Краткий обзор системы управления температурным режимом аккумуляторной батареи электромобиля (BTMS)

Краткий обзор системы управления температурным режимом аккумуляторной батареи электромобиля (BTMS)

Ключевые слова : EV, HEV, электромобильность, терморегуляция аккумулятора, BTMS, система воздушного охлаждения, система жидкостного охлаждения, система прямого хладагента, PCM, аккумуляторная батарея, литий-ионная батарея, теплопередача, конструкция аккумуляторной батареи, автомобиль, алюминиевые каналы, технология пассивного охлаждения.

Поскольку электромобили становятся непреодолимой тенденцией из-за нулевого уровня выбросов и высокой эффективности работы от бака до колес, повышение производительности, стоимости, срока службы и безопасности аккумуляторов становится все более важным. Система управления температурой аккумулятора (BTMS) имеет решающее значение для производительности аккумулятора, что важно для общей производительности системы трансмиссии электромобилей (EV) и гибридных электромобилей (HEV). К технологиям BTMS относятся: система воздушного охлаждения, система жидкостного охлаждения, система прямого охлаждения хладагентом, система охлаждения материалом с фазовым переходом (PCM), термоэлектрическая система охлаждения и охлаждение с помощью тепловых трубок.

1. Охлаждение и обогрев воздуха.

В воздушных системах в качестве теплоносителя используется воздух. Всасываемый воздух может поступать напрямую из атмосферы или из кабины, а также может быть кондиционированным воздухом после обогревателя или испарителя кондиционера. Первая называется пассивной воздушной системой, а вторая – активной воздушной системой. Активные системы могут обеспечивать дополнительную мощность охлаждения или обогрева. Пассивная система может обеспечивать мощность охлаждения или обогрева в несколько сотен ватт, а мощность активной системы ограничена 1 кВт.

Оба случая называются системами принудительной подачи воздуха, поскольку в обоих случаях воздух подается вентилятором.

2.Жидкостное охлаждение и обогрев

Жидкостное охлаждение — это система охлаждения, в которой в качестве охлаждающей жидкости для охлаждения аккумулятора используется вода. Жидкостное охлаждение является наиболее часто используемой системой охлаждения благодаря удобной конструкции и хорошей эффективности охлаждения. Обычно в системах терморегулирования применяются две группы жидкостей. Одним из них является диэлектрическая жидкость (жидкость прямого контакта), которая может напрямую контактировать с элементами батареи, например минеральное масло. Другой — проводящая жидкость (жидкость непрямого контакта), которая может контактировать с элементами батареи только косвенно, например смесь этиленгликоля и воды. Между этими двумя группами предпочтительны системы непрямого контакта, чтобы обеспечить лучшую изоляцию между аккумуляторным модулем и окружающей средой и, следовательно, повысить безопасность. По различным радиаторам для охлаждения жидкостные системы также можно разделить на пассивные и активные системы.

В области жидкостного охлаждения Trumony является одним из ведущих мировых и наиболее специализированных поставщиков систем жидкостного охлаждения. жидкостные холодные пластины . Тип пайки, экструдированный тип и тип рулонной пластины доступны для индивидуальной настройки.

3.Прямое охлаждение и нагрев хладагента.

Подобно активным жидкостным системам, система прямого хладагента (DRS) состоит из контура кондиционирования, но DRS использует хладагент непосредственно в качестве теплоносителя, циркулирующего через аккумуляторный блок.

4. ПКМ

Материал с фазовым переходом поглощает тепло на протяжении всего процесса плавления и сохраняет его в виде скрытого тепла до тех пор, пока оно не достигнет максимального значения. Кроме того, ПКМ всегда комбинируется в течение определенного периода времени, температура остается на уровне температуры плавления, а затем повышение температуры задерживается. Поэтому PCM используется в качестве проводника и буфера в BTMS. Кроме того, PCM всегда комбинируется с другой системой BTMS (например, с жидкостным или воздушным охлаждением) для управления температурой элемента.

5. Термоэлектрический модуль.

Термоэлектрический модуль может преобразовывать электрическое напряжение в разницу температур и наоборот. Здесь принят первый эффект. Это означает, что он передает тепло через модуль, напрямую потребляя электроэнергию. Для улучшения теплопередачи за счет принудительной конвекции установлены два вентилятора. Если объединить пассивную воздушную систему с термоэлектрическим модулем, комбинированная система способна охладить батарею даже ниже температуры всасываемого воздуха, но мощность по-прежнему ограничена примерно несколькими сотнями ватт и менее одного кВт. Основная проблема с этим охлаждением — безопасность системы, которая может стать проблемой в случае чрезвычайной ситуации; Из-за утечки охлаждающей жидкости на элементы аккумуляторной батареи может произойти короткое замыкание, что может привести к выходу автомобиля из строя и стать фатальным. Кроме того, капиллярные трубки требуют минимального диаметра, чтобы поддерживать достаточный перепад давления и избегать закупорки.

6. Тепловая трубка

Помимо термоэлектрических модулей, еще одним способом модернизации пассивных воздушных систем является тепловая трубка. Плоская медная оболочка тепловой трубки находилась под частичным вакуумом. Капиллярная структура изготовлена ​​из спеченного медного порошка. В тепловой трубке в качестве рабочего тела используется вода. Вода на стороне испарителя будет поглощать тепло и превращаться в пар при температуре ниже 100°C из-за низкого давления внутри. Вода на конденсаторе будет рассеивать тепло в окружающую среду и снова станет жидким. Этот цикл повторяется снова и снова.