Рішення для терморегуляції акумуляторних систем

Немає сумнівів, що температурний фактор має вирішальний вплив на продуктивність, термін служби та безпеку акумуляторних батарей. Загалом, ми очікуємо, що акумуляторна система працюватиме в діапазоні 15~35℃, щоб досягти найкращої вихідної та вхідної потужності, максимальної доступної енергії та найдовшого циклу роботи (хоча зберігання за низьких температур може подовжити термін служби акумулятора, немає сенсу практикувати зберігання за низьких температур у різних сферах застосування, і акумулятори дуже схожі на людей у ​​цьому плані).

Наразі, терморегуляцію акумуляторної системи можна розділити на чотири категорії: природне охолодження, повітряне охолодження, рідинне охолодження та пряме охолодження. Серед них природне охолодження є пасивним методом терморегуляції, тоді як повітряне охолодження, рідинне охолодження та охолодження постійного струму є активними. Основна відмінність між цими трьома полягає в різниці в теплообмінному середовищі.

· Природне охолодження
Вільне охолодження не має додаткових пристроїв для теплообміну. ​​Наприклад, BYD застосувала природне охолодження в Qin, Tang, Song, E6, Tengshi та інших моделях, які використовують LFP-елементи. Зрозуміло, що наступні моделі BYD перейдуть на рідинне охолодження для моделей, що використовують потрійні акумулятори.

· Повітряне охолодження (Повітряний нагрівач 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 — активне повітряне охолодження, яке може попередньо нагрівати або охолоджувати зовнішнє повітря перед тим, як воно потрапляє в акумуляторну систему. На початку багато японських та корейських електричних моделей використовували рішення з повітряним охолодженням.

· Рідинне охолодження
Рідинне охолодження використовує антифриз (наприклад, етиленгліколь) як теплоносій. Зазвичай у цьому рішенні є кілька різних контурів теплообміну. ​​Наприклад, VOLT має контур радіатора, контур кондиціонування повітря (Кондиціонування повітря PTC), та PTC-ланцюг (Підігрівач охолоджувальної рідини PTC). Система керування акумулятором реагує, налаштовується та перемикається відповідно до стратегії теплового управління. TESLA Model S має ланцюг послідовно з'єднаний із ланцюгом охолодження двигуна. Коли акумулятор потрібно нагріти за низької температури, ланцюг охолодження двигуна з'єднується послідовно зі ланцюгом охолодження акумулятора, і двигун може нагрівати акумулятор. Коли акумулятор живлення має високу температуру, ланцюг охолодження двигуна та ланцюг охолодження акумулятора регулюються паралельно, і 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 (з боку низького тиску)

9. Датчик температури кондиціонера (з боку 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 процесу фазового переходу газ-рідина. Порівняно з холодоагентом, ефективність теплопередачі може бути збільшена більш ніж утричі, а акумулятор можна замінити швидше. Тепло всередині системи відводиться. Схема прямого охолодження використовується в BMW i3.

 

Окрім ефективності охолодження, схема теплового управління акумуляторною системою повинна враховувати стабільність температури всіх акумуляторів. PACK має сотні елементів, і датчик температури не може виявити кожен елемент. Наприклад, у модулі Tesla Model S є 444 акумулятори, але розташовано лише 2 точки вимірювання температури. Тому необхідно зробити акумулятор максимально стабільним за допомогою конструкції теплового управління. А хороша стабільність температури є передумовою для стабільних параметрів продуктивності, таких як заряд акумулятора, термін служби та час заряду (SOC).