Директно хлађење у односу на течно хлађење за нова енергетска возилаПакети батерија:
Принципи, предности и недостаци
И. Зашто су батерије „осетљиве и на топлоту и на хладноћу“?
Перформансе енергетских батерија су у снажној корелацији са температуром: изнад 45 степени, опадање капацитета се убрзава, а животни век циклуса може бити скраћен за више од 30%; изнад 60 степени, електролит се распада, СЕИ филм пуца, ау тешким случајевима долази до топлотног бекства. На ниским температурама, унутрашњи отпор се повећава, литијум се јавља током пуњења, а домет се смањује. Оптимални радни опсег за литијум{5}}јонске батерије се генерално сматра 25–40 степени, а у инжењерству разлика у температури ћелије од<5℃ within the pack is generally considered an optimization target (high-end models aim for <2℃), but this is not a mandatory national standard. The three main tasks of a thermal management system are: heat dissipation, heating, and maintaining temperature consistency.
Тренутно постоје четири главна типа активног хлађења за путничка возила, рангирана од најчешћих до најагресивнијих:
• Пасивно ваздушно хлађење (природно хлађење): Ослања се на природну конвекцију кроз ребра за размену топлоте у батерији. Не троши енергију и има најнижу цену, али је расипање топлоте изузетно споро. Постепено је уклоњен из обичних путничких возила и налази се само у ранијим аутомобилима мале брзине{2}}.
• Активно хлађење ваздухом: користи вентилатор за принудну конвекцију. Има једноставну структуру и јефтин је за одржавање, али је топлотна проводљивост ваздуха само 0,026 В/(м·К), што резултира ниском ефикасношћу при високим температурама. Углавном се налази у аутомобилима-почетног нивоа са ценом испод 100.000 РМБ (као што су неки Вулинг Хонггуанг МИНИ и БАИЦ Нев Енерги возила).
• Течно хлађење: тренутно стандардно за возила средње класе-до-високе- класе. Расхладна течност (водени раствор етилен гликола) циркулише да би уклонила топлоту, прилагођавајући и брзо -расипање топлоте и ниско{5}}грејање на ниској температури, и држи главни тржишни удео.
• Директно хлађење расхладним средством: Расхладно средство за климатизацију се директно уводи у испаривач унутар батерије, постижући апсорпцију топлоте са променом фазе „нулте{0}} растојања, што резултира највећом ефикасношћу.
▸ Хлађење потапању (технологија у настајању): мале-серијске инсталације након 2024. године, масовна производња-великих размера још није доступна; ћелије батерије су уроњене у изолациону течност за хлађење (флуорована течност/синтетички естар), што резултира уједначенијим расипањем топлоте, али са високим трошковима и потешкоћама у одржавању; тренутно га само мали број модела користи као пилот опцију.
Ликуид Цоолинг:Основни концепти и принципи
Течно хлађење користи расхладно средство (обично водени раствор етилен гликола, са топлотном проводљивошћу од приближно 0,5 В/(м·К)) као медијум за размену топлоте. Пумпа за воду покреће расхладну течност да циркулише у каналима унутар пакета батерија, апсорбујући топлоту пре него што стигне до расхладног уређаја (хладњака батерије) да размењује топлоту са расхладним средством за климатизацију ради хлађења, а затим се враћа на расхладну плочу. Основне компоненте: Електрични компресор → Чилер → Електрична пумпа за воду → Плоча за хлађење течности → Тело вентила (четворокраки/осмосмерни-) → ПТЦ грејач.
Предности
• Оптимална уједначеност температуре, контролисање разлике у температури ћелије унутар ±2 степена, директно продужава животни век и побољшава конзистентност;
• Зрела технологија и{0}}добро успостављен ланац снабдевања, који представља тренутно главно решење на тржишту;
• Дубока интеграција са управљањем топлотом возила (рекуперација отпадне топлоте мотора, топлотна пумпа у кабини) и могућност додавања ПТЦ-а за ниско{0}}грејање на ниским температурама;
• Модуларно заменљиве хладне плоче за лако одржавање.
Недостаци
• Сложен систем са више компоненти, што резултира приближно 15%–20% већим почетним трошковима;
• Додатна пумпа за воду и круг расхладне течности повећавају тежину возила, а потрошња енергије водене пумпе утиче на домет;
• Ризик од цурења расхладне течности, што захтева редовне провере нивоа расхладне течности;
• Индиректна размена топлоте доводи до споријег одзива у поређењу са директним хлађењем при високим брзинама пуњења.
Директно хлађење: основни концепти и принципи
Директно хлађење расхладним средством у великој мери повезује систем за хлађење батерије са системом за климатизацију-у суштини постављајући испаривач клима уређаја директно у батерију. Расхладно средство (главни Р134а, Р1234иф, латентна топлота промене фазе > 200 кЈ/кг) испарава и апсорбује топлоту унутар директне-расхладне плоче, директно одводећи топлоту из ћелије батерије. Основне компоненте: електрични компресор → кондензатор → електронски експанзиони вентил → директна-плоча за хлађење → гас-сепаратор течности, елиминишући потребу за пумпом за воду, кругом расхладне течности и расхладним уређајем.
Предности
• Елиминише секундарну фазу размене топлоте, смањујући топлотни отпор за приближно 40% и повећавајући ефикасност размене топлоте (фаза размене топлоте) за 20%–50% у поређењу са течним хлађењем (више симулација и тестова на столу, који варирају у зависности од услова рада; ово се односи на смањење топлотног отпора у фази размене топлоте, а не нужно одговарајуће побољшање укупне енергетске ефикасности возила);
• Лакши и компактнији систем (приближно 30% мања запремина), погодан за возила са ограничењима шасије;
• Елиминише континуалну потрошњу енергије пумпе за воду, потенцијално смањује потрошњу енергије за приближно 0,8 кВх на 100 километара под истим условима рада (процена симулације једног-возила, која варира у зависности од услова на путу и температуре околине, само за референцу);
• Компатибилан са супер-супербрзим пуњењем од 800 В, способан за одрживо 4Ц или чак веће брзине без прегревања.
Недостаци
• Плоче за директно хлађење имају изузетно високу отпорност на притисак и захтеве за заптивање, што резултира високим препрекама за производњу и монтажу;
• Двофазни проток отежава контролу уједначености температуре: под условима ниске температуре и малог оптерећења, расхладно средство је склоно неравномерној дистрибуцији гаса-течности унутар плоче за директно хлађење, што доводи до локализованог прехлађења или недовољне размене топлоте и значајног смањења уједначености температуре;
• Цурење расхладног средства ће директно контаминирати батеријски модул; висока интеграција значи да поправке често захтевају потпуну замену, што резултира високим трошковима;
• Стратегије управљања су сложене (заштита од-мраза, против-прехлађења), а зрелост технологије је нижа од оне код хлађења течном водом.
