Поставщика и производителя тепловых решений Top Battery Thermal

Аккумуляторная тепловая управление (BTM) активно или пассивно регулирует температуру аккумулятора для поддержания его в идеальном рабочем диапазоне 10 ° C - 45 ° C. Более расширенные технические требования также включают в себя управление разницей температуры между каждым аккумулятором в батарейке до 5 ° C. Его основные функции включают охлаждение, обогрев, и балансировка температуры, Обеспечение безопасной и эффективной работы аккумулятора в различных условиях окружающей среды.

Его основные цели:
1. Предотвратить термический сбег: Избегайте высоких температур, вызывающих экзотермические реакции цепи (такие как пожары или взрывы);
2. Оптимизируйте производительность батареи: Нагрейте аккумулятор при низких температурах, чтобы повысить емкость разряда и охладить его при высоких температурах для поддержания мощности;
3. Расширить срок службы батареи: Уменьшить колебания температуры, которые вызывают ухудшение батареи (такие как покрытие лития или утолщение пленки SEI).

Энергетические батареи являются источником энергии для электромобилей. Во время зарядки и сброса, Сами батареи генерируют значительное количество тепла, приводя к повышению температуры. Повышенные температуры могут повлиять на различные характеристики батареи, например, внутреннее сопротивление, Напряжение, состояние заряда (СОЦ), доступная мощность, Зарядка/эффективность сброса, и срок службы батареи.

Тепловые эффекты аккумулятора также влияют на безопасность транспортных средств, производительность, и срок службы батареи. Я уточлю эти точки в следующих разделах, Так что, пожалуйста, продолжайте читать. Поэтому, Тепловое управление аккумуляторами имеет первостепенное значение.

1 Точность контроля температуры: Минимизировать температурные различия между отдельными ячейками в батарейке, с максимальной разницей температуры ≤5 ° C.
2 Управление температурным диапазоном: Поддерживать температуру аккумулятора в оптимальном диапазоне 10–45 ° C.
3 Коэффициент энергоэффективности: Минимизируйте потребление мощности BTM, чтобы уменьшить его влияние на диапазон транспортного средства.
4 Подавление термического сбега: BTMS предотвращает термический сбег через мониторинг температуры и быстрое охлаждение, что является ядром безопасности.

В настоящее время, Наиболее надежным и практическим решением для теплового управления аккумулятором EV является технология жидкого охлаждения. Я буду использовать жидкое охлаждение в качестве примера для объяснения.

1. Тепло всасывание (Батарея → охлаждающая жидкость)
Тепло, генерируемое во время зарядки аккумулятора и сброса, переносится в жидкую охлаждающую пластину в контакте с аккумулятором через теплопроводимость. Охлаждающая жидкость протекает через микроканалы внутри жидкой охлаждающей пластины, Поглощение тепла с помощью конвективного теплообмена, вызывая повышение температуры охлаждающей жидкости.
2. Теплопередача (Охлаждающая жидкость → радиатор)
Охлаждающая жидкость приводится в движение электрическим водяным насосом и транспортируется через трубы в радиатор. Радиатор рассеивает тепло в окружающую среду через принудительное воздушное охлаждение, вызывая снижение температуры охлаждающей жидкости.
3. Циркуляция
Охлажденная охлаждающая жидкость возвращается к жидкому охлаждению, формирование циркуляции с замкнутым контуром.

В итоге, его принцип работы основан на физических механизмах теплопроводности и конвективной теплопередачи, достижение поглощения, передача, и рассеяние нагрева батареи через систему охлаждающей жидкости с закрытой петлей.

Есть различные типы BTMS, и у разных компаний разные проекты. Поэтому, Ниже приведены только ключевые компоненты:
1 Теплопередача среда: воздух, охлаждающая жидкость, Материал изменения фазы, и т. д..
2 Теплообменные компоненты: радиаторы, Жидкие охлаждающие пластины, тепловые трубы, и т. д..
3 Драйв: Электрические водяные насосы, поклонники, электромагнитные вибраторы, и т. д..
4 Зондирование и контроль: датчики температуры (Мониторинг температуры ячейки/модуля), BMS Control Units (Регулирование скорости потока/скорости вентилятора на основе обратной связи температуры)
5 Компоненты аксессуаров: PTC обогреватели, Изоляционные материалы, тепловые интерфейсные материалы, и т. д..

В целом, Есть два основных типа: Активное охлаждение и пассивное охлаждение. Основное отличие заключается в том, происходит ли потребление энергии. Если потребление энергии происходит, это активное охлаждение; Если есть нулевое потребление энергии, это пассивное охлаждение.

