Rješenja za upravljanje toplinom za sisteme baterija

Nema sumnje da temperaturni faktor ima presudan utjecaj na performanse, vijek trajanja i sigurnost baterija.Uopšteno govoreći, očekujemo da sistem baterija radi u rasponu od 15~35℃, kako bi se postigla najbolja izlazna i ulazna snaga, maksimalna dostupna energija i najduži životni vijek (iako skladištenje na niskim temperaturama može produžiti vijek trajanja kalendara baterije, ali nema previše smisla praktikovati skladištenje na niskim temperaturama u aplikacijama, a baterije su u tom pogledu vrlo slične ljudima).

Trenutno, upravljanje toplotom sistema baterija može se uglavnom podeliti u četiri kategorije, prirodno hlađenje, vazdušno hlađenje, tečno hlađenje i direktno hlađenje.Među njima, prirodno hlađenje je pasivna metoda upravljanja toplinom, dok su zračno hlađenje, tekućinsko hlađenje i jednosmjerna struja aktivni.Glavna razlika između ova tri je razlika u mediju za izmjenu topline.

· Prirodno hlađenje
Besplatno hlađenje nema dodatne uređaje za izmjenu topline.Na primjer, BYD je usvojio prirodno hlađenje u Qin, Tang, Song, E6, Tengshi i drugim modelima koji koriste LFP ćelije.Podrazumijeva se da će BYD koji slijedi preći na tečno hlađenje za modele koji koriste ternarne baterije.

· Zračno hlađenje (PTC grijač zraka)
Vazdušno hlađenje koristi vazduh kao medij za prenos toplote.Postoje dvije uobičajene vrste.Prvi se zove pasivno hlađenje zraka, koje direktno koristi vanjski zrak za razmjenu topline.Drugi tip je aktivno hlađenje zraka, koje može prethodno zagrijati ili ohladiti vanjski zrak prije ulaska u baterijski sistem.U ranim danima, mnogi japanski i korejski električni modeli koristili su rješenja hlađena zrakom.

· Tečno hlađenje
Tečno hlađenje koristi antifriz (kao što je etilen glikol) kao medij za prijenos topline.U rješenju općenito postoji više različitih krugova za izmjenu topline.Na primjer, VOLT ima krug hladnjaka, krug klima uređaja (PTC klima uređaj), i PTC kolo (PTC grijač rashladne tekućine).Sistem upravljanja baterijom reaguje i prilagođava se i prebacuje u skladu sa strategijom upravljanja toplotom.TESLA Model S ima serijski krug sa hlađenjem motora.Kada bateriju treba zagrijati na niskoj temperaturi, krug za hlađenje motora je povezan u seriju sa krugom za hlađenje baterije, a motor može zagrijati bateriju.Kada je baterija za napajanje na visokoj temperaturi, krug za hlađenje motora i krug za hlađenje baterije će se podesiti paralelno, a dva sistema hlađenja će neovisno odvajati toplinu.

1. Gasni kondenzator

2. Sekundarni kondenzator

3. Ventilator sekundarnog kondenzatora

4. Ventilator plinskog kondenzatora

5. Senzor pritiska klima uređaja (strana visokog pritiska)

6. Senzor temperature klima uređaja (strana visokog pritiska)

7. Elektronski kompresor klima uređaja

8. Senzor pritiska klima uređaja (strana niskog pritiska)

9. Senzor temperature klima uređaja (strana niskog pritiska)

10. Ekspanzioni ventil (hladnjak)

11. Ekspanzioni ventil (isparivač)

· Direktno hlađenje
Direktno hlađenje koristi rashladno sredstvo (materijal koji mijenja fazu) kao medij za izmjenu topline.Rashladno sredstvo može apsorbirati veliku količinu toplote tokom procesa faze prelaza gas-tečnost.U poređenju sa rashladnim sredstvom, efikasnost prenosa toplote može se povećati za više od tri puta, a baterija se može brže zameniti.Toplota unutar sistema se odvodi.Shema direktnog hlađenja korištena je u BMW-u i3.

 

Pored efikasnosti hlađenja, šema upravljanja toplotom sistema baterija treba da uzme u obzir konzistentnost temperature svih baterija.PACK ima stotine ćelija, a senzor temperature ne može otkriti svaku ćeliju.Na primjer, postoji 444 baterije u modulu Tesla Model S, ali su raspoređene samo 2 tačke za detekciju temperature.Stoga je potrebno napraviti bateriju što je moguće konzistentnijom kroz dizajn termičkog upravljanja.A dobra temperaturna konzistentnost je preduslov za dosljedne parametre performansi kao što su snaga baterije, vijek trajanja i SOC.