Τρέχουσα κατάσταση της τεχνολογίας θερμικής διαχείρισης για σύστημα μπαταρίας ηλεκτρικών οχημάτων

Τρέχουσα κατάσταση της τεχνολογίας θερμικής διαχείρισης για σύστημα μπαταρίας ηλεκτρικών οχημάτων

Η έρευνα για τη διάχυση θερμότητας των μπαταριών ισχύος μπορεί να χωριστεί σε απαγωγή θερμότητας αέρα, διάχυση θερμότητας υγρής ψύξης, απαγωγή θερμότητας υλικού αλλαγής στερεάς φάσης και απαγωγή θερμότητας σωλήνων θερμότητας. Οι υπάρχουσες κύριες τεχνολογίες απαγωγής θερμότητας είναι κυρίως οι τρεις πρώτες.

Σύστημα Αερόψυξης

Το αερόψυκτο σύστημα απαγωγής θερμότητας ονομάζεται επίσης αερόψυκτο σύστημα απαγωγής θερμότητας. Η αερόψυκτη μέθοδος απαγωγής θερμότητας είναι η απλούστερη. Χρειάζεται μόνο να αφήσει τον αέρα να ρέει μέσω της επιφάνειας της μπαταρίας για να αφαιρέσει τη θερμότητα που παράγεται από την μπαταρία τροφοδοσίας για να επιτευχθεί ο σκοπός της ψύξης της μπαταρίας ισχύος. Σύμφωνα με διαφορετικά μέτρα αερισμού, ο αερόψυκτος τύπος έχει δύο τρόπους απαγωγής θερμότητας με φυσική μεταφορά και απαγωγής θερμότητας με εξαναγκασμένο αερισμό.

Η φυσική διαρροή θερμότητας δεν βασίζεται σε εξωτερικά μέτρα εξαναγκασμένου αερισμού (όπως η προσθήκη ανεμιστήρων κ.λπ.), αλλά χρησιμοποιεί μόνο τη ροή αέρα που παράγεται από το υγρό μέσα στο πακέτο μπαταρίας λόγω αλλαγών θερμοκρασίας για την ψύξη και τη διάχυση της θερμότητας.

Το σύστημα ψύξης με εξαναγκασμένη μεταφορά είναι ένα σύστημα ψύξης που βασίζεται στο φυσικό σύστημα ψύξης με συναγωγή συν την αντίστοιχη τεχνολογία εξαναγκασμένου αερισμού.

Επί του παρόντος, υπάρχουν κυρίως δύο τύποι αερόψυκτων συστημάτων απαγωγής θερμότητας για μπαταρίες ισχύος: σειρές και παράλληλες. Ωστόσο, η επίδραση αυτής της μεθόδου είναι κακή και είναι δύσκολο να επιτευχθεί ομοιομορφία υψηλής θερμοκρασίας της μπαταρίας.

Σύστημα Υγρής Ψύξης

Το υγρόψυκτο σύστημα απαγωγής θερμότητας της μπαταρίας ισχύος αναφέρεται σε ένα σύστημα απαγωγής θερμότητας στο οποίο το ψυκτικό έρχεται σε επαφή άμεσα ή έμμεσα με την μπαταρία ισχύος και στη συνέχεια αφαιρεί τη θερμότητα που παράγεται στο πακέτο μπαταρίας μέσω της κυκλοφορίας του υγρού υγρού για να επιτευχθεί απαγωγή θερμότητας . Το ψυκτικό μπορεί να είναι νερό, μείγμα νερού και αιθυλενογλυκόλης, ορυκτέλαιο, R134a κ.λπ. Αυτά τα ψυκτικά έχουν υψηλή θερμική αγωγιμότητα και μπορούν να επιτύχουν καλύτερη απαγωγή θερμότητας.

Η τρέχουσα τεχνολογία υγρής ψύξης των μπαταριών ισχύος έχει επίσης μια αρκετά ώριμη τεχνολογία και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στο σύστημα απαγωγής θερμότητας των ηλεκτρικών οχημάτων. Για παράδειγμα, η μπαταρία Tesla χρησιμοποιεί μια μέθοδο υγρής ψύξης ενός μείγματος νερού και αιθυλενογλυκόλης για τη διάχυση της θερμότητας. Το BMW i3 χρησιμοποιεί R134a για απαγωγή θερμότητας.

Τα υγρόψυκτα συστήματα απαιτούν συχνά πιο πολύπλοκα και αυστηρά δομικά σχέδια για την αποφυγή διαρροής υγρού ψυκτικού μέσου και τη διασφάλιση της ομοιομορφίας των στοιχείων της μπαταρίας στη μπαταρία, και η πολύπλοκη δομή του υγρόψυκτου συστήματος κάνει επίσης ολόκληρο το σύστημα απαγωγής θερμότητας να μετατραπεί σε It είναι πολύ ογκώδες, το οποίο όχι μόνο αυξάνει το βάρος ολόκληρου του οχήματος, αλλά επίσης αυξάνει σημαντικά την επιβάρυνση ολόκληρου του οχήματος, και ταυτόχρονα, λόγω της πολυπλοκότητας της δομής του και της υψηλής απόδοσης στεγανοποίησης, είναι σχετικά δύσκολο να διατηρηθεί και να διατηρήσει το σύστημα υγρής ψύξης και το κόστος συντήρησης επίσης αυξάνεται ανάλογα.

