Режим терморегулирования чисто электромобилей:
Погружное охлаждение батареи
В новых применениях электрификации транспортных средств важно охлаждать и нагревать электрические компоненты, чтобы поддерживать их оптимальные рабочие температуры, поскольку это обеспечивает их долговечность и производительность. Поэтому необходима подходящая система терморегулирования. Другими словами, необходимо разработать подходящую систему терморегулирования специально для используемых компонентов электрификации.
Если рабочая температура аккумулятора слишком высока, это может привести к потере емкости аккумулятора и, в крайних случаях, к выходу из строя. Если рабочая температура аккумулятора слишком низкая, это может привести к снижению эффективности аккумулятора, увеличению сопротивления, снижению емкости аккумулятора и образованию литиевых дендритов (слоя литиевого покрытия). Слой литиевого покрытия приведет к ускоренному старению и выходу из строя ядра батареи.
Целью терморегулирования является обеспечение оптимальной рабочей и безопасной температуры в системе. Еще больше усложняет ситуацию то, что оптимальная температура аккумуляторной системы может меняться в зависимости от режима работы. Оптимальная температура при быстрой зарядке может отличаться от оптимальной температуры при движении или парковке (парковке).
В настоящее время используемые системы управления температурой аккумуляторов в основном включают воздушное охлаждение, непрямое жидкостное охлаждение, прямое жидкостное охлаждение (также называемое иммерсионным охлаждением) и материалы с фазовым переходом.
Описание различных систем охлаждения
Системы с воздушным охлаждением используются наиболее широко, поскольку они просты в конструкции, экономичны и не имеют проблем с утечками. Воздушное охлаждение делится на активное с использованием принудительной конвекции и пассивное с использованием естественной конвекции. Воздух имеет небольшую теплоемкость и низкую теплопроводность по сравнению с такими средами, как жидкости, поэтому воздушное охлаждение вряд ли станет технологией выбора для следующего поколения электромобилей с более крупными аккумуляторными блоками и более быстрой зарядкой.
Жидкостное охлаждение можно разделить на два метода: косвенное и прямое. Охлаждающая жидкость имеет большую теплоемкость и более высокую теплопроводность, чем воздух. Непрямое жидкостное охлаждение в настоящее время является одним из наиболее распространенных решений для управления температурой аккумуляторов благодаря сбалансированному контролю температуры. Наиболее часто используемая охлаждающая жидкость представляет собой смесь воды и этиленгликоля. Принцип непрямого охлаждения заключается в том, чтобы позволить охлаждающей жидкости течь через каналы внизу или сбоку модуля элементов/батареи для отвода тепла от системы.
Охлаждение можно улучшить за счет использования специальных термоинтерфейсных материалов (TIM). Недостатком непрямого жидкостного охлаждения по сравнению с воздушным является сложность системы. Большее количество деталей и каналов/трубок может привести к большему количеству сбоев, увеличению веса и проблемам с утечками.
Другая новая технология охлаждения — прямое жидкостное охлаждение, также называемое иммерсионным охлаждением, при котором аккумулятор полностью погружается в диэлектрическую жидкость. Это непроводящая жидкость с высокой устойчивостью к электрическому пробою. Внедрение этой технологии означает, что сложность процесса изготовления батареи и конструкции компонентов может быть значительно снижена, что также помогает уменьшить вес и объем системы, а также значительно улучшает стабильность и баланс контроля температуры батареи. Иммерсионное охлаждение позволяет нагревать или охлаждать батарею по мере необходимости без использования теплообменника, что приводит к значительному повышению эффективности.
Характеристики теплоносителя играют важную роль в терморегулировании и должны отвечать следующим требованиям:
Хорошая электроизоляция
Высокая удельная теплоемкость и высокая теплопроводность
Негорючий и/или высокая температура вспышки.
Легко производить и доступно в больших количествах.
Имеет подходящий диапазон рабочих температур.
Жидкости имеют длительный срок хранения.
В дополнение к вышеуказанным требованиям при выборе подходящей погружной охлаждающей жидкости необходимо также учитывать совместимость материалов, низкую плотность, низкую вязкость и экологичность.
