Top-Lieferant und Hersteller von Batterie-Wärmemanagementlösungen

Thermalmanagement der Batterie (BTM) umfasst aktiv oder passiv die Temperatur eines Akkus, um sie im idealen Betriebsbereich von 10 ° C - 45 ° C aufrechtzuerhalten. Zu den anspruchsvolleren technischen Anforderungen gehört auch die Kontrolle des Temperaturunterschieds zwischen den einzelnen Batterien im Batteriepaket auf unter 5 °C. Zu den Kernfunktionen gehört das Abkühlen, Heizung, und Temperaturausgleich, Gewährleistung eines sicheren und effizienten Betriebs des Akkus unter verschiedenen Umgebungsbedingungen.

Seine Kernziele sind:
1. Thermals Ausreißer verhindern: Vermeiden Sie hohe Temperaturen, die exotherme Reaktionen auslösen, die Kettenreaktionen auslösen (wie Brände oder Explosionen);
2. Batterieleistung optimieren: Erhitzen Sie den Akku bei niedrigen Temperaturen, um die Ausleitungskapazität zu verbessern und sie bei hohen Temperaturen abzukühlen, um die Leistung aufrechtzuerhalten;
3. Batterielebensdauer verlängern: Reduzieren Sie die Temperaturschwankungen, die den Batterieverschlechterung verursachen (wie Lithiumbeschichtung oder Verdickung des SEI -Films).

Strombatterien sind die Energiequelle für Elektrofahrzeuge. Während des Ladens und Entladens, Die Batterien selbst erzeugen eine erhebliche Menge an Wärme, was zu einem Temperaturanstieg führt. Erhöhte Temperaturen können verschiedene Batterieeigenschaften beeinflussen, wie zum Beispiel der innere Widerstand, Stromspannung, Gebührszustand (SOC), verfügbare Kapazität, Lade-/Entlassungseffizienz, und Batterielebensdauer.

Batterie -thermische Effekte beeinflussen auch die Fahrzeugsicherheit, Leistung, und Batteriezykluslebensdauer. Ich werde diese Punkte in den folgenden Abschnitten näher erläutern, Also bitte lesen Sie weiter. daher, Batterie -thermisches Management ist von größter Bedeutung.

1 Genauigkeit der Temperaturregelung: Minimieren Sie die Temperaturunterschiede zwischen einzelnen Zellen innerhalb des Akkus, mit einer maximalen Temperaturdifferenz von ≤ 5 ° C.
2 Temperaturbereichskontrolle: Behalten Sie die Batteriepackstemperatur im optimalen Bereich von 10–45 ° C bei.
3 Energieeffizienzverhältnis: Minimieren Sie den Stromverbrauch der BTMS, um die Auswirkungen auf das Fahrzeugbereich zu verringern.
4 Unterdrückung des thermischen Ausreißers: Das BTMS verhindert den thermischen Ausreißer durch Temperaturüberwachung und schnelle Kühlung, Welches ist der Kern der Sicherheit.

Momentan, Die zuverlässigste und praktischste Lösung für das thermische Management der EV -Batterie ist die Flüssigkühlungstechnologie. Zur Erläuterung werde ich die Flüssigkeitskühlung als Beispiel verwenden.

1. Wärmeaufnahme (Batterie → Kühlmittel)
Die beim Laden und Entladen der Batterie entstehende Wärme wird über Wärmeleitung an die Flüssigkeitskühlplatte übertragen, die mit der Batterie in Kontakt steht. Das Kühlmittel fließt durch die Mikrokanäle im Inneren der Flüssigkeitskühlplatte, Aufnahme von Wärme durch konvektiven Wärmeaustausch, wodurch die Kühlmitteltemperatur ansteigt.
2. Wärmeübertragung (Kühlmittel → Kühler)
Das erwärmte Kühlmittel wird von einer elektrischen Wasserpumpe angetrieben und durch Rohre zum Kühler transportiert. Der Kühler gibt die Wärme durch forcierte Luftkühlung an die Umgebung ab, Dadurch sinkt die Kühlmitteltemperatur.
3. Verkehr
Das abgekühlte Kühlmittel kehrt zur Flüssigkeitskühlplatte zurück, eine Zirkulation mit geschlossenem Schleife bilden.

Zusammenfassend, Sein Betriebsprinzip basiert auf den physikalischen Mechanismen der Wärmeleitung und der konvektiven Wärmeübertragung, die Absorption erreichen, überweisen, und Dissipation der Batteriewärme durch ein Kühlmittelsystem mit geschlossenem Schleife.

