Teknologi Manajemen Termal untuk Sel Daya
Dalam pesatnya perkembangan kendaraan listrik (EV), masalah pelepasan panas menjadi semakin jelas.
Paket baterai merupakan komponen penyimpan energi utama kendaraan listrik (ev), yang terdiri dari baterai litium-ion dan berdampak langsung pada performa EV. Untuk mengoptimalkan kinerja dan masa pakai baterai, perlu dilakukan optimasi struktur baterai dan merancang sistem manajemen panas baterai (BTMS) yang dapat beradaptasi dengan suhu tinggi dan rendah.
Teknologi Manajemen Termal Sistem Baterai Kendaraan Energi Baru
Inti dari teknologi pendinginan baterai lithium-ion adalah proses pertukaran panas melalui media pendingin yang memindahkan panas dari dalam baterai ke lingkungan luar, sehingga menurunkan suhu internal baterai. Menurut perbedaan media pendingin, dapat dibagi menjadi pendingin udara, pendingin cair, pendingin material perubahan fasa padat, dan pendingin pipa panas.
1. Sistem pendingin berpendingin udara
Sistem pendingin berpendingin udara juga dikenal sebagai sistem pendingin berpendingin udara. Ini adalah cara paling sederhana untuk mendinginkan unit baterai dengan membiarkan udara mengalir melalui permukaan baterai untuk menghilangkan panas yang dihasilkan oleh baterai.
Menurut ukuran ventilasi (dengan atau tanpa kipas angin, dll.), peralatan periferal berpendingin udara dapat dibagi menjadi konveksi alami dan ventilasi paksa.
Konveksi alami memancarkan panas
Sebuah sistem yang tidak bergantung pada ventilasi paksa eksternal (misalnya kipas angin) namun mendinginkan dan memancarkan panas melalui aliran cairan di dalam baterai itu sendiri karena perubahan suhu.
Ventilasi paksa untuk pembuangan panas
Berdasarkan pembuangan panas konveksi alami, teknologi ventilasi paksa yang sesuai ditambahkan ke sistem pembuangan panas.
Menurut susunan baterainya, sistem pendingin udara dapat dibagi menjadi sistem seri dan paralel. Namun, efek metode ini buruk, dan sulit mencapai keseragaman suhu baterai yang tinggi. Sistem pendingin udara memiliki desain struktur yang sederhana dan biaya rendah, namun efek pembuangan panasnya tidak jelas, dan baterai daya tidak dapat bekerja pada kisaran suhu normal. Dengan mengubah susunan baterai, saluran udara, jarak baterai, dan kecepatan angin, sistem pendingin udara dapat dioptimalkan untuk mencapai efek pendinginan yang lebih baik dari sistem manajemen panas baterai.
2. Sistem pendingin berpendingin cairan
Sistem mengacu pada zat pendingin yang bersentuhan langsung atau tidak langsung dengan baterai daya, penggunaan prinsip perpindahan panas konvektif, melalui sirkulasi aliran cairan panas yang dihasilkan dalam baterai, model utilitas berkaitan dengan sistem pembuangan panas yang Dapat mencapai efek pembuangan panas.
Refrigeran (pendingin)
Ini memiliki konduktivitas termal yang tinggi, pembuangan panas yang baik, dapat berupa campuran air, air dan glikol, minyak mineral dan R134a, dll., Hal ini banyak digunakan dalam sistem pendingin kendaraan listrik. Misalnya, paket baterai Tesla menggunakan campuran air dan etilen glikol berpendingin cairan, sedangkan BMW I-3 menggunakan R134A.
Pendinginan dapat dibagi menjadi pendinginan langsung dan pendinginan tidak langsung berdasarkan apakah cairan pendingin bersentuhan dengan baterai. Koefisien perpindahan panas cairan lebih besar daripada udara, dan efek pembuangan panas lebih baik, namun strukturnya rumit, persyaratan kondisi penyegelan tinggi, dan biaya desain dan pemeliharaan relatif tinggi.
Dalam teknologi pendingin cair, desain struktur terutama memiliki desain struktur pelari, desain bentuk susunan pelat pendingin. Sistem berpendingin cairan seringkali memerlukan desain struktural yang lebih kompleks dan menuntut untuk mencegah kebocoran zat pendingin cair dan untuk memastikan keseragaman antara monomer sel dalam paket baterai. Namun strukturnya yang rumit juga membuat keseluruhan sistem pendingin menjadi sangat besar, yang menambah bobot seluruh kendaraan, dan membuat perawatan dan pemeliharaan menjadi relatif sulit, sehingga biaya perawatan juga meningkat.
3. Sistem pendingin material perubahan fase
Bahan perubahan fasa (PCM) digunakan sebagai media perpindahan panas untuk menyerap (atau melepaskan) panas baterai selama reaksi perubahan fasa, teknologi pendinginan memiliki efek kontrol suhu yang baik dan kemampuan suhu yang seragam, namun bahan tersebut mahal.
Bahan perubahan fasa akan menyerap (atau melepaskan) banyak panas selama transisi antara wujud cair, wujud padat, dan wujud uap. Ketika suhu satu sel melebihi kisaran suhu kerja normal, panas dapat ditransfer dengan cepat, sehingga suhu antar sel pada dasarnya sama.
Untuk mengubah cacat material, beberapa bahan logam akan diisi ke dalam bahan pengubah fasa, seperti pelat aluminium yang sangat tipis diisi ke dalam bahan pengubah fasa, untuk meningkatkan konduktivitas termal. Untuk meningkatkan konduktivitas termal bahan perubahan fasa, beberapa orang mengisi serat karbon, tabung nano karbon, dan sebagainya.
