Huidige status van thermische managementtechnologie voor het batterijsysteem van elektrische voertuigen

Huidige status van thermische managementtechnologie voor het batterijsysteem van elektrische voertuigen

Onderzoek naar warmteafvoer door energiebatterijen kan worden onderverdeeld in warmteafvoer door lucht, warmteafvoer door vloeistofkoeling, warmteafvoer door vaste faseveranderingsmateriaal en warmteafvoer door warmtepijpen. De bestaande belangrijkste technologieën voor warmteafvoer zijn voornamelijk de eerste drie.

Luchtkoelsysteem

Het luchtgekoelde warmteafvoersysteem wordt ook wel het luchtgekoelde warmteafvoersysteem genoemd. De luchtgekoelde warmteafvoermethode is de eenvoudigste. Het hoeft alleen maar lucht door het oppervlak van de batterij te laten stromen om de door de batterij gegenereerde warmte weg te nemen om het doel van het koelen van het batterijpakket te bereiken. Volgens verschillende ventilatiemaatregelen heeft het luchtgekoelde type twee manieren voor natuurlijke convectiewarmtedissipatie en geforceerde ventilatiewarmtedissipatie.

De natuurlijke convectiewarmtedissipatie is niet afhankelijk van externe geforceerde ventilatiemaatregelen (zoals het toevoegen van ventilatoren, enz.), maar maakt alleen gebruik van de luchtstroom die wordt gegenereerd door de vloeistof in het accupakket als gevolg van temperatuurveranderingen om de warmte af te koelen en af ​​te voeren.

Het koelsysteem met geforceerde convectiekoeling is een koelsysteem gebaseerd op het natuurlijke convectiekoelsysteem plus de bijbehorende geforceerde ventilatietechnologie.

Momenteel zijn er hoofdzakelijk twee soorten luchtgekoelde warmteafvoersystemen voor stroombatterijen: serieel en parallel. Het effect van deze methode is echter slecht en het is moeilijk om een ​​hoge temperatuuruniformiteit van de batterij te bereiken.

Vloeistofkoelsysteem

Het vloeistofgekoelde warmteafvoersysteem van de accu verwijst naar een warmteafvoersysteem waarbij het koelmiddel direct of indirect in contact komt met de accu en vervolgens de in het accupakket gegenereerde warmte wegneemt door de circulatie van vloeibare vloeistof om warmteafvoer te bereiken . Het koelmiddel kan water zijn, een mengsel van water en ethyleenglycol, minerale olie, R134a, enz. Deze koelmiddelen hebben een hoge thermische geleidbaarheid en kunnen een betere warmteafvoer bereiken.

De huidige vloeistofkoelingstechnologie van stroombatterijen beschikt ook over een redelijk volwassen technologie en wordt op grote schaal gebruikt in het warmteafvoersysteem van elektrische voertuigen. Het Tesla-batterijpakket maakt bijvoorbeeld gebruik van een vloeistofkoelingsmethode van een mengsel van water en ethyleenglycol om warmte af te voeren. De BMW i3 gebruikt R134a voor warmteafvoer.

Vloeistofgekoelde systemen vereisen vaak complexere en rigoureuzere structurele ontwerpen om lekkage van vloeibaar koelmiddel te voorkomen en de uniformiteit van batterijcellen in het batterijpakket te garanderen, en de complexe structuur van het vloeistofgekoelde systeem zorgt er ook voor dat het hele warmtedissipatiesysteem het wordt. is erg omvangrijk, wat niet alleen het gewicht van het hele voertuig verhoogt, maar ook de belasting van het hele voertuig aanzienlijk verhoogt, en tegelijkertijd, vanwege de complexiteit van de structuur en de hoge afdichtingsprestaties, relatief moeilijk te onderhouden is en onderhoud het vloeistofkoelsysteem, en de onderhoudskosten stijgen ook dienovereenkomstig.

Faseverandering materiaalkoelsysteem

Het faseveranderingsmateriaal-warmtedissipatiesysteem gebruikt het faseveranderingsmateriaal als warmteoverdrachtsmedium en gebruikt de kenmerken van het faseveranderingsmateriaal om energie op te slaan en vrij te geven wanneer de faseverandering optreedt om het effect van lage temperatuur verwarming en hoge temperatuur te bereiken warmteafvoer voor de accu. De thermische geleidbaarheid van faseveranderingsmaterialen is echter relatief laag. Om de inherente defecten van materialen te veranderen, vullen mensen sommige metalen materialen in faseveranderingsmaterialen. In sommige onderzoeken worden bijvoorbeeld zeer dunne aluminiumplaten in faseveranderingsmaterialen gevuld om de thermische geleidbaarheid te verbeteren. het doel van. Om de thermische geleidbaarheid van faseveranderingsmaterialen te verbeteren, is ook voorgesteld koolstofvezels, koolstofnanobuisjes, enz. in faseveranderingsmaterialen te vullen.

Heatpipe-koelsysteem

Als efficiënt warmtegeleidingselement kan een warmtepijp snel en efficiënt warmte-energie van de ene plaats naar de andere overbrengen, dat wil zeggen dat hij snel en effectief warmte tussen twee objecten kan overbrengen.

In het thermische beheersysteem van elektrische voertuigen hebben veel wetenschappers in binnen- en buitenland de heat pipe, een warmtegeleidingselement, ook toegepast op de warmteafvoer van stroombatterijen. Vergeleken met het traditionele warmtedissipatiesysteem met geforceerde convectie, kan de batterij in het warmtedissipatiesysteem dat warmtepijpen introduceert niet alleen het temperatuurbereik van normaal bedrijf behouden, maar ook de uniformiteit van de temperatuur tussen de batterijcellen behouden, wat geforceerde koeling is. . Het effect dat het koelsysteem niet kan bereiken. De massa en het volume zijn echter te groot en er is een limiet voor de warmteoverdracht.

Verwarmingssysteem voor elektrische voertuigen

De vier methoden voor het afvoeren van warmte uit de batterij worden hierboven geïntroduceerd, en vervolgens wordt de verwarmingsmethode geïntroduceerd om de batterij aan te passen aan de omgeving met lage temperaturen.

Het verwarmingssysteem bestaat voornamelijk uit verwarmingselementen en circuits, waarvan het verwarmingselement het belangrijkste onderdeel is. Gemeenschappelijke verwarmingselementen omvatten verwarmingselementen met variabele weerstand en verwarmingselementen met constante weerstand. De eerste wordt meestal PTC (positieve temperatuurcoëfficiënt) genoemd, en de laatste is een verwarmingsfilm die meestal bestaat uit metalen verwarmingsdraden, zoals siliconen verwarmingsfilm, flexibele elektrische verwarmingsfilm enz.

PTC wordt veel gebruikt vanwege het veilige gebruik, de hoge warmteomzettingsefficiëntie, de snelle temperatuurstijging, het ontbreken van open vuur en de automatische constante temperatuur. De lage kosten zijn een gunstige factor voor de huidige dure energiebatterij. Geïsoleerde flexibele elektrische verwarmingsfilm is een ander soort verwarmer, die kan worden gebogen volgens de willekeurige vorm van het werkstuk, waardoor nauw contact met het werkstuk wordt gegarandeerd en maximale warmte-energieoverdracht wordt gegarandeerd. Siliconen verwarmingsfilm is een dun oppervlakverwarmingselement met flexibiliteit, maar het moet volledig en nauw contact maken met het verwarmde object en de veiligheid ervan is slechter dan PTC.