Termiskās pārvaldības risinājumi akumulatoru sistēmām

Nav šaubu, ka temperatūras faktoram ir būtiska ietekme uz akumulatoru veiktspēju, kalpošanas laiku un drošību. Kopumā mēs sagaidām, ka akumulatoru sistēma darbosies 15–35 ℃ temperatūrā, lai sasniegtu labāko jaudas izvadi un ievadi, maksimāli pieejamo enerģiju un visilgāko cikla kalpošanas laiku (lai gan uzglabāšana zemā temperatūrā var pagarināt akumulatora kalendāro kalpošanas laiku, taču nav lielas jēgas praktizēt uzglabāšanu zemā temperatūrā lietojumprogrammās, un akumulatori šajā ziņā ir ļoti līdzīgi cilvēkiem).

Pašlaik jaudas akumulatoru sistēmas termisko pārvaldību var galvenokārt iedalīt četrās kategorijās: dabiskā dzesēšana, gaisa dzesēšana, šķidruma dzesēšana un tiešā dzesēšana. Dabiskā dzesēšana ir pasīva termiskās pārvaldības metode, bet gaisa dzesēšana, šķidruma dzesēšana un līdzstrāva ir aktīva. Galvenā atšķirība starp šīm trim kategorijām ir siltummaiņa vides atšķirība.

· Dabiska dzesēšana
Brīvajai dzesēšanai nav papildu ierīču siltuma apmaiņai. Piemēram, BYD ir ieviesis dabisko dzesēšanu Qin, Tang, Song, E6, Tengshi un citos modeļos, kas izmanto LFP šūnas. Ir saprotams, ka nākamais BYD pāries uz šķidruma dzesēšanu modeļiem, kas izmanto trīskāršos akumulatorus.

· Gaisa dzesēšana (PTC gaisa sildītājs)
Gaisa dzesēšana kā siltuma pārneses vidi izmanto gaisu. Ir divi izplatīti veidi. Pirmais ir pasīvā gaisa dzesēšana, kas siltuma apmaiņai tieši izmanto ārējo gaisu. Otrais veids ir aktīvā gaisa dzesēšana, kas var iepriekš uzsildīt vai atdzesēt ārējo gaisu pirms tā nonākšanas akumulatoru sistēmā. Agrāk daudzi Japānas un Korejas elektriskie modeļi izmantoja gaisa dzesēšanas risinājumus.

· Šķidruma dzesēšana
Šķidruma dzesēšanā kā siltumnesēju tiek izmantots antifrīzs (piemēram, etilēnglikols). Šķīdumā parasti ir vairākas dažādas siltumapmaiņas ķēdes. Piemēram, VOLT ir radiatora ķēde, gaisa kondicionēšanas ķēde (PTC gaisa kondicionēšana) un PTC ķēde (PTC dzesēšanas šķidruma sildītājs). Akumulatora pārvaldības sistēma reaģē, pielāgojas un pārslēdzas atbilstoši termiskās pārvaldības stratēģijai. TESLA Model S ir ķēde, kas virknē savienota ar motora dzesēšanas sistēmu. Kad akumulators ir jāuzsilda zemā temperatūrā, motora dzesēšanas ķēde ir savienota virknē ar akumulatora dzesēšanas ķēdi, un motors var uzsildīt akumulatoru. Kad akumulatora temperatūra ir augsta, motora dzesēšanas ķēde un akumulatora dzesēšanas ķēde tiks regulētas paralēli, un abas dzesēšanas sistēmas neatkarīgi izkliedēs siltumu.

1. Gāzes kondensators

2. Sekundārais kondensators

3. Sekundārā kondensatora ventilators

4. Gāzes kondensatora ventilators

5. Gaisa kondicioniera spiediena sensors (augstspiediena pusē)

6. Gaisa kondicioniera temperatūras sensors (augstspiediena pusē)

7. Elektroniskais gaisa kondicioniera kompresors

8. Gaisa kondicioniera spiediena sensors (zema spiediena pusē)

9. Gaisa kondicioniera temperatūras sensors (zemspiediena pusē)

10. Izplešanās vārsts (dzesētājs)

11. Izplešanās vārsts (iztvaicētājs)

· Tieša dzesēšana
Tiešā dzesēšana kā siltumapmaiņas vidi izmanto aukstumaģentu (fāzes mainošu materiālu). Aukstumaģents gāzes-šķidruma fāzes pārejas procesā var absorbēt lielu siltuma daudzumu. Salīdzinot ar aukstumaģentu, siltuma pārneses efektivitāti var palielināt vairāk nekā trīs reizes, un akumulatoru var nomainīt ātrāk. Siltums sistēmas iekšpusē tiek aizvadīts. Tiešās dzesēšanas shēma ir izmantota BMW i3 modelī.

 

Papildus dzesēšanas efektivitātei akumulatoru sistēmas termiskās pārvaldības shēmā jāņem vērā visu akumulatoru temperatūras konsekvence. Akumulatora blokā (PACK) ir simtiem elementu, un temperatūras sensors nevar noteikt katru elementu. Piemēram, Tesla Model S modulī ir 444 akumulatori, bet ir izvietoti tikai 2 temperatūras noteikšanas punkti. Tāpēc ir nepieciešams padarīt akumulatoru pēc iespējas vienmērīgāku, izmantojot termiskās pārvaldības dizainu. Laba temperatūras konsekvence ir priekšnoteikums tādiem nemainīgiem veiktspējas parametriem kā akumulatora jauda, ​​darbības laiks un uzlādes līmenis.