Система активного охлаждения включает в себя следующее:

1. Система охлаждения с воздушным охлаждением

Эта система в первую очередь использует принцип воздушной конвекции для циркуляции воздуха в батарейке. Циркулирующий воздух уносит тепло от батарей, тем самым снижая их температуру. Одновременно, Воздух подвергается дальнейшему теплообмену внутри испарителя, где хладагент испаряется, чтобы снизить температуру циркулирующего воздуха.: Простая структура системы, бюджетный, и легкое обслуживание.
Недостатки: Плохое высокотемпературное характеристик рассеяния тепла, Низкая низкотемпературная эффективность запуска, и неровная стабильность между батареями.

2. Система прямого охлаждения хладагента

Эта система в первую очередь использует принцип хладагентов скрытой теплоты испарения. Система кондиционера установлена в системе батареи, с установленными на охлаждающих пластинах в системе батареи. Хладагент испаряется в охлаждающих пластинах, Быстро и эффективно удалять тепло из системы батареи для достижения охлаждения.

Преимущества: Простая структура, Теоретически равномерное распределение температуры, И хорошее охлаждение;
Недостатки: В настоящее время, Технология еще не взрослая, и коммерциализация маловероятной в краткосрочной перспективе.

3. Интеграция: Общая система охлаждения с водяным охлаждением

Добавляется теплообменник пластины и в сочетании с системой кондиционирования воздуха. Батареи обмениваются тепло с охлаждающей жидкой через охлаждающие пластины. Охлаждаемая или нагретая охлаждающая жидкость перекачивается в теплообменник пластины, где хладагент течет в одну сторону, а охлаждающая жидкость впадает в другую. Тепло удаляется хладагентом, и охлаждающая жидкость вытекает из теплообменника и обратно в батареи, Завершение цикла.

Преимущества: Компактная структура, Интегрированные компоненты нагрева батареи, высокая низкотемпературная эффективность запуска, Отличное высокотемпературное охлаждение, и равномерное распределение температуры.
Недостатки: Несколько компонентов системы и сложная стратегия управления.

4 Независимая система жидкого охлаждения аккумулятора

Когда аккумулятор нуждается в охлаждении, Он обменивается тепло с охлаждающей жидкой через охлаждающую пластину. Нагретая охлаждающая жидкость перекачивается в теплообменник с помощью электронного водяного насоса. Внутри пластинного теплообменника, хладагент течет в одну сторону, а охлаждающая жидкость впадает в другую, где обменивается тепло. Тепло удаляется хладагентом, и охлаждающая жидкость вытекает из пластинного теплообменника и обратно в батарею, Завершение цикла.
Когда аккумулятор нуждается в отоплении, Цепь охлаждения закрыта, а жидкий нагреватель PTC активируется. Охлаждаемая жидкость затем подается в батарею, где нагревает батарею через охлаждающую пластину. Температура внутренней батареи управляется путем управления цепью охлаждения и жидкого нагревателя PTC.

Преимущества: Компактная структура, Интегрированные компоненты нагрева батареи, высокая низкотемпературная эффективность, Отличное высокотемпературное охлаждение, и равномерное распределение температуры.
Недостатки: Несколько компонентов системы и сложная стратегия управления.

Независимая система жидкого охлаждения аккумулятора состоит из компрессора, конденсатор, расширительный клапан, пластинчатый теплообменник, электронный водяной насос, Жидкостный нагреватель PTC, расширительный бачок, и электрическое управление.

Пассивные системы охлаждения включают следующее:

1. Фазовое изменение материала аккумулятора тепловое управление (PCM-BTM)

Эта система использует скрытые тепловые свойства материалов фазового изменения (ПКМС), Поглощение или выпуск тепла через сплошные фазовые переходы. Он переносит тепло через физические свойства материала, Устранение энергопотребления систем активного охлаждения.

Преимущества: Нет энергопотребления, Последовательная температура.
Недостатки: Тяжелый вес, короткая продолжительность жизни.

2. Технология тепловой трубы

Технология тепловой трубы - это высокоэффективный элемент теплопроводности, который использует фазовое изменение жидкостей для теплопередачи. Он состоит из трубной оболочки, фитиль, и конечные кепки. Отрицательное давление создается внутри трубки и заполнено жидкостью с низкой точкой.. Когда один конец нагревается, Жидкость испаряется и испаряется. Пары течет до холодного конца, конденсация и выпуск тепла. Затем конденсированная жидкость возвращается к испаряющемуся концу через капиллярное действие, формирование цикла.

