Analisis singkat tentang teknologi manajemen termal untuk
baterai tenaga kendaraan energi baru
Komponen manajemen termal kendaraan
Sistem pendingin kendaraan energi baru umumnya terdiri dari tiga bagian: sistem sirkulasi pendingin baterai, sistem sirkulasi pendingin motor yang dikontrol secara elektronik, dan sistem sirkulasi udara hangat AC. Model PHEV juga memiliki sistem sirkulasi pendingin mesin. Sistem sirkulasi baterai terutama memanaskan atau mendinginkan baterai, sistem sirkulasi motor terutama mendinginkan motor penggerak dan CIDD (pengendali motor penggerak), dan sistem pemanas AC terutama memanaskan atau mendinginkan kompartemen penumpang. Komponen fungsional utama yang terlibat meliputi pompa air elektronik, katup solenoid tiga arah, katup solenoid dua arah, PTC, penukar panas, pemisah gas cair, radiator, ketel ekspansi, saluran pipa pendingin, dan berbagai braket tetap. Pompa air elektronik digunakan sebagai sumber tenaga, cairan pendingin sebagai medianya, dan katup solenoid mengontrol arah aliran, sehingga media pendingin mengalir melalui radiator dan benda yang didinginkan di sepanjang pipa, sehingga menghilangkan dan mendinginkan melalui pertukaran panas. , sehingga suhu kerja bagian fungsional selalu dijaga pada kisaran pengoperasian yang ideal untuk memaksimalkan kinerja. Terlepas dari apakah itu kendaraan listrik murni atau kendaraan hibrida, loop manajemen termal baterai tidak bergantung pada sistem lain. Alasan utamanya adalah kisaran suhu pengoperasian normal baterai sangat berbeda dari sistem lain. Suhu pengoperasian baterai umumnya tidak boleh melebihi 35 derajat, sedangkan motor penggerak sering bekerja pada suhu sekitar 55 derajat, dan kisaran suhu pengoperasian mesin sekitar 95 derajat, sehingga setiap sirkuit harus beroperasi secara independen.
Perbedaan dari manajemen termal otomotif tradisional
Manajemen termal mobil tradisional bersifat tunggal, tanpa sistem kontrol dan komponen yang rumit. Tujuannya hanya untuk memastikan suhu mesin selalu bekerja dalam kisaran ideal, dan untuk penumpang.
Untuk menyediakan panas yang dibutuhkan kabin awak, limbah panas yang dihasilkan mesin digunakan, tanpa mengonsumsi tenaga tambahan. Ada perbedaan besar dalam struktur sistem antara kendaraan energi baru dan kendaraan tradisional. Persyaratan penataan dan pemasangan komponen sistem pada seluruh kendaraan juga semakin meningkat, dan kebutuhan ruang kabin semakin besar. Berbagai jenis kendaraan energi baru memiliki karakteristiknya masing-masing. Karakteristik berbeda; untuk kendaraan listrik murni tidak ada mesin sebagai sumber tenaga untuk sirkulasi cairan pendingin, dan tidak ada sisa panas dari mesin yang akan digunakan. Untuk kendaraan hybrid, karena strategi pengendaliannya yang khusus, mesin tidak dapat menyediakan tenaga untuk sirkulasi cairan pendingin saat tidak bekerja, juga tidak dapat menyediakan sumber panas yang diperlukan untuk kompartemen penumpang secara real time. Oleh karena itu, secara struktural, sistem manajemen termal kendaraan energi baru dirancang dengan pompa air elektronik independen untuk menyediakan tenaga bagi sirkulasi cairan pendingin. Udara hangat biasanya menggunakan pemanas listrik. PTC pemanas listrik independen dirancang untuk memanaskan cairan pendingin. Sirkulasi ulang ke tangki air panas di dalam mobil untuk memberikan panas ke kompartemen penumpang, yang saat ini menjadi metode utama; ada juga cara memanaskan langsung udara yang melewati kotak evaporasi dan meniupkan panas tersebut ke dalam mobil melalui kipas angin. Cara ini menyangkut keselamatan mobil, saat ini jarang digunakan.
