Kenntnisse über Wärmemanagementsysteme für Power-Akkus
Da die Lade- und Entladeeigenschaften einer Leistungsbatterie weitgehend von der Temperatur des Batterieelektrolyten abhängen, besteht eine wichtige Funktion des BMS darin, die Temperatur des Batteriesatzes während des Lade- und Entladevorgangs einer Leistungsbatterie innerhalb des normalen Betriebstemperaturbereichs zu halten .
Das Laden und Entladen einer Leistungsbatterie ist ein typischer elektrochemischer Prozess, und die damit einhergehende Reaktion kann leicht zu einem Anstieg der Innentemperatur der Leistungsbatterie und einem gewissen Temperaturunterschied führen. Wenn die Wärme nicht rechtzeitig abgeführt wird, hat dies große Auswirkungen auf die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Power-Batterie.
Die Hauptprobleme beim Wärmemanagement bestehen daher darin, die beim Laden und Entladen entstehende Reaktionswärme abzuleiten. Wie man die Temperatur zwischen den Zellen im Batteriemodul ausgleicht und wie man die Batterie in einer kalten Umgebung auf den eingestellten Temperaturbereich vorheizt.
Zu den Faktoren, die das Wärmemanagement von Energiebatterien beeinflussen, gehören hauptsächlich die Wärmeerzeugungsrate, die Batterieform, der Kältemitteltyp, die Kältemitteldurchflussrate, die Dicke des Strömungskanals usw.
Derzeit liegt der Hauptaspekt bei fahrzeugmontierten Leistungsbatterien in der Struktur der externen Wärmeableitung, und die interne Wärmeübertragung von Leistungsbatterien wird selten in Kombination mit dem externen Wärmeableitungsprozess analysiert, sodass es unmöglich ist, die negativen Auswirkungen grundsätzlich zu kontrollieren Wärmeableitung der Batterie.
Aus Sicht der Steuerung kann das aktuelle Wärmemanagementsystem für Leistungsbatterien in zwei Kategorien unterteilt werden: aktiv und passiv. Aus Sicht eines Wärmeübertragungsmediums umfasst das Wärmemanagementsystem hauptsächlich Gaskühlung, Flüssigkeitskühlung, Phasenwechselmaterialkühlung, Wärmerohrkühlung und einige Wärmemanagementsysteme mit Heizung.
Flüssigkeitskühlungsmethode
Bei der Flüssigkeitskühlungsmethode (wie in der Abbildung unten dargestellt) wird Flüssigkeit als Medium für die Wärmeübertragung verwendet. Um eine indirekte Erwärmung und Kühlung in Form von Konvektion und Wärmeleitung zu ermöglichen, muss ein Wärmeübertragungskanal zwischen dem Leistungsbatteriepaket und dem flüssigen Medium, beispielsweise ein Wassermantel, eingerichtet werden. Das Wärmeübertragungsmedium kann Wasser, Ethylendisilizium oder auch Kältemittel sein. Es gibt auch eine direkte Wärmeübertragung des Power-Akkupacks durch Eintauchen in die Flüssigkeit des Dielektrikums, allerdings müssen Isolationsmaßnahmen getroffen werden, um Kurzschlüsse zu vermeiden.
Zu den Flüssigkeitskühlmethoden gehören hauptsächlich passive Flüssigkeitskühlsysteme und aktive Flüssigkeitskühlsysteme. Bei der passiven Flüssigkeitskühlung handelt es sich im Allgemeinen um einen Wärmeaustausch zwischen der flüssigen Umgebung und Luft und deren anschließende Einleitung in die Leistungsbatterie zum sekundären Wärmeaustausch, während die aktive Kühlung über den Wärmetauscher des flüssigen Mediums des Motorkühlmittels erfolgt.
Methode zur Kühlung von Phasenwechselmaterial
In den letzten Jahren sind im Ausland und in China Wärmemanagementsysteme für Leistungsbatterien mit Phasenwechselmaterial-PCM-Kühlung aufgetaucht. Angesichts der Eigenschaften von Leistungsbatterien, die beim Laden Wärme absorbieren und beim Entladen Wärme abgeben, werden Phasenwechselmaterialien zwischen vollständig geschlossenen Leistungsbatteriezellen eingefüllt und wirken durch Schmelzen oder Erstarren der Phasenwechselmaterialien.
Wenn die Leistungsbatterie mit einem großen Strom entladen wird, absorbiert das PCM die von der Leistungsbatterie abgegebene Wärme und durchläuft selbst einen Phasenwechsel (Schmelzen), wodurch die Temperatur der Leistungsbatterie schnell sinkt. Bei diesem Prozess speichert das System Wärme im PCM in Form von Phasenwechselwärme; Wenn die Leistungsbatterie geladen wird, insbesondere in Umgebungen mit relativ kaltem Wetter (d. h. die Atmosphärentemperatur liegt weit unter der Phasenwechseltemperatur), gibt das PCM Wärme ab und verfestigt sich, um die Batterie schnell aufzuheizen.
Die Verwendung von Phasenwechselmaterialien in Wärmemanagementsystemen für Leistungsbatterien erfordert weder den Einbau zusätzlicher Kühlelemente am Leistungsbatterieanschluss noch Kühlkanäle zwischen Leistungsbatteriepaketen oder Kühlsystemen, die eine externe Flüssigkeitszirkulation einschließen, und erfordert auch keine der Verbrauch zusätzlicher Energie für die Leistungsbatterie. Gleichzeitig dient es auch als Referenz für Heizleistungsbatterien in kalten Umgebungen.