Σύστημα ψύξης υλικού αλλαγής φάσης

Το σύστημα απαγωγής θερμότητας υλικού αλλαγής φάσης χρησιμοποιεί το υλικό αλλαγής φάσης ως μέσο μεταφοράς θερμότητας και χρησιμοποιεί τα χαρακτηριστικά του υλικού αλλαγής φάσης για αποθήκευση και απελευθέρωση ενέργειας όταν συμβαίνει η αλλαγή φάσης για να επιτύχει το αποτέλεσμα της θέρμανσης χαμηλής θερμοκρασίας και της υψηλής θερμοκρασίας απαγωγή θερμότητας για την μπαταρία ισχύος. Ωστόσο, η θερμική αγωγιμότητα των υλικών αλλαγής φάσης είναι σχετικά χαμηλή. Προκειμένου να αλλάξουν τα εγγενή ελαττώματα των υλικών, οι άνθρωποι γεμίζουν ορισμένα μεταλλικά υλικά σε υλικά αλλαγής φάσης. Για παράδειγμα, σε ορισμένες μελέτες, πολύ λεπτές πλάκες αλουμινίου γεμίζονται σε υλικά αλλαγής φάσης για τη βελτίωση της θερμικής αγωγιμότητας. ο στόχος του. Προκειμένου να βελτιωθεί η θερμική αγωγιμότητα των υλικών αλλαγής φάσης, έχει επίσης προταθεί η πλήρωση ινών άνθρακα, νανοσωλήνων άνθρακα κ.λπ. σε υλικά αλλαγής φάσης.

Σύστημα ψύξης σωλήνων θερμότητας

Ως αποτελεσματικό στοιχείο αγωγιμότητας θερμότητας, ένας σωλήνας θερμότητας μπορεί γρήγορα και αποτελεσματικά να μεταφέρει θερμική ενέργεια από το ένα μέρος στο άλλο, δηλαδή να μεταφέρει γρήγορα και αποτελεσματικά θερμότητα μεταξύ δύο αντικειμένων.

Στο σύστημα θερμικής διαχείρισης των ηλεκτρικών οχημάτων, πολλοί μελετητές στο εσωτερικό και στο εξωτερικό έχουν επίσης εφαρμόσει τον σωλήνα θερμότητας, ένα στοιχείο αγωγιμότητας θερμότητας, στην απαγωγή θερμότητας των μπαταριών ισχύος. Σε σύγκριση με το παραδοσιακό σύστημα απαγωγής θερμότητας με εξαναγκασμένη μεταφορά, στο σύστημα απαγωγής θερμότητας που εισάγει σωλήνες θερμότητας, η μπαταρία ισχύος μπορεί όχι μόνο να διατηρήσει το εύρος θερμοκρασίας της κανονικής λειτουργίας, αλλά και να διατηρήσει την ομοιομορφία της θερμοκρασίας μεταξύ των στοιχείων της μπαταρίας, η οποία είναι εξαναγκασμένη ψύξη . Το αποτέλεσμα που δεν μπορεί να επιτύχει το σύστημα ψύξης. Ωστόσο, η μάζα και ο όγκος του είναι πολύ μεγάλοι και υπάρχει όριο μεταφοράς θερμότητας.

Σύστημα θέρμανσης μπαταρίας ηλεκτρικού οχήματος

Οι τέσσερις μέθοδοι για την απαγωγή θερμότητας από την μπαταρία παρουσιάζονται παραπάνω και στη συνέχεια θα εισαχθεί η μέθοδος θέρμανσης για την προσαρμογή της μπαταρίας στο περιβάλλον χαμηλής θερμοκρασίας.

Το σύστημα θέρμανσης αποτελείται κυρίως από θερμαντικά στοιχεία και κυκλώματα, μεταξύ των οποίων το θερμαντικό στοιχείο είναι το πιο σημαντικό μέρος. Τα κοινά θερμαντικά στοιχεία περιλαμβάνουν θερμαντικά στοιχεία μεταβλητής αντίστασης και θερμαντικά στοιχεία σταθερής αντίστασης. Το πρώτο ονομάζεται συνήθως PTC (θετικός συντελεστής θερμοκρασίας) και το δεύτερο είναι ένα φιλμ θέρμανσης που συνήθως αποτελείται από μεταλλικά θερμαντικά καλώδια, όπως θερμαντικό φιλμ σιλικόνης, εύκαμπτο ηλεκτρικό φιλμ θέρμανσης κ.λπ.

Το PTC χρησιμοποιείται ευρέως λόγω της ασφαλούς χρήσης του, της υψηλής απόδοσης μετατροπής θερμότητας, της ταχείας αύξησης της θερμοκρασίας, της έλλειψης ανοιχτής φλόγας και της αυτόματης σταθερής θερμοκρασίας. Το χαμηλό του κόστος είναι ένας ευνοϊκός παράγοντας για την τρέχουσα μπαταρία υψηλής τιμής. Το μονωμένο εύκαμπτο ηλεκτρικό φιλμ θέρμανσης είναι ένα άλλο είδος θερμαντήρα, το οποίο μπορεί να λυγίσει σύμφωνα με το αυθαίρετο σχήμα του τεμαχίου εργασίας, εξασφαλίζοντας στενή επαφή με το τεμάχιο εργασίας και εξασφαλίζοντας μέγιστη μεταφορά θερμικής ενέργειας. Το θερμαντικό φιλμ σιλικόνης είναι ένα θερμαντικό στοιχείο λεπτής επιφάνειας με ευελιξία, αλλά πρέπει να βρίσκεται σε πλήρη και στενή επαφή με το θερμαινόμενο αντικείμενο και η ασφάλειά του είναι χειρότερη από το PTC.