Преимущества: Нет энергопотребления, равномерная температура.
Недостатки: Высокая стоимость и сложный дизайн. Он в основном используется в оборудовании космического корабля.

БТМС: Фокусируется на контроле температуры и является подсистемой выполнения BMS.
БМС: Охватывает четыре основные функции: Мониторинг статуса, электрический контроль (Т.е., зарядка и логика сброса), тепловой контроль (Т.е., БТМС), и защита безопасности (Обнаружение изоляции).В итоге, Две системы сотрудничают для управления тепловым контролем в электромобилях, обменивая данные и команды через шину CAN. BTMS является основной подсистемой BMS, Отвечает за контроль границ тепловой безопасности. Без BMS и BTMS, Риск неисправности батареи значительно увеличивается.

Водный раствор этиленгликоля, фторированная жидкость, деионизированная вода, минеральное масло, нанофлюиды, и т. д..

Генерация тепла во время зарядки и разрядки является неизбежным физическим и химическим явлением.. Это связано с потери энергии в процессе конверсии и характеристик внутренних материалов.
1 Жули тепла - когда ток протекает через резистивные компоненты внутри батареи, Электрическая энергия превращается в тепловую энергию, В соответствии с законом Джоула: QJ = I²RT.
2 Реакционное тепло - энтропия изменяется тепло, генерируемое при вставке ионов лития в электрод или удаляется из электрода.
3 Поляризационное тепло - тепло, генерируемое из -за дополнительного потребления энергии, вызванного обструкцией переноса заряда на поверхности электрода.

Локализованное перегрев внутри батареи вызывает цепную реакцию экзотермических реакций. Температура быстро повышается на несколько сотен градусов в секунду в более чем 800 степени, в сопровождении сброса клапана с снятиями давления и огня.

Повышение температуры влияет как на пригодную способность, так и срок службы цикла батарей.

Цикл жизни:
Как видно из двух графиков, Температура оказывает значительное влияние на срок службы батареи. Для той же батареи, При температуре окружающей среды 23 ° C, оставшаяся мощность после 6,238 Дни 80%. Если батарея подвергается воздействию температуры окружающей среды 55 ° C, оставшаяся мощность достигает 80% только после 272 дни. Повышение температуры на 32 ° С приводит к 95% снижение продолжительности жизни клеток. Как показано на графике, Чем выше температура, Чем сильнее деградация срока службы батареи.

Доступная вместимость:
Как показано на двух графиках, Температура также значительно влияет на доступную батарею батареи. Для того же типа ячейки, Когда оставшаяся мощность 90%, Выходная емкость при 25 ° C 300 кВтч, в то время как при 35 ° C., выходная емкость только 163 кВтч. Повышение температуры на 10 ° C приводит к 45% уменьшение полезной способности клетки.
Краткое содержание:
При низких температурах (<0°С), емкость батареи падает на 30-50%. Это связано с повышенной вязкостью электролита и снижением литий-ионной подвижности. При высоких температурах (>45°С), Цикл срок службы ускоряется и риск термического сбежания увеличивается. Это связано с непрерывным утолщением пленки SEI и потерей активного лития. Дальнейшее разложение может привести к термическому бегствую.
При температурных различиях (>5°С), Эффективная емкость аккумулятора уменьшается 10% к 30%. Это потому, что внутреннее сопротивление батареи противоречиво, нарушение электрохимической последовательности.

В настоящее время, Технология жидкого охлаждения - это основной метод охлаждения батареи, используемый в электромобилях. Эффективно уравновешивает эффективность рассеяния тепла, температурная равномерность, и стоимость. С прорывами в материальных инновациях (такие как наножидкости) и системная интеграция (например, прямое охлаждение теплового насоса), Системы теплового управления аккумуляторами развиваются в направлении низкого потребления энергии, Легкий дизайн, и интеллектуальная функциональность. Прогнозы показывают, что коммерциализация всемирно-государственных батарей 2027 Будет стимулировать охлаждение фазового диапазона на основе контактов, чтобы стать основным направлением. Однако, Это просто прогнозы, и учитывая быстрые темпы технологического развития во всем мире, Только укрепляя свой собственный&D Возможности могут идти в ногу со временем.
Компания ТКТ была создана в 1998, и исследования и производство BTMS начались в 2014. Мы уже сотрудничали с всемирно известными автопроизводителями, такими как BYD и Tata Motors в индивидуальных проектах разработки. Если вы заинтересованы в тепловом управлении аккумулятором, Пожалуйста, не стесняйтесь оставить сообщение для консультации.