및 버퍼로 사용됩니다. 또한 PCM은 항상 다른 BTMS 시스템(예: 액체 또는 공냉식)과 결합되어 셀 온도를 관리합니다.

5. 열전모듈

열전 모듈은 전압을 온도차로 변환하거나 그 반대로 변환할 수 있습니다. 여기서는 전자의 효과가 채택됩니다. 즉, 전기를 직접 소비하여 모듈을 통해 열을 전달한다는 의미입니다. 강제 대류에 의한 열 전달을 향상시키기 위해 2개의 팬이 설치됩니다. 패시브 공기 시스템과 열전 모듈을 결합하면 결합 시스템은 흡입 공기 온도보다 훨씬 낮은 수준으로 배터리를 냉각할 수 있지만 전력은 여전히 ​​약 수백 와트, 1kW 미만으로 제한됩니다. 이러한 냉각의 주요 문제는 비상 시 문제가 될 수 있는 시스템의 안전입니다. 배터리 셀의 냉각수 누출로 인해 단락이 발생하여 차량 고장을 일으키고 치명적일 수 있습니다. 또한 모세관은 적절한 압력 강하를 유지하고 막힘을 방지하기 위해 최소 직경이 필요합니다.

6. 히트파이프

열전 모듈 외에도 히트 파이프는 수동 공기 시스템을 업그레이드하는 또 다른 방법입니다. 히트 파이프의 평평한 구리 외피는 부분 진공 상태에 있었습니다. 모세관 구조는 소결 구리 분말로 만들어집니다. 히트파이프는 물을 작동유체로 사용합니다. 증발기 측의 물은 열을 흡수하여 내부 압력이 낮기 때문에 100°C 이하의 증기가 됩니다. 응축기의 물은 주변으로 열을 방출하고 다시 액체가 됩니다. 이 주기는 계속해서 반복됩니다.