Система за термично управление на батерията (BTMS)
Системата за термично управление на батерията (BTMS) е една от основните системи на електрическо превозно средство, пряко засягаща безопасността, производителността и продължителността на живота на цялото превозно средство.
I. Защо батериите се нуждаят от термично управление
Захранващите батерии, особено литиево-йонните, са силно зависими от работната температура за тяхната производителност, живот и безопасност.
Оптимален работен диапазон
Идеалният работен температурен диапазон за батериите обикновено е между 15 градуса и 40 градуса, като оптималният диапазон е приблизително 20 градуса до 35 градуса.
Опасности от висока температура
Твърде високите температури (напр. над 60 градуса) ускоряват разпадането на капацитета на батерията, увеличават вътрешното съпротивление и в екстремни случаи могат да предизвикат термично изтичане, водещо до пожар и експлозия.
Опасности от ниски температури
Твърде ниските температури намаляват скоростта на вътрешните химични реакции в батерията, което води до рязък спад на капацитета и мощността, затруднения при зареждането и потенциално отлагане на литий, което уврежда батерията.
Опасности от температурни разлики
Неравномерното разпределение на температурата (прекомерна температурна разлика) между клетките или модулите в рамките на батерията води до непоследователна производителност, ускорява стареенето на цялата батерия и ограничава нейния използваем капацитет.
Следователно ефективната система за термично управление има за цел да поддържа температурата на батерията в рамките на нейния оптимален прозорец и да минимизира максималната температурна разлика в батерията (в идеалния случай по-малко или равно на 3 градуса).
II. Как работи топлинната система
Системата за течно термично управление използва циркулираща охлаждаща течност като среда за разсейване на топлината или за загряване на батерията.
Функция за охлаждане
Топлинна абсорбция: Задвижвана от електрическа помпа, охлаждащата течност протича през течни охлаждащи плочи в батерията (обикновено в контакт с модулите на батерията), абсорбирайки топлината, генерирана от батерията.
Разсейване на топлината: Охлаждащата течност с висока-температура, след като е абсорбирала топлина, се изпомпва към предния радиатор (охлажда се с въздух-) или обменя топлина с климатичната система на автомобила (чрез топлообменник на охладител), разсейвайки топлината във външния въздух.
Циркулация: Охладената охлаждаща течност се връща обратно в батерията, започвайки следващия цикъл.
Функция за отопление
Когато температурата на батерията е твърде ниска, системата може да загрее охлаждащата течност с помощта на PTC нагревател (термистор с положителен температурен коефициент).
Загрятата охлаждаща течност протича през плочите за течно охлаждане, действайки като "бутилка с гореща вода", за да загрее батерията.
Някои усъвършенствани системи могат също да използват отпадъчната топлина, генерирана от системата за електрическо задвижване, като я възстановяват чрез пластинчати топлообменници за отопление на батерията, като по този начин подобряват енергийната ефективност.
III. Ключови компоненти на системата
Типичната система за течно термично управление се състои главно от следните компоненти:
Плоча за течно охлаждане: Основният топлообменен компонент в пряк контакт с модула на батерията, обикновено изработен от алуминий с вътрешен дизайн на канала за потока. Дизайнът му трябва да балансира мощността на разсейване на топлината, надеждността и лекотата.
Охлаждаща течност: Изисква висока топлопроводимост, изолация (за предотвратяване на късо съединение), нисък вискозитет, широк работен температурен диапазон и добра съвместимост на материалите. Обикновено се използват смеси от етиленгликол-вода (съотношението се коригира според изискванията за антифриз), въпреки че понякога се използват и чисти органични алкохоли и други диелектрични течности.
Електрическа помпа: Осигурява мощност за циркулация на охлаждащата течност. Скоростта му често се регулира, за да се постигне-захранване при поискване и да се намали консумацията на енергия.
Топлообменник (Чилър): Топлообменник, свързващ веригата на охлаждащата течност и охлаждащата верига на климатика, използван за подобряване на охлаждането.
Радиатор: Разположен в предната част на автомобила, той разсейва топлината от охлаждащата течност чрез въздушен поток.
Пластинчат топлообменник: Използва се за топлообмен между различни вериги, като например за възстановяване на отпадната топлина.
PTC нагревател: Устройство, което загрява охлаждащата течност, когато е необходимо отопление.
Корпус на клапана (напр. три-пътен вентил, електромагнитен вентил): Управлява посоката на потока на охлаждащата течност, позволявайки превключване между различни режими (напр. превключване между режими на охлаждане и отопление или между различни източници на топлина).
Резервоар: Компенсира разширяването и свиването на охлаждащата течност поради температурни промени и улеснява пълненето и обезвъздушаването.
Сензори и контролен блок: Температурните сензори следят температурата на батерията и охлаждащата течност в реално време. Контролерът за термично управление на системата за управление на батерията (BMS) е мозъкът, който интелигентно контролира работата на изпълнителни механизми като помпи, PTC нагреватели, клапани и компресори за климатизация въз основа на температурни сигнали и статус на превозното средство, използвайки алгоритми.
