Uma rápida revisão sobre o sistema de gerenciamento térmico de baterias de veículos elétricos (BTMS)

Uma rápida revisão sobre o sistema de gerenciamento térmico de baterias de veículos elétricos (BTMS)

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À medida que os veículos eléctricos se tornam uma tendência imparável devido à sua emissão zero e à elevada eficiência do tanque até às rodas, a melhoria do desempenho, custo, vida útil e segurança da bateria torna-se cada vez mais importante. E o Sistema de Gerenciamento Térmico da Bateria (BTMS) é fundamental para o desempenho da bateria, o que é importante para o desempenho geral do sistema de trem de força de Veículos Elétricos (EVs) e Veículos Elétricos Híbridos (HEVs). As tecnologias BTMS são: sistema de resfriamento de ar, sistema de resfriamento líquido, sistema de resfriamento direto de refrigerante, sistema de resfriamento de material de mudança de fase (PCM), sistema de resfriamento termoelétrico e resfriamento de tubo de calor.

1. Resfriamento e aquecimento de ar

Os sistemas de ar usam o ar como meio térmico. O ar de admissão pode ser direto da atmosfera ou da cabine e também pode ser ar condicionado após um aquecedor ou evaporador de um ar condicionado. O primeiro é chamado de sistema de ar passivo e o último é chamado de sistema de ar ativo. Os sistemas ativos podem oferecer potência adicional de resfriamento ou aquecimento. Um sistema passivo pode oferecer algumas centenas de watts de potência de resfriamento ou aquecimento e uma potência de sistema ativo é limitada a 1 kW.

Os dois casos são chamados de sistemas de ar forçado porque em ambos os casos o ar é fornecido por um soprador.

2.Resfriamento e aquecimento de líquidos

O resfriamento líquido é um sistema de resfriamento onde a água é usada como refrigerante para resfriar a bateria. E o resfriamento líquido é o sistema de resfriamento mais comumente usado devido ao seu design conveniente e bom desempenho de resfriamento. Geralmente existem dois grupos de líquidos aplicados em sistemas de gerenciamento térmico. Um deles é o líquido dielétrico (líquido de contato direto) que pode entrar em contato direto com as células da bateria, como o óleo mineral. O outro é o líquido condutor (líquido de contato indireto) que só pode entrar em contato indireto com as células da bateria, como uma mistura de etilenoglicol e água. Entre estes dois grupos, os sistemas de contato indireto são preferidos para conseguir um melhor isolamento entre o módulo da bateria e o ambiente e, portanto, um melhor desempenho de segurança. Por diferentes dissipadores de calor para resfriamento, os sistemas líquidos também podem ser categorizados em sistemas passivos ou sistemas ativos.

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3. Resfriamento e aquecimento direto de refrigerante

Semelhante aos sistemas de líquido ativo, um sistema de refrigerante direto (DRS) consiste em um circuito de A/C, mas o DRS usa refrigerante diretamente como fluido de transferência de calor que circula através da bateria.

4. PCM

O material de mudança de fase absorve calor durante todo o processo de fusão e o conserva como calor latente até atingir o valor máximo. Além disso, o PCM é sempre combinado por um período de tempo, a temperatura permanece no ponto de fusão e então o aumento da temperatura é retardado. Portanto, o PCM é usado como condutor e buffer no BTMS. Além disso, o PCM é sempre combinado com outro sistema BTMS (por exemplo, refrigerado a líquido ou a ar) para gerenciar a temperatura da célula.

5. Módulo Termoelétrico

O módulo termoelétrico pode converter tensão elétrica em diferença de temperatura e vice-versa. Aqui o primeiro efeito é adotado. Isso significa que ele transfere calor através do módulo consumindo eletricidade diretamente. Dois ventiladores são instalados para melhorar a transferência de calor por convecção forçada. Para combinar um sistema de ar passivo com um módulo termoelétrico, o sistema combinado é capaz de resfriar a bateria ainda mais abaixo da temperatura do ar de admissão, mas a potência ainda é limitada a cerca de algumas centenas de watts e menos de um kW. O principal problema deste arrefecimento é a segurança do sistema que pode ser uma preocupação em caso de emergência; pode ocorrer um curto-circuito devido ao vazamento de líquido refrigerante nas células da bateria, o que pode causar falha no veículo e ser fatal. Além disso, os tubos capilares requerem um diâmetro mínimo para manter uma queda de pressão adequada e evitar bloqueios.

6. Tubo de calor

Além dos módulos termoelétricos, um tubo de calor é outra forma de atualizar sistemas de ar passivos. O envelope plano de cobre do tubo de calor estava sob vácuo parcial. A estrutura capilar é feita de pó de cobre sinterizado. O tubo de calor usa água como fluido de trabalho. A água no lado do evaporador absorverá calor e se transformará em vapor abaixo de 100°C devido à baixa pressão interna. A água no condensador dissipará o calor para o ambiente e se tornará líquida novamente. Este ciclo se repete continuamente.