Es gibt verschiedene Arten von BTMS, und verschiedene Unternehmen haben unterschiedliche Designs. daher, Im Folgenden sind nur die Schlüsselkomponenten aufgeführt:
1 Wärmeträgermedium: Luft, Kühlmittel, Phasenwechselmaterial, usw.
2 Komponenten für den Wärmeaustausch: Heizkörper, Flüssigkeitskühlplatten, Wärmerohre, usw.
3 Antriebseinheiten: elektrische Wasserpumpen, Fans, elektromagnetische Vibratoren, usw.
4 Wahrnehmung und Kontrolle: Temperatursensoren (Überwachung der Zellen-/Modultemperaturen), BMS-Steuergeräte (Regulierung der Durchflussrate/Lüftergeschwindigkeit basierend auf der Temperaturrückmeldung)
5 Zubehörkomponenten: PTC-Heizungen, Isoliermaterialien, Wärmeschnittstellenmaterialien, usw.

Allgemein, Es gibt zwei Haupttypen: aktive Kühlung und passive Kühlung. Der Hauptunterschied besteht darin, ob Energieverbrauch entsteht. Wenn Energieverbrauch auftritt, es handelt sich um eine aktive Kühlung; wenn kein Energieverbrauch vorliegt, es handelt sich um eine passive Kühlung.

Das aktive Kühlsystem umfasst Folgendes:

1. Luftgekühltes Kühlsystem

Dieses System nutzt in erster Linie das Prinzip der Luftkonvektion, um die Luft im Batteriefach zu zirkulieren. Die zirkulierende Luft transportiert die Wärme von den Batterien ab, Dadurch wird ihre Temperatur gesenkt. Gleichzeitig, Die Luft erfährt im Verdampfer einen weiteren Wärmeaustausch, wo das Kältemittel verdampft, um die Temperatur der zirkulierenden Luft zu senken.Vorteile: Einfache Systemstruktur, niedrige Kosten, und einfache Wartung.
Nachteile: Schlechte Wärmeableitungsleistung bei hohen Temperaturen, niedrige Starteffizienz bei niedrigen Temperaturen, und ungleichmäßige Stabilität zwischen den Batterien.

2. Kältemittel-Direktkühlsystem

Dieses System nutzt in erster Linie das Prinzip der latenten Verdampfungswärme von Kältemitteln. Ein Klimaanlagensystem wird innerhalb des Batteriesystems festgelegt, mit Kühlplatten im Batteriesystem installiert. Kältemittel verdunstet innerhalb der Kühlplatten, schnell und effizient Wärme aus dem Batteriesystem entfernen, um Abkühlung zu erzielen.

Vorteile: Einfache Struktur, theoretisch gleichmäßige Temperaturverteilung, und gute Kühlleistung;
Nachteile: Momentan, Die Technologie ist noch nicht ausgereift, und eine Kommerzialisierung ist kurzfristig unwahrscheinlich.

3. Integration: Gemeinsames wassergekühltes Kühlsystem

Ein Plattenwärmetauscher wird hinzugefügt und an die Klimaanlage gekoppelt. Über die Kühlplatten tauschen die Batterien Wärme mit dem Kühlmittel aus. Das abgekühlte oder erwärmte Kühlmittel wird in den Plattenwärmetauscher gepumpt, Dabei strömt Kältemittel auf die eine Seite und Kühlmittel auf die andere. Die Wärme wird durch das Kältemittel abgeführt, und das Kühlmittel fließt aus dem Plattenwärmetauscher zurück in die Batterien, Abschluss des Zyklus.

Vorteile: Kompakte Struktur, Integrierte Batterieheizkomponenten, Hohe Starteffizienz bei niedrigen Temperaturen, hervorragende Hochtemperaturkühlung, und gleichmäßige Temperaturverteilung.
Nachteile: Mehrere Systemkomponenten und komplexe Steuerungsstrategie.

