Voor warmteoverdracht met een vloeistof als medium is het noodzakelijk om een warmteoverdrachtsverbinding tot stand te brengen tussen de module en het vloeibare medium, bijvoorbeeld een watermantel, om indirecte verwarming en koeling te bewerkstelligen in de vorm van convectie en warmtegeleiding. Het warmteoverdrachtsmedium kan water, ethyleenglycol of zelfs een koelmiddel zijn. Er is ook een mogelijkheid tot directe warmteoverdracht door het poolstuk onder te dompelen in de vloeistof van het diëlektricum, maar in dat geval moeten isolatiemaatregelen worden getroffen om kortsluiting te voorkomen.PTC-koelvloeistofverwarmer)
Passieve vloeistofkoeling maakt over het algemeen gebruik van warmte-uitwisseling tussen vloeistof en omgevingslucht, waarna cocons in de accu worden geplaatst voor secundaire warmte-uitwisseling. Actieve koeling daarentegen maakt gebruik van warmtewisselaars met motorkoelvloeistof of elektrische verwarming/thermische olie voor primaire koeling. Verwarming en primaire koeling vinden plaats met behulp van koelmiddel in de passagierscabine/airconditioning.
Voor thermische beheersystemen die lucht en vloeistof als medium gebruiken, is de structuur te groot en complex vanwege de noodzaak van ventilatoren, waterpompen, warmtewisselaars, verwarmingselementen, leidingen en andere accessoires. Bovendien verbruikt het systeem batterijenergie en vermindert het de vermogensdichtheid en energiedichtheid van de batterij.PTC-luchtverwarmer)
Het watergekoelde accukoelsysteem gebruikt een koelvloeistof (50% water/50% ethyleenglycol) om de warmte van de accu via de accukoeler naar het airconditioningsysteem af te voeren en vervolgens via de condensor naar de omgeving. De temperatuur van het inlaatwater van de accu wordt door de accu gemakkelijk verlaagd, waardoor de accu op de optimale bedrijfstemperatuur kan werken. Het werkingsprincipe van het systeem is weergegeven in de afbeelding. De belangrijkste componenten van het koelsysteem zijn: condensor, elektrische compressor, verdamper, expansieventiel met afsluitklep, accukoeler (expansieventiel met afsluitklep) en airconditioningleidingen, enz. Het koelwatercircuit omvat:elektrische waterpomp, accu (inclusief koelplaten), accukoelers, waterleidingen, expansievaten en andere accessoires.
De afgelopen jaren zijn er in binnen- en buitenland systemen voor thermisch beheer van batterijen verschenen die gekoeld worden door faseveranderingsmaterialen (PCM), en deze tonen goede vooruitzichten. Het principe van het gebruik van PCM voor batterijkoeling is als volgt: wanneer de batterij met een hoge stroomsterkte wordt ontladen, absorbeert het PCM de warmte die door de batterij wordt afgegeven en ondergaat het zelf een faseverandering, waardoor de temperatuur van de batterij snel daalt.
Tijdens dit proces slaat het systeem warmte op in het PCM in de vorm van faseovergangswarmte. Wanneer de batterij wordt opgeladen, vooral bij koud weer (dat wil zeggen, wanneer de omgevingstemperatuur veel lager is dan de faseovergangstemperatuur PCT), geeft het PCM warmte af aan de omgeving.
Het gebruik van faseveranderingsmaterialen in thermische beheersystemen voor batterijen heeft als voordeel dat er geen bewegende onderdelen nodig zijn en dat er geen extra energie van de batterij wordt verbruikt. Faseveranderingsmaterialen met een hoge latente faseveranderingswarmte en thermische geleidbaarheid, gebruikt in het thermische beheersysteem van het batterijpakket, kunnen de warmte die vrijkomt tijdens het laden en ontladen effectief absorberen, de temperatuurstijging van de batterij verminderen en ervoor zorgen dat de batterij op een normale temperatuur blijft werken. Dit zorgt ervoor dat de batterijprestaties stabiel blijven, zowel voor als na een cyclus met hoge stroomsterkte. Door stoffen met een hoge thermische geleidbaarheid aan paraffine toe te voegen om composiet-PCM te maken, worden de algehele prestaties van het materiaal verbeterd.
Vanuit het perspectief van de drie bovengenoemde vormen van thermisch beheer heeft thermisch beheer met faseveranderingswarmteopslag unieke voordelen en is het de moeite waard om verder te onderzoeken, te ontwikkelen en toe te passen in de industrie.
Bovendien is het vanuit het oogpunt van batterijontwerp en de ontwikkeling van het thermisch beheersysteem belangrijk dat deze twee aspecten strategisch en synchroon worden ontwikkeld. Hierdoor kan de batterij beter worden afgestemd op de toepassing en ontwikkeling van het gehele voertuig, wat de totale kosten kan verlagen, de complexiteit en ontwikkelingskosten kan verminderen en een platform kan creëren. Dit verkort de ontwikkelingscyclus van elektrische voertuigen en versnelt de marktintroductie van verschillende elektrische voertuigen.
Geplaatst op: 27 april 2023
