Soluciones de gestión térmica para sistemas de baterías

No hay duda de que el factor temperatura tiene un impacto crucial en el rendimiento, la vida útil y la seguridad de las baterías eléctricas.En términos generales, esperamos que el sistema de batería funcione en el rango de 15 ~ 35 ℃, para lograr la mejor salida y entrada de energía, la máxima energía disponible y el ciclo de vida más largo (aunque el almacenamiento a baja temperatura puede extender la vida útil). de la batería, pero no tiene mucho sentido practicar el almacenamiento a baja temperatura en aplicaciones, y las baterías son muy similares a las personas en este sentido).

En la actualidad, la gestión térmica del sistema de batería de energía se puede dividir principalmente en cuatro categorías: refrigeración natural, refrigeración por aire, refrigeración líquida y refrigeración directa.Entre ellos, el enfriamiento natural es un método de gestión térmica pasiva, mientras que el enfriamiento por aire, el enfriamiento por líquido y la corriente continua son activos.La principal diferencia entre estos tres es la diferencia en el medio de intercambio de calor.

· Enfriamiento natural
El enfriamiento gratuito no tiene dispositivos adicionales para el intercambio de calor.Por ejemplo, BYD ha adoptado refrigeración natural en Qin, Tang, Song, E6, Tengshi y otros modelos que utilizan celdas LFP.Se entiende que el siguiente BYD cambiará a refrigeración líquida para los modelos que utilizan baterías ternarias.

· Aire acondicionado (Calentador de aire PTC)
El enfriamiento por aire utiliza aire como medio de transferencia de calor.Hay dos tipos comunes.El primero se llama refrigeración pasiva por aire, que utiliza directamente aire exterior para el intercambio de calor.El segundo tipo es el enfriamiento de aire activo, que puede precalentar o enfriar el aire exterior antes de ingresar al sistema de batería.Al principio, muchos modelos eléctricos japoneses y coreanos utilizaban soluciones refrigeradas por aire.

· Refrigeración líquida
La refrigeración líquida utiliza anticongelante (como etilenglicol) como medio de transferencia de calor.Generalmente hay múltiples circuitos de intercambio de calor diferentes en la solución.Por ejemplo, VOLT tiene un circuito de radiadores, un circuito de aire acondicionado (Aire acondicionado PTC), y un circuito PTC (Calentador de refrigerante PTC).El sistema de gestión de la batería responde, se ajusta y cambia según la estrategia de gestión térmica.El TESLA Model S tiene un circuito en serie con la refrigeración del motor.Cuando es necesario calentar la batería a baja temperatura, el circuito de enfriamiento del motor se conecta en serie con el circuito de enfriamiento de la batería y el motor puede calentar la batería.Cuando la batería está a alta temperatura, el circuito de enfriamiento del motor y el circuito de enfriamiento de la batería se ajustarán en paralelo y los dos sistemas de enfriamiento disiparán el calor de forma independiente.

1. Condensador de gases

2. Condensador secundario

3. Ventilador del condensador secundario

4. Ventilador del condensador de gas

5. Sensor de presión del aire acondicionado (lado de alta presión)

6. Sensor de temperatura del aire acondicionado (lado de alta presión)

7. Compresor de aire acondicionado electrónico

8. Sensor de presión del aire acondicionado (lado de baja presión)

9. Sensor de temperatura del aire acondicionado (lado de baja presión)

10. Válvula de expansión (enfriador)

11. Válvula de expansión (evaporador)

· Refrigeración directa
El enfriamiento directo utiliza refrigerante (material de cambio de fase) como medio de intercambio de calor.El refrigerante puede absorber una gran cantidad de calor durante el proceso de transición de fase gas-líquido.En comparación con el refrigerante, la eficiencia de transferencia de calor se puede aumentar más de tres veces y la batería se puede reemplazar más rápidamente.El calor dentro del sistema se elimina.El sistema de refrigeración directa se ha utilizado en el BMW i3.

 

Además de la eficiencia de enfriamiento, el esquema de gestión térmica del sistema de baterías debe considerar la consistencia de la temperatura de todas las baterías.PACK tiene cientos de celdas y el sensor de temperatura no puede detectar todas las celdas.Por ejemplo, en un módulo del Tesla Model S hay 444 baterías, pero sólo están dispuestos 2 puntos de detección de temperatura.Por lo tanto, es necesario hacer que la batería sea lo más consistente posible mediante el diseño de gestión térmica.Y una buena consistencia de temperatura es el requisito previo para parámetros de rendimiento consistentes, como la energía, la vida útil y el SOC de la batería.