Proveedor y fabricante de soluciones de gestión térmica de batería superior

Gestión térmica de batería (Btm) implica regular activa o pasivamente la temperatura de un paquete de baterías para mantenerla dentro del rango operativo ideal de 10 ° C - 45 ° C. Los requisitos técnicos más avanzados también incluyen controlar la diferencia de temperatura entre cada batería en el paquete de baterías a menos de 5 ° C. Sus funciones centrales incluyen enfriamiento, calefacción, y equilibrio de temperatura, Asegurar un funcionamiento seguro y eficiente de la batería en diversas condiciones ambientales.

Sus objetivos centrales son:
1. Evitar fugas térmicas: Evite las altas temperaturas que desencadenan reacciones exotérmicas de la cadena (tales como incendios o explosiones);
2. Optimizar el rendimiento de la batería: Caliente la batería a bajas temperaturas para mejorar la capacidad de descarga y enfriarla a altas temperaturas para mantener la potencia de salida;
3. Extender la vida útil de la batería: Reducir las fluctuaciones de temperatura que causan la degradación de la batería (tales como placas de litio o engrosamiento de la película SEI).

Las baterías eléctricas son la fuente de energía de los vehículos eléctricos. Durante la carga y descarga, Las baterías en sí generan una cantidad significativa de calor., conduciendo a un aumento de la temperatura. Las temperaturas elevadas pueden afectar varias características de la batería, como la resistencia interna, Voltaje, estado de cargo (SOC), capacidad disponible, eficiencia de carga/descarga, y vida útil de la batería.

Los efectos térmicos de la batería también afectan la seguridad del vehículo, actuación, y la vida útil del ciclo de la batería. Me explicaré estos puntos en las siguientes secciones., Así que por favor continúa leyendo. Por lo tanto, La gestión térmica de la batería es de suma importancia.

1 Precisión del control de temperatura: Minimizar las diferencias de temperatura entre las celdas individuales dentro del paquete de baterías, con una diferencia de temperatura máxima de ≤5 ° C.
2 Control de rango de temperatura: Mantenga la temperatura de la batería dentro del rango óptimo de 10–45 ° C.
3 Relación de eficiencia energética: Minimizar el consumo de energía del BTMS para reducir su impacto en el rango del vehículo.
4 Supresión de fugitivo térmico: El BTMS previene el fugitivo térmico a través del monitoreo de la temperatura y el enfriamiento rápido, cual es el núcleo de la seguridad.

Actualmente, La solución más confiable y práctica para la gestión térmica de la batería EV es la tecnología de enfriamiento de líquidos. Usaré el enfriamiento líquido como ejemplo para explicar.

1. Absorción de calor (batería → refrigerante)
El calor generado durante la carga y descarga de la batería se transfiere a la placa de enfriamiento de líquido en contacto con la batería a través de la conducción térmica. El refrigerante fluye a través de los microcanales dentro de la placa de enfriamiento de líquido, Absorbente de calor a través del intercambio de calor por convección, Haciendo que la temperatura del refrigerante aumente.
2. Transferencia de calor (refrigerante → radiador)
El refrigerante con calefacción es impulsado por una bomba de agua eléctrica y transportado a través de tuberías hasta el radiador. El radiador disipa el calor al medio ambiente a través del enfriamiento del aire forzado, Haciendo que la temperatura del refrigerante disminuya.
3. Circulación
El refrigerante enfriado regresa a la placa de enfriamiento de líquido, formando una circulación de circuito cerrado.

En resumen, Su principio operativo se basa en los mecanismos físicos de conducción de calor y transferencia de calor por convección, logrando la absorción, transferir, y disipación del calor de la batería a través de un sistema de refrigerante de circuito cerrado.

Hay varios tipos de BTMS, y diferentes compañías tienen diferentes diseños. Por lo tanto, Los siguientes son solo los componentes clave:
1 Medio de transferencia de calor: aire, refrigerante, material de cambio de fase, etc..
2 Componentes de intercambio de calor: radiadores, Placas de enfriamiento de líquidos, tuberías de calor, etc..
3 Unidades de manejo: bombas de agua eléctrica, admiradores, vibradores electromagnéticos, etc..
4 Detección y control: sensores de temperatura (Monitoreo de temperaturas de células/módulos), Unidades de control de BMS (Regula la velocidad de flujo/velocidad del ventilador basada en la retroalimentación de temperatura)
5 Componentes accesorios: Calentadores PTC, materiales de aislamiento, Materiales de interfaz térmica, etc..

Generalmente, Hay dos tipos principales: enfriamiento activo y enfriamiento pasivo. La principal diferencia es si se produce el consumo de energía. Si se produce el consumo de energía, Es un enfriamiento activo; Si hay cero consumo de energía, es enfriamiento pasivo.

