Szybki przegląd systemu zarządzania temperaturą akumulatora pojazdu elektrycznego (BTMS)

Szybki przegląd systemu zarządzania temperaturą akumulatora pojazdu elektrycznego (BTMS)

słowa kluczowe : EV, HEV, E-mobilność, zarządzanie temperaturą akumulatora, BTMS, układ chłodzenia powietrzem, układ chłodzenia cieczą, bezpośredni układ chłodniczy, PCM, akumulator, akumulator litowo-jonowy, przenoszenie ciepła, konstrukcja akumulatora, samochód, kanały aluminiowe, technologia pasywnego chłodzenia

Ponieważ pojazdy elektryczne stają się trendem nie do zatrzymania ze względu na ich zerową emisję i wysoką wydajność od zbiornika do koła, poprawa wydajności, kosztów, żywotności i bezpieczeństwa akumulatora staje się coraz ważniejsza. System zarządzania temperaturą akumulatora (BTMS) ma kluczowe znaczenie dla wydajności akumulatora, co jest ważne dla ogólnej wydajności układu napędowego pojazdów elektrycznych (EV) i hybrydowych pojazdów elektrycznych (HEV). Technologie BTMS to: układ chłodzenia powietrzem, układ chłodzenia cieczą, układ bezpośredniego chłodzenia czynnikiem chłodniczym, układ chłodzenia materiałem zmiennofazowym (PCM), układ chłodzenia termoelektrycznego i chłodzenie rurką cieplną.

1. Chłodzenie i ogrzewanie powietrzem

Systemy powietrzne wykorzystują powietrze jako medium termiczne. Powietrze wlotowe może pochodzić bezpośrednio z atmosfery lub z kabiny, a także może być powietrzem uzdatnionym za nagrzewnicą lub parownikiem klimatyzatora. Pierwszy nazywa się pasywnym systemem powietrza, drugi jest aktywnym systemem powietrza. Systemy aktywne mogą oferować dodatkową moc chłodzenia lub ogrzewania. System pasywny może oferować kilkaset watów mocy chłodzącej lub grzewczej, a moc systemu aktywnego jest ograniczona do 1 kW.

Oba przypadki nazywane są systemami wymuszonego przepływu powietrza, ponieważ w obu przypadkach powietrze jest dostarczane przez dmuchawę.

2.Chłodzenie i ogrzewanie cieczą

Chłodzenie cieczą to układ chłodzenia, w którym woda jest wykorzystywana jako chłodziwo w celu chłodzenia akumulatora. Chłodzenie cieczą jest najczęściej stosowanym systemem chłodzenia ze względu na wygodną konstrukcję i dobrą wydajność chłodzenia. Generalnie istnieją dwie grupy cieczy stosowanych w systemach zarządzania ciepłem. Jednym z nich jest płyn dielektryczny (ciecz bezpośredniego kontaktu), który może mieć bezpośredni kontakt z ogniwami akumulatora, taki jak olej mineralny. Drugi to ciecz przewodząca (ciecz o pośrednim kontakcie), która może kontaktować się z ogniwami akumulatora jedynie pośrednio, np. mieszanina glikolu etylenowego i wody. Pomiędzy tymi dwiema grupami preferowane są systemy styków pośrednich, aby uzyskać lepszą izolację między modułem akumulatorowym a otoczeniem, a tym samym lepsze bezpieczeństwo. Ze względu na różne radiatory do chłodzenia, systemy cieczowe można również podzielić na systemy pasywne i aktywne.

W dziedzinie chłodzenia cieczą Trumony jest jednym z wiodących i najbardziej wyspecjalizowanych dostawców na świecie zimne płyty w płynie . Typ lutowania, typ wytłaczany i typ płyty walcowanej są dostępne do dostosowania.

3. Bezpośrednie chłodzenie i ogrzewanie czynnika chłodniczego

Podobnie jak w przypadku systemów z aktywną cieczą, bezpośredni system czynnika chłodniczego (DRS) składa się z pętli klimatyzacji, ale DRS wykorzystuje czynnik chłodniczy bezpośrednio jako płyn przenoszący ciepło krążący w zestawie akumulatorów.

4. PCM

Materiał o przemianie fazowej pochłania ciepło w całym procesie topienia i zatrzymuje je jako ciepło utajone, aż osiągnie wartość maksymalną. Ponadto PCM zawsze łączy się przez pewien czas, temperatura utrzymuje się na poziomie punktu topnienia, a następnie wzrost temperatury jest opóźniony. Dlatego PCM jest używany jako przewodnik i bufor w BTMS. Ponadto PCM jest zawsze łączony z innym systemem BTMS (np. chłodzonym cieczą lub powietrzem) w celu zarządzania temperaturą ogniwa.

5. Moduł termoelektryczny

Moduł termoelektryczny może przekształcać napięcie elektryczne na różnicę temperatur i odwrotnie. Tutaj przyjęto pierwszy efekt. Oznacza to, że przekazuje ciepło przez moduł, bezpośrednio zużywając energię elektryczną. Zainstalowano dwa wentylatory, aby poprawić wymianę ciepła poprzez wymuszoną konwekcję. Łącząc pasywny układ powietrza z modułem termoelektrycznym, połączony system jest w stanie schłodzić akumulator nawet poniżej temperatury powietrza wlotowego, ale moc jest nadal ograniczona do około kilkuset watów i mniej niż jednego kW. Głównym problemem związanym z tym chłodzeniem jest bezpieczeństwo systemu, które może stanowić zagrożenie w przypadku sytuacji awaryjnej; zwarcie może nastąpić na skutek wycieku płynu chłodzącego z ogniw akumulatora, co może spowodować awarię pojazdu i może być śmiertelne. Ponadto rurki kapilarne wymagają minimalnej średnicy, aby utrzymać odpowiedni spadek ciśnienia i uniknąć zablokowania.

6. Rurka cieplna

Oprócz modułów termoelektrycznych, rurka cieplna to kolejny sposób na ulepszenie pasywnych systemów powietrznych. Płaska miedziana powłoka rurki cieplnej znajdowała się pod częściową próżnią. Struktura kapilarna wykonana jest ze spiekanego proszku miedzi. Rurka cieplna wykorzystuje wodę jako płyn roboczy. Woda po stronie parownika będzie pochłaniać ciepło i zamieniać się w parę o temperaturze niższej niż 100°C z powodu niskiego ciśnienia wewnątrz. Woda na skraplaczu odprowadzi ciepło do otoczenia i ponownie stanie się płynna. Cykl ten powtarza się wielokrotnie.