Overzicht van thermische beheersystemen voor energiebatterijen
Elektrische voertuigen stellen hoge eisen aan de thermische beheersystemen van batterijen en zorgen voor voortdurende vooruitgang in deze technologie. Een belangrijk aspect is het optimaliseren van de warmteafvoerstructuur van de batterij. Het energiesysteem van een elektrisch voertuig bestaat uit meerdere batterijcomponenten en elektronische apparaten zoals motoren, die een aanzienlijk stroomverbruik en warmte genereren. Vanwege het grote formaat van de batterij genereert deze tijdens bedrijf aanzienlijke hitte, waardoor een reeks processen, waaronder koeling en warmteafvoer, noodzakelijk zijn om optimale batterijprestaties te garanderen. Effectief thermisch beheer van de batterij verlengt niet alleen de levensduur van de batterij, maar vermindert ook aanzienlijk het energieverlies.
Vloeistofkoelsystemen
Vloeistofkoeling maakt gebruik van koelvloeistof om warmte uit te wisselen met de batterij, waardoor een efficiënte en snelle warmteafvoer ontstaat. Deze technologie is onderverdeeld in directe en indirecte vloeistofkoeling. Bij directe vloeistofkoeling komt het koelmiddel rechtstreeks in contact met de accu, zoals bij immersievloeistofkoeling. Bij indirecte vloeistofkoeling wordt echter koeling bereikt via specifieke componenten, zoals koelplaten.
Vergeleken met luchtkoeling is vloeistofkoelplaattechnologie efficiënter en zijn koelplaten, vaak gemaakt van aluminium of aluminiumlegeringen, relatief goedkoop. De belangrijkste onderzoeksfocus ligt op het optimaliseren van de structuur en de vloeistofstroomeigenschappen van de koelplaten om het productieproces te vereenvoudigen en hun effectiviteit te vergroten.
Het thermische beheersysteem van de batterij fungeert als een 'temperatuurcontrolemanager' en handhaaft het bedrijfstemperatuurbereik van de batterij (20-40 graden). Het bestaat uit vier kernmodules, met kernfuncties van temperatuurregeling, temperatuuregalisatie en explosiepreventie, waardoor het batterijbereik en de veiligheid worden gegarandeerd.
Kerncomponenten (4 modules)
1. Warmtewisselaarmodule (kernuitvoeringscomponent)
Kerncomponenten: Koelplaat/koelkanaal (voornamelijk vloeistofkoeling, bevestigd aan de onderkant van het accupakket), radiator (vergelijkbaar met een autoradiator), warmtepomp/airconditioningcompressor (voor verwarming in de winter).
Functie: Fungeert als warmtetransporteur, voert overtollige warmte van de batterij af via vloeistofcirculatie of luchtstroom, of introduceert warmte bij lage temperaturen.
2. Mediumcirculatiemodule (warmteoverdrachtdrager)
Kerncomponenten: koelmiddel/koelmiddel (voornamelijk ethyleenglycoloplossing, antivries en met goede thermische geleidbaarheid), waterpomp/ventilator (drijft de mediumstroom aan), leidingen en kleppen (regelt de mediumstroomrichting).
Functie: Creëert een "kanaal" voor warmteoverdracht, waardoor de temperatuurregelfunctie van de warmtewisselingsmodule het gehele batterijpakket kan bestrijken.
3. Bewakingsmodule (detectiekern)
Kerncomponenten: temperatuursensor (bevestigd aan het oppervlak van individuele batterijcellen/modules voor nauwkeurige temperatuurmeting), BMS (Battery Management System) (het kern "brein").
Function: Monitors battery temperature distribution in real time; triggers temperature control commands immediately if the temperature exceeds safe limits (e.g., >50 graden of<0℃).
4. Extra beschermingsmodule (veiligheidsgarantie)
Kerncomponenten: Thermische isolatie (vermindert interferentie van externe temperaturen), explosie-veilig klep-/drukontlastingsmechanisme (laat de druk ontsnappen bij hoge- temperaturen), isolatielaag (vermindert warmteverlies in de winter).
Functie: Isoleert van externe omgevingsinvloeden en is bestand tegen extreme bedrijfsomstandigheden, waardoor het risico op thermische overstroming wordt vermeden.