Знание систем терморегулирования аккумуляторных батарей.
Поскольку характеристики зарядки и разрядки силовой батареи во многом зависят от температуры электролита батареи, важной функцией BMS является поддержание температуры аккумуляторной батареи в пределах нормального диапазона рабочих температур во время процесса зарядки и разрядки силовой батареи. .
Зарядка и разрядка силовой батареи представляет собой типичный электрохимический процесс, и сопровождающая его реакция может легко вызвать повышение внутренней температуры силовой аккумуляторной батареи и определенную разницу температур. Если тепло не будет рассеиваться вовремя, это окажет большое влияние на безопасность, надежность и срок службы аккумуляторной батареи.
Таким образом, основные проблемы, с которыми сталкиваются при управлении температурным режимом, заключаются в том, как рассеять тепло реакции, образующееся во время зарядки и разрядки. Как сбалансировать температуру между элементами внутри модуля аккумуляторной батареи и как предварительно нагреть батарею до заданного диапазона температур в холодной среде.
Факторы, влияющие на управление температурным режимом силовых батарей, в основном включают скорость тепловыделения, форму батареи, тип хладагента, скорость потока хладагента, толщину проточного канала и т. д.
В настоящее время основным фактором, учитываемым при использовании автомобильных аккумуляторов, является внешняя структура отвода тепла, а внутренняя теплопередача силовых батарей редко анализируется в сочетании с внешним процессом отвода тепла, поэтому невозможно фундаментально контролировать негативное влияние отвод тепла от аккумулятора.
С точки зрения управления, существующую систему управления температурным режимом аккумуляторной батареи можно разделить на две категории: активную и пассивную. С точки зрения теплоносителя система управления температурным режимом в основном включает в себя газовое охлаждение, жидкостное охлаждение, охлаждение материала с фазовым переходом, охлаждение тепловой трубки и некоторые системы управления температурным режимом с нагревом.
Метод жидкостного охлаждения
Метод жидкостного охлаждения (как показано на рисунке ниже) использует жидкость в качестве среды для передачи тепла. Необходимо установить канал теплопередачи между силовым аккумуляторным блоком и жидкой средой, например водяной рубашкой, для осуществления косвенного нагрева и охлаждения в виде конвекции и теплопроводности. Теплоносителем может быть вода, этилендикремний или даже хладагент. Существует также прямая передача тепла силового аккумуляторного блока путем погружения его в жидкость диэлектрика, но необходимо принять меры по изоляции во избежание коротких замыканий.
Методы жидкостного охлаждения в основном включают системы пассивного жидкостного охлаждения и системы активного жидкостного охлаждения. Пассивное жидкостное охлаждение обычно включает теплообмен между жидкой средой и воздухом с последующей подачей его в аккумуляторную батарею для вторичного теплообмена, тогда как активное охлаждение осуществляется через теплообменник с жидкой средой охлаждающей жидкости двигателя.
Метод охлаждения материала с фазовым переходом
В последние годы в зарубежных странах и Китае появились системы управления температурным режимом силовых аккумуляторов, использующие охлаждение PCM из материала с фазовым переходом. Учитывая характеристики силовых батарей, поглощающих тепло во время зарядки и выделяющих тепло во время разрядки, материалы с фазовым переходом заполняются между полностью закрытыми элементами силовой батареи и работают путем плавления или затвердевания материалов с фазовым переходом.
Когда силовая батарея разряжается большим током, PCM поглощает тепло, выделяемое силовой батареей, и сам подвергается фазовому изменению (плавлению), что быстро снижает температуру силовой батареи. Этот процесс заключается в том, что система сохраняет тепло в PCM в виде тепла фазового перехода; когда аккумуляторная батарея заряжается, особенно в относительно холодных погодных условиях (т. е. температура воздуха намного ниже температуры фазового перехода), PCM выделяет тепло и затвердевает, быстро нагревая батарею.
Использование материалов с фазовым переходом в системах управления температурой силовых аккумуляторов не требует установки дополнительных охлаждающих элементов в месте подключения силовых аккумуляторов, а также не требует каналов охлаждения между блоками силовых аккумуляторов или систем охлаждения, инкапсулирующих внешнюю циркуляцию жидкости, а также не требует потребление дополнительной энергии для питания аккумулятора. В то же время он также служит эталоном для нагрева батарей в холодных условиях.