Τύποι συστημάτων διαχείρισης θερμικής μπαταρίας
Οι διαφορετικές μέθοδοι θερμικής διαχείρισης μπαταριών περιλαμβάνουν διαφορετικούς αριθμούς εξαρτημάτων, δομών και διατάξεων. Διαφορετικοί τύποι συστημάτων θερμικής διαχείρισης επιλέγονται με βάση το κόστος ανάπτυξης του οχήματος, το βάρος του οχήματος και τις απαιτήσεις χώρου διάταξης. Οι κύριες τεχνικές διαδρομές είναι οι ακόλουθοι πέντε τύποι:
1. Τύπος άμεσης ψύξης
Αναφερόμενο ως τεχνολογία άμεσης ψύξης μπαταρίας, το σύστημα άμεσης ψύξης είναι ένας ενσωματωμένος εξατμιστής ψύξης μέσα στην μπαταρία, ο οποίος συνδέεται με το σύστημα κλιματισμού μέσω αγωγού. Όταν η μπαταρία πρέπει να κρυώσει, ο συμπιεστής χρησιμοποιείται για να στείλει το συμπιεσμένο ψυκτικό στον εξατμιστή μέσα στην μπαταρία και στη συνέχεια να αφαιρέσει τη θερμότητα μέσα στην μπαταρία για να επιτύχει το αποτέλεσμα ψύξης. Το σύστημα έχει τα πλεονεκτήματα της συμπαγούς δομής, του καλού αποτελέσματος ψύξης, του μικρού αριθμού εξαρτημάτων (απαιτείται μόνο μία είσοδος και ένας αγωγός ψύξης εξόδου), μικρό βάρος κ.λπ. Ωστόσο, το μειονέκτημα αυτού του συστήματος είναι ότι δεν μπορεί να θερμάνει την μπαταρία κάτω από συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας κάτω από το μηδέν, το συμπυκνωμένο νερό που παράγεται κατά τη διαδικασία ψύξης είναι απροστάτευτο και η ομοιομορφία θερμοκρασίας του ψυκτικού μέσου είναι δύσκολο να ελεγχθεί. Το σύστημα ψύξης έχει μικρή διάρκεια ζωής και χαμηλή αξιοπιστία και συχνά παρουσιάζεται διαρροή ψυκτικού, ανεπαρκής ικανότητα ψύξης και άλλα σφάλματα. Αυτή είναι η πιο πρόσφατη τεχνολογία ψύξης μπαταρίας, με σχετικά χαμηλή ωριμότητα. Έχει εφαρμοστεί σε μοντέλα μαζικής παραγωγής όπως η BYD και η Tesla στην αγορά. Είναι μια σημαντική τεχνική διαδρομή στο μέλλον, όπως φαίνεται στο σχήμα 1.
2. Τύπος ψύξης νερού καλοριφέρ
Το κύκλωμα ψύξης του ψυγείου είναι ένα ανεξάρτητο κύκλωμα, το οποίο αποτελείται από ένα ψυγείο, μια ηλεκτρονική αντλία νερού, έναν θερμαντήρα κ.λπ., με αντιψυκτικό ως μέσο. Το αντιψυκτικό βγαίνει από το καλοριφέρ, περνά μέσα από τη θερμάστρα στην μπαταρία και τελικά επιστρέφει στο ψυγείο. Αυτή η μέθοδος κυκλοφορίας χρησιμοποιείται για την ψύξη και τη θέρμανση της μπαταρίας. Το σύστημα έχει τα πλεονεκτήματα της απλής δομής, του χαμηλού κόστους και της εξοικονόμησης ενέργειας σε ένα πολυετές περιβάλλον χαμηλής θερμοκρασίας. Ωστόσο, το σύστημα έχει χαμηλή απόδοση απαγωγής θερμότητας και η θερμοκρασία του νερού είναι υψηλή σε κλιματικό περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας το καλοκαίρι, το οποίο δεν μπορεί να ικανοποιήσει τις συνθήκες χρήσης σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2.