El sistema de enfriamiento activo incluye lo siguiente:

1. Sistema de enfriamiento refrigerado por aire

Este sistema utiliza principalmente el principio de convección del aire para circular el aire dentro del compartimento de la batería. El aire circulante lleva el fuego de las baterías, bajando así su temperatura. Simultáneamente, El aire se somete a un mayor intercambio de calor dentro del evaporador, donde el refrigerante se evapora para reducir la temperatura del aire circulante.: Estructura del sistema simple, bajo costo, y fácil mantenimiento.
Desventajas: Mal rendimiento de disipación de calor a alta temperatura, baja eficiencia de inicio de baja temperatura, y estabilidad desigual entre baterías.

2. Sistema de enfriamiento directo de refrigerante

Este sistema utiliza principalmente el principio de calor latente de la evaporación de los refrigerantes. Se establece un sistema de aire acondicionado dentro del sistema de batería, con placas de enfriamiento instaladas dentro del sistema de batería. El refrigerante se evapora dentro de las placas de enfriamiento, Eliminar rápida y eficientemente el calor del sistema de la batería para lograr el enfriamiento.

Ventajas: Estructura simple, Distribución teóricamente uniforme de temperatura, y buen rendimiento de enfriamiento;
Desventajas: Actualmente, La tecnología aún no es madura, y la comercialización es poco probable a corto plazo.

3. Integración: Sistema de enfriamiento refrigerado por agua compartido

Se agrega un intercambiador de calor de la placa y se acopla al sistema de aire acondicionado. Las baterías intercambian calor con el refrigerante a través de las placas de enfriamiento. El refrigerante enfriado o calentado se bombea al intercambiador de calor de la placa, donde el refrigerante fluye en un lado y el refrigerante fluye hacia el otro. El refrigerante elimina el calor, y el refrigerante fluye fuera del intercambiador de calor de la placa y vuelve a las baterías, Completando el ciclo.

Ventajas: Estructura compacta, Componentes de calefacción de batería integrados, alta eficiencia de inicio a baja temperatura, Excelente enfriamiento a alta temperatura, y distribución de temperatura uniforme.
Desventajas: Múltiples componentes del sistema y estrategia de control complejo.

4 Sistema de enfriamiento de líquido de batería independiente

Cuando la batería necesita enfriamiento, intercambia calor con el refrigerante a través del plato de enfriamiento. El refrigerante con calefacción se bombea al intercambiador de calor de la placa mediante una bomba de agua electrónica. Dentro del intercambiador de calor del plato, El refrigerante fluye en un lado y el refrigerante fluye en el otro, Donde se intercambia el calor. El refrigerante elimina el calor, y el refrigerante fluye fuera del intercambiador de calor de la placa y vuelve a la batería, Completando el ciclo.
Cuando la batería necesita calentamiento, El circuito de enfriamiento está cerrado y el calentador de líquido PTC está activado. El refrigerante con calefacción se alimenta a la batería., donde calienta la batería a través de la placa de enfriamiento. La temperatura interna de la batería se controla controlando el circuito de enfriamiento y el calentador de líquido PTC.

Ventajas: Estructura compacta, Componentes de calefacción de batería integrados, alta eficiencia de inicio a baja temperatura, Excelente enfriamiento a alta temperatura, y distribución de temperatura uniforme.
Desventajas: Múltiples componentes del sistema y estrategia de control complejo.

El sistema de enfriamiento de líquido de batería independiente consiste en un compresor, condensador, válvula de expansión, intercambiador de calor de placas, bomba de agua electrónica, Calentador de líquido PTC, tanque de expansión, y control electrico.

Los sistemas de enfriamiento pasivo incluyen lo siguiente:

1. Material de cambio de fase Batería Gestión térmica (PCM-BTM)

Este sistema utiliza las propiedades de calor latente de los materiales de cambio de fase (PCMS), absorber o liberar calor a través de transiciones de fase sólida-líquido. Transfiere el calor a través de las propiedades físicas del material, Eliminar el consumo de energía de los sistemas de enfriamiento activo.

Ventajas: Sin consumo de energía, temperatura consistente.
Desventajas: Peso pesado, vida útil corta.

2. Tecnología de tuberías de calor

La tecnología de tubería de calor es un elemento de conductividad térmica altamente eficiente que utiliza el cambio de fase en los líquidos para la transferencia de calor. Consiste en una carcasa de tubo, una mecha, y tapas finales. Se crea una presión negativa dentro del tubo y se llena con un líquido de bajo punto de ebullición. Cuando se calienta un extremo, el líquido evapora y vaporiza. El vapor fluye al extremo frío, condensación y liberación de calor. El líquido condensado luego fluye al extremo evaporante a través de la acción capilar, Formando un ciclo.

Ventajas: Sin consumo de energía, temperatura uniforme.
Desventajas: Diseño de alto costo y complejo. Se utiliza principalmente en equipos de naves espaciales.

