Para a transferência de calor com um líquido como meio, é necessário estabelecer uma comunicação térmica entre o módulo e o meio líquido, como uma camisa de água, para conduzir o aquecimento e o resfriamento indiretos por convecção e condução térmica. O meio de transferência de calor pode ser água, etilenoglicol ou mesmo um refrigerante. Também existe a transferência de calor direta por imersão da peça polar no líquido dielétrico, mas medidas de isolamento devem ser tomadas para evitar curto-circuito.Aquecedor de líquido refrigerante PTC)
O resfriamento passivo por líquido geralmente utiliza a troca de calor entre o líquido e o ar ambiente, introduzindo em seguida compartimentos na bateria para uma troca de calor secundária. Já o resfriamento ativo utiliza trocadores de calor entre o líquido de arrefecimento do motor e o fluido refrigerante, ou aquecimento elétrico/aquecimento com óleo térmico para obter o resfriamento primário. O aquecimento e o resfriamento primário podem ser feitos com o fluido refrigerante do ar da cabine de passageiros/ar condicionado.
Para sistemas de gerenciamento térmico que utilizam ar e líquido como meio, a estrutura é muito grande e complexa devido à necessidade de ventiladores, bombas d'água, trocadores de calor, aquecedores, tubulações e outros acessórios, além de consumir energia da bateria e reduzir a densidade de potência e a densidade energética da mesma.Aquecedor de ar PTC)
O sistema de refrigeração de baterias a água utiliza um fluido refrigerante (50% água/50% etilenoglicol) para transferir o calor da bateria para o sistema de refrigeração do ar condicionado através do resfriador de baterias e, em seguida, para o ambiente através do condensador. A temperatura da água de entrada da bateria é reduzida pela própria bateria, permitindo que ela atinja uma temperatura mais baixa após a troca de calor, e a bateria pode ser ajustada para operar na faixa de temperatura ideal de trabalho. O princípio do sistema é mostrado na figura. Os principais componentes do sistema de refrigeração incluem: condensador, compressor elétrico, evaporador, válvula de expansão com válvula de corte, resfriador de baterias (válvula de expansão com válvula de corte) e tubulações do ar condicionado, etc. O circuito de água de refrigeração inclui:bomba de água elétricaBateria (incluindo placas de resfriamento), resfriadores de bateria, tubos de água, tanques de expansão e outros acessórios.
Nos últimos anos, sistemas de gerenciamento térmico de baterias resfriados por materiais de mudança de fase (PCM) têm surgido tanto no exterior quanto no mercado interno, demonstrando boas perspectivas. O princípio de utilização de PCM para resfriamento de baterias é o seguinte: quando a bateria é descarregada com uma corrente elevada, o PCM absorve o calor liberado pela bateria e sofre uma mudança de fase, fazendo com que a temperatura da bateria caia rapidamente.
Nesse processo, o sistema armazena calor no PCM na forma de calor de mudança de fase. Quando a bateria está sendo carregada, especialmente em clima frio (ou seja, quando a temperatura atmosférica é muito inferior à temperatura de transição de fase PCT), o PCM emite calor para o ambiente.
A utilização de materiais de mudança de fase em sistemas de gerenciamento térmico de baterias apresenta a vantagem de não exigir partes móveis e não consumir energia adicional da bateria. Materiais de mudança de fase com alto calor latente de mudança de fase e condutividade térmica, quando utilizados no sistema de gerenciamento térmico do conjunto de baterias, podem absorver eficazmente o calor liberado durante os ciclos de carga e descarga, reduzindo o aumento da temperatura da bateria e garantindo que ela opere em temperatura normal. Isso permite manter o desempenho da bateria estável antes e depois de ciclos de alta corrente. A adição de substâncias com alta condutividade térmica à parafina para produzir PCM composto contribui para melhorar o desempenho geral do material.
Considerando os três tipos de gerenciamento térmico mencionados acima, o gerenciamento térmico por armazenamento de calor com mudança de fase apresenta vantagens exclusivas e merece ser mais pesquisado, desenvolvido e aplicado industrialmente.
Além disso, do ponto de vista das duas vertentes, projeto de baterias e desenvolvimento de sistemas de gerenciamento térmico, ambas devem ser combinadas organicamente a partir de uma perspectiva estratégica e desenvolvidas de forma síncrona, para que a bateria possa se adaptar melhor à aplicação e ao desenvolvimento de todo o veículo. Isso pode reduzir o custo total do veículo, a dificuldade de aplicação e o custo de desenvolvimento, formando uma plataforma de aplicação e, consequentemente, encurtando o ciclo de desenvolvimento de veículos de novas energias e acelerando o processo de comercialização de diferentes tipos de veículos de novas energias.
Data da publicação: 27/04/2023
