Conhecimento de sistemas de gerenciamento térmico para baterias de energia
Como as características de carga e descarga de uma bateria elétrica dependem em grande parte da temperatura do eletrólito da bateria, uma função importante do BMS é manter a temperatura da bateria dentro da faixa normal de temperatura operacional durante o processo de carga e descarga de uma bateria elétrica. .
O carregamento e a descarga de uma bateria elétrica é um processo eletroquímico típico e a reação que o acompanha pode facilmente causar o aumento da temperatura interna da bateria elétrica e uma certa diferença de temperatura. Se o calor não for dissipado a tempo, terá um grande impacto na segurança, confiabilidade e vida útil da bateria.
Portanto, os principais problemas enfrentados no gerenciamento térmico são como dissipar o calor de reação gerado durante a carga e descarga. Como equilibrar a temperatura entre as células dentro do módulo da bateria e como pré-aquecer a bateria até a faixa de temperatura definida em um ambiente frio.
Os fatores que afetam o gerenciamento térmico de baterias de energia incluem principalmente taxa de geração de calor, formato da bateria, tipo de refrigerante, taxa de fluxo de refrigerante, espessura do canal de fluxo, etc.
Atualmente, a principal consideração das baterias de energia montadas em veículos é a estrutura externa de dissipação de calor, e a transferência de calor interna das baterias de energia raramente é analisada em combinação com o processo de dissipação de calor externo, por isso é impossível controlar fundamentalmente o impacto negativo de dissipação de calor da bateria.
Do ponto de vista do controle, o atual sistema de gerenciamento térmico da bateria pode ser dividido em duas categorias: ativo e passivo. Do ponto de vista de um meio de transferência de calor, o sistema de gerenciamento térmico inclui principalmente resfriamento de gás, resfriamento de líquido, resfriamento de material de mudança de fase, resfriamento de tubo de calor e alguns sistemas de gerenciamento térmico com aquecimento.
Método de resfriamento líquido
O método de resfriamento líquido (conforme mostrado na figura abaixo) usa líquido como meio para transferência de calor. É necessário estabelecer um canal de transferência de calor entre a bateria de energia e o meio líquido, como uma camisa de água, para realizar aquecimento e resfriamento indiretos na forma de convecção e condução de calor. O meio de transferência de calor pode ser água, etileno dissilício ou até mesmo refrigerante. Há também a transferência direta de calor da bateria de potência por imersão no líquido do dielétrico, mas devem ser tomadas medidas de isolamento para evitar curtos-circuitos.
Os métodos de resfriamento líquido incluem principalmente sistemas passivos de resfriamento líquido e sistemas ativos de resfriamento líquido. O resfriamento líquido passivo geralmente envolve a troca de calor entre o ambiente líquido e o ar e, em seguida, introduzi-lo na bateria de potência para troca de calor secundária, enquanto o resfriamento ativo é realizado através do trocador de calor de meio líquido do líquido refrigerante do motor.
Método de resfriamento de material de mudança de fase
Nos últimos anos, sistemas de gerenciamento térmico de baterias de energia usando resfriamento PCM de material de mudança de fase surgiram em países estrangeiros e na China. Tendo em vista as características das baterias de energia que absorvem calor durante o carregamento e liberam calor durante a descarga, os materiais de mudança de fase são preenchidos entre células de bateria de energia totalmente fechadas e funcionam derretendo ou solidificando os materiais de mudança de fase.
Quando a bateria de alimentação é descarregada com uma grande corrente, o PCM absorve o calor liberado pela bateria de alimentação e sofre uma mudança de fase (derreter), o que reduz rapidamente a temperatura da bateria de alimentação. Este processo faz com que o sistema armazene calor no PCM na forma de calor de mudança de fase; quando a bateria está carregando, especialmente em ambientes de clima relativamente frio (ou seja, a temperatura atmosférica está muito abaixo da temperatura de mudança de fase), o PCM libera calor e solidifica para aquecer rapidamente a bateria.
O uso de materiais de mudança de fase em sistemas de gerenciamento térmico de baterias de energia não requer a inserção de elementos de resfriamento adicionais na conexão da bateria de energia, nem requer canais de resfriamento entre conjuntos de baterias de energia ou sistemas de resfriamento que encapsulam a circulação externa de fluido, e não requer o consumo de energia adicional para a bateria de alimentação. Ao mesmo tempo, também serve de referência para aquecimento de baterias em ambientes frios.
