Uobičajene tehnologije upravljanja toplinom baterije
za nova energetska vozila
Sustav hlađenja novih energetskih vozila općenito se sastoji od tri dijela: sustav cirkulacije hlađenja baterije, elektronički kontroliran sustav cirkulacije hlađenja motora i sustav cirkulacije toplog zraka klima uređaja. Različite metode upravljanja toplinom baterije uključuju različite brojeve dijelova, strukture i rasporede. Različite vrste sustava upravljanja toplinom odabiru se na temelju troškova razvoja vozila, težine vozila i zahtjeva za prostorom. Njegove glavne tehničke rute uključuju sljedećih pet vrsta.
1. Vrsta izravnog hlađenja
Naziva se tehnologijom izravnog hlađenja baterije, sustav izravnog hlađenja ima ugrađen rashladni isparivač unutar baterije i povezan je sa sustavom klimatizacije putem cjevovoda. Kada bateriju treba ohladiti, kompresor se koristi za slanje komprimirane rashladne tvari u isparivač unutar baterije i zatim oduzimanje baterije. Unutarnja toplina postiže učinak hlađenja. Sustav ima prednosti kompaktne strukture, dobrog učinka hlađenja, malog broja dijelova (potreban je samo jedan ulazni i jedan izlazni rashladni cjevovod) i male težine. Međutim, nedostaci ovog sustava su da ne može grijati bateriju u uvjetima niske temperature ispod nule, kondenzirana voda koja se stvara tijekom procesa hlađenja nije zaštićena, a ujednačenost temperature rashladnog sredstva je teško kontrolirati. Rashladni sustav ima kratak vijek trajanja i nisku pouzdanost, a često dolazi do curenja rashladnog sredstva. Propuštanje, nedovoljan kapacitet hlađenja i druge greške. Ovo je najnovija tehnologija hlađenja baterije s relativno niskom zrelošću. Primijenjen je u masovno proizvedenim modelima kao što su BYD i Tesla na tržištu. To je glavna tehnička ruta u budućnosti, kao što je prikazano na slici 1.
2. Tip vodenog hlađenja radijatora
Krug hlađenja hladnjaka je neovisni krug, koji se sastoji od hladnjaka, elektroničke vodene pumpe, grijača itd., s antifrizom kao medijem. Antifriz izlazi iz radijatora, prolazi kroz grijač, zatim u akumulator i na kraju se vraća u radijator. Ovaj ciklus hladi i zagrijava bateriju. Sustav ima prednosti jednostavne strukture, niske cijene i uštede energije u okruženju niske temperature tijekom cijele godine. Međutim, učinkovitost disipacije topline ovog sustava je niska, a temperatura vode je visoka u klimatskim okruženjima s visokim temperaturama ljeti i ne može zadovoljiti radne uvjete u okruženjima s visokim temperaturama, kao što je prikazano na slici 2.
3. Vrsta hlađenja vodom za izravno hlađenje
Ovaj sustav integrira izravno hlađenje i vodeno hlađenje, te premošćuje sustav klimatizacije i sustav vodenog hlađenja preko rashlađivača baterije hladnjaka (koji se naziva i izmjenjivač topline). Ovaj sustav izbjegava nedostatke prva dva načina hlađenja i trenutno je jedan od najčešće korištenih sustava upravljanja toplinom baterije. Sustav ima više komponenti od prethodna dva. Sustav je složeniji i zahtijeva relativno veliki prostor za raspored komponenti. Kompresor ima veliko opterećenje tijekom rada, što troši puno energije za cijelo vozilo i slabo je ekonomično. Osim toga, kada dio klimatizacijskog sustava otkaže, potrebe za hlađenjem baterije ne mogu se zadovoljiti u maksimalnoj mjeri, vidi sliku 3.
4. Vodeno hlađeni hibridni tip
Ovaj sustav se temelji na sustavu direktnog hlađenja vodenim hlađenjem i dodaje sustav vodenog hlađenja radijatora. Njih dvoje su raspoređeni u paralelne krugove. Upravljanjem elektromagnetskim ventilom koriste se različiti krugovi za hlađenje baterije pod različitim uvjetima. U okruženjima s niskim temperaturama radi samo sustav vodenog hlađenja hladnjaka. Kada se nalazite u okruženju s visokom temperaturom, prebacite se na sustav za hlađenje vodom s izravnim hlađenjem da biste radili. Pod teškim radnim uvjetima, dva sustava mogu raditi u isto vrijeme, a baterija također može postići maksimalan kapacitet hlađenja, koji u osnovi može pokriti sva okruženja uporabe. Ovaj sustav hlađenja je izuzetno složen, ima visoku cijenu, zahtijeva veliki prostor za raspored vozila, ima složene strategije upravljanja sustavom i predstavlja izazov za stabilnost i pouzdanost. Ovaj se sustav također koristi u većini hibridnih PHEV modela na tržištu i ima zrelu tehnologiju, kao što je prikazano na slici 4.
5. Vrsta zračnog hlađenja
Ovaj sustav izravno vodi hladan zrak iz putničkog prostora za hlađenje do baterije kroz kanal i koristi hladan zrak za zračno hlađenje baterije. Prednosti ovog sustava su jednostavna struktura, kontrolirana temperatura hladnog zraka i niska cijena sustava. Međutim, ima i nedostatke izravnog sustava hlađenja. Sustav nema funkciju grijanja, a kondenzirana voda koja se stvara na površini baterije nije lako osušiti, te postoji rizik od korozije i kontaminacije unutar baterije. Ova vrsta metode upravljanja toplinom općenito se ne preporučuje, pogledajte sliku 5.
