Types de système de refroidissement de batterie

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Introduction aux systèmes de refroidissement de batterie

Les performances de refroidissement d'une batterie de puissance ont un impact important sur l'efficacité, la durée de vie et la sécurité de la batterie. Cela est dû au fait que la batterie génère de la chaleur pendant la charge et la décharge, ce qui entraîne une augmentation de la température, ce qui affecte de nombreuses caractéristiques et paramètres de la batterie tels que la résistance interne, la tension, le SOC, la capacité disponible, l'efficacité de charge/décharge et la durée de vie de la batterie. Pour atteindre la température de fonctionnement idéale pour les batteries lithium-ion des véhicules électriques, les systèmes de gestion thermique des batteries actives et passives (BTMS) sont les principaux moyens par lesquels les ingénieurs traitent le problème de la surchauffe et des mauvaises performances des batteries.

Le développement rapide des batteries de puissance des véhicules à énergie nouvelle vers une densité d'énergie élevée et une autonomie élevée signifie que le besoin de température et de contrôle du système de gestion thermique de la batterie a également encore augmenté.

Afin d'obtenir un meilleur contrôle de la température, la plaque de refroidissement liquide améliorera progressivement les exigences techniques et la qualité de la qualité, tandis que la valeur et l'utilisation d'un seul véhicule devraient être considérablement améliorées. Dans le même temps, la demande en aval de l'industrie des véhicules à énergie nouvelle augmente considérablement, le système de gestion thermique des véhicules à énergie nouvelle en aval des catégories et des modèles spécifiques devrait atteindre un effet d'échelle de production, le potentiel de croissance de la chaîne d'approvisionnement des produits est énorme.

Méthodes de refroidissement de la batterie

Il existe trois principales méthodes de refroidissement pour les packs de batteries de véhicules électriques : le refroidissement par air, le refroidissement par liquide et le refroidissement direct par réfrigérant.

refroidissement par air

À l'heure actuelle, le refroidissement principal est toujours le refroidissement par air, le refroidissement par air utilisant l'air comme moyen de transfert de chaleur.

Il existe deux types courants de refroidissement par air : 1. le refroidissement par air passif, qui utilise directement l'air extérieur pour le transfert de chaleur ; 2. refroidissement par air actif, qui peut préchauffer ou refroidir l'air extérieur avant d'entrer dans le système de batterie. Ce type de refroidissement est plus facile à réaliser et moins coûteux, mais l'effet de refroidissement est médiocre. Les véhicules électriques miniatures grand public tels que le Hongguang MINI EV, ainsi que les premiers véhicules électriques à succès, utilisent tous cette méthode de refroidissement de la batterie.

Références Bibliographiques:GESTION THERMIQUE ACTIVE VS PASSIVE

Refroidissement liquide

Refroidissement liquide a un meilleur effet de refroidissement. Par rapport au refroidissement par air, un système utilisant un liquide de refroidissement comme fluide a une capacité thermique spécifique des dizaines de fois supérieure et un coefficient de transfert de chaleur supérieur. Et avec des températures et des différences de température nettement inférieures, les batteries sont considérablement améliorées en termes d'efficacité, de stabilité et de durabilité. Cependant, le refroidissement liquide impose des exigences élevées sur l'herméticité de la batterie et peut également être plus coûteux.

Refroidissement direct par réfrigérant

Le refroidissement direct utilise un réfrigérant comme moyen de transfert de chaleur, qui absorbe une grande quantité de chaleur pendant le processus de changement de phase gaz-liquide, augmentant l'efficacité du transfert de chaleur de plus de trois fois par rapport aux liquides réfrigérés et éliminant la chaleur du système de batterie plus rapidement. Cependant, ce système est un système à double évaporateur, il n'y a pas de chauffage de la batterie, pas de protection contre les condensats, la température du réfrigérant n'est pas facilement contrôlée et la durée de vie du système de réfrigérant est médiocre.

Si vous choisissez une solution de refroidissement pour votre cellule de puissance, Trumonytechs recommande le refroidissement liquide comme solution préférée. Bien que le refroidissement par air soit actuellement la méthode de refroidissement courante, la tendance du développement des batteries sera vers une densité d'énergie plus élevée, et la sécurité des batteries à haute densité d'énergie nécessite une attention particulière, car les effets négatifs de l'emballement thermique deviendront de plus en plus importants.
Les solutions refroidies par liquide présentent des avantages uniques en termes de capacité de transfert de chaleur, de cohérence du transfert de chaleur, d'étanchéité PACK et de NVH.
La deuxième raison est que le refroidissement liquide est utilisé depuis longtemps dans les véhicules traditionnels et dispose d'une chaîne d'approvisionnement bien établie, et le coût du système de batterie peut être efficacement contrôlé lorsque la conception et le processus sont stables.