Jenis sistem manajemen termal baterai
Metode manajemen termal baterai yang berbeda melibatkan nomor komponen, struktur, dan tata letak yang berbeda. Berbagai jenis sistem manajemen termal dipilih berdasarkan biaya pengembangan kendaraan, bobot kendaraan, dan kebutuhan ruang tata letak. Rute teknis utamanya mencakup lima jenis berikut
Tipe pendinginan langsung
Disebut sebagai teknologi pendinginan langsung baterai, sistem pendingin langsung memiliki evaporator pendingin internal di dalam baterai, yang dihubungkan ke sistem pendingin udara melalui pipa. Ketika baterai perlu didinginkan, kompresor digunakan untuk mengirimkan zat pendingin terkompresi ke evaporator di dalam baterai, dan kemudian mengeluarkan baterai. Panas internal mencapai efek pendinginan. Sistem ini memiliki keunggulan struktur kompak, efek pendinginan yang baik, jumlah komponen yang sedikit (hanya diperlukan satu pipa pendingin saluran masuk dan satu saluran keluar), dan bobot yang ringan. Namun kelemahan sistem ini adalah tidak dapat memanaskan baterai pada kondisi suhu rendah di bawah nol, air kondensasi yang dihasilkan selama proses pendinginan tidak terlindungi, dan keseragaman suhu zat pendingin sulit dikendalikan. Sistem pendingin memiliki umur yang pendek dan keandalan yang rendah, serta sering terjadi kebocoran zat pendingin. Kebocoran, kapasitas pendinginan tidak mencukupi dan kesalahan lainnya. Ini adalah teknologi pendingin baterai terbaru dengan kematangan yang relatif rendah. Ini telah diterapkan pada model yang diproduksi secara massal di pasaran seperti BYD dan Tesla. Ini adalah jalur teknis utama di masa depan.
Tipe pendingin air radiator
Rangkaian pendingin radiator merupakan rangkaian mandiri yang terdiri dari radiator, pompa air elektronik, heater, dll, dengan media antibeku. Antibeku keluar dari radiator, melewati pemanas, lalu ke baterai, dan akhirnya kembali ke radiator. Siklus ini mendinginkan dan memanaskan baterai. Sistem ini memiliki keunggulan struktur sederhana, biaya rendah dan penghematan energi di lingkungan bersuhu rendah sepanjang tahun. Namun, efisiensi pembuangan panas sistem ini rendah, dan suhu air tinggi di iklim bersuhu tinggi di musim panas, sehingga tidak dapat memenuhi kondisi pengoperasian di lingkungan bersuhu tinggi.
Jenis pendingin air pendingin langsung
Sistem ini mengintegrasikan pendinginan langsung dan pendinginan air, serta menjembatani sistem pendingin udara dan sistem pendingin air melalui pendingin baterai Chiller (disebut juga penukar panas). Sistem ini menghindari kekurangan dari dua metode pendinginan pertama dan saat ini merupakan salah satu sistem manajemen termal baterai yang paling umum digunakan. Sistem ini memiliki lebih banyak komponen daripada dua yang pertama. Sistemnya lebih kompleks dan memerlukan ruang yang relatif besar untuk penataan komponennya. Kompresor memiliki beban yang berat selama pengoperasiannya, sehingga menghabiskan banyak energi untuk seluruh kendaraan dan kurang ekonomis. Selain itu, ketika sebagian sistem pendingin udara rusak, kebutuhan pendinginan baterai tidak dapat terpenuhi secara maksimal.
Tipe hybrid berpendingin air
Sistem ini didasarkan pada sistem pendingin air pendingin langsung dan menambahkan sistem pendingin air radiator. Keduanya disusun dalam rangkaian paralel. Dengan mengontrol katup solenoid, sirkuit berbeda digunakan untuk mendinginkan baterai dalam kondisi berbeda. Di lingkungan bersuhu rendah, hanya sistem pendingin air radiator yang berfungsi. Saat berada di lingkungan bersuhu tinggi, alihkan ke sistem pendingin air pendingin langsung agar berfungsi. Dalam kondisi kerja yang keras, kedua sistem dapat bekerja secara bersamaan, dan baterai juga dapat memperoleh kapasitas pendinginan maksimum, yang pada dasarnya dapat mencakup semua lingkungan penggunaan. Sistem pendingin ini sangat kompleks, berbiaya tinggi, memerlukan ruang tata letak kendaraan yang tinggi, memiliki strategi pengendalian sistem yang kompleks, dan menimbulkan tantangan terhadap stabilitas dan keandalan. Sistem ini juga digunakan pada sebagian besar model PHEV hybrid yang ada di pasaran dan memiliki teknologi yang matang.
Jenis pendingin udara
Sistem ini secara langsung mengarahkan udara dingin dari kompartemen penumpang ke baterai melalui saluran, dan menggunakan udara dingin untuk mendinginkan baterai. Keuntungan sistem ini adalah strukturnya yang sederhana, suhu udara dingin yang dapat dikontrol, dan biaya sistem yang rendah. Namun, ia juga memiliki kelemahan pada sistem pendingin langsung. Sistem tidak memiliki fungsi pemanas, dan air kondensasi yang dihasilkan pada permukaan baterai tidak mudah kering, serta terdapat risiko korosi dan kontaminasi di dalam baterai. Metode manajemen termal jenis ini umumnya tidak direkomendasikan
