Режим на термично управление на чисто електрически превозни средства:
Охлаждане с потапяне на батерията
При новите приложения за електрификация на превозни средства е важно електрическите компоненти да се охлаждат и загряват, за да се поддържат при оптимални работни температури, тъй като това гарантира тяхната дълготрайност и производителност. Следователно, подходящата система за управление на топлината е от съществено значение. С други думи, необходимо е да се проектира подходяща система за управление на топлината специално за използваните компоненти за електрификация.
Ако работната температура на батерията е твърде висока, това може да доведе до загуба на капацитета на батерията и, в екстремни случаи, термично изпускане. Ако работната температура на батерията е твърде ниска, това може да доведе до намалена ефективност на батерията, повишено съпротивление, намален капацитет на батерията и образуване на литиеви дендрити (литиево покритие). Литиевият слой ще причини ускорено стареене и повреда на ядрото на батерията.
Целта на термичното управление е да се гарантира, че системата е при оптимални работни и безопасни температури. За да усложни още повече нещата, оптималната температура на батерията може да се променя в зависимост от работния режим. Оптималната температура при бързо зареждане може да се различава от оптималната температура при шофиране или паркиране (паркиране).
Използваните в момента системи за термично управление на батерията включват основно въздушно охлаждане, индиректно течно охлаждане, директно течно охлаждане (наричано още охлаждане с потапяне) и материали за промяна на фазата.
Описание на различни охладителни системи
Системите с въздушно охлаждане са най-широко използваните, защото са лесни за проектиране, рентабилни и нямат проблеми с течовете. Въздушното охлаждане се разделя на активен тип, използващ принудителна конвекция, и пасивен тип, използващ естествена конвекция. Въздухът има малък топлинен капацитет и ниска топлопроводимост в сравнение със среди като течности, така че е малко вероятно въздушното охлаждане да бъде избраната технология за следващото поколение електрически превозни средства с по-големи батерии и по-бързо зареждане.
Течното охлаждане може да бъде разделено на два метода: непряко и директно. Охлаждащата течност има по-голям топлинен капацитет и по-висока топлопроводимост от въздуха. Индиректното течно охлаждане в момента е едно от най-разпространените решения за управление на топлината на батерията поради балансиран контрол на температурата. Най-често използваната охлаждаща течност е смес от вода и етиленгликол. Принципът на непрякото охлаждане е да позволи на охлаждащата течност да тече през канали в долната или страничната част на клетката/батерийния модул, за да прехвърли топлината от системата.
Охлаждането може да се подобри чрез използване на специфични термични интерфейсни материали (TIM). Недостатъкът на индиректното течно охлаждане в сравнение с въздушното е сложността на системата. Повече части и канали/тръби могат да доведат до повече повреди, допълнително тегло и проблеми с течовете.
Друга нововъзникваща технология за охлаждане е директното течно охлаждане, наричано още охлаждане с потапяне, което напълно потапя батерията в диелектрична течност. Това е непроводима течност с висока устойчивост на електрически пробив. Въвеждането на тази технология означава, че сложността на процеса на батерията и дизайна на компонентите може да бъде значително намалена, което също помага за намаляване на теглото и обема на системата и значително подобрява стабилността и баланса на контрола на температурата на батерията. Охлаждането чрез потапяне може да загрее или охлади батерията, ако е необходимо, без използването на топлообменник, което води до значителни подобрения в ефективността.
Характеристиките на охлаждащата течност играят важна роля в управлението на топлината и трябва да отговарят на следните изисквания:
Добра електрическа изолация
Висок специфичен топлинен капацитет и висока топлопроводимост
Незапалим и/или с висока точка на запалване
Лесен за производство и достъпен в големи количества
Има подходящ работен температурен диапазон
Течностите имат дълъг срок на годност
В допълнение към горните изисквания, съвместимостта на материалите, ниската плътност, ниският вискозитет и екологичността също трябва да се имат предвид при избора на подходяща охлаждаща течност за потапяне