3. Τύπος άμεσης ψύξης και υδρόψυξης
Αυτό το σύστημα είναι ενσωματωμένο με βάση την άμεση ψύξη και την υδρόψυξη και γεφυρώνει το σύστημα κλιματισμού και το σύστημα ψύξης νερού μέσω του ψύκτη ψύκτη μπαταρίας (ονομάζεται επίσης εναλλάκτης θερμότητας). Αυτό το σύστημα αποφεύγει τις ελλείψεις των δύο πρώτων μεθόδων ψύξης και είναι ένα από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα συστήματα θερμικής διαχείρισης μπαταρίας. Το σύστημα έχει περισσότερα στοιχεία από τα δύο πρώτα, το σύστημα είναι πιο περίπλοκο και ο απαιτούμενος χώρος διάταξης στοιχείων είναι σχετικά μεγάλος. Το φορτίο του συμπιεστή είναι μεγάλο κατά τη λειτουργία, το οποίο καταναλώνει πολλή ενέργεια για ολόκληρο το όχημα και έχει κακή οικονομία. Επιπλέον, όταν το σύστημα κλιματισμού αποτύχει μερικώς, η απαίτηση ψύξης της μπαταρίας δεν μπορεί να καλυφθεί πλήρως, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3.
4. Υδρόψυκτος υβριδικός τύπος
Αυτό το σύστημα βασίζεται στο σύστημα άμεσης ψύξης νερού ψύξης και προσθέτει ένα σύστημα ψύξης νερού καλοριφέρ. Τα δύο είναι διατεταγμένα σε παράλληλα κυκλώματα. Με τον έλεγχο της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας, χρησιμοποιούνται διαφορετικά κυκλώματα για την ψύξη της μπαταρίας υπό διαφορετικές συνθήκες. Σε περιβάλλοντα χαμηλής θερμοκρασίας, χρειάζεται να λειτουργεί μόνο το σύστημα ψύξης νερού του ψυγείου. Όταν βρίσκεστε σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας, μεταβείτε στο σύστημα άμεσης ψύξης με νερό ψύξης. Κάτω από δύσκολες συνθήκες εργασίας, τα δύο συστήματα μπορούν να λειτουργούν ταυτόχρονα και η μπαταρία μπορεί επίσης να αποκτήσει μέγιστη χωρητικότητα ψύξης, η οποία μπορεί βασικά να καλύψει όλα τα περιβάλλοντα χρήσης. Αυτό το σύστημα ψύξης είναι εξαιρετικά περίπλοκο και δαπανηρό και έχει υψηλές απαιτήσεις για τον χώρο διάταξης ολόκληρου του οχήματος. Η στρατηγική ελέγχου του συστήματος είναι πολύπλοκη και η σταθερότητα και η αξιοπιστία αποτελούν πρόκληση. Αυτό το σύστημα χρησιμοποιείται επίσης στα περισσότερα υβριδικά μοντέλα PHEV στην αγορά και διαθέτει ώριμη τεχνολογία, όπως φαίνεται στο Σχήμα 4.
5. Τύπος ψύξης αέρα
Αυτό το σύστημα κατευθύνει απευθείας τον κρύο αέρα από την καμπίνα επιβατών στην μπαταρία μέσω ενός σωλήνα και χρησιμοποιεί τον κρύο αέρα για την ψύξη της μπαταρίας. Τα πλεονεκτήματα αυτού του συστήματος είναι η απλή δομή, η ελεγχόμενη θερμοκρασία κρύου αέρα και το χαμηλό κόστος του συστήματος. Ωστόσο, έχει και τα μειονεκτήματα του συστήματος άμεσης ψύξης. Το σύστημα δεν έχει λειτουργία θέρμανσης και το συμπυκνωμένο νερό που παράγεται στην επιφάνεια της μπαταρίας δεν στεγνώνει εύκολα, γεγονός που ενέχει τον κίνδυνο διάβρωσης και μόλυνσης στο εσωτερικό της μπαταρίας. Αυτός ο τύπος μεθόδου θερμικής διαχείρισης γενικά δεν συνιστάται, βλέπε Εικόνα 5.
