Soluções de gerenciamento térmico para sistemas de bateria

Não há dúvida de que o fator temperatura tem um impacto crucial no desempenho, na vida útil e na segurança das baterias elétricas.De modo geral, esperamos que o sistema de bateria opere na faixa de 15 ~ 35 ℃, de modo a obter a melhor saída e entrada de energia, a energia máxima disponível e o ciclo de vida mais longo (embora o armazenamento em baixa temperatura possa estender a vida útil do calendário da bateria, mas não faz muito sentido praticar o armazenamento em baixa temperatura em aplicações, e as baterias são muito semelhantes às pessoas nesse aspecto).

Atualmente, o gerenciamento térmico do sistema de bateria de energia pode ser dividido principalmente em quatro categorias: resfriamento natural, resfriamento a ar, resfriamento líquido e resfriamento direto.Entre eles, o resfriamento natural é um método de gerenciamento térmico passivo, enquanto o resfriamento a ar, o resfriamento líquido e a corrente contínua são ativos.A principal diferença entre esses três é a diferença no meio de troca de calor.

· Resfriamento natural
O resfriamento gratuito não possui dispositivos adicionais para troca de calor.Por exemplo, a BYD adotou resfriamento natural em Qin, Tang, Song, E6, Tengshi e outros modelos que usam células LFP.Entende-se que a continuação da BYD mudará para refrigeração líquida para modelos que utilizam baterias ternárias.

· Resfriamento de Ar (Aquecedor de ar PTC)
O resfriamento a ar usa 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 troca de calor.O segundo tipo é o resfriamento de ar ativo, que pode pré-aquecer ou resfriar o ar externo antes de entrar no sistema de bateria.No início, muitos modelos elétricos japoneses e coreanos usavam soluções refrigeradas a ar.

· Resfriamento líquido
O resfriamento líquido usa anticongelante (como etilenoglicol) como meio de transferência de calor.Geralmente existem vários circuitos de troca de calor diferentes na solução.Por exemplo, VOLT possui um circuito de radiador, um circuito de ar condicionado (PTC Ar Condicionado) e um circuito PTC (Aquecedor de refrigerante PTC).O sistema de gerenciamento de bateria responde, ajusta e muda de acordo com a estratégia de gerenciamento térmico.O TESLA Model S possui um circuito em série com o resfriamento 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 e o motor pode aquecer a bateria.Quando a bateria de alimentação está em alta temperatura, o circuito de resfriamento do motor e o circuito de resfriamento da bateria serão ajustados em paralelo e os dois sistemas de resfriamento dissiparão 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 de ar condicionado eletrônico

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 usa refrigerante (material de mudança de fase) como meio de troca de calor.O refrigerante pode absorver uma grande quantidade de calor durante o processo de transição de fase gás-líquido.Em comparação com o refrigerante, a eficiência da transferência de calor pode ser aumentada em mais de três vezes e a bateria pode ser substituída mais rapidamente.O calor dentro do sistema é dissipado.O esquema de resfriamento direto foi usado 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.O PACK possui centenas de células e o sensor de temperatura não consegue detectar todas as células.Por exemplo, existem 444 baterias em um módulo do Tesla Model S, mas apenas 2 pontos de detecção de temperatura estão dispostos.Portanto, é necessário tornar a bateria o mais consistente possível através do projeto de gerenciamento térmico.E uma boa consistência de temperatura é o pré-requisito para parâmetros de desempenho consistentes, como energia da bateria, vida útil e SOC.