BTMS: Se centra en el control de la temperatura y es un subsistema de ejecución de BMS.
BMS: Cubre cuatro funciones principales: monitoreo de estado, control eléctrico (ES DECIR., Lógica de carga y descarga), control térmico (ES DECIR., BTMS), y protección contra la seguridad (detección de aislamiento).En resumen, Los dos sistemas colaboran para administrar el control térmico en vehículos eléctricos al intercambiar datos y comandos a través del bus de lata. BTMS es el subsistema central de BMS, Responsable del control de límites de seguridad térmica. Sin BMS y BTMS, El riesgo de mal funcionamiento de la batería aumenta significativamente.

Solución de agua de etilenglicol, líquido fluorado, agua desionizada, aceite mineral, nanofluidos, etc..

La generación de calor durante la carga y descarga es un fenómeno físico y químico inevitable. Esto se debe a pérdidas de energía durante el proceso de conversión y las características de los materiales internos.
1 Calefacción de Joule: cuando la corriente fluye a través de los componentes resistivos dentro de la batería, La energía eléctrica se convierte en energía térmica, De acuerdo con la ley de Joule: Qj = i²rt.
2 Calor de reacción: el calor de cambio de entropía generado cuando se insertan o se eliminan los iones de litio del electrodo.
3 Calor de polarización: calor generado debido al consumo de energía adicional causado por la obstrucción de la transferencia de carga en la superficie del electrodo.

El sobrecalentamiento localizado dentro de la batería desencadena una reacción en cadena de reacciones exotérmicas. La temperatura aumenta rápidamente en varios cientos de grados por segundo a más 800 grados, acompañado de descarga de válvula de alivio de presión y fuego.

Un aumento de la temperatura afecta tanto la capacidad utilizable como la vida útil del ciclo de las baterías.

Vida en bicicleta:
Como se puede ver en los dos gráficos, La temperatura tiene un impacto significativo en la duración de la batería. Para la misma celda de batería, a una temperatura ambiente de 23 ° C, la capacidad restante después 6,238 días es 80%. Si la batería está expuesta a una temperatura ambiente de 55 ° C, la capacidad restante alcanza 80% solo después 272 días. Un aumento de temperatura de 32 ° C da como resultado un 95% Reducción en la vida útil celular. Como se muestra en el gráfico, Cuanto mayor sea la temperatura, cuanto más severa es la degradación de la vida útil de la batería.

Capacidad disponible:
Como se muestra en los dos gráficos, La temperatura también afecta significativamente la capacidad disponible de una batería. Para el mismo tipo de celda, Cuando la capacidad restante es 90%, La capacidad de salida a 25 ° C es 300 kWh, mientras que a 35 ° C, La capacidad de salida es solo 163 kWh. Un aumento de 10 ° C en la temperatura da como resultado un 45% Disminución de la capacidad utilizable de la célula.
Resumen:
A bajas temperaturas (<0°C), La capacidad de la batería cae en un 30%–50%. Esto se debe al aumento de la viscosidad de los electrolitos y la movilidad reducida de iones de litio. A altas temperaturas (>45°C), La vida del ciclo se acelera y el riesgo de fugitivo térmico aumenta. Esto se debe al engrosamiento continuo de la película SEI y a la pérdida de litio activo. Una mayor descomposición puede conducir a un fugitivo térmico.
A diferencias de temperatura (>5°C), La capacidad efectiva de la batería disminuye en 10% a 30%. Esto se debe a que la resistencia interna de la batería es inconsistente, interrumpir la consistencia electroquímica.

Actualmente, La tecnología de enfriamiento de líquidos es el método de enfriamiento de batería principal utilizado en vehículos eléctricos. Equilibra efectivamente la eficiencia de la disipación de calor, Uniformidad de temperatura, y costo. Con avances en la innovación material (tales como nanofluidos) e integración del sistema (como el enfriamiento directo de la bomba de calor), Los sistemas de gestión térmica de la batería están evolucionando hacia un bajo consumo de energía, diseño liviano, y funcionalidad inteligente. Los pronósticos sugieren que la comercialización de baterías de estado sólido por todos los sólidos por 2027 conducirá el enfriamiento de cambio de fase basado en el contacto para convertirse en la corriente principal. Sin embargo, Estas son simplemente predicciones, y dado el rápido ritmo del desarrollo tecnológico en todo el mundo, solo fortaleciendo la propia R&D Capacidades ¿Puede uno mantener el ritmo de los tiempos?.
TKT se estableció en 1998, y la investigación y fabricación de BTMS comenzó en 2014. Ya hemos colaborado con fabricantes de automóviles de renombre mundial como BYD y Tata Motors en proyectos de desarrollo personalizados. Si está interesado en la gestión térmica de la batería, No dude en dejar un mensaje para consulta.