Режим термичког управљања чистих електричних возила: хлађење потапањем на батерије

Режим термичког управљања чистих електричних возила:

Батеријско хлађење

У новим применама електрификације возила, важно је хладити и грејати електричне компоненте да би се одржале на оптималним радним температурама, јер то обезбеђује њихов дуговечност и перформансе. Због тога је неопходан одговарајући систем управљања топлотом. Другим речима, неопходно је дизајнирати одговарајући систем управљања топлотом посебно за компоненте електрификације које се користе.

Ако је радна температура батерије превисока, то може довести до губитка капацитета батерије и, у екстремним случајевима, до топлотног бекства. Ако је радна температура батерије прениска, то може довести до смањене ефикасности батерије, повећаног отпора, смањеног капацитета батерије и стварања литијумских дендрита (слоја литијумске превлаке). Литијумски слој ће изазвати убрзано старење и квар језгра батерије.
Циљ управљања топлотом је да обезбеди да систем буде на оптималним радним и безбедним температурама. Да би се ствари додатно закомпликовале, оптимална температура система батерија може да се промени у зависности од режима рада. Оптимална температура при брзом пуњењу може да се разликује од оптималне температуре приликом вожње или паркирања (паркирања).

Тренутно коришћени системи за управљање топлотом батерија углавном укључују ваздушно хлађење, индиректно течно хлађење, директно течно хлађење (који се такође назива урањањем) и материјале за промену фазе.

Опис различитих система хлађења

Системи са ваздушним хлађењем су најчешће коришћени јер су једноставни за дизајн, исплативи и немају проблема са цурењем. Ваздушно хлађење се дели на активни тип помоћу принудне конвекције и пасивни тип коришћењем природне конвекције. Ваздух има мали топлотни капацитет и ниску топлотну проводљивост у поређењу са медијима као што су течности, тако да је мало вероватно да ће ваздушно хлађење бити технологија избора за следећу генерацију електричних возила са већим батеријама и бржим пуњењем.

Течно хлађење се може поделити на две методе: индиректно и директно. Расхладна течност има већи топлотни капацитет и већу топлотну проводљивост од ваздуха. Индиректно течно хлађење је тренутно једно од најчешћих решења за термално управљање батеријама због уравнотежене контроле температуре. Најчешће коришћена расхладна течност је мешавина воде и етилен гликола. Принцип индиректног хлађења је да се дозволи расхладна течност да тече кроз канале на дну или са стране модула ћелије/батерије како би пренела топлоту даље од система.

Хлађење се може побољшати коришћењем специфичних термичких материјала интерфејса (ТИМ). Недостатак индиректног течног хлађења у односу на ваздушно је сложеност система. Више делова и канала/цеви може довести до више кварова, додатне тежине и проблема са цурењем.

Још једна нова технологија хлађења је директно течно хлађење, такође названо имерзионо хлађење, које потпуно урања батерију у диелектричну течност. Ово је непроводна течност са високом отпорношћу на електрични слом. Увођење ове технологије значи да се сложеност процеса батерије и дизајна компоненти може у великој мери смањити, што такође помаже у смањењу тежине и запремине система, и значајно побољшава стабилност и баланс контроле температуре батерије. Хлађење потапањем може загрејати или охладити батерију по потреби без употребе измењивача топлоте, што резултира значајним побољшањима ефикасности.

Карактеристике расхладне течности играју важну улогу у управљању топлотом и треба да испуњавају следеће захтеве:

Добра електрична изолација

Висок специфични топлотни капацитет и висока топлотна проводљивост

Незапаљив и/или висока тачка паљења

Једноставан за производњу и доступан у великим количинама

Има одговарајући опсег радне температуре

Течности имају дуг рок трајања

Поред горе наведених захтева, компатибилност материјала, ниска густина, ниска вискозност и еколошка прихватљивост такође се морају узети у обзир приликом избора одговарајуће расхладне течности за урањање