Pendinginan Langsung vs. Pendinginan Cair untuk Kendaraan Energi BaruPaket Baterai:
Prinsip, Kelebihan, dan Kekurangan
I. Mengapa baterai "sensitif terhadap panas dan dingin"?
Kinerja baterai daya sangat berkorelasi dengan suhu: Di atas 45 derajat, penurunan kapasitas semakin cepat, dan siklus hidup dapat dipersingkat lebih dari 30%; di atas 60 derajat, elektrolit terurai, film SEI pecah, dan dalam kasus yang parah, pelarian termal dipicu. Pada suhu rendah, resistansi internal meningkat, pelapisan litium terjadi selama pengisian daya, dan jangkauan berkurang. Kisaran pengoperasian optimal untuk baterai litium-ion umumnya dianggap 25–40 derajat , dan dalam bidang teknik, perbedaan suhu sel sebesar<5℃ within the pack is generally considered an optimization target (high-end models aim for <2℃), but this is not a mandatory national standard. The three main tasks of a thermal management system are: heat dissipation, heating, and maintaining temperature consistency.
Saat ini, terdapat empat jenis utama pendinginan aktif untuk kendaraan penumpang, diurutkan dari yang paling umum hingga yang paling agresif:
• Pendinginan udara pasif (pendinginan alami): Mengandalkan konveksi alami melalui sirip penukar panas baterai. Ini tidak mengkonsumsi daya dan memiliki biaya terendah, namun pembuangan panasnya sangat lambat. Ini telah dihapuskan dari kendaraan penumpang umum dan hanya ditemukan pada mobil-berkecepatan rendah awal.
• Pendinginan udara aktif: Menggunakan kipas untuk memaksa konveksi. Strukturnya sederhana dan perawatannya tidak mahal, namun konduktivitas termal udara hanya 0,026 W/(m·K), sehingga menghasilkan efisiensi yang rendah pada suhu tinggi. Hal ini sebagian besar ditemukan pada-mobil tingkat pemula dengan harga di bawah 100.000 RMB (seperti beberapa kendaraan Wuling Hongguang MINI dan BAIC New Energy).
• Pendinginan cair: Saat ini merupakan standar pada kendaraan kelas-hingga-kelas atas-kelas atas. Pendingin (larutan berair etilen glikol) bersirkulasi untuk menghilangkan panas, mengakomodasi pembuangan panas-pengisian cepat dan pemanasan-suhu rendah, dan memegang pangsa pasar utama.
• Pendinginan refrigeran langsung: Refrigeran AC langsung dimasukkan ke dalam evaporator di dalam paket baterai, sehingga mencapai penyerapan panas perubahan fase "jarak{0}}nol", sehingga menghasilkan efisiensi tertinggi.
▸ Pendinginan Immersion (Teknologi yang Sedang Berkembang):-Pemasangan dalam jumlah kecil setelah tahun 2024, produksi massal-skala besar belum tersedia; sel baterai direndam dalam cairan pendingin isolasi (cairan terfluorinasi/ester sintetis), menghasilkan pembuangan panas yang paling seragam, tetapi dengan biaya tinggi dan kesulitan pemeliharaan; saat ini hanya sejumlah kecil model yang menggunakannya sebagai opsi percontohan.
cair cooling:Konsep dan Prinsip Dasar
Pendinginan cair menggunakan cairan pendingin (biasanya larutan etilen glikol dalam air, dengan konduktivitas termal sekitar 0,5 W/(m·K)) sebagai media pertukaran panas. Pompa air menggerakkan cairan pendingin untuk bersirkulasi di saluran-saluran di dalam baterai, menyerap panas sebelum mencapai Chiller (pendingin baterai) untuk menukar panas dengan refrigeran AC untuk pendinginan, dan kemudian kembali ke pelat pendingin. Komponen inti: Kompresor listrik → Pendingin → Pompa air listrik → Pelat pendingin cair → Badan katup (empat-arah/delapan-arah) → Pemanas PTC.
