Обзор систем управления температурой аккумуляторных батарей
Электромобили предъявляют высокие требования к системам управления температурой аккумуляторов, что способствует постоянному развитию этой технологии. Ключевым аспектом является оптимизация структуры рассеивания тепла батареи. Энергосистема электромобиля состоит из множества аккумуляторных компонентов и электронных устройств, таких как двигатели, которые генерируют значительное энергопотребление и тепло. Из-за большого размера аккумулятора во время работы он выделяет значительное количество тепла, что требует ряда процессов, включая охлаждение и отвод тепла, для обеспечения оптимальной производительности аккумулятора. Эффективное управление температурой батареи не только продлевает срок ее службы, но и значительно снижает потери энергии.
Системы жидкостного охлаждения
Жидкостное охлаждение использует охлаждающую жидкость для обмена тепла с аккумулятором, обеспечивая эффективный и быстрый отвод тепла. Эта технология делится на прямое и непрямое жидкостное охлаждение. При прямом жидкостном охлаждении охлаждающая жидкость напрямую контактирует с аккумулятором, например, при погружном жидкостном охлаждении. Однако косвенное жидкостное охлаждение достигается за счет специальных компонентов, таких как охлаждающие пластины.
По сравнению с воздушным охлаждением технология пластин жидкостного охлаждения более эффективна, а охлаждающие пластины, часто изготовленные из алюминия или алюминиевых сплавов, относительно недороги. Основное направление исследований — оптимизация конструкции и характеристик потока жидкости охлаждающих пластин для упрощения производственного процесса и повышения их эффективности.
Система управления температурой аккумулятора действует как «менеджер контроля температуры», поддерживая диапазон рабочих температур аккумулятора (20–40 градусов). Он состоит из четырех основных модулей с основными функциями контроля температуры, выравнивания температуры и предотвращения взрыва, обеспечивая запас хода и безопасность батареи.
Основные компоненты (4 модуля)
1. Модуль теплообмена (основной компонент исполнения)
Основные компоненты: охлаждающая пластина/канал охлаждения (в основном жидкостное охлаждение, прикрепленное к нижней части аккумуляторного блока), радиатор (аналогично автомобильному радиатору), тепловой насос/компрессор кондиционера (для обогрева зимой).
Функция: действует как «переносчик» тепла, рассеивая избыточное тепло от аккумулятора посредством циркуляции жидкости или потока воздуха или отводя тепло при низких температурах.
2. Модуль средней циркуляции (теплоноситель)
Основные компоненты: охлаждающая жидкость/хладагент (в основном раствор этиленгликоля, антифриз с хорошей теплопроводностью), водяной насос/вентилятор (приводит в движение поток среды), трубопроводы и клапаны (управляют направлением потока среды).
Функция: Устанавливает «канал» теплопередачи, позволяя функции контроля температуры модуля теплообмена охватывать весь аккумуляторный блок.
3. Модуль мониторинга (чувствительное ядро)
Основные компоненты: датчик температуры (прикрепляется к поверхности отдельных аккумуляторных ячеек/модулей для точного измерения температуры), BMS (система управления аккумулятором) (основной «мозг»).
Function: Monitors battery temperature distribution in real time; triggers temperature control commands immediately if the temperature exceeds safe limits (e.g., >50 градусов или<0℃).
4. Модуль дополнительной защиты (обеспечение безопасности)
Основные компоненты: теплоизоляция (уменьшает воздействие внешних температур), взрывозащищенный клапан/механизм сброса давления (сбрасывает давление в случае выхода из-под высокой-температуры), изоляционный слой (уменьшает потери тепла зимой).
Функция: Изолирует от внешних воздействий окружающей среды и справляется с экстремальными условиями эксплуатации, избегая риска температурного разгона.
