Sustav upravljanja toplinom baterije (BTMS)
Sustav upravljanja toplinom baterije (BTMS) jedan je od temeljnih sustava električnog vozila koji izravno utječe na sigurnost, performanse i životni vijek cijelog vozila.
I. Zašto je baterijama potrebno upravljanje toplinom
Baterije za napajanje, osobito litij-ionske baterije, uvelike ovise o radnoj temperaturi za njihov rad, životni vijek i sigurnost.
Optimalni radni raspon
Idealan raspon radne temperature za baterije obično je između 15 stupnjeva i 40 stupnjeva, a optimalni raspon je otprilike 20 stupnjeva do 35 stupnjeva.
Opasnosti od visokih temperatura
Pretjerano visoke temperature (npr. iznad 60 stupnjeva) ubrzavaju propadanje kapaciteta baterije, povećavaju unutarnji otpor, au ekstremnim slučajevima mogu izazvati toplinski bijeg, što dovodi do požara i eksplozije.
Opasnosti niske temperature
Pretjerano niske temperature smanjuju brzinu unutarnjih kemijskih reakcija unutar baterije, što dovodi do oštrog pada kapaciteta i izlazne snage, poteškoća s punjenjem i potencijalnog taloženja litija, oštećujući bateriju.
Opasnosti temperaturne razlike
Neravnomjerna raspodjela temperature (pretjerana temperaturna razlika) između ćelija ili modula unutar baterije dovodi do nedosljednih performansi, ubrzava starenje cijele baterije i ograničava njen iskoristivi kapacitet.
Stoga, učinkovit sustav upravljanja toplinom ima za cilj održavati temperaturu baterije unutar njezinog optimalnog okvira i minimizirati maksimalnu temperaturnu razliku unutar baterije (idealno manje od ili jednako 3 stupnja).
II. Kako radi toplinski sustav
Sustav upravljanja toplinom tekućine koristi cirkulirajuću rashladnu tekućinu kao medij za odvođenje topline ili zagrijavanje baterije.
Funkcija hlađenja
Apsorpcija topline: Pokretana električnom pumpom, rashladna tekućina teče kroz tekuće rashladne ploče unutar baterije (obično u kontaktu s baterijskim modulima), apsorbirajući toplinu koju stvara baterija.
Rasipanje topline: Visoko{0}}temperaturno rashladno sredstvo, nakon što je apsorbiralo toplinu, pumpa se u prednji radijator (-hlađen zrakom) ili izmjenjuje toplinu sa sustavom klimatizacije vozila (putem rashladnog izmjenjivača topline), raspršujući toplinu u vanjski zrak.
Kruženje: Ohlađena rashladna tekućina teče natrag u bateriju, započinjući sljedeći ciklus.
Funkcija grijanja
Kada je temperatura baterije preniska, sustav može zagrijati rashladnu tekućinu pomoću PTC grijača (termistor s pozitivnim temperaturnim koeficijentom).
Zagrijana rashladna tekućina teče kroz ploče za tekuće hlađenje, ponašajući se kao "boca s toplom vodom" za zagrijavanje baterije.
Neki napredni sustavi također mogu iskoristiti otpadnu toplinu koju stvara sustav električnog pogona, vraćajući je kroz pločaste izmjenjivače topline za grijanje baterije, čime se poboljšava energetska učinkovitost.
III. Ključne komponente sustava
Tipični sustav upravljanja toplinom tekućine uglavnom se sastoji od sljedećih komponenti:
Ploča za tekuće hlađenje: Glavna komponenta za izmjenu topline u izravnom kontaktu s baterijskim modulom, obično izrađena od aluminija s unutarnjim dizajnom kanala protoka. Njegov dizajn mora uravnotežiti snagu disipacije topline, pouzdanost i malu težinu.
Rashladna tekućina: Zahtijeva visoku toplinsku vodljivost, izolaciju (za sprječavanje kratkih spojeva), nisku viskoznost, širok raspon radnih temperatura i dobru kompatibilnost materijala. Obično se koriste mješavine etilen glikola-vode (omjer se prilagođava prema zahtjevima protiv smrzavanja), iako se ponekad koriste i čisti organski alkoholi i druge dielektrične tekućine.
Električna pumpa: daje snagu za cirkulaciju rashladnog sredstva. Njegova brzina često je podesiva kako bi se postigla-opskrba na zahtjev i smanjila potrošnja energije.
Izmjenjivač topline (Chiller): izmjenjivač topline koji povezuje krug rashladne tekućine i krug hlađenja klima uređaja, koji se koristi za poboljšanje hlađenja.
Hladnjak: nalazi se na prednjem dijelu vozila, raspršuje toplinu iz rashladne tekućine kroz protok zraka.
Pločasti izmjenjivač topline: Koristi se za izmjenu topline između različitih krugova, kao što je povrat otpadne topline.
PTC grijač: uređaj koji zagrijava rashladnu tekućinu kada je potrebno grijanje.
Tijelo ventila (npr. tro-putni ventil, solenoidni ventil): kontrolira smjer protoka rashladne tekućine, omogućavajući prebacivanje između različitih načina (npr. prebacivanje između načina hlađenja i grijanja ili između različitih izvora topline).
Spremnik: Kompenzira širenje i skupljanje rashladne tekućine uslijed promjena temperature i olakšava punjenje i odzračivanje.
Senzori i upravljačka jedinica: Senzori temperature prate temperaturu akumulatora i rashladne tekućine u stvarnom vremenu. Sustav upravljanja baterijom (BMS) kontroler toplinskog upravljanja je mozak, koji inteligentno kontrolira rad pokretača kao što su pumpe, PTC grijači, ventili i kompresori klima uređaja na temelju temperaturnih signala i statusa vozila pomoću algoritama.
