Stato attuale della tecnologia di gestione termica per il sistema di batterie dei veicoli elettrici

Stato attuale della tecnologia di gestione termica per il sistema di batterie dei veicoli elettrici

La ricerca sulla dissipazione del calore della batteria di alimentazione può essere suddivisa in dissipazione del calore dell'aria, dissipazione del calore del raffreddamento a liquido, dissipazione del calore del materiale a cambiamento di fase solida e dissipazione del calore del tubo di calore. Le principali tecnologie di dissipazione del calore esistenti sono principalmente le prime tre.

Sistema di raffreddamento ad aria

Il sistema di dissipazione del calore raffreddato ad aria è anche chiamato sistema di dissipazione del calore raffreddato ad aria. Il metodo di dissipazione del calore raffreddato ad aria è il più semplice. È sufficiente lasciare che l'aria scorra attraverso la superficie della batteria per eliminare il calore generato dalla batteria di alimentazione per raggiungere lo scopo di raffreddare la batteria di alimentazione. In base alle diverse misure di ventilazione, il tipo raffreddato ad aria ha due modalità di dissipazione del calore per convezione naturale e dissipazione del calore per ventilazione forzata.

La dissipazione del calore per convezione naturale non si basa su misure di ventilazione forzata esterna (come l'aggiunta di ventole, ecc.), ma utilizza solo il flusso d'aria generato dal fluido all'interno del pacco batteria a causa delle variazioni di temperatura per raffreddare e dissipare il calore.

Il sistema di raffreddamento a convezione forzata è un sistema di raffreddamento basato sul sistema di raffreddamento a convezione naturale più la corrispondente tecnologia di ventilazione forzata.

Attualmente esistono principalmente due tipi di sistemi di dissipazione del calore raffreddati ad aria per le batterie di potenza: serie e parallelo. Tuttavia, l’effetto di questo metodo è scarso ed è difficile ottenere un’elevata uniformità della temperatura della batteria.

Sistema di raffreddamento a liquido

Il sistema di dissipazione del calore raffreddato a liquido della batteria di potenza si riferisce a un sistema di dissipazione del calore in cui il refrigerante entra in contatto direttamente o indirettamente con la batteria di potenza e quindi rimuove il calore generato nel pacco batteria attraverso la circolazione di fluido liquido per ottenere la dissipazione del calore . Il refrigerante può essere acqua, una miscela di acqua e glicole etilenico, olio minerale, R134a, ecc. Questi refrigeranti hanno un'elevata conduttività termica e possono ottenere una migliore dissipazione del calore.

Anche l'attuale tecnologia di raffreddamento a liquido delle batterie di potenza ha una tecnologia abbastanza matura ed è stata ampiamente utilizzata nel sistema di dissipazione del calore dei veicoli elettrici. Ad esempio, la batteria Tesla utilizza un metodo di raffreddamento a liquido composto da una miscela di acqua e glicole etilenico per dissipare il calore. La BMW i3 utilizza R134a per la dissipazione del calore.

I sistemi raffreddati a liquido spesso richiedono progetti strutturali più complessi e rigorosi per prevenire la perdita di refrigerante liquido e garantire l'uniformità delle celle della batteria nel pacco batteria, e la struttura complessa del sistema raffreddato a liquido fa sì che l'intero sistema di dissipazione del calore diventi It è molto ingombrante, il che non solo aumenta il peso dell'intero veicolo, ma aumenta anche notevolmente il carico sull'intero veicolo e, allo stesso tempo, a causa della complessità della sua struttura e delle elevate prestazioni di tenuta, è relativamente difficile da mantenere e mantenere il sistema di raffreddamento a liquido e anche i costi di manutenzione aumentano di conseguenza.

Sistema di raffreddamento del materiale a cambiamento di fase

Il sistema di dissipazione del calore del materiale a cambiamento di fase utilizza il materiale a cambiamento di fase come mezzo di trasferimento del calore e utilizza le caratteristiche del materiale a cambiamento di fase per immagazzinare e rilasciare energia quando si verifica il cambiamento di fase per ottenere l'effetto del riscaldamento a bassa temperatura e dell'alta temperatura dissipazione del calore per la batteria di alimentazione. Tuttavia, la conduttività termica dei materiali a cambiamento di fase è relativamente bassa. Per modificare i difetti intrinseci dei materiali, le persone riempiono alcuni materiali metallici in materiali a cambiamento di fase. Ad esempio, in alcuni studi, piastre di alluminio molto sottili vengono inserite in materiali a cambiamento di fase per migliorare la conduttività termica. l'obiettivo di. Per migliorare la conduttività termica dei materiali a cambiamento di fase, è stato anche proposto di inserire fibre di carbonio, nanotubi di carbonio, ecc. nei materiali a cambiamento di fase.

Sistema di raffreddamento a tubi di calore

Essendo un efficiente elemento di conduzione del calore, un tubo termico può trasferire l'energia termica in modo rapido ed efficiente da un luogo a un altro, ovvero può trasferire il calore in modo rapido ed efficace tra due oggetti.

Nel sistema di gestione termica dei veicoli elettrici, molti studiosi in patria e all'estero hanno applicato anche l'heat pipe, un elemento di conduzione del calore, alla dissipazione del calore delle batterie di potenza. Rispetto al tradizionale sistema di dissipazione del calore a convezione forzata, nel sistema di dissipazione del calore che introduce tubi di calore, la batteria di alimentazione non solo può mantenere l'intervallo di temperatura del normale funzionamento, ma anche mantenere l'uniformità della temperatura tra le celle della batteria, che è un raffreddamento forzato . L'effetto che il sistema di raffreddamento non può ottenere. Tuttavia, la sua massa e il suo volume sono troppo grandi ed esiste un limite al trasferimento di calore.

Sistema di riscaldamento della batteria del veicolo elettrico

I quattro metodi per dissipare il calore dalla batteria sono introdotti sopra, quindi verrà introdotto il metodo di riscaldamento per adattare la batteria all'ambiente a bassa temperatura.

L'impianto di riscaldamento è composto principalmente da elementi e circuiti riscaldanti, tra i quali l'elemento riscaldante è la parte più importante. Gli elementi riscaldanti comuni includono elementi riscaldanti a resistenza variabile ed elementi riscaldanti a resistenza costante. Il primo è solitamente chiamato PTC (coefficiente di temperatura positivo) e il secondo è un film riscaldante solitamente composto da fili riscaldanti metallici, come film riscaldante in silicone, film riscaldante elettrico flessibile ecc.

Il PTC è ampiamente utilizzato per la sua sicurezza d'uso, l'elevata efficienza di conversione del calore, il rapido aumento della temperatura, l'assenza di fiamme libere e la temperatura costante automatica. Il suo basso costo è un fattore favorevole per l'attuale batteria ad alto prezzo. La pellicola riscaldante elettrica flessibile isolata è un altro tipo di riscaldatore, che può essere piegato in base alla forma arbitraria del pezzo, garantendo uno stretto contatto con il pezzo e garantendo il massimo trasferimento di energia termica. La pellicola riscaldante in silicone è un elemento riscaldante a superficie sottile con flessibilità, ma deve essere a pieno e stretto contatto con l'oggetto riscaldato e la sua sicurezza è peggiore del PTC.