Gestión térmica de la batería de un vehículo eléctrico
El vehículo de nueva energía es un proyecto apoyado por China. Se ha desarrollado rápidamente en los últimos años. Toda la tecnología del vehículo y la tecnología de piezas del vehículo eléctrico también se innovan constantemente, y constantemente se introducen nuevas tecnologías y procesos. En el campo de la disipación de calor, el punto clave de la disipación de calor de los vehículos eléctricos radica en la disipación de calor de los controladores y paquetes de baterías de energía. Hacer un buen trabajo en el diseño térmico de estas dos piezas es también una garantía necesaria para el funcionamiento estable de los vehículos eléctricos.
El funcionamiento seguro de las baterías depende en gran medida de la temperatura ambiental. La temperatura de funcionamiento de las baterías de litio es de 0-50 grados y la temperatura de funcionamiento óptima es de 20-40 grados. Si la temperatura supera los 50 grados, la acumulación de calor en la batería afectará directamente la duración de la batería. Cuando la temperatura de la batería supera los 80 grados, puede provocar que explote. En 2023, el volumen de ventas de vehículos eléctricos en China alcanzará los 9,4 millones de unidades. Por lo tanto, para reducir la ocurrencia de accidentes de seguridad social, el diseño de gestión térmica de las baterías, que son los componentes centrales de los vehículos eléctricos, es particularmente importante.
El sistema de gestión térmica de la batería incluye modos activo y pasivo, y la gestión térmica activa incluye refrigeración por aire, refrigeración líquida y refrigeración por refrigerante; La gestión térmica pasiva incluye enfriamiento natural, enfriamiento por tubería de calor y materiales de cambio de fase. La tecnología de gestión térmica de las baterías de litio incluye principalmente cuatro tipos: refrigeración por aire, refrigeración líquida, refrigeración por tubo de calor y refrigeración por cambio de fase.
La refrigeración por aire utiliza aire como portador de intercambio de calor para controlar y distribuir la temperatura interna del sistema de batería de energía. Según los métodos de ventilación y disipación de calor, la refrigeración por aire se puede dividir en ventilación en serie y ventilación en paralelo. La tecnología de refrigeración por aire tiene inconvenientes como una baja conductividad térmica y un efecto de control deficiente sobre la uniformidad de la temperatura del paquete de baterías. Debido a la tendencia al desarrollo de alta densidad de energía en las baterías de litio, la refrigeración por aire se está volviendo gradualmente difícil de cumplir con los requisitos de la tecnología de gestión térmica.
La refrigeración líquida utiliza refrigerante como portador de intercambio de calor para controlar y distribuir la temperatura interna del sistema de batería de energía. Este sistema suele utilizar bombas de agua y tuberías para completar el flujo de refrigerante dentro del sistema de batería. La refrigeración líquida tiene ventajas como una alta eficiencia de refrigeración, una alta conductividad térmica y puede mejorar la consistencia de la temperatura del paquete de baterías. Sin embargo, las fugas de líquido pueden provocar cortocircuitos en la batería, por lo que se requieren altos requisitos de sellado para la refrigeración líquida, lo cual es un problema de seguridad en la refrigeración líquida. Al mismo tiempo, la refrigeración líquida aumentará el peso de todo el sistema de baterías de litio, lo que no favorece la tendencia de ligereza de las baterías de litio eléctricas.
El enfriamiento por tubo de calor es un sistema de gestión térmica que utiliza el cambio de fase para lograr la conducción del calor. El tubo de calor consta de una sección de evaporación, una sección de aislamiento y una sección de condensación. El medio dentro del conducto de aire sellado absorberá el calor generado por la batería durante la etapa de evaporación y luego transferirá el calor al ambiente externo a través de la sección de condensación, logrando el efecto de enfriar rápidamente el paquete de baterías.
Los materiales de cambio de fase son materiales que pueden cambiar su estado físico dentro de un cierto rango de temperatura. El enfriamiento por cambio de fase tiene las ventajas de una rápida disipación del calor, uniformidad de alta temperatura y aislamiento a baja temperatura. También puede mejorar las propiedades físicas y químicas combinando materiales de cambio de fase con otros materiales según el tipo de material de cambio de fase. El uso de materiales de cambio de fase para refrigeración puede reducir el espacio ocupado por el sistema de batería sin consumir energía adicional de la batería. Pero también existen desventajas, como la baja conductividad térmica y la fácil fuga. Si el enfriamiento por cambio de fase se combina con otros métodos de gestión térmica para disipar oportunamente el calor absorbido por los materiales de cambio de fase hacia el ambiente externo, el efecto de enfriamiento de los materiales de cambio de fase se puede utilizar de manera sostenible.
Actualmente, en la iteración de los vehículos eléctricos, la innovación tecnológica en la gestión térmica de las baterías siempre ocupa un lugar muy importante. En el futuro, los sistemas de gestión térmica de baterías de vehículos eléctricos avanzarán continuamente en múltiples aspectos, incluida la mejora de la eficiencia, la reducción de costos y la mejora de la inteligencia.
