Como principal fonte de energia para veículos de novas energias, as baterias são de extrema importância. Durante o uso real do veículo, a bateria enfrenta condições de trabalho complexas e variáveis. Para aumentar a autonomia, o veículo precisa acomodar o máximo de baterias possível em um espaço limitado, o que torna o espaço disponível para o conjunto de baterias no veículo bastante restrito. A bateria gera muito calor durante a operação do veículo, que se acumula em um espaço relativamente pequeno ao longo do tempo. Devido à alta densidade de células no conjunto de baterias, a dissipação de calor na região central torna-se mais difícil, agravando a inconsistência de temperatura entre as células. Isso reduz a eficiência de carga e descarga da bateria e afeta sua potência, podendo causar fuga térmica e comprometer a segurança e a vida útil do sistema.
A temperatura da bateria de um veículo elétrico tem grande influência em seu desempenho, vida útil e segurança. Em baixas temperaturas, a resistência interna das baterias de íon-lítio aumenta e a capacidade diminui. Em casos extremos, o eletrólito congela e a bateria não pode ser descarregada. O desempenho do sistema de baterias em baixas temperaturas é significativamente afetado, resultando em perda de potência e redução da autonomia dos veículos elétricos. Ao carregar veículos elétricos em condições de baixa temperatura, o sistema de gerenciamento de baterias (BMS) geralmente aquece a bateria até uma temperatura adequada antes do carregamento. Se esse processo não for realizado corretamente, pode ocorrer uma sobrecarga instantânea de tensão, resultando em curto-circuito interno e, consequentemente, fumaça, incêndio ou até mesmo explosão. O problema de segurança do carregamento em baixas temperaturas em sistemas de baterias de veículos elétricos restringe consideravelmente a adoção de veículos elétricos em regiões frias.
O gerenciamento térmico da bateria é uma das funções importantes do BMS (Sistema de Gerenciamento de Bateria), principalmente para manter o conjunto de baterias operando em uma faixa de temperatura adequada o tempo todo, de forma a preservar suas melhores condições de funcionamento. O gerenciamento térmico da bateria inclui principalmente as funções de resfriamento, aquecimento e equalização de temperatura. As funções de resfriamento e aquecimento são ajustadas para minimizar o impacto da temperatura ambiente externa sobre a bateria. A equalização de temperatura é utilizada para reduzir a diferença de temperatura dentro do conjunto de baterias e evitar a deterioração rápida causada pelo superaquecimento de determinada parte da bateria.
De modo geral, os métodos de resfriamento de baterias de veículos elétricos se dividem em três categorias principais: resfriamento a ar, resfriamento líquido e resfriamento direto. O resfriamento a ar utiliza o vento natural ou o ar condicionado do habitáculo para circular pela superfície da bateria, promovendo a troca de calor e o resfriamento. O resfriamento líquido geralmente utiliza um sistema de tubulação independente para aquecer ou resfriar a bateria. Atualmente, esse método é o mais utilizado. Por exemplo, os veículos Tesla e Volt utilizam esse método. O sistema de resfriamento direto elimina a tubulação de refrigeração da bateria e utiliza o fluido refrigerante diretamente para resfriá-la.
1. Sistema de refrigeração a ar:
Nas primeiras baterias de energia, devido à sua pequena capacidade e densidade de energia, muitas baterias eram resfriadas por ar. Resfriamento a ar (Aquecedor de ar PTCO sistema é dividido em duas categorias: resfriamento por ar natural e resfriamento por ar forçado (com o uso de ventilador), e utiliza o vento natural ou o ar frio da cabine para resfriar a bateria.
Exemplos típicos de sistemas de refrigeração a ar incluem o Nissan Leaf e o Kia Soul EV. Atualmente, as baterias de 48V dos veículos micro-híbridos de 48V geralmente são instaladas no compartimento de passageiros e refrigeradas a ar. A estrutura do sistema de refrigeração a ar é relativamente simples, a tecnologia é relativamente madura e o custo é baixo. No entanto, devido à limitada capacidade de dissipação de calor pelo ar, sua eficiência de troca térmica é baixa, a uniformidade da temperatura interna da bateria não é ideal e é difícil obter um controle mais preciso da temperatura da bateria. Portanto, o sistema de refrigeração a ar é geralmente mais adequado para situações com curta autonomia e veículos leves.
Vale ressaltar que, em um sistema de refrigeração a ar, o projeto do duto de ar desempenha um papel fundamental na eficiência do resfriamento. Os dutos de ar são divididos principalmente em dutos em série e dutos em paralelo. A estrutura em série é simples, porém apresenta alta resistência; a estrutura em paralelo é mais complexa e ocupa mais espaço, mas proporciona uma dissipação de calor mais uniforme.
2. Sistema de refrigeração líquida
O modo de refrigeração líquida significa que a bateria utiliza um líquido refrigerante para trocar calor (Aquecedor de líquido refrigerante PTCO fluido refrigerante pode ser dividido em dois tipos: os que entram em contato direto com a célula da bateria (óleo de silicone, óleo de rícino, etc.) e os que entram em contato com a célula da bateria (água e etilenoglicol, etc.) através de canais de água; atualmente, a solução mista de água e etilenoglicol é a mais utilizada. O sistema de refrigeração líquida geralmente inclui um chiller para acoplar-se ao ciclo de refrigeração, e o calor da bateria é dissipado pelo fluido refrigerante; seus componentes principais são o compressor, o chiller e o...bomba de água elétricaComo fonte de energia para refrigeração, o compressor determina a capacidade de troca de calor de todo o sistema. O chiller atua como um intermediário entre o fluido refrigerante e o líquido de arrefecimento, e a quantidade de calor trocado determina diretamente a temperatura do líquido de arrefecimento. A bomba de água determina a vazão do fluido refrigerante na tubulação. Quanto maior a vazão, melhor o desempenho da transferência de calor, e vice-versa.
Data da publicação: 09/08/2024
