Status terkini teknologi manajemen termal untuk sistem baterai kendaraan listrik

Status terkini teknologi manajemen termal untuk sistem baterai kendaraan listrik

Penelitian pembuangan panas baterai daya dapat dibagi menjadi pembuangan panas udara, pembuangan panas pendingin cair, pembuangan panas bahan perubahan fase padat, dan pembuangan panas pipa panas. Teknologi pembuangan panas utama yang ada saat ini sebagian besar adalah tiga teknologi sebelumnya.

Sistem Pendingin Udara

Sistem pembuangan panas berpendingin udara juga disebut sistem pembuangan panas berpendingin udara. Metode pembuangan panas berpendingin udara adalah yang paling sederhana. Ia hanya perlu membiarkan udara mengalir melalui permukaan baterai untuk menghilangkan panas yang dihasilkan oleh baterai daya untuk mencapai tujuan mendinginkan paket baterai daya. Menurut ukuran ventilasi yang berbeda, tipe berpendingin udara memiliki dua cara pembuangan panas konveksi alami dan pembuangan panas ventilasi paksa.

Pembuangan panas konveksi alami tidak bergantung pada tindakan ventilasi paksa eksternal (seperti menambahkan kipas, dll.), tetapi hanya menggunakan aliran udara yang dihasilkan oleh cairan di dalam baterai karena perubahan suhu untuk mendinginkan dan menghilangkan panas.

Sistem pendingin pendingin konveksi paksa adalah sistem pendingin yang didasarkan pada sistem pendingin konveksi alami ditambah teknologi ventilasi paksa yang sesuai.

Saat ini, ada dua jenis sistem pembuangan panas berpendingin udara untuk baterai daya: seri dan paralel. Namun, efek metode ini buruk, dan sulit mencapai keseragaman suhu tinggi pada baterai.

Sistem Pendingin Cair

Sistem pembuangan panas berpendingin cairan pada baterai daya mengacu pada sistem pembuangan panas di mana zat pendingin secara langsung atau tidak langsung bersentuhan dengan baterai daya, dan kemudian menghilangkan panas yang dihasilkan dalam paket baterai melalui sirkulasi cairan cair untuk mencapai pembuangan panas. . Refrigeran dapat berupa air, campuran air dan etilen glikol, minyak mineral, R134a, dll. Refrigeran ini memiliki konduktivitas termal yang tinggi dan dapat mencapai pembuangan panas yang lebih baik.

Teknologi pendingin cair pada baterai bertenaga saat ini juga memiliki teknologi yang cukup matang, dan telah banyak digunakan dalam sistem pembuangan panas kendaraan listrik. Misalnya, paket baterai Tesla menggunakan metode pendinginan cair dari campuran air dan etilen glikol untuk menghilangkan panas. BMW i3 menggunakan R134a untuk pembuangan panas.

Sistem berpendingin cairan seringkali memerlukan desain struktural yang lebih kompleks dan ketat untuk mencegah kebocoran zat pendingin cair dan memastikan keseragaman sel baterai dalam kemasan baterai, dan struktur kompleks dari sistem berpendingin cairan juga membuat seluruh sistem pembuangan panas menjadi Itu sangat besar, yang tidak hanya menambah bobot seluruh kendaraan, tetapi juga sangat menambah beban pada seluruh kendaraan, dan pada saat yang sama, karena kerumitan strukturnya dan kinerja penyegelan yang tinggi, pemeliharaannya relatif sulit. dan memelihara sistem pendingin cair, dan biaya pemeliharaan juga meningkat.

Sistem pendingin material perubahan fasa

Sistem pembuangan panas bahan pengubah fasa menggunakan bahan pengubah fasa sebagai media perpindahan panas, dan menggunakan karakteristik bahan pengubah fasa untuk menyimpan dan melepaskan energi ketika terjadi perubahan fasa untuk mencapai efek pemanasan suhu rendah dan suhu tinggi. pembuangan panas untuk baterai daya. Namun, konduktivitas termal bahan pengubah fasa relatif rendah. Untuk mengubah cacat bawaan material, orang mengisi beberapa material logam menjadi material pengubah fasa. Misalnya, dalam beberapa penelitian, pelat aluminium yang sangat tipis diisi ke dalam bahan pengubah fasa untuk meningkatkan konduktivitas termal. tujuan dari. Untuk meningkatkan konduktivitas termal bahan pengubah fasa, juga telah diusulkan untuk mengisi serat karbon, tabung nano karbon, dll. ke dalam bahan pengubah fasa.

Sistem pendingin pipa panas

Sebagai elemen penghantar panas yang efisien, pipa panas dapat dengan cepat dan efisien memindahkan energi panas dari satu tempat ke tempat lain, yaitu dapat dengan cepat dan efektif memindahkan panas antara dua benda.

Dalam sistem manajemen termal kendaraan listrik, banyak sarjana di dalam dan luar negeri juga telah menerapkan pipa panas, elemen konduksi panas, hingga pembuangan panas baterai daya. Dibandingkan dengan sistem pembuangan panas konveksi paksa tradisional, dalam sistem pembuangan panas yang menggunakan pipa panas, baterai daya tidak hanya dapat mempertahankan kisaran suhu operasi normal, tetapi juga menjaga keseragaman suhu di antara sel-sel baterai, yang merupakan pendinginan paksa. . Efek yang tidak dapat dicapai oleh sistem pendingin. Namun massa dan volumenya terlalu besar, serta terdapat batas perpindahan panas.

Sistem pemanas baterai kendaraan listrik

Empat metode untuk menghilangkan panas dari baterai diperkenalkan di atas, dan kemudian metode pemanasan untuk menyesuaikan baterai dengan lingkungan bersuhu rendah akan diperkenalkan.

Sistem pemanas terutama terdiri dari elemen dan sirkuit pemanas, di antaranya elemen pemanas adalah bagian terpenting. Elemen pemanas yang umum mencakup elemen pemanas resistansi variabel dan elemen pemanas resistansi konstan. Yang pertama biasanya disebut PTC (koefisien suhu positif), dan yang terakhir adalah film pemanas yang biasanya terdiri dari kabel pemanas logam, seperti film pemanas silikon, film pemanas listrik fleksibel, dll.

PTC banyak digunakan karena penggunaan yang aman, efisiensi konversi panas yang tinggi, kenaikan suhu yang cepat, tidak ada nyala api terbuka, dan suhu konstan otomatis. Biayanya yang rendah merupakan faktor yang menguntungkan bagi baterai berdaya mahal saat ini. Film pemanas listrik fleksibel berinsulasi adalah jenis pemanas lain, yang dapat ditekuk sesuai dengan bentuk benda kerja yang berubah-ubah, memastikan kontak dekat dengan benda kerja dan memastikan perpindahan energi panas maksimum. Film pemanas silikon adalah elemen pemanas permukaan tipis dengan fleksibilitas, tetapi harus bersentuhan penuh dan dekat dengan benda yang dipanaskan, dan keamanannya lebih buruk daripada PTC.