4 Unabhängiges Batterie-Flüssigkeitskühlsystem

Wenn die Batterie Kühlung benötigt, Es tauscht über die Kühlplatte Wärme mit dem Kühlmittel aus. Das erwärmte Kühlmittel wird von einer elektronischen Wasserpumpe in den Plattenwärmetauscher gepumpt. Im Plattenwärmetauscher, Auf der einen Seite strömt Kältemittel und auf der anderen Seite Kühlmittel, wo Wärme ausgetauscht wird. Die Wärme wird durch das Kältemittel abgeführt, und das Kühlmittel fließt aus dem Plattenwärmetauscher zurück in die Batterie, Abschluss des Zyklus.
Wenn die Batterie erwärmt werden muss, Der Kühlkreislauf wird geschlossen und die PTC-Flüssigkeitsheizung aktiviert. Das erwärmte Kühlmittel wird dann in die Batterie geleitet, Dort erwärmt es die Batterie durch die Kühlplatte. Die interne Batterietemperatur wird durch die Steuerung des Kühlkreislaufs und der PTC-Flüssigkeitsheizung geregelt.

Vorteile: Kompakte Struktur, Integrierte Batterieheizkomponenten, hohe Starteffizienz bei niedrigen Temperaturen, hervorragende Hochtemperaturkühlung, und gleichmäßige Temperaturverteilung.
Nachteile: Mehrere Systemkomponenten und komplexe Steuerungsstrategie.

Das unabhängige Batterieflüssigkeitskühlsystem besteht aus einem Kompressor, Kondensator, Expansionsventil, Plattenwärmetauscher, elektronische Wasserpumpe, PTC-Flüssigkeitserhitzer, Ausdehnungsgefäß, und elektrische Steuerung.

Passive Kühlsysteme umfassen Folgendes:

1. Wärmemanagement der Batterie mit Phasenwechselmaterial (PCM-BTM)

Dieses System nutzt die latenten Wärmeeigenschaften von Phasenwechselmaterialien (PCMs), Aufnahme oder Abgabe von Wärme durch Fest-Flüssig-Phasenübergänge. Es überträgt Wärme durch die physikalischen Eigenschaften des Materials, Eliminierung des Energieverbrauchs aktiver Kühlsysteme.

Vorteile: Kein Energieverbrauch, konstante Temperatur.
Nachteile: Schweres Gewicht, kurze Lebensdauer.

2. Heatpipe-Technologie

Bei der Heatpipe-Technologie handelt es sich um ein hocheffizientes Wärmeleitelement, das den Phasenwechsel in Flüssigkeiten zur Wärmeübertragung nutzt. Es besteht aus einer Rohrschale, ein Docht, und Endkappen. Im Inneren des Rohres wird ein Unterdruck erzeugt und es wird mit einer Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt gefüllt. Wenn ein Ende erhitzt wird, die Flüssigkeit verdunstet und verdampft. Der Dampf strömt zum kalten Ende, kondensieren und Wärme abgeben. Die kondensierte Flüssigkeit fließt dann durch Kapillarwirkung zurück zum Verdampfungsende, einen Zyklus bilden.

Vorteile: Kein Energieverbrauch, gleichmäßige Temperatur.
Nachteile: Hohe Kosten und komplexes Design. Es wird hauptsächlich in der Ausrüstung von Raumfahrzeugen verwendet.

BTMS: Konzentriert sich auf die Temperaturkontrolle und ist ein Ausführungssubsystem von BMS.
BMS: Deckt vier Hauptfunktionen ab: Statusüberwachung, elektrische Kontrolle (D.h., Lade- und Entladungslogik), Wärmekontrolle (D.h., BTMS), und Sicherheitsschutz (Isolationserkennung).Zusammenfassend, Die beiden Systeme arbeiten zusammen, um die thermische Steuerung in Elektrofahrzeugen durch Austausch von Daten und Befehlen über den CAN -Bus zu verwalten. BTMS ist das Kernsubsystem von BMS, Verantwortlich für die Kontrolle der thermischen Sicherheitsgrenzen. Ohne BMS und BTMS, Das Risiko einer Fehlfunktion der Batterie steigt erheblich.

Ethylenglykolwasserlösung, Fluorinierte Flüssigkeit, entionisiertes Wasser, Mineralöl, Nanofluide, usw.

Die Erzeugung von Wärme während des Ladens und Entladens ist ein unvermeidbares physikalisches und chemisches Phänomen. Dies ist auf Energieverluste während des Umwandlungsprozesses und auf die Eigenschaften der internen Materialien zurückzuführen.
1 Joule Wärme - Wenn der Strom durch die Widerstandskomponenten innerhalb der Batterie fließt, Elektrische Energie wird in thermische Energie umgewandelt, gemäß dem Joule -Gesetz: Qj = i²rt.
2 Reaktionswärme - Die Entropieänderung wärme die Wärme erzeugt, die bei Lithiumionen in die Elektrode eingeführt oder entfernt werden oder entfernt werden.
3 Polarisationswärme – Wärme, die durch zusätzlichen Energieverbrauch entsteht, der durch die Behinderung der Ladungsübertragung auf der Elektrodenoberfläche verursacht wird.

