Poznavanje sistemov termičnega upravljanja za napajalni baterijski paket
Ker so lastnosti polnjenja in praznjenja akumulatorja v veliki meri odvisne od temperature elektrolita v akumulatorju, je pomembna funkcija BMS ohranjanje temperature paketa baterij v običajnem območju delovne temperature med postopkom polnjenja in praznjenja akumulatorja .
Polnjenje in praznjenje napajalne baterije je tipičen elektrokemijski proces in njegova spremljajoča reakcija lahko zlahka povzroči dvig notranje temperature napajalne baterije in določeno temperaturno razliko. Če se toplota ne odvaja pravočasno, bo to močno vplivalo na varnost, zanesljivost in življenjsko dobo napajalne baterije.
Zato so glavne težave, s katerimi se srečujemo pri upravljanju toplote, kako odvesti reakcijsko toploto, ki nastane med polnjenjem in praznjenjem. Kako uravnotežiti temperaturo med celicami v modulu paketa baterij in kako predgreti baterijo na nastavljeno temperaturno območje v hladnem okolju.
Dejavniki, ki vplivajo na toplotno upravljanje električnih baterij, vključujejo predvsem stopnjo proizvodnje toplote, obliko baterije, vrsto hladilnega sredstva, pretok hladilnega sredstva, debelino pretočnega kanala itd.
Trenutno je glavna obravnava električnih baterij, nameščenih v vozilu, zunanja struktura odvajanja toplote, notranji prenos toplote električnih baterij pa se redko analizira v kombinaciji s procesom zunanjega odvajanja toplote, zato je nemogoče temeljito nadzorovati negativni vpliv odvajanje toplote baterije.
Z vidika nadzora lahko trenutni sistem termičnega upravljanja paketa baterij razdelimo v dve kategoriji: aktivno in pasivno. Z vidika medija za prenos toplote sistem toplotnega upravljanja v glavnem vključuje plinsko hlajenje, hlajenje s tekočino, hlajenje materiala s fazno spremembo, hlajenje toplotnih cevi in nekatere sisteme toplotnega upravljanja z ogrevanjem.
Metoda hlajenja s tekočino
Metoda hlajenja s tekočino (kot je prikazano na spodnji sliki) uporablja tekočino kot medij za prenos toplote. Vzpostaviti je treba kanal za prenos toplote med napajalno baterijo in tekočim medijem, kot je vodni plašč, za izvajanje posrednega ogrevanja in hlajenja v obliki konvekcije in toplotnega prevoda. Medij za prenos toplote je lahko voda, etilen disilicij ali celo hladilno sredstvo. Obstaja tudi neposreden prenos toplote napajalne baterije s potopitvijo v tekočino dielektrika, vendar je treba sprejeti ukrepe za izolacijo, da preprečite kratke stike.
Metode hlajenja s tekočino vključujejo predvsem pasivne sisteme za hlajenje s tekočino in sisteme za aktivno hlajenje s tekočino. Pasivno tekočinsko hlajenje na splošno vključuje izmenjavo toplote med tekočim okoljem in zrakom ter jo nato dovaja v napajalno baterijo za sekundarno izmenjavo toplote, medtem ko se aktivno hlajenje izvaja preko toplotnega izmenjevalnika tekočega medija hladilne tekočine motorja.
Metoda hlajenja materiala s fazno spremembo
V zadnjih letih so se v tujini in na Kitajskem pojavili sistemi za termično upravljanje akumulatorjev, ki uporabljajo hlajenje PCM s fazno spremembo materiala. Glede na značilnosti električnih baterij, ki absorbirajo toploto med polnjenjem in sproščajo toploto med praznjenjem, so fazno spremenljivi materiali napolnjeni med popolnoma zaprtimi baterijskimi celicami in delujejo s taljenjem ali strjevanjem fazno spremenljivih materialov.
Ko se napajalna baterija izprazni z velikim tokom, PCM absorbira toploto, ki jo sprošča napajalna baterija, in je sam podvržen fazni spremembi (stalitvi), kar hitro zniža temperaturo napajalne baterije. Ta proces je, da sistem shrani toploto v PCM v obliki fazne spremembe toplote; ko se napajalna baterija polni, zlasti v razmeroma hladnem vremenu (to je, ko je atmosferska temperatura daleč pod temperaturo fazne spremembe), PCM sprosti toploto in se strdi, da hitro segreje baterijo.
Uporaba materialov s fazno spremembo v sistemih za toplotno upravljanje akumulatorjev ne zahteva vstavljanja dodatnih hladilnih elementov na priključek akumulatorja, niti ne zahteva hladilnih kanalov med paketi baterij ali hladilnimi sistemi, ki zajemajo zunanje kroženje tekočine, in ne zahteva poraba dodatne energije za napajalno baterijo. Hkrati služi tudi kot referenca za ogrevalne baterije v hladnih okoljih.