Metody chłodzenia akumulatorów

1. Chłodzenie powietrzem

Chłodzenie powietrzem wykorzystuje powietrze jako nośnik ciepła i dzieli się na dwie metody: pasywne chłodzenie powietrzem i aktywne chłodzenie powietrzem. Pasywne chłodzenie powietrzem bezpośrednio wykorzystuje powietrze zewnętrzne do wymiany ciepła, ma prostą konstrukcję i jest tanie, ale ma ograniczony efekt chłodzenia. Aktywne chłodzenie powietrzem wstępnie przetwarza powietrze zewnętrzne, zanim dostanie się ono do układu akumulatora, na potrzeby ogrzewania lub chłodzenia, w celu poprawy wydajności chłodzenia. Jednakże przewodność cieplna chłodzenia powietrzem jest niska i trudno jest spełnić wymagania dotyczące zarządzania ciepłem w przypadku akumulatorów o dużej gęstości energii.

2. Chłodzenie cieczą

Chłodzenie cieczą wykorzystuje płyn chłodzący jako nośnik ciepła, który zwykle krąży w akumulatorze za pośrednictwem pompy i systemu rurociągów. Ze względu na metodę kontaktową chłodzenie cieczą można podzielić na kontakt bezpośredni i kontakt pośredni. Kontakt bezpośredni powoduje bezpośrednie zanurzenie pakietu akumulatorów w płynie chłodzącym, natomiast kontakt pośredni powoduje umieszczenie rur lub płaszczy chłodzących pomiędzy modułami akumulatora. Chłodzenie cieczą ma zalety wysokiej wydajności chłodzenia i dobrej równomierności temperatury, ale wiąże się z wysokimi wymaganiami dotyczącymi uszczelnienia systemu oraz zwiększa złożoność i wagę systemu.

3. Chłodzenie rurą cieplną

Chłodzenie rurą cieplną wykorzystuje ciepło utajone materiałów o przemianie fazowej podczas parowania i kondensacji do przenoszenia ciepła. Rura cieplna składa się z sekcji parowania, sekcji izolacji i sekcji skraplania, które mogą szybko przewodzić ciepło i zapewniać wydajne chłodzenie. Jednakże rurka cieplna ma złożoną strukturę, wysoki koszt produkcji, a wydajność wymiany ciepła może spaść po długotrwałym użytkowaniu. Nie był on jeszcze szeroko stosowany w systemach zarządzania temperaturą akumulatorów.

4. Chłodzenie materiału ze zmianą fazy

Materiał o przemianie fazowej (PCM) pochłania lub uwalnia dużą ilość ciepła, zmieniając swój stan fizyczny w określonym zakresie temperatur. Po zastosowaniu PCM w systemie zarządzania temperaturą akumulatora może on pochłaniać ciepło i obniżać temperaturę akumulatora, gdy temperatura akumulatora wzrasta. Jednakże PCM ma niską przewodność cieplną i może wiązać się z ryzykiem wycieku. Należy go stosować w połączeniu z innymi metodami chłodzenia, aby poprawić efekt chłodzenia.

5. Chłodzenie zanurzeniowe

Chłodzenie zanurzeniowe bezpośrednio zanurza akumulator w płynie chłodzącym, co ma zalety prostej konstrukcji, szybkiego chłodzenia i dobrej równomierności temperatury. W porównaniu z tradycyjnym pośrednim chłodzeniem cieczą, chłodzeniem powietrzem i chłodzeniem ze zmianą fazy, chłodzenie zanurzeniowe wykazuje dobre perspektywy zastosowania w zarządzaniu cieplnym akumulatorów o dużej gęstości mocy.

Skuteczna technologia chłodzenia pakietu akumulatorów jest niezbędna do poprawy wydajności akumulatora, wydłużenia jego żywotności i zapewnienia bezpieczeństwa. W miarę wzrostu gęstości energii akumulatorów oraz szybkości ich ładowania i rozładowywania pojedyncza metoda chłodzenia jest trudna do zaspokojenia zapotrzebowania, a technologia chłodzenia kompozytowego ma szerokie perspektywy zastosowania. Przyszłe badania powinny koncentrować się na opracowaniu wydajnych, lekkich i kontrolowanych pod względem kosztów systemów chłodzenia, aby dostosować się do szybkiego rozwoju pojazdów elektrycznych i systemów magazynowania energii.