Анализ на технологията за термично управление на батерии
на чисти електрически превозни средства
1 Охлаждане на батерията
Като цяло има три основни метода за охлаждане на захранващите батерии на чисто електрически превозни средства: въздушно охлаждане, течно охлаждане и директно охлаждане.
1) Технологията за въздушно охлаждане (въздушно охлаждане) използва естествен вятър или студен въздух, генериран от хладилната система на автомобила, за да отстрани топлината чрез топлинна конвекция или топлинна проводимост, за да постигне целта на охлаждане на батерията. Технологията за въздушно охлаждане има характеристиките на проста система, ниска цена и лесна поддръжка и се използва широко.
2) Технологията за течно охлаждане използва течност като топлопреносна среда. Течността отнема топлината, когато тече през тръбите вътре в захранващата батерия. Течността, използвана при течното охлаждане, е предимно охлаждаща течност, която циркулира в охладителната система на автомобила. Топлината, отнета от охлаждащата течност, се разсейва във въздуха през радиатора. Някои превозни средства имат топлообменник, наречен Chiller в охладителната система, за свързване на охладителната система на превозното средство и хладилната система, за да се увеличи охлаждащият ефект на системата. В сравнение с технологията за въздушно охлаждане, технологията за течно охлаждане има характеристиките на силен охлаждащ капацитет, добра равномерност и висока скорост.
3) Технологията за директно охлаждане използва хладилния агент в хладилната система за директно отнемане на топлината от захранващата батерия и след това инсталира разширителен клапан и изпарител вътре в захранващата батерия. Хладилният агент се изпарява в изпарителя, за да абсорбира топлината. Тъй като технологията за директно охлаждане няма топлообменник в технологията за течно охлаждане, директното охлаждане е по-ефективно. Въпреки това, когато захранващата батерия се охлади, част от хладилния агент в хладилната система трябва да се отклони, което ще повлияе на охлаждащия ефект на купето и ще намали комфорта.
2 Отопление на батерията
Има два основни типа технологии за нагряване на батерии: самонагряване на батерии и използване на външни нагревателни елементи. Самонагряването на батерията, както подсказва името, използва топлината, генерирана от батерията по време на зареждане и разреждане, за да повиши температурата на батерията, но този метод има бавна ефективност на нагряване и е основно изоставен.
Използването на външни нагревателни елементи използва главно нагревателни филми и PTC. Нагревателният филм е близо до повърхността на модула на батерията и генерира топлина, за да увеличи температурата на батерията, когато е включена. Методът за нагряване на батерията е подобен на метода на охлаждане и също има три вида: отопление с въздух, отопление с вода и директно отопление с хладилен агент.
3 Система за термично управление
При охлаждане и нагряване на батерията могат да се избират различни методи независимо, но тъй като интеграцията на превозните средства става все по-висока и по-висока, се поставят и по-високи изисквания към системата за термично управление на превозното средство. Следователно се появи система за термично управление, която може да реализира както охлаждане на батерията, така и отопление на батерията. Някои превозни средства дори са разработили силно интегрирана система за термично управление, използваща термопомпени климатици, която органично съчетава трите основни системи на охладителната система на превозното средство, охлаждане/отопление на захранващия акумулатор и охлаждане и отопление на купето.
Архитектура на системата за термично управление
Архитектурата на системата за термично управление на чисто електрическо превозно средство е показана на фигура 1. Тази система за термично управление използва термопомпени климатици, за да реализира директното охлаждане и отопление на батериите, охлаждането на електрическата задвижваща система и охлаждането и отоплението на пътническо отделение. Във веригата на електрическото задвижване е създадена отделна верига за водно охлаждане, която е свързана към термопомпената система чрез пластинчат топлообменник за пренос на топлина, който може да реализира оползотворяване на отпадъчната топлина и функции за отопление на кабината; през студената зима, за да се реши проблемът с слабия ефект на отопление на термопомпените климатици, PTC е съгласуван, за да увеличи ефекта на отопление на купето. Тази система за управление на топлината може да отговори на нуждите от охлаждане и отопление в множество режими.
Принцип на системата за управление на топлината
Тъй като системата има множество режими на работа, тази статия представя само принципа на работа на режимите на охлаждане и отопление на батерията или купето.
1) Принцип на охлаждане на захранващата батерия. Когато температурата на захранващата батерия е висока и трябва да се охлади, електромагнитният вентил за охлаждане на климатика, електромагнитният вентил за топлообмен на въздуха, електронният разширителен вентил на батерията и електромагнитният вентил за охлаждане на батерията в системата се отварят (електрическият електромагнитен вентил за отопление на батерията е затворен). Когато хладилният агент протича през електронния разширителен вентил на батерията, той се разширява чрез дроселиране, изпарява се и абсорбира топлина в пластинчатия топлообменник на батерията и отнема топлината, за да постигне целта за охлаждане на батерията. Ако купето също има нужда от охлаждане в този момент, просто отворете електронния разширителен вентил за охлаждане (затворете соленоидния вентил за отопление на климатика) и част от хладилния агент се изпарява и абсорбира топлината в изпарителя в автомобила, за да постигне охлаждане на купето.
2) Принцип на нагряване на захранващата батерия. Когато температурата на батерията е ниска и трябва да се нагрее, електромагнитният вентил за отопление на батерията, електронният разширителен вентил на батерията, електромагнитният клапан за топлообмен на водоизточника и електромагнитният вентил за отопление на климатика в системата се отварят (електронният разширителен вентил на отоплението, климатик охлаждащ електромагнитен вентил, електромагнитен вентил за топлообмен на въздуха и охлаждащ електронен разширителен вентил са затворени), а високотемпературният хладилен агент, компресиран от компресора, протича през пластинчатия топлообменник на батерията, за да загрее нискотемпературната батерия. След нагряване температурата на хладилния агент спада, преминава през пластинчатия топлообменник, абсорбира топлина от веригата на електрическото задвижване и осъществява възстановяване на отпадъчната топлина. Ако купето също трябва да се загрее по това време, просто отворете електронния разширителен вентил на отоплението и част от високотемпературния хладилен агент преминава през кондензатора в колата, освобождава топлина в купето и след това се слива с батерията нагревателен хладилен агент пред пластинчатия топлообменник, за да продължи да участва в цикъла. Ако температурата на околната среда е много ниска, системата включва PTC, за да подпомогне отоплението на купето.
