Рішення для управління температурою для батарейних систем

Немає сумніву, що температурний фактор має вирішальний вплив на продуктивність, термін служби та безпеку акумуляторів.Загалом ми очікуємо, що акумуляторна система працюватиме в діапазоні 15~35 ℃, щоб досягти найкращої вихідної та вхідної потужності, максимальної доступної енергії та найдовшого терміну служби (хоча зберігання при низькій температурі може подовжити календарний термін служби). батареї, але немає особливого сенсу практикувати низькотемпературне зберігання в додатках, а батареї в цьому відношенні дуже схожі на людей).

На даний момент управління температурою системи живлення батареї можна в основному розділити на чотири категорії: природне охолодження, повітряне охолодження, рідинне охолодження та пряме охолодження.Серед них природне охолодження є пасивним методом керування температурою, тоді як повітряне охолодження, рідинне охолодження та постійний струм є активними.Основною відмінністю між цими трьома є різниця в теплообмінному середовищі.

· Природне охолодження
Free cooling не має додаткових пристроїв для теплообміну.Наприклад, BYD застосував природне охолодження в Qin, Tang, Song, E6, Tengshi та інших моделях, які використовують елементи LFP.Відомо, що наступний BYD перейде на рідинне охолодження для моделей, які використовують потрійні батареї.

· Повітряне охолодження (Повітронагрівач PTC)
Повітряне охолодження використовує повітря як теплоносій.Існує два поширених типи.Перший називається пасивним повітряним охолодженням, яке безпосередньо використовує зовнішнє повітря для теплообміну.Другий тип – це активне повітряне охолодження, яке може попередньо нагріти або охолодити зовнішнє повітря перед тим, як потрапити в акумуляторну систему.На початку багато японських і корейських електричних моделей використовували рішення з повітряним охолодженням.

· Рідинне охолодження
Рідинне охолодження використовує антифриз (наприклад, етиленгліколь) як теплоносій.Зазвичай у розчині є кілька різних контурів теплообміну.Наприклад, VOLT має контур радіатора, контур кондиціонування повітря (Кондиціонер PTC), і ланцюг PTC (Нагрівач охолоджуючої рідини PTC).Система керування батареєю реагує, регулює та перемикається відповідно до стратегії управління температурою.TESLA Model S має послідовний контур охолодження двигуна.Коли акумулятор потрібно нагріти при низькій температурі, контур охолодження двигуна підключається послідовно до контуру охолодження акумулятора, і двигун може нагрівати акумулятор.Коли батарея живлення має високу температуру, контур охолодження двигуна та контур охолодження батареї регулюватимуться паралельно, а дві системи охолодження розсіюють тепло незалежно.

1. Газовий конденсатор

2. Вторинний конденсатор

3. Вентилятор вторинного конденсатора

4. Вентилятор газового конденсатора

5. Датчик тиску кондиціонера (сторона високого тиску)

6. Датчик температури кондиціонера (сторона високого тиску)

7. Електронний компресор кондиціонера

8. Датчик тиску кондиціонера (сторона низького тиску)

9. Датчик температури кондиціонера (сторона низького тиску)

10. Розширювальний клапан (охолоджувач)

11. Розширювальний клапан (випарник)

· Пряме охолодження
Пряме охолодження використовує холодоагент (фазозмінний матеріал) як теплообмінне середовище.Холодоагент може поглинати велику кількість тепла під час фазового переходу газ-рідина.Порівняно з холодоагентом ефективність теплопередачі може бути збільшена більш ніж у три рази, а акумулятор можна замінити швидше.Тепло всередині системи відводиться.Схема прямого охолодження застосована в BMW i3.

 

На додаток до ефективності охолодження, у схемі управління температурою акумуляторної системи необхідно враховувати постійність температури всіх батарей.PACK містить сотні комірок, і датчик температури не може визначити кожну комірку.Наприклад, в модулі Tesla Model S 444 батареї, але влаштовано лише 2 точки вимірювання температури.Таким чином, необхідно зробити батарею максимально узгодженою через конструкцію управління температурою.А хороша стабільність температури є необхідною умовою для стабільних параметрів продуктивності, таких як потужність акумулятора, термін служби та SOC.