Não há dúvida de que o fator temperatura tem um impacto crucial no desempenho, vida útil e segurança das baterias. De modo geral, espera-se que o sistema de baterias opere na faixa de 15 a 35 °C, para obter a melhor potência de entrada e saída, a energia máxima disponível e a maior vida útil possível (embora o armazenamento em baixa temperatura possa prolongar a vida útil da bateria, não faz muito sentido praticá-lo em aplicações reais, e as baterias são muito semelhantes aos seres humanos nesse aspecto).
Atualmente, o gerenciamento térmico de sistemas de baterias de alta potência pode ser dividido em quatro categorias principais: resfriamento natural, resfriamento a ar, resfriamento líquido e resfriamento direto. Dentre elas, o resfriamento natural é um método passivo de gerenciamento térmico, enquanto o resfriamento a ar, o resfriamento líquido e o resfriamento direto são ativos. A principal diferença entre essas três categorias reside no meio de troca térmica.
• Resfriamento natural
O resfriamento natural não utiliza dispositivos adicionais para troca de calor. Por exemplo, a BYD adotou o resfriamento natural nos modelos Qin, Tang, Song, E6, Tengshi e outros que utilizam células LFP. Acredita-se que a BYD passará a utilizar resfriamento líquido em seus próximos modelos com baterias ternárias.
· Resfriamento a ar (Aquecedor de ar PTC)
O resfriamento a ar utiliza o ar como meio de transferência de calor. Existem dois tipos comuns. O primeiro é chamado de resfriamento passivo a ar, que utiliza diretamente o ar externo para a troca de calor. O segundo tipo é o resfriamento ativo a ar, que pode pré-aquecer ou resfriar o ar externo antes de entrar no sistema de baterias. No início, muitos modelos elétricos japoneses e coreanos utilizavam soluções de resfriamento a ar.
• Refrigeração líquida
O resfriamento líquido utiliza anticongelante (como o etilenoglicol) como fluido de transferência de calor. Geralmente, existem vários circuitos de troca de calor diferentes na solução. Por exemplo, o VOLT possui um circuito de radiador, um circuito de ar condicionado (Ar condicionado PTC), e um circuito PTC (Aquecedor de líquido refrigerante PTCO sistema de gerenciamento da bateria responde, ajusta-se e alterna de acordo com a estratégia de gerenciamento térmico. O Tesla Model S possui um circuito em série com o circuito de refrigeração do motor. Quando a bateria precisa ser aquecida em baixa temperatura, o circuito de refrigeração do motor é conectado em série com o circuito de refrigeração da bateria, permitindo que o motor aqueça a bateria. Quando a bateria atinge alta temperatura, os circuitos de refrigeração do motor e da bateria são ajustados em paralelo, e os dois sistemas de refrigeração dissipam o calor de forma independente.
1. Condensador de gás
2. Condensador secundário
3. Ventilador do condensador secundário
4. Ventilador do condensador de gás
5. Sensor de pressão do ar condicionado (lado de alta pressão)
6. Sensor de temperatura do ar condicionado (lado de alta pressão)
7. Compressor eletrônico de ar condicionado
8. Sensor de pressão do ar condicionado (lado de baixa pressão)
9. Sensor de temperatura do ar condicionado (lado de baixa pressão)
10. Válvula de expansão (resfriador)
11. Válvula de expansão (evaporador)
• Resfriamento direto
O resfriamento direto utiliza um fluido refrigerante (material de mudança de fase) como meio de troca de calor. O fluido refrigerante pode absorver uma grande quantidade de calor durante o processo de transição de fase gás-líquido. Comparado com outros fluidos refrigerantes, a eficiência da transferência de calor pode ser aumentada em mais de três vezes, permitindo uma substituição mais rápida da bateria. O calor dentro do sistema é dissipado. O sistema de resfriamento direto já foi utilizado no BMW i3.
Além da eficiência de resfriamento, o esquema de gerenciamento térmico do sistema de baterias precisa considerar a consistência da temperatura de todas as baterias. Um conjunto de baterias (PACK) possui centenas de células, e o sensor de temperatura não consegue detectar a temperatura de cada uma delas. Por exemplo, um módulo do Tesla Model S possui 444 baterias, mas apenas dois pontos de detecção de temperatura são instalados. Portanto, é necessário garantir a maior consistência possível da temperatura das baterias por meio do projeto de gerenciamento térmico. Uma boa consistência de temperatura é pré-requisito para parâmetros de desempenho consistentes, como potência, vida útil e estado de carga (SOC) da bateria.
Data da publicação: 28/04/2024
