Система управления температурным режимом батареи (BTMS)
Система управления температурой аккумулятора (BTMS) — одна из основных систем электромобиля, напрямую влияющая на безопасность, производительность и срок службы всего автомобиля.
I. Зачем батареям нужен терморегулятор
Рабочие характеристики, срок службы и безопасность силовых батарей, особенно литий-ионных, сильно зависят от рабочей температуры.
Оптимальный рабочий диапазон
Идеальный диапазон рабочих температур для аккумуляторов обычно составляет от 15 до 40 градусов, а оптимальный диапазон составляет примерно от 20 до 35 градусов.
Опасности, связанные с высокими температурами
Чрезмерно высокие температуры (например, превышающие 60 градусов) ускоряют снижение емкости аккумулятора, увеличивают внутреннее сопротивление и в крайних случаях могут вызвать перегрев, приводящий к возгоранию и взрыву.
Опасности при низких температурах
Чрезмерно низкие температуры снижают скорость внутренних химических реакций внутри аккумулятора, что приводит к резкому падению емкости и выходной мощности, трудностям с зарядкой и потенциальному отложению лития, приводящему к повреждению аккумулятора.
Опасность разницы температур
Неравномерное распределение температуры (чрезмерная разница температур) между элементами или модулями внутри аккумуляторного блока приводит к нестабильной работе, ускоряет старение всего аккумуляторного блока и ограничивает его полезную емкость.
Таким образом, эффективная система управления температурным режимом направлена на поддержание температуры аккумулятора в оптимальном диапазоне и минимизацию максимальной разницы температур внутри аккумуляторного блока (в идеале менее или равной 3 градусам).
II. Как работает тепловая система
Жидкостная система управления температурным режимом использует циркулирующую охлаждающую жидкость в качестве среды для рассеивания тепла или нагрева батареи.
Функция охлаждения
Поглощение тепла: охлаждающая жидкость, приводимая в действие электрическим насосом, течет через пластины жидкостного охлаждения внутри аккумуляторного блока (обычно контактирующие с аккумуляторными модулями), поглощая тепло, выделяемое аккумулятором.
Рассеяние тепла. Охлаждающая жидкость с высокой-температурой, поглотив тепло, перекачивается к переднему радиатору (с воздушным-охлаждением) или обменивается теплом с системой кондиционирования автомобиля (через охладительный теплообменник), рассеивая тепло в наружный воздух.
Циркуляция: остывшая охлаждающая жидкость возвращается в аккумуляторную батарею, начиная следующий цикл.
Функция нагрева
Когда температура аккумулятора слишком низкая, система может нагревать охлаждающую жидкость с помощью нагревателя PTC (термистора с положительным температурным коэффициентом).
Нагретая охлаждающая жидкость течет через пластины жидкостного охлаждения, действуя как «грелка» и нагревая аккумулятор.
Некоторые современные системы также могут использовать отходящее тепло, вырабатываемое системой электропривода, рекуперируя его через пластинчатые теплообменники для нагрева аккумуляторов, тем самым повышая энергоэффективность.
III. Ключевые компоненты системы
Типичная система управления температурным режимом жидкости в основном состоит из следующих компонентов:
Пластина жидкостного охлаждения: основной теплообменный компонент, находящийся в непосредственном контакте с аккумуляторным модулем, обычно изготовленный из алюминия и имеющий конструкцию внутреннего канала потока. Его конструкция должна сочетать в себе мощность рассеивания тепла, надежность и легкий вес.
Охлаждающая жидкость: требует высокой теплопроводности, изоляции (для предотвращения коротких замыканий), низкой вязкости, широкого диапазона рабочих температур и хорошей совместимости с материалами. Обычно используются смеси этиленгликоля-воды (соотношение регулируется в зависимости от требований к антифризу), хотя иногда также используются чистые органические спирты и другие диэлектрические жидкости.
Электрический насос: Обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости. Его скорость часто можно регулировать, чтобы обеспечить подачу-по требованию и снизить потребление энергии.
Теплообменник(Чиллер): теплообменник, соединяющий контур охлаждающей жидкости и контур охлаждения кондиционера, используемый для улучшения охлаждения.
Радиатор: расположен в передней части автомобиля и рассеивает тепло охлаждающей жидкости через поток воздуха.
Пластинчатый теплообменник: используется для теплообмена между различными контурами, например, для рекуперации отходящего тепла.
Нагреватель PTC: устройство, которое нагревает охлаждающую жидкость, когда требуется нагрев.
Корпус клапана (например, трехходовой-клапан, электромагнитный клапан): контролирует направление потока охлаждающей жидкости, обеспечивая переключение между различными режимами (например, переключение между режимами охлаждения и нагрева или между различными источниками тепла).
Резервуар: компенсирует расширение и сжатие охлаждающей жидкости из-за изменений температуры и облегчает заполнение и удаление воздуха.
Датчики и блок управления: Датчики температуры контролируют температуру аккумулятора и охлаждающей жидкости в режиме реального времени. Контроллер терморегулирования системы управления батареями (BMS) — это мозг, интеллектуально управляющий работой исполнительных механизмов, таких как насосы, PTC-нагреватели, клапаны и компрессоры кондиционеров, на основе температурных сигналов и состояния автомобиля с помощью алгоритмов.
