Для теплопередачи с использованием жидкости в качестве среды необходимо установить теплообмен между модулем и жидкой средой, например, водяной рубашкой, для осуществления косвенного нагрева и охлаждения в виде конвекции и теплопроводности. В качестве теплоносителя может использоваться вода, этиленгликоль или даже хладагент. Существует также прямая теплопередача путем погружения полюсного наконечника в жидкость диэлектрика, но при этом необходимо принять меры изоляции во избежание короткого замыкания.Нагреватель охлаждающей жидкости PTC)
Пассивное жидкостное охлаждение обычно использует теплообмен между жидкостью и окружающим воздухом, а затем в аккумулятор вводятся теплоизоляционные материалы для вторичного теплообмена, в то время как активное охлаждение использует теплообменники с жидкостной средой и охлаждающей жидкостью двигателя или электрический нагрев/нагрев термомаслом для достижения первичного охлаждения. Отопление, первичное охлаждение с использованием жидкостной среды и хладагента в салоне/кондиционере.
Для систем терморегулирования, использующих воздух и жидкость в качестве среды, конструкция слишком велика и сложна из-за необходимости в вентиляторах, водяных насосах, теплообменниках, нагревателях, трубопроводах и других элементах, а также потребляет энергию батареи и снижает ее емкость и плотность энергии.Воздушный нагреватель PTC)
Система водяного охлаждения батареи использует охлаждающую жидкость (50% воды/50% этиленгликоля) для передачи тепла батареи в систему кондиционирования воздуха через охладитель батареи, а затем в окружающую среду через конденсатор. Температура воды на входе в батарею снижается после теплообмена, и батарея может работать в оптимальном диапазоне рабочих температур; принцип работы системы показан на рисунке. Основные компоненты системы охлаждения включают: конденсатор, электрический компрессор, испаритель, расширительный клапан с запорным клапаном, охладитель батареи (расширительный клапан с запорным клапаном) и трубы системы кондиционирования воздуха и т. д.; контур водяного охлаждения включает:электрический водяной насосаккумулятор (включая охлаждающие пластины), охладители аккумуляторов, водопроводные трубы, расширительные баки и другие принадлежности.
В последние годы за рубежом и в стране появились системы терморегулирования батарей, охлаждаемые материалами с фазовым переходом (PCM), которые демонстрируют хорошие перспективы. Принцип использования PCM для охлаждения батарей заключается в следующем: при разряде батареи большим током PCM поглощает выделяемое батареей тепло и самостоятельно претерпевает фазовый переход, в результате чего температура батареи быстро снижается.
В этом процессе система аккумулирует тепло в фазоизменяющемся материале (PCM) в виде тепла фазового перехода. Когда батарея заряжается, особенно в холодную погоду (то есть, когда температура воздуха значительно ниже температуры фазового перехода), PCM выделяет тепло в окружающую среду.
Использование материалов с фазовым переходом в системах терморегулирования батарей имеет преимущества, заключающиеся в отсутствии движущихся частей и снижении потребления энергии батареей. Материалы с фазовым переходом, обладающие высокой скрытой теплотой фазового перехода и теплопроводностью, используемые в системах терморегулирования батарейного блока, могут эффективно поглощать тепло, выделяемое во время зарядки и разрядки, снижать повышение температуры батареи и обеспечивать ее работу при нормальной температуре. Это позволяет поддерживать стабильную работу батареи до и после циклов высоких токов. Добавление веществ с высокой теплопроводностью к парафину для создания композитных материалов с фазовым переходом способствует улучшению общих характеристик материала.
С точки зрения вышеупомянутых трех типов форм терморегулирования, терморегулирование с использованием теплоаккумуляторов с фазовым переходом обладает уникальными преимуществами и заслуживает дальнейших исследований, промышленного развития и применения.
Кроме того, с точки зрения двух звеньев — проектирования батарей и разработки системы терморегулирования — эти два направления должны быть органично объединены на стратегическом уровне и развиваться синхронно, чтобы батарея лучше адаптировалась к применению и разработке всего транспортного средства, что позволит снизить себестоимость всего транспортного средства, уменьшить сложность применения и затраты на разработку, а также сформировать платформенное применение, тем самым сократив цикл разработки электромобилей и ускорив рыночный прогресс различных электромобилей.
Дата публикации: 27 апреля 2023 г.