Keuntungan
• Keseragaman suhu optimal, mengendalikan perbedaan suhu sel dalam ±2 derajat, secara langsung memperpanjang umur dan meningkatkan konsistensi;
• Teknologi yang matang dan{0}}rantai pasokan yang mapan, mewakili solusi arus utama di pasar;
• Integrasi mendalam dengan manajemen termal kendaraan (pemulihan panas limbah motor, pompa panas kabin), dan kemampuan untuk menambahkan PTC untuk-pemanasan suhu rendah;
• Pelat dingin yang dapat diganti secara modular untuk memudahkan perawatan.
Kekurangan
• Sistem yang kompleks dengan lebih banyak komponen, mengakibatkan biaya awal sekitar 15%–20% lebih tinggi;
• Pompa air tambahan dan sirkuit pendingin menambah bobot kendaraan, dan konsumsi daya pompa air mempengaruhi jangkauan;
• Risiko kebocoran cairan pendingin, sehingga memerlukan pemeriksaan level cairan pendingin secara berkala;
• Pertukaran panas tidak langsung menghasilkan kecepatan respons yang lebih lambat dibandingkan pendinginan langsung pada tingkat pengisian daya yang tinggi.
Pendinginan Langsung: Konsep dan Prinsip Dasar
Refrigerant Direct Cooling sangat memadukan sistem pendingin baterai dengan sistem AC-yang pada dasarnya menempatkan evaporator AC langsung ke dalam paket baterai. Refrigeran (arus utama R134a, R1234yf, panas laten perubahan fasa > 200 kJ/kg) menguap dan menyerap panas di dalam pelat pendingin-langsung, dan secara langsung membawa panas dari sel baterai. Komponen inti: kompresor listrik → kondensor → katup ekspansi elektronik → pelat pendingin-langsung → pemisah gas-cair, sehingga tidak memerlukan pompa air, sirkuit pendingin, dan pendingin.
Keuntungan
• Menghilangkan tahap pertukaran panas sekunder, mengurangi resistensi termal sekitar 40%, dan meningkatkan efisiensi pertukaran panas (tahap pertukaran panas) sebesar 20% –50% dibandingkan dengan pendinginan cair (berbagai simulasi dan uji bangku, bervariasi menurut kondisi pengoperasian; hal ini merujuk pada pengurangan resistensi termal pada tahap pertukaran panas, belum tentu merupakan peningkatan efisiensi energi kendaraan secara keseluruhan);
• Sistem yang lebih ringan dan kompak (volume sekitar 30% lebih kecil), bermanfaat bagi kendaraan dengan keterbatasan sasis;
• Menghilangkan konsumsi daya pompa air secara terus-menerus, sehingga berpotensi mengurangi konsumsi energi sekitar 0,8 kWh per 100 kilometer dalam kondisi pengoperasian yang sama (perkiraan simulasi kendaraan tunggal, berfluktuasi berdasarkan kondisi jalan dan suhu sekitar, hanya untuk referensi);
• Kompatibel dengan pengisian daya super-cepat 800V, mampu mempertahankan kecepatan 4C atau bahkan lebih tinggi tanpa kepanasan.
Kekurangan
• Pelat pendingin langsung memiliki ketahanan tekanan dan persyaratan penyegelan yang sangat tinggi, sehingga menimbulkan hambatan produksi dan perakitan yang tinggi;
• Aliran dua-fasa membuat keseragaman suhu sulit dikendalikan: Dalam kondisi suhu rendah dan beban rendah, zat pendingin rentan terhadap distribusi gas-cair yang tidak merata di dalam pelat pendingin langsung, sehingga menyebabkan pendinginan berlebihan atau pertukaran panas yang tidak memadai, dan penurunan keseragaman suhu secara signifikan;
• Kebocoran zat pendingin akan langsung mengkontaminasi modul baterai; integrasi yang tinggi berarti bahwa perbaikan sering kali memerlukan penggantian total, sehingga menimbulkan biaya tinggi;
• Strategi pengendaliannya rumit (anti-anti beku, anti-pendinginan berlebih), dan kematangan teknologinya lebih rendah dibandingkan pendinginan cair.
