Panoramica dei sistemi di gestione termica delle batterie di alimentazione
I veicoli elettrici impongono requisiti elevati ai sistemi di gestione termica delle batterie, determinando continui progressi in questa tecnologia. Un aspetto chiave è l'ottimizzazione della struttura di dissipazione del calore della batteria. Il sistema di alimentazione di un veicolo elettrico comprende più componenti della batteria e dispositivi elettronici come i motori, che generano un notevole consumo di energia e calore. A causa delle grandi dimensioni della batteria, genera notevole calore durante il funzionamento, rendendo necessaria una serie di processi, tra cui il raffreddamento e la dissipazione del calore, per garantire prestazioni ottimali della batteria. Un'efficace gestione termica della batteria non solo prolunga la durata della batteria, ma riduce anche significativamente la perdita di energia.
Sistemi di raffreddamento a liquido
Il raffreddamento a liquido utilizza il liquido refrigerante per scambiare calore con la batteria, garantendo una dissipazione del calore efficiente e rapida. Questa tecnologia si divide in raffreddamento a liquido diretto e indiretto. Nel raffreddamento a liquido diretto, il liquido di raffreddamento entra direttamente in contatto con la batteria, come nel raffreddamento a liquido ad immersione. Il raffreddamento a liquido indiretto, invece, si ottiene attraverso componenti specifici, come le piastre di raffreddamento.
Rispetto al raffreddamento ad aria, la tecnologia delle piastre di raffreddamento a liquido è più efficiente e le piastre di raffreddamento, spesso realizzate in alluminio o leghe di alluminio, sono relativamente economiche. L'obiettivo principale della ricerca è l'ottimizzazione della struttura e delle caratteristiche del flusso del fluido delle piastre di raffreddamento per semplificare il processo di produzione e migliorarne l'efficacia.
Il sistema di gestione termica della batteria funge da "gestore del controllo della temperatura", mantenendo l'intervallo di temperatura operativa della batteria (20-40 gradi). È costituito da quattro moduli principali, con funzioni principali di controllo della temperatura, equalizzazione della temperatura e prevenzione delle esplosioni, garantendo l'autonomia e la sicurezza della batteria.
Componenti principali (4 moduli)
1. Modulo di scambio termico (componente esecutivo principale)
Componenti principali: piastra/canale di raffreddamento (principalmente raffreddamento a liquido, fissato sul fondo del pacco batteria), radiatore (simile al radiatore di un'auto), pompa di calore/compressore del climatizzatore (per il riscaldamento in inverno).
Funzione: agisce come un "trasportatore" di calore, dissipando il calore in eccesso dalla batteria attraverso la circolazione del liquido o il flusso d'aria oppure introducendo calore a basse temperature.
2. Modulo di circolazione media (vettore di trasferimento di calore)
Componenti principali: liquido refrigerante/refrigerante (principalmente soluzione di glicole etilenico, antigelo e con buona conduttività termica), pompa dell'acqua/ventola (aziona il flusso medio), tubazioni e valvole (controlla la direzione del flusso medio).
Funzione: stabilisce un "canale" di trasferimento del calore che consente alla funzione di controllo della temperatura del modulo di scambio termico di coprire l'intero pacco batteria.
3. Modulo di monitoraggio (nucleo di rilevamento)
Componenti principali: sensore di temperatura (fissato alla superficie delle singole celle/moduli della batteria per una misurazione precisa della temperatura), BMS (sistema di gestione della batteria) (il "cervello" principale).
Function: Monitors battery temperature distribution in real time; triggers temperature control commands immediately if the temperature exceeds safe limits (e.g., >50 gradi o<0℃).
4. Modulo di protezione ausiliario (garanzia di sicurezza)
Componenti principali: isolamento termico (riduce le interferenze della temperatura esterna), valvola-antideflagrante/meccanismo di scarico della pressione (rilascia la pressione in caso di sbalzi di temperatura- elevati), strato isolante (riduce la perdita di calore in inverno).
Funzione: isola dalle influenze ambientali esterne e resiste a condizioni operative estreme, evitando il rischio di instabilità termica.