Lokalisierte Überhitzung in der Batterie löst eine Kettenreaktion exothermer Reaktionen aus. Die Temperatur steigt schnell um mehrere hundert Grad pro Sekunde bis Over 800 Grad, Begleitet von Druckentlastungsabfluss und Feuer.

Ein Temperaturanstieg wirkt sich sowohl auf die nutzbare Kapazität als auch auf die Lebensdauer von Batterien aus.

Zyklusleben:
Wie aus den beiden Grafiken ersichtlich ist, Die Temperatur hat einen erheblichen Einfluss auf die Batterielebensdauer. Für die gleiche Batteriezelle, bei einer Umgebungstemperatur von 23°C, die verbleibende Kapazität danach 6,238 Tage ist 80%. Wenn der Akku einer Umgebungstemperatur von 55°C ausgesetzt ist, die verbleibende Kapazität erreicht 80% erst danach 272 Tage. Ein Temperaturanstieg von 32°C führt zu einer 95% Verkürzung der Zelllebensdauer. Wie in der Grafik dargestellt, desto höher die Temperatur, desto schwerwiegender ist die Verschlechterung der Batterielebensdauer.

Verfügbare Kapazität:
Wie in den beiden Grafiken dargestellt, Auch die Temperatur beeinflusst die verfügbare Kapazität einer Batterie erheblich. Für den gleichen Zelltyp, wenn die Restkapazität erreicht ist 90%, Die Ausgangsleistung beträgt bei 25°C 300 kwh, bei 35°C, Die Ausgangskapazität beträgt nur 163 kwh. Ein Temperaturanstieg um 10 °C führt zu einem 45% Verringerung der nutzbaren Kapazität der Zelle.
Zusammenfassung:
Bei niedrigen Temperaturen (<0°C), Akkukapazität sinkt um 30–50 %. Dies ist auf eine erhöhte Elektrolytviskosität und eine verringerte Lithium-Ionen-Mobilität zurückzuführen. Bei hohen Temperaturen (>45°C), die Zyklenlebensdauer beschleunigt sich und das Risiko eines thermischen Durchgehens steigt. Dies ist auf die kontinuierliche Verdickung des SEI-Films und den Verlust an aktivem Lithium zurückzuführen. Eine weitere Zersetzung kann zu einem thermischen Durchgehen führen.
Bei Temperaturunterschieden (>5°C), die effektive Kapazität des Akkupacks verringert sich um 10% Zu 30%. Dies liegt daran, dass der Innenwiderstand der Batterie inkonsistent ist, Störung der elektrochemischen Konsistenz.

Momentan, Die Flüssigkeitskühlungstechnologie ist die gängige Methode zur Batteriekühlung in Elektrofahrzeugen. Es gleicht effektiv die Wärmeableitungseffizienz aus, Temperaturgleichmäßigkeit, und Kosten. Mit Durchbrüchen in der Materialinnovation (wie Nanoflüssigkeiten) und Systemintegration (wie z. B. Direktkühlung mit Wärmepumpe), Batterie-Wärmemanagementsysteme entwickeln sich in Richtung eines niedrigen Energieverbrauchs, leichtes Design, und intelligente Funktionalität. Prognosen deuten darauf hin, dass die Kommerzialisierung von Festkörperbatterien zunehmen wird 2027 wird die kontaktbasierte Phasenwechselkühlung zum Mainstream machen. Jedoch, Dies sind lediglich Vorhersagen, und angesichts des raschen Tempos der technologischen Entwicklung weltweit weltweit, Nur durch Stärkung des eigenen R.&D Funktionen können mit der Zeit Schritt halten.
TKT wurde in gegründet 1998, und die Forschung und Herstellung von BTMs begannen in 2014. Wir haben bereits mit weltbekannten Autoherstellern wie BYD und Tata Motors bei maßgeschneiderten Entwicklungsprojekten zusammengearbeitet. Wenn Sie sich für das thermische Batteriemanagement interessieren, Bitte hinterlassen Sie eine Nachricht für die Beratung.