Niet pochýb o tom, že teplotný faktor má kľúčový vplyv na výkon, životnosť a bezpečnosť batérií. Vo všeobecnosti očakávame, že batériový systém bude pracovať v rozsahu 15~35℃, aby sa dosiahol najlepší výstupný a vstupný výkon, maximálna dostupná energia a najdlhšia životnosť cyklu (hoci skladovanie pri nízkych teplotách môže predĺžiť životnosť batérie, nemá veľký zmysel praktizovať skladovanie pri nízkych teplotách v aplikáciách a batérie sú v tomto ohľade veľmi podobné ľuďom).
V súčasnosti možno tepelný manažment batériového systému rozdeliť hlavne do štyroch kategórií: prirodzené chladenie, chladenie vzduchom, kvapalinové chladenie a priame chladenie. Prirodzené chladenie je pasívna metóda tepelného manažmentu, zatiaľ čo chladenie vzduchom, kvapalinové chladenie a jednosmerný prúd sú aktívne. Hlavný rozdiel medzi týmito tromi je rozdiel v teplosmennom médiu.
· Prirodzené chladenie
Voľné chladenie nemá žiadne ďalšie zariadenia na výmenu tepla. Napríklad spoločnosť BYD zaviedla prirodzené chladenie v modeloch Qin, Tang, Song, E6, Tengshi a ďalších, ktoré používajú LFP články. Predpokladá sa, že v nasledujúcich modeloch BYD prejde na kvapalinové chladenie aj modelov využívajúcich ternárne batérie.
· Chladenie vzduchom (PTC ohrievač vzduchu)
Chladenie vzduchom využíva ako teplonosné médium vzduch. Existujú dva bežné typy. Prvým je pasívne chladenie vzduchom, ktoré priamo využíva vonkajší vzduch na výmenu tepla. Druhým typom je aktívne chladenie vzduchom, ktoré dokáže predhriať alebo ochladiť vonkajší vzduch pred vstupom do batériového systému. V raných dobách mnoho japonských a kórejských elektrických modelov používalo riešenia chladené vzduchom.
· Kvapalné chladenie
Kvapalné chladenie používa ako teplonosné médium nemrznúcu zmes (napríklad etylénglykol). V riešení sa vo všeobecnosti nachádza viacero rôznych okruhov výmeny tepla. Napríklad VOLT má okruh chladiča, okruh klimatizácie (Klimatizácia PTC) a PTC obvod (Ohrievač chladiacej kvapaliny PTC). Systém riadenia batérie reaguje, upravuje a prepína podľa stratégie tepelného riadenia. TESLA Model S má obvod zapojený sériovo s chladením motora. Keď je potrebné batériu zahriať na nízku teplotu, chladiaci obvod motora sa zapojí sériovo s chladiacim obvodom batérie a motor ju môže zahriať. Keď je batéria napájaná vysokou teplotou, chladiaci obvod motora a chladiaci obvod batérie sa nastavia paralelne a oba chladiace systémy budú odvádzať teplo nezávisle.
1. Plynový kondenzátor
2. Sekundárny kondenzátor
3. Ventilátor sekundárneho kondenzátora
4. Ventilátor plynového kondenzátora
5. Snímač tlaku klimatizácie (strana vysokého tlaku)
6. Snímač teploty klimatizácie (strana vysokého tlaku)
7. Elektronický kompresor klimatizácie
8. Snímač tlaku klimatizácie (nízkotlaková strana)
9. Snímač teploty klimatizácie (nízkotlaková strana)
10. Expanzný ventil (chladič)
11. Expanzný ventil (výparník)
· Priame chladenie
Priame chladenie využíva ako teplonosné médium chladivo (materiál meniaci fázu). Chladivo dokáže počas fázového prechodu plyn-kvapalina absorbovať veľké množstvo tepla. V porovnaní s chladivom sa účinnosť prenosu tepla môže zvýšiť viac ako trojnásobne a batéria sa dá vymeniť rýchlejšie. Teplo vo vnútri systému sa odvádza. Schéma priameho chladenia sa používa v modeli BMW i3.
Okrem účinnosti chladenia musí schéma tepelného riadenia batériového systému zohľadniť aj konzistentnosť teploty všetkých batérií. PACK má stovky článkov a teplotný senzor nedokáže detekovať každý článok. Napríklad v module Tesly Model S je 444 batérií, ale sú usporiadané iba 2 body detekcie teploty. Preto je potrebné zabezpečiť čo najkonzistentnejšiu batériu prostredníctvom návrhu tepelného riadenia. Dobrá konzistentnosť teploty je predpokladom pre konzistentné výkonnostné parametre, ako je výkon batérie, životnosť a stav nabitia (SOC).
Čas uverejnenia: 28. apríla 2024