Boîtier de solution de refroidissement liquide

La plupart des véhicules à énergie nouvelle grand public utilisent actuellement des solutions de refroidissement liquide pour la gestion thermique. Ce qui suit prendra Tesla comme exemple et donnera un bref aperçu de la façon dont Tesla effectue refroidissement par caloduc de ses batteries.

Tesla utilise une solution de refroidissement liquide pour la gestion thermique de la batterie, chaque Tesla est équipée d'un système spécial de gestion de la température du cycle liquide, et autour de chaque batterie. Le liquide de refroidissement utilisé est un mélange de 50 % d'eau et de 50 % de glycol et est de couleur verte.

Le liquide de refroidissement circule dans des tuyaux et est finalement dissipé dans un échangeur de chaleur à la tête du véhicule pour maintenir une température de batterie équilibrée, empêchant ainsi les températures élevées localisées d'affecter les performances de la batterie. de Tesla système de gestion thermique de la batterie peut contrôler la température de la batterie à ± 2 ° C, contrôlant efficacement la température des plaques de batterie.

Le système de refroidissement par eau du module, par exemple, est construit en parallèle pour garantir que le liquide de refroidissement circulant dans chaque module est d'une température similaire.

Comment réduire la complexité et les coûts de production

Les solutions de refroidissement liquide sont de plus en plus populaires dans l'informatique haute performance, les jeux et d'autres industries où une dissipation thermique efficace est nécessaire. Le développement de solutions de refroidissement liquide implique la conception et l'ingénierie d'un système capable de transférer efficacement la chaleur de la source au liquide de refroidissement et de la dissiper à l'extérieur du système. Cependant, il existe certains défis et difficultés associés au développement de solutions de refroidissement liquide, qui sont discutés ci-dessous :

Complexité du système : les systèmes de refroidissement par liquide sont plus complexes que les systèmes de refroidissement par air traditionnels et nécessitent des composants supplémentaires tels que des pompes, des radiateurs, des tubes et du liquide de refroidissement. Ces composants supplémentaires ajoutent de la complexité au système, le rendant plus difficile à concevoir et à fabriquer.
Risque de fuites : les systèmes de refroidissement par liquide sont susceptibles de fuir, ce qui peut endommager les composants et créer des risques pour la sécurité. Les fabricants doivent s'assurer que leurs conceptions sont étanches et développer des protocoles pour détecter et traiter les fuites si elles se produisent.
Exigences d'entretien : Les systèmes de refroidissement liquide nécessitent un entretien régulier pour s'assurer qu'ils fonctionnent correctement. Cela comprend le remplacement du liquide de refroidissement, le nettoyage des radiateurs et la recherche de fuites. La maintenance peut être longue et coûteuse, et peut nécessiter des outils et des connaissances spécialisés.
Problèmes de compatibilité : tous les composants ne sont pas compatibles avec les systèmes de refroidissement liquide. Par exemple, certaines cartes mères peuvent ne pas avoir les raccords ou les points de montage nécessaires pour les blocs de refroidissement liquide, ou peuvent nécessiter des adaptateurs ou des supports supplémentaires. Les fabricants doivent s'assurer que leurs conceptions sont compatibles avec une large gamme de composants pour s'assurer que leurs systèmes sont largement adoptés.
Coût : les systèmes de refroidissement par liquide peuvent être coûteux à développer et à fabriquer, en raison des composants supplémentaires et de la complexité impliqués. Cela peut les rendre moins accessibles aux consommateurs et limiter leur adoption sur le marché.

Avec les véhicules à énergie nouvelle entraînés par une combinaison d'exigences de performance et de coût, il existe un besoin pour des plaques de refroidissement liquide pour batterie électrique avec un poids léger, une bonne conductivité thermique, une forte résistance à la corrosion et à la fatigue et d'excellentes performances de processus. Dans le même temps, sous la tendance des technologies telles que la charge rapide et l'autonomie élevée, la génération de chaleur de l'unité de batterie a augmenté, ce qui impose également des exigences plus élevées en matière de capacité de refroidissement